华北板块南缘中段中上三叠统软沉积变形构造的发现及其地质意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.12

现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (02): 333-344.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.12

华北板块南缘中段中上三叠统软沉积变形构造的发现及其地质意义

全晓园¹(), 刘池洋¹(), 张龙², 张东东¹, 王建强¹, 马奂奂¹, 冯琦¹, 翟光麾¹

1.西北大学大陆动力学重点实验室,陕西西安 710069
2.西安石油大学地球科学与工程学院,陕西西安 710065

收稿日期:2018-11-18 修回日期:2019-04-20 出版日期:2020-05-25 发布日期:2020-05-25
通讯作者: 刘池洋
作者简介:刘池洋,男,教授,博士生导师,1953 年出生,油气地质与勘探专业,主要从事盆地动力学、油气地质与勘探、构造地质、能源地质方面的教学与科研工作。Email: lcy@nwu.edu.cn。
全晓园,男,硕士研究生,1995年出生,石油与天然气工程专业,主要从事沉积盆地油气地质方面研究。Email: 201731977@stumail.nwu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(41330315)

Discovery of the Soft-sediment Deformation Structure in the Middle-Upper Triassic Sequence of the Middle Segment of Southern North China Plate Margin and Its Geological Significance

QUAN Xiaoyuan¹(), LIU Chiyang¹(), ZHANG Long², ZHANG Dongdong¹, WANG Jianqiang¹, MA Huanhuan¹, FENG Qi¹, ZHAI Guanghui¹

1. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest University, Xi’an, Shaanxi 710069, China
2. School of Earth Sciences and Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an, Shaanxi 710065, China

Received:2018-11-18 Revised:2019-04-20 Online:2020-05-25 Published:2020-05-25
Contact: LIU Chiyang

摘要/Abstract

摘要：

豫西地区中上三叠统主要出露在济源、义马、伊川和南召一带。印支期秦岭造山运动控制和影响着邻区中上三叠统盆地属性和沉积地层展布。通过观察研究区野外露头剖面,发现中上三叠统发育一系列典型的软沉积变形构造,包括液化底辟、枕状构造、液化柱、液化卷曲变形、负载、球-枕、火焰状构造、液化角砾岩。这些软沉积变形在垂向上表现出明显的复现性,在侧向上表现为沿地层连续展布,表明该时期研究区内地层受到频繁强烈的地震影响。通过对这些软沉积现象的识别和形成机制解释,判定其触发因素为秦岭造山过程中伴生的地震。区内地层中震积岩的存在即是对秦岭造山过程中构造活动的响应。

关键词: 豫西, 华北板块, 秦岭造山运动, 软沉积变形, 中上三叠统, 地震

Abstract:

The Middle-Upper Triassic sequences in western Henan are mainly exposed at Jiyuan, Yima, Yichuan and Nanzhao. The Qinling orogenic movement controls the properties of the Middle-Upper Triassic basins in the region and the development of Indosinian sedimentary sequences. Outcrop and profile geological characteristics of the study area show, a series of typical soft-sediment deformation structures in the Middle-Upper Triassic sequences, including liquefied diapir, pillow structure, pillar, liquefied convolute, ball-and-pillow, flame-and-load structures, and liquefied breccias. These soft-sediment deformations structures show obvious reproducibility in vertical direction and lateral continuous. It is indicated that the local stratigraphy was affected by frequent and intense seismic activities during this period. By identifying these soft-sediment deformation features and determining its formation mechanism, it is revealed that the triggering factor is the earthquakes related to the Qinling orogeny. The existence of seismite in the local stratigraphy is likely a response to the Qinling orogenic movement.

Key words: western Henan, North China Plate, Qinling orogeny, soft-sediment deformation, Middle-Upper Triassic, seismic activities

中图分类号:

TE121

全晓园, 刘池洋, 张龙, 张东东, 王建强, 马奂奂, 冯琦, 翟光麾. 华北板块南缘中段中上三叠统软沉积变形构造的发现及其地质意义[J]. 现代地质, 2020, 34(02): 333-344.

QUAN Xiaoyuan, LIU Chiyang, ZHANG Long, ZHANG Dongdong, WANG Jianqiang, MA Huanhuan, FENG Qi, ZHAI Guanghui. Discovery of the Soft-sediment Deformation Structure in the Middle-Upper Triassic Sequence of the Middle Segment of Southern North China Plate Margin and Its Geological Significance[J]. Geoscience, 2020, 34(02): 333-344.

图/表 8

图1 研究区位置及构造地质简图(据参考文献[20],有改动) (a)研究区位置;(b)济源地区地质简图;(c)太山庙地区地质简图;(d)义马地区地质简图

Fig.1 Location and geologic map of the study area

图2 软沉积变形野外露头 (a)液化底辟构造,出露在济源西承留002县道东沟村口公示牌后山大面积露头处,椿树腰组顶部,滨浅湖相,发育在灰黄、黄绿色中厚层细粒长石砂岩中,附近发育有小型杂乱的褶皱,砂体受到扰动能量较强;(b)液化底辟,出露在义马市下茹苗原沟环岛标志处,椿树腰组中部,滨浅湖相,发育在土黄色厚层细粒长石石英砂岩体中,附近偶见薄层灰岩,少量煤线;(c)液化底辟体与枕状构造相伴生,为类型Ⅰ,(c')为其模式图,①与②之间和②与④之间是两个容易识别的枕状构造,与(a)出露位置相同,椿树腰组顶部;(e)底辟与枕状构造相伴生,(e')为其模式图,为类型Ⅱ,在剖面上发育,出露于济源西承留渠马线安腰村西南1 km处,谭庄组中部,湖泊相,发育在黄褐色细粒砂岩与黄绿色钙质泥岩互层中,附近砂岩体中有方解石脉发育;(f)底辟构造,(f')为其模式图,出露于南召太山庙乡九里山村下S231桥旁,太山庙组中下部,湖泊三角洲相,发育在灰黄色厚层中-细粒石英砂岩与薄层深灰色、黑色泥岩互层中,附近有大型“结核”发育

Fig. 2 Field outcrop photos of soft sediment deformation

图3 软沉积变形剖面记录 (a)液化柱,出露于济源西承留南山森林公园西南1 km处,椿树腰组中上部,滨浅湖相,发育在灰黄色中细粒砂岩与下伏黄绿色泥岩接触界面上,砂岩体内节理发育;(b)负载构造,出露于西承留渠马线翠竹园景区向南800 m,上油坊庄组中部,曲流河-滨浅湖,发育在灰绿色厚层中细粒长石砂岩和紫红色泥岩的接触界面上;(c)液化卷曲变形,出露位置同图2(a);(d)卷曲变形,出露位置同图2(b)

Fig.3 Profile record of soft sediment deformation

图4 负载、球-枕、火焰状构造 (a)负载构造为主,⑤中能够看到明显的火焰状构造,出露于义马下茹苗原沟环岛标志处,椿树腰组中部,发育在姜黄色细粒砂岩与薄层灰绿色泥岩互层中,沿层展布,附近有液化卷曲;(b)负载与火焰状构造伴生;(c)为(b)简化沉积样式图,出露于义马常瑶连霍高速下(附近有小河流),油坊庄组中下部,发育在黄绿色细粒砂岩与紫红色泥岩互层中,可见球-枕构造

Fig.4 Photos of ball-and-pillow and flame-and-load structures

图5 南召负载与液化角砾剖面记录 (a)小型负载与火焰状构造,出露于太山庙乡九里山村下桥北头剖面上,太山庙组中下部,发育在灰黄色细粒砂岩与薄层的黑色泥岩互层中,湖泊三角洲相;(b)球-枕构造,出露于太山庙乡九里山村S231向北900 m烧砖厂对面,太山庙组中上部,发育在灰黄色细粒砂岩与灰黑色泥岩互层中;(c)液化角砾岩,出露于保时捷加油站向南300 m的采石坑中,太山庙组上部,发育在薄的砂岩与泥岩互层中,沿层展布;(d)液化角砾岩,出露于南召县南锡海线上八里桥采石坑,发育在薄层的灰黄色细粒砂岩与黑色泥岩互层中,浊流沉积,附近有小的断层和局部褶皱发育

Fig.5 Profile record of load and liquefied breccias in Nanzhao

图6 识别触发因素过程(标准有改动,经Van Loon和Morrtti等[35,36,37,38,39]学者讨论共识)

Fig.6 Trigger identification process of identify triggers

图7 留山凝灰岩记录

Fig.7 Profile record of tuff in Liushan

图8 济源、留山地层柱状图及软沉积变形层位示意图(依据文献[20,50],有改动)

Fig.8 Stratigraphic histogram in Jiyuan and Liushan and the location of soft sediment deformation

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