同沉积断层研究综述*

刘 阳 卢全中② 占洁伟② 刘 聪②

(①长安大学地质工程系， 西安 710054， 中国) (②长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室， 西安 710054， 中国)

0 引 言

同沉积断层最早是在20世纪30年代晚期的石油勘探过程中被辨认出来的，其显著特征是同一地层单元，下降盘地层厚度比上升盘大。最开始该类型断层被称为沉积断层(depositional faults)和推进断层(progressive faults)，后来Barakat(1960)将维也纳盆地中的同沉积断层(Synsedimentary fault)和沉积后断层(Postsedimentary fault)进行了区分(王燮培等， 1990)。随后Hardin et al.(1961)提出了同生断层的概念，并推荐使用该术语定义该类型的断层。同年Ocamb(1961)提出了生长断层的概念，即落差随着深度增加而增大，且下降盘地层厚度比上升盘地层厚度明显增大的断层。在同沉积断层研究过程中多种术语交互使用，时至今日，也没有一个统一的叫法。这些术语本质上均是定义了一种沉积活动与断裂活动同期进行而形成的特殊构造形式。同沉积断层包含了沉积学与运动学两方面的含义，相比于生长断层等名称，其内涵更加丰富，使用同沉积断层来描述该类型断层更为贴切。

20世纪60年代，学术界对同沉积断层的研究主要集中在对其平剖面特征的描述以及野外识别上，对同沉积断层活动性的定量描述及其与盆地形成的关系也进行了初步探索。20世纪70年代以后，随着石油勘探领域的深入发展，同沉积断层的研究更趋于理论化和定量化，同时数值模拟和物理模拟实验也有了很大的进步(崔晓玲等， 2013)。国外对同沉积断层的研究主要集中在墨西哥湾岸地区和尼日尔三角洲油田等区域，我国对于同沉积断层的研究主要集中于油气储藏盆地以及主要产煤区和矿区，如渤海湾油区、柴达木盆地、冀中坳陷等(杨克绳等， 1985； 程小久， 1994)。同沉积断层的研究主要服务于石油、天然气、煤田和矿产的勘探和开发领域。

同沉积断层多发育于构造盆地的边缘，而在盆地内部也常有规模相对较小的次级同沉积断层发育，其影响着盆地内水系的迁移和古地貌的形成，对沉积韵律、沉积体系域以及砂体的分布具有重要的控制作用(Pickering，1983林畅松等， 2000； Petit et al.，2010； 耳闯等， 2013)。同沉积断层下盘可形成同沉积背斜(逆牵引褶皱)和同沉积鼻状构造(牵引褶皱)等褶曲型同沉积构造。这些褶曲型次生构造是重要的储油气构造。同沉积断层兼具油气运移通道和封堵油气的双重作用，且其两盘同一地层单元厚度的差异性反映了区域构造活动的历史(李震， 2008； 洪宇等， 2003)。同沉积断层因其结构的独特性、对区域沉积体系的控制性以及与储油气构造的密切性，长久以来受到众多研究者的关注和重视。

本文基于大量原始文献的查阅和整理，对同沉积断层的基本特点、分类、形态特征、次生构造、研究方法、成因和演化理论进行了归纳总结，并结合已有构造地裂缝研究成果及特征，提出了同沉积地裂缝的概念。

1 同沉积断层特征和分类

1.1 基本特点

同沉积断层主要有以下5个特征：

(1)断层面弯曲，凹向盆地方向，即向盆地断落，且断面倾角随深度增加而减小。

(2)同一地层单元，下降盘地层较上升盘厚。

(3)断距随深度增加而增大。

(4)在同沉积断层的下降盘常形成具有油气圈闭作用的滚动背斜构造，也称为逆牵引背斜(胡征钦， 1986)。

(5)同沉积断层下降盘砂层的层数增多，单层厚度增大(王燮培等， 1990)。

以珠江口盆地番禺低隆起PY24同沉积断层剖面为例(图 1)。该断层形成于拉张应力环境中，在剖面上呈现上陡下缓的铲式正断层形态，断距随深度增加而增大。断层两侧同一地层单元，上盘地层厚度明显大于下盘地层，且在断层上盘多发育有逆牵引构造(薛成等， 2012)。

图 1 同沉积断层地震剖面特征(薛成等， 2012)Fig. 1 Seismic profile of synsedimentary fault(Xue et al.，2012)

同沉积断层因具有独特的构造特征而区别于一般断层，而这些构造特征也是识别同沉积断层的基本依据。同沉积断层所表现出的特征是其内在孕育机制的外部体现，针对不同特征研究其内在力学、沉积学以及构造动力学机制是非常必要的。

表 1 同沉积断层组合形式分类表Table 1 Synsedimentary fault combination form classification

1.2 分类与分级

同沉积断层分类相对较为简单，一般按照其所处盆地位置以及断层两盘的相对运动来进行分类。

按照其所处的位置分为盆地边界同沉积断层和盆地内部同沉积断层两大类，其规模、剖面形态以及形成机制均有所差异。盆地边界同沉积断层是追踪盆前的一组或两组基底断裂发育而成的，其规模较大，且与盆地的形成密切相关(陈大贤， 1991)。盆地内部同沉积断层与盆地内部沉积同期发育，相比边界同沉积断层规模较小。

按照其两盘相对运动分为同沉积正断层和同沉积逆断层。同沉积正断层即正断性质且兼具同沉积特征的断层，常发育于板块拉张区或重力-张力构造环境(王宁国， 1981)。同沉积逆断层即上盘上升，下盘相对下降的边沉积边活动的断层，常发育于压性和压扭性盆地内，剖面上表现为同一地层单元，上盘比下盘地层相对要薄(杨克绳等， 1985)。同沉积逆断层与同沉积正断层因其力学机制存在较大差别，因此在沉积体系、变形特点和几何形态等方面都有较大的不同。我国西部柴达木盆地新生代沉积中同沉积逆断层分布较为广泛，油气聚集和这些断层的伴生关系非常密切(李鹤永等， 2009)。

同沉积断层多产生于区域拉张应力环境中，当叠加大型走滑断层影响时，可形成兼具走滑性质的同沉积断层。以梁家—万昌地区同沉积断层为例，伊通盆地边界断层为近北东向展布的具走滑性质的断层，而盆内梁家—万昌地区的同沉积断层多为近东西向展布，两者之间的夹角约为45°。王晓龙等(2013)应用Lowell的走滑应变椭球体模型进行应力分析，证明了盆内一系列同沉积断层是由边界断层的走滑运动而形成的。徐昊清(2017)利用三维地震资料，分析了渤海海域辽东地区的断裂体系发育特征，认为渤海湾盆地中的负花状同沉积断裂构造，是区域伸展拉张构造应力叠加了郯庐断裂的走滑作用后形成的。

按照断裂的规模、形成演化特征以及对人类工程活动的影响可将断裂分为不同的等级。陈少军等(2004)按照断裂对盆地沉积演化的控制作用将断裂分为5级：一级断裂常为盆缘边界断裂，影响着盆地内沉积以及构造发育的进程； 二级断裂分割形成了烃源岩区以及构造单元； 三级断裂控制了盆地内部区域性构造圈闭带的形成和分布； 四级断裂影响了局部构造圈闭的形成； 五级断裂分割了盆地内的构造圈闭(吴光大， 2007)。水利水电工程地质测绘规程(2004)，从工程应用角度，按照断裂规模及其对应的特殊工程地质问题将其分为区域性断层、大型、中型、小型断层以及节理裂隙5个等级。

目前同沉积断层的级别划分没有统一的标准，不同行业、不同研究区域或是针对不同的研究问题，其划分标准也有所不同。同沉积正断层分布较为广泛，因而国内外对同沉积正断层的研究较为系统和深入，对同沉积逆断层的研究相对较少，今后同沉积逆断层的相关研究仍有待加强。

1.3 形态特征

同沉积断层在形成过程中受到构造应力、地层岩性和重力调节等因素的影响，从而在平面和剖面上呈现出不同的形态和组合形式(表1)。

同沉积断裂在平面上组合样式多种多样，根据其平面形态主要分为梳状断裂系、帚状断裂系以及平行或雁行状断裂系等(林畅松等， 2003)。常艳艳(2011)将我国辽中凹陷古近系同沉积断裂的平面形态分为梳状、帚状、叉状、雁列状4种(图 2)。张博(2009)将番禺天然气区同沉积断裂平面组合形式总结为分支复合以及雁行排列。此外，还有“人”或“之”字形断裂系统(单敬福等， 2010)。

图 2 同沉积断层平面组合形式(常艳艳， 2011)Fig. 2 Synsedimentary fault plane combination forms (Chang， 2011) a. 梳状； b. 帚状； c. 叉状； d. 雁列状

边界同沉积断层与盆地内同沉积断层在剖面形态上有所不同。边界同沉积断层的断面基本形态有勺形、椅形、阶形和坎形4种(陈大贤， 1991)。针对盆地内同沉积断层的剖面组合形式，不同学者的分类也有所不同。崔晓玲等(2013)将同沉积断层的剖面形态总结为“多”形(骨牌式)、同向“Y”形(“帚状”)、反向“Y”形(反“帚状”)及复合“Y”形(负花状)等。常艳艳(2011)将同沉积断裂的剖面组合形式分为马尾状、羽状、平行断阶状和复合Y字形4种。对比已有的分类，可将其概括为以下4种典型剖面组合形式，分别为平行断阶形、同向“Y”形、反向“Y”形以及复合“Y”形(图 3)。

图 3 盆地内同沉积断层剖面形态(崔晓玲等， 2013)Fig. 3 Synsedimentary fault profiles in the basin (Cui et al.，2013) a. 平行断阶形； b. 同向“Y”形； c. 反向“Y”形； d. 复合“Y”形

同沉积断层在平剖面上的不同特征是其内在形成力学机制的外在体现，但目前针对其不同平剖面组合形式的力学机制的研究相对较少。同沉积断层的形态特征与油气成藏和运移、砂体分布以及盆地形成演化关系还有待系统研究。

2 次生构造——滚动背斜

同沉积断层在其形成和演化过程中往往形成次级断裂、滚动背斜以及同沉积鼻状构造等次生构造，其中滚动背斜(也称为逆牵引背斜或逆牵引构造)因分布广泛，且为重要的储油气构造，因而受到众多研究者的青睐，研究也最为深入(钟延秋等， 2006； 郑东孙等， 2014； Tanner et al.，2017)。

在下刚果—刚果扇盆地构造圈闭类型的油气田中，属背斜圈闭的油气田有141个，可采储量为91605.75×104t油当量，占构造圈闭储量的99%(刘琼等， 2013)。在尼日尔三角洲的油田中，多数与生长断层及其伴生的滚动背斜有关，非背斜油气藏很少(侯高文等， 2005)。滚动背斜与同沉积断层相伴生，为油气成藏提供了有利场所。

滚动背斜常发育于拉张作用下的同沉积正断层的上盘(黄晶， 2017)。陈大贤(1991)将同沉积断层的伴生构造组合样式总结为以下4种：因断裂拉伸，断层两盘出现空隙带，断层上盘岩层为填补空隙，在重力作用下发生塑性变形，向空隙方向逐渐坍塌、回倾，从而使岩层弯曲形成滚动背斜； 当上盘岩层岩性脆性较强，则可形成与主断层倾向相反的反向派生断层； 当断层两盘结合紧密，无明显空隙带时则产生正牵引构造； 当地层中的应力大于地层极限破坏强度时则产生相应的同向派生断层(图 4)。

图 4 同沉积断层及其伴生褶皱组合样式(陈大贤， 1991)Fig. 4 The synsedimentary fault and its associated fold pattern(Chen，1991) a. 逆牵引构造(滚动背斜)； b. 反向派生断层； c. 正牵引构造； d. 同向派生断层

由于断层上、下盘地层岩性和厚度的不同以及差异压实的作用，在砂岩和泥岩之间的变化带常可形成弯曲带，沿此也可产生正断层及逆牵引背斜。此外，塑性岩层(岩盐、石膏及软泥岩)流动上拱也是滚动背斜的一种常见成因(陈发景， 2008)。祁大晟(1993)对滚动背斜的形成做了相应探讨，其认为滚动背斜的形成可分为两期：第1期为区域引张，形成正断层； 第2期为区域性挤压，从而形成滚动背斜。黄晶(2018)通过物理模型实验，对滚动背斜的形成演化机制进行细致的分析，实验结果表明滚动背斜是在区域拉张的应力环境下形成的，且其主要受主断裂(正断层)控制，属于正断层相关褶皱。陈书平等(2013)通过对沾车地区滚动背斜研究认为断面形态、断层伸展量和沉积作用对滚动背斜的形成具有重要作用。滚动背斜是油气圈闭的有利构造形式主要体现在两个方面：一方面滚动背斜常发育在与生油中心相邻的斜坡地带； 另一方面它又与构造断层紧邻，断层既可作为油气运移的通道同时也影响着滚动背斜的闭合程度(陈书平等， 1999； Zhang et al.，2010)。

滚动背斜的形成与演化，对于油气的生成、运移、储集都有着至关重要的作用，因而对其进行更加深入的研究是很有必要的。

3 研究方法

同沉积断层的研究方法多种多样，主要有野外露头观测、地震剖面解译、定量研究方法、图解法、数值模拟法、物理模型试验以及理论分析等。每种研究方法的适用领域也有所不同，各方法既自成体系又相辅相成。随着科学技术的发展以及研究问题的复杂化和深入化，研究方法也趋于综合化和精细化。

野外露头观测和地震剖面解译法均用于同沉积断层的识别及其形态特征的研究，是同沉积断层研究工作的基础。在同沉积断层研究初期，受当时勘探技术发展的制约，对同沉积断层的识别主要以野外天然露头观测为主。野外露头观测可获得断裂剖面形态、断距、填充、胶结和沉积历史等信息。Elliott et al.(1981)曾对露天煤矿中同沉积断层的天然露头进行了现场测绘，对同沉积断层的形态特征有了直观的认识。天然露头观测具有直观、信息全面且细致的优点，但自然界中天然露头较少，且深部特征难以观测到。随着勘探技术的发展，地球物理勘探逐渐应用于同沉积断层的研究。Burhannudinnur et al.(1997)基于地球物理勘探剖面的解译，对同沉积断层深部的几何形态以及变形特征进行了研究。通过地球物理勘探的手段可以获得断层深部特征，探测到隐伏的同沉积断层，但探测结果的准确性以及精度受解译水平和探测技术的影响。近年来，随着地球物理勘探解译精度的提高，高分辨率三维地震探测逐渐用于同沉积断层几何形态的研究(Catherine， 2008)。

同沉积断层的定量研究方法主要有生长指数法、(古)滑距法、正断层拉张量计算法、古落差法、滑脱深度计算法和断层活动速率法等(赵勇等， 2003； 陈刚等， 2007)。定量研究方法主要应用于断层活动强度以及活动历史的研究。Thorsen(1963)对美国路易安那州多条同沉积断层的断距与深度的关系进行了统计分析，提出了生长指数的概念。生长指数为断层两盘同一地层单元，下降盘厚度与上升盘厚度的比值，可衡量断层的活动强度，因其概念简单且意义明确从而应用最为广泛。但要真实反映断层的活动强度需满足各地层单元沉积速率相等，这样才能直接用生长指数判定断层在不同时代活动性的相对强弱(赵孟为， 1989)。因生长指数法在实际应用中具有一定局限性，更多定量研究方法涌现出来，主要包括古落差法、断层活动速率法、(古)滑距法以及正断层拉张量计算法、滑脱深度计算法等(赵勇等， 2003； 陈刚等， 2007)。但上述方法均未考虑地层沉积压实的影响，因而不能完全真实地反映断层活动的强弱。占王忠等(2010)提出了断层视活动与真实活动速率的概念，考虑了地层压实作用，对断层真实活动参数进行了推导，其认为断层的真实活动速率大于按照传统定量研究方法所获取的断层“视活动”速率； 研究断层为逆断层时，则刚好相反。雷宝华(2012)对各种方法的应用范围以及优缺点进行了系统阐述。各种定量研究方法均有其局限性，综合多种方法对断层的活动强度进行评价可使结果更为准确。

图解法是一种直观的研究方法，将同沉积断层要素或历史演化阶段以图的形式表现出来，用以直观表现或解释其历史时期的活动强度以及演化历史。同沉积断层研究中常用的图有断距-深度关系图(T-Z图)和断层活动历史演化图。T-Z图是研究同沉积断层活动历史的常用手段，但其对地震剖面解译精度要求较高。T-Z图是断层落差与深度的二维折线图，图上坡度的形态和变化特征直接反应了断层的活动性质(张焱林等， 2010)。Cartwright et al.(1998)通过高分辨率地震勘探剖面解译得出的T-Z图，分析了德克萨斯州17条断层从晚更新世至全新世的活动历史，发现该断裂带从晚更新世到全新世具有多旋回生长的特点。张焱林等(2010)对T-Z图的原理以及应用进行了系统的阐述。断层活动历史演化图是通过沉积学、地层沉积学以及露头观测、岩性对比等方法进行综合研究后，将断层活动演化的各个阶段以图的形式表现出来。Bhattacharya et al. (2001)通过对美国犹他州同沉积断层露头分析，采用地层层序学、动力恢复的方法对其活动历史进行了重建。Wignall et al. (2004)采用相似方法对爱尔兰岛西部的同沉积断层的活动历史进行了重建(图 5)。

图 5 爱尔兰岛Moher悬崖同沉积断层系统活动历史重建 (Wignall et al.，2004)Fig. 5 Historical reconstruction of syndepositional fault system in Moher cliff， Ireland(Wignall et al.，2004)

数值模拟法以及物理模型试验常用于同沉积断层及其次生构造形成演化机制的研究。Crans et al. (1980)通过物理模型试验提出了一种基于重力滑动的三角洲地质力学模型，可以定量再现与同沉积断层相关的主要特征参数，如相邻断层间距、最大硬化区域长度、基底摩擦力的减小系数等。Mauduit et al. (1998)通过物理模型试验的方法，用砂子模拟上覆松散沉积物，硅胶树脂模拟下伏滑脱层，还原了滚动背斜的形成演化全过程。Maillot et al. (1998)通过三维张量模型对断层的生长进行了模拟。Chu et al. (2015)通过物理模型试验对台北都会区山脚同沉积断层进行了模拟，并通过离散元软件PFC2D对模型试验结果进行了验证，结果表明数值模拟与模型试验结果具有较高的吻合性，并最终将离散元模型应用于实际同沉积断层的模拟。数值模拟法以及物理模型试验可以重现断层活动的全过程，但由于边界效应以及尺寸效应等因素的影响，多数物理模型不能实现对实际地质模型的完全还原，因而仍具有一定局限性。

理论分析法是一种综合的研究方法，以野外露头观测、地球物理勘探以及钻探等资料为研究基础，地层层序学、沉积学和构造地质学为理论依据，对同沉积断层活动强度、活动历史、形成演化规律、古地貌(构造坡折带)对于沉积体系影响、油气成藏等问题进行研究。梁富康等(2011)根据断层的活动变化特点并结合区域物源分析，系统地讨论了冀中坳陷深县凹陷地区的生长断层对该区沉积格局的控制作用。万涛等(2010)依据地质录井、岩芯压汞测试和地层测试等资料，应用生长断层活动性和封闭性的定量评价、岩石薄片分析等方法，对车西洼陷南坡油气成藏和富集的主控因素和规律进行了研究。李阳等(2002)通过基准面分析以及层序分析的方法构建了高分辨率的地层结构，进而划分出3种层序样式，分别为生长断层型、构造坡折型、滨岸缓坡型。林畅松等(2000)对“构造坡折带”的概念进行了系统阐述，并认为其在层序分析和油气勘探中具有重要意义。李娟等(2018)基于地球物理勘探资料，通过断层古滑距、滑动速率法对苏丹Muglad盆地凯康坳陷生长断层活动特征与油气成藏模式进行了研究。

随着同沉积断层研究的深入，多种方法联合使用进行同沉积断层的综合研究将成为同沉积断层研究的发展趋势。

4 形成和演化理论

从动力学角度考虑，同沉积断层有两种成因：一种是构造成因，主要指由基底断裂活动对上覆沉积盖层产生影响，并在盖层中延伸。这类断层是在追踪盆前的一组或两组方向的基底断裂发育起来的，规模大且常常卷入基底。另一种为重力成因，即认为沉积盖层自身的重力以及由此产生的重力滑动、沉积压实和塑性流动是造成同沉积断层的主要因素(王燮培等， 1990； 孙冬胜， 1995)。王燮培等(1990)将重力成因又细分为单斜挠褶带的重力滑塌、重力蠕动滑移、差异压实、差异负荷和薄皮滑动。该成因类型断层多为中、小型规模，且广泛发育于沉积盖层中(孙冬胜， 1995)。此外，高孔隙压力也可引起同沉积断层作用。在快速沉积的厚层泥岩系中，孔隙压力大于静水压力，从而导致大规模以泥质岩为核的背斜和伴生的同沉积断层形成(程小久， 1994)。

专门针对同沉积断层的生长和连接方面的研究较少，较多研究集中于广义断层的研究。Wilkins et al. (2001)对断层擦痕和羽状节理进行了统计研究，其认为断层发育的最终长度与其初始长度有关，断层后期在长度方向的发育很有限。Walsh et al. (2002)认为断层在长度方向上有一个快速的增长阶段，之后基本保持不变，而断层最大位移量则以近于恒定的速率持续增长。阙晓铭(2013)对断层生长连接的研究历程以及成果进行了系统的总结。在断层生长过程中，断层之间的重叠区域会对断层的生长起到限制作用，断层端部随着断层的持续生长会产生应力集中，当应力足够大时则会发生断层的生长连接(Childs et al.，2003)。刘东周等(2002)认为同沉积断层分段成核、分段生长，然后追踪连锁为一条断层，并将其演化过程分为断层成核、分段生长、派生断层形成、断层连锁、断层宁静和断层活化6个阶段。李娟等(2018)将断层生长演化分为孤立断裂、软连接、硬连接和完整断裂4个阶段(图 6)。

图 6 断层生长演化阶段及模式图(李娟等， 2018)Fig. 6 Evolution stages and fault growth pattern(Li et al.，2018)

5 研究新方向——同沉积地裂缝

地裂缝是一种在内外地质营力作用下，地壳浅表部土层中发生的破裂现象(Peng et al.，2008，2015; 徐继山等， 2012； 卢全中等， 2013)，其表现形式多种多样，常见的有地表裂缝、连续陷坑、小陡坎、缓坡、隐伏地裂缝形成的近地表破碎带等。地裂缝是一种常见的不良地质灾害，在全球范围内分布广泛，常对跨越其上的建筑物，产生不可逆的破坏作用，对拟建和已建成的工程产生不可估量的危害(卢全中等， 2015；Peng et al.，2018)。

在实际野外调查中，部分地裂缝也表现出同沉积断层的性质，其发育深度一般位于第四纪沉积物中，地层错距随着深度的增加而增大，年代越老的地层错距越大，断面上陡下缓，上盘常发育有多条与主裂缝倾向相反的次级裂缝，我们将这种类型的地裂缝称为同沉积地裂缝。同沉积地裂缝的形成多与区域构造运动和断裂活动相关，同时人类活动对其后期活动也具有重要影响作用。

西安地裂缝是一种典型的同沉积地裂缝，具有同沉积断层的性质，控制其影响范围内沉积物的形成(冯希杰， 1996)。西安地区共发育有14条地裂缝，其平面展布特征表现为定向性和似等间距性，平面组合为追踪式、雁列式和侧列再现，沿走向上呈分段性，剖面上表现为裂面同步南倾且倾角相似，深部多与下伏断层相接(图 7)。彭建兵等(2012)将西安地裂缝的成因机制概括为：深部构造孕育地裂缝、盆地伸展萌生地裂缝、黄土介质响应地裂缝、断层活动派生地裂缝、应力作用群发地裂缝、抽水作用加剧地裂缝、表水渗透重启地裂缝，并认为构造因素是主导因素。西安地裂缝发育于临潼—长安断裂上盘，由于断裂持续的升降运动，使得断裂上盘以及断裂影响带处于一种拉张应力环境中，这种应力状态为西安地裂缝的形成提供了良好的孕育环境。

图 7 西安地区地质结构模型(彭建兵等， 2012)Fig. 7 Geological structure model of Xi’an area (Peng et al.，2012) F1. 秦岭北缘断裂； F2. 余下—铁炉子断裂； F3. 临潼—长安断裂； F4. 渭河断裂

地震勘探资料显示，位于西安地裂缝带中段的地震勘探剖面a-b(位置见图 7)存在T1、T2、T3和T4 4个典型反射层(图 8)，其中T1为中更新统(Q2)和下更新统(Q1)之间的界面反射，T4为下更新统(Q1)和新近系(N)之间的界面反射。T1反射层垂直错距8～32.3m， T2反射层垂直错距8.6～54.4m， T3反射层垂直错距18.3～61.3m， T4反射层垂直错距32.5～83.5m。地裂缝垂直错距随深度增加而增加，表现出明显的“生长断层”特点(石明， 2009)。地裂缝在剖面上呈反向“Y”形结构，次级裂缝与主裂缝也多呈反向“Y”形结构，显示它们均处于同一拉张构造环境中。裂缝形态上部近直立，下部倾角逐渐变缓，上盘靠近断面处，反射层出现向下弯曲的逆牵引构造。

图 8 西安地裂缝地震反射解译图(彭建兵等， 2012)Fig. 8 Interpretation of seismic reflection of Xi’an ground fissure(Peng et al.，2012)

图 9 西安市雁塔区金滹沱探槽剖面图(李忠生等， 2013)Fig. 9 Section of Jinhutuo trench in Yanta District，Xi’an(Li et al.，2013)

根据探槽揭露的浅部地层资料，西安市金滹沱地裂缝在浅表层也表现出同沉积断层的性质(图 9)。该地裂缝在距地表约10.6m处错断古土壤层底界，断距为1.1m，在距地表 6.8m处错断古土壤层顶界，断距约为0.8m，其断距随深度增加而增大。裂缝上盘向上弯曲且发育有多条反倾次级裂缝，下盘地层向下弯曲，次级裂缝倾向与主裂缝近平行。宋彦辉等(2012)通过生长指数法对临潼—长安断裂东段的西安金滹沱地裂缝与西段的杜陵路地裂缝的活动性进行了定量评价，并指出这两处地裂缝的总体活动规律具有一致性，且活动程度与临潼—长安断裂在该区段的活动性相一致。西安地裂缝受临潼—长安断裂带的控制，并与渭河盆地的沉积作用同期发生，因而表现出同沉积断层的特征。

根据野外调查发现渭南市大荔县郑家庄地裂缝、临渭区良田村地裂缝以及山西省朔州市应县石庄村小学地裂缝等均表现出与西安地裂缝类似的同沉积断层特征。同沉积地裂缝广泛分布于新生代盆地和第四纪沉积物中，切割浅表部土体并形成变形影响带，对跨地裂缝的建设工程会产生潜在危害(彭建兵等， 2012； 孟振江， 2017)，但关于同沉积地裂缝的系统研究尚未开展。

已有的地裂缝研究主要偏重于地裂缝浅表部的破裂特征、影响范围，而对于同沉积地裂缝，其发育深度较大，地裂缝深部的特征研究目前几乎是空白，这对地下空间开发利用日益重视的今天，开展地裂缝深部的剖面结构特征、破裂形态和影响范围等研究工作，显得尤为重要和迫切。同沉积地裂缝的形成与其所处的构造环境、沉积特点等密切相关，在地质历史过程中经历了不同的地质作用和不同的地质时期，现在看到的地裂缝是古地裂缝在不同地质时期渐变发展过来的。因此，开展同沉积地裂缝的研究工作，绝不能避开其形成的地质历史过程。基于地质历史过程、盆地动力特点和构造-层序-沉积分析法，开展同沉积地裂缝的发育模式、形成机制、破裂扩展过程和效应以及影响带宽度研究，是今后构造地裂缝研究的新方向，可为地裂缝地段深层地下空间开发利用和灾害防治提供地质参数和理论依据。

6 结 论

通过对同沉积断层文献的研究得到以下几点认识： (1)同沉积断层平面组合形式主要有梳状、帚状、叉状、雁列状，其边界断层与盆地内断层的剖面形态有所不同； (2)滚动背斜是同沉积断层的次生构造也是重要的储油气构造； (3)同沉积断层研究方法主要有野外露头观测、地震剖面解译、定量研究方法、图解法、数值模拟法和物理模型试验以及理论分析法等； (4)同沉积断层成因分为构造成因和重力成因； (5)部分地裂缝也具有同沉积断层的性质，以西安地裂缝为典型代表。

在同沉积断层的基础理论和研究方法上，仍有一些问题尚待解决。例如：关于压性和压扭性盆地内同沉积逆断层的研究较少； 同沉积断层的研究多以某一特定区域为研究对象，研究成果对于其他地区的适用性有待进一步研究； 现有的针对同沉积断层活动性的定量评价方法尚不能完全真实反映同沉积断层的历史活动强度； 基于地质历史过程、盆地动力特点和构造-层序-沉积分析法，开展同沉积地裂缝的发育模式、形成机制、破裂扩展效应以及影响带宽度研究，是今后构造地裂缝研究的新方向。

今后同沉积断层研究可从以下4个方面重点展开： (1)在已有同沉积断层研究的理论基础上，加强对同沉积逆断层的研究； (2)开发和应用新技术和新方法，包括各种精细探测方法和定量评价指标等； (3)加强计算机模拟和实验模拟方面的研究，提高模拟结果的可靠性，为同沉积断层的理论研究和参数选取提供依据； (4)综合地裂缝和同沉积断层的理论成果和研究方法，对同沉积地裂缝进行系统研究。