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竹叶状灰岩震积岩研究取得新进展

时间:2015年06月09日 点击:

  竹叶状灰岩广泛发育于寒武-奥陶系地层中,它们多被解释为风暴流侵蚀改造已固结灰岩而成(图1a,b)。但很多竹叶状灰岩的砾屑多呈竖直状排列,岩层厚度横向变化较大、渐变为正常沉积层理或其它软沉积物变形构造(图1c,d),这一特征很难用风暴流侵蚀改造来简单解释,从而提出了很多竹叶状灰岩是在成岩过程早期由软沉积变形而成的模式。也有一些学者提出了不同的解释,如Van Loon等提出这些竹叶状灰岩是由海底“喷泉”式泄水过程形成,并认为这些“喷泉”的源泉来自于灰岩砾屑层之下。
 
  最近,我室陈吉涛博士对竹叶状灰岩成因进行了概述,并对Van Loon等的成果进行了评述论证,认为泄水过程并非源于灰岩砾屑层之下沉积物的液化作用,而来源于条带灰岩层中的含粘土矿物沉积物的液化/流化作用。
 
  此外,陈吉涛博士还受邀作为论文共同通讯作者合作研究了美国科罗拉多州西部洛矶山脉寒武系发育的独特的软沉积变形构造(图2、3),这些岩块大小为几厘米至一米多不等,通过详细研究发现,这些不规则岩块与小型同生逆冲断层及滑坡壁密切共生,从而提出它们是同生滑塌与逆冲断层的伴生物,认为这些软沉积物变形构造是由地震引发的(图4)。根据这些不规则岩块的形态、尺寸及其共生的逆冲断层倾角等参数,估算了古地震级别为>6.3级,这是目前发现的前第四纪洛矶山脉唯一一次由沉积地层记录的古地震事件。
 
相关研究成果于近期发表在《中国科学 地球科学》(Science China Earth Sciences)及国际沉积学刊物Sedimentology上。本项研究得到了国家自然科学基金的支持。
 
论文相关信息:
 
  1. Chen, J., 2015. Origin of the Furongian limestone breccias in the North China Platform. Science China Earth Sciences 58, 770–775.
 
  2. Myrow, P.M.*, Chen, J.*, 2015. Estimates of large magnitude Late Cambrian earthquakes from seismogenic soft-sediment deformation structures: Central Rocky Mountains. Sedimentology 62, 621–644.


图1. 华北台地寒武系发育的典型的竹叶状灰岩。(a)-(b):具叠瓦状构造的竹叶状灰岩,表明由水流改造沉积而成;(c)-(d):呈杂乱状排列的竹叶状灰岩,可能是由软沉积物变形而成。


图2. 不规则岩块。A. 两个叠置的岩块;B. 不规则岩块,酷似冰山坠石;C-D. 不规则岩块横向挤入相邻岩层


图3. 小型同生逆冲断层与不规则岩块,详细素描及野外照片显示小型同生逆冲断层及不规则岩块与共生岩相的接触关系。


图4. 科罗拉多州西部洛矶山脉发育的寒武系震积岩形成机制示意图。