靈山島下白堊統軟沉積物變形構造類型劃分及其地質意義

孫福寧，楊仁超，樊愛萍，尤靖茜

1.南京大學地球科學與工程學院，南京 210023 2.山東科技大學地球科學與工程學院，山東青島 266590 3.中國石油長慶油田分公司數字化與信息管理部，西安 710021

0 引言

軟沉積物變形構造作為一種特殊的沉積構造類型引起了國內外學者的廣泛關注，并就其形態特征[1-2]、成因機制[3-5]、分類方案[1,6-7]等方面展開了深入研究。地震固然是引起軟沉積物發生變形的一種重要因素[4-16]、但風暴[17-18]、海嘯[19-21]、滑塌[22-26]、火山活動[27]、冰凍或冰融[28-30]、沉積物快速堆積[31]、地外天體撞擊[32]等也是不容忽略的成因[7-8,11,33-35]。由于不同事件可誘發相同的變形類型，故按照誘發事件的分類方案在同種事件中較為適用，而在具有“多成因、同現象”的變形中，難以區分其真正的成因，故基于觸發機制的分類常具有較大的局限性。

Owenetal.[36]指出軟沉積物變形構造的形成必須同時滿足三個條件：驅動力改變沉積物的原始沉積特征；變形機制使得沉積物處于可變形狀態；觸發機制引發大多數變形機制的發生。驅動力直接作用于軟沉積物，驅動力的種類、大小、作用方式和持續時間是影響軟沉積物變形構造類型、形態和規模的重要因素，驅動力的研究對軟沉積物變形構造的野外識別、形成環境和成因機理的分析判定等具有重要意義。因此，本文結合靈山島下白堊統軟沉積物變形構造發育情況，探討了基于驅動力的軟沉積物變形構造分類方案，以期為相關領域的研究提供參考。

1 軟沉積物變形構造研究背景和現狀

軟沉積物變形構造(soft-sediment deformation structures)是沉積物沉積之后、固結成巖之前尚處于塑性狀態時，在液化作用和各種驅動力作用下發生不同程度變形的一系列構造。觸發軟沉積物發生變形的事件有很多，例如地震、風暴、海嘯、重力滑塌、流體作用、火山活動、沉積物快速堆積等都可以引起未固結沉積物發生液化和變形，并在成巖和后生作用過程中得以保存，形成地層中常見的軟沉積物變形構造。地震是引起軟沉積物發生變形的一種最常見的觸發機制。早在19世紀中葉，就有對軟沉積物變形構造研究的相關記載[37]。1969年，Seilacher[38]將未固結的軟沉積物被地震改造之后的再沉積層定義為地震巖(seismites)，開啟了軟沉積物變形構造研究的新篇章。此后，國內外學者對軟沉積物變形構造的研究逐漸成為地質學科的熱點領域之一，并在形態特征、成因機制、種類劃分、實驗模擬等方面做了大量工作，并取得了很多重要成果[1-37,39-46]。近年來，國內外學者越來越注重軟沉積物變形構造的多成因性，闡述了“seismites”和“soft-sediment deformation structures”之間的聯系和區別[4,16,34-35,44-45]。2016年9月24日，第14屆全國古地理學及沉積學學術會議召開了“多成因的軟沉積物變形構造及地震巖”專題研討會，對軟沉積物變形構造、地震巖、震積巖等問題進行了討論和爭鳴[45]。不可否認的是，國內外學者對軟沉積物變形構造的地震解釋有一種擴大的趨勢[34,45]。地震巖中的變形構造不全是軟沉積物變形構造，軟沉積物變形構造也并非全部由地震形成的。

地層中往往發育有不同尺度、不同形態、不同期次、不同成因的軟沉積物變形構造，對其系統描述和分類無疑是國內外學者研究的熱點和難點?，F有的分類主要是依據軟沉積物變形構造的形態特征、形成機理或成因，或結合形態和成因對其進行綜合分類[46]，而對直接作用于軟沉積物的驅動力的關注較少。引起軟沉積物發生變形的最直接因素是各種驅動力，因此，從驅動力角度對其進行系統劃分具有科學性、適用性和可行性。

2 地質概況

靈山島位于山東省青島經濟技術開發區黃海近海海域，距離最近的陸地大珠山約9.8 km，距離積米崖港約16.7 km，島型狹長，南寬北窄，面積約7.66 km2，島內最高峰歪頭頂海拔513.6 m(圖1)。欒光忠等[47]將其成島類型歸為構造掀斜型。從大地構造位置上看，靈山島位于靈山島凹陷內，西北方向因膠南隆起與膠萊盆地相隔，東南方向為千里巖隆起，正好處于蘇魯造山帶的中部地帶，受揚子板塊與華北板塊碰撞控制，多條區域性斷層也呈NE—SW向平行展布，大地構造位置十分關鍵(圖1a)。

圖1 靈山島區域地質(a.據文獻[51]修改)與地質簡圖(b.據文獻[47]修改和Google Earth)Fig.1 Location and simplified geologic map of Lingshan Island(a. modified from reference [51]; b. modified from reference [47] and Google Earth)

山東省第四地質礦產勘察院[48]和欒光忠等[47]認為靈山島出露兩套地層：上部的青山群(K1q)八畝地組火山巖不整合于下部的萊陽群(K1l)法家塋組沉積巖之上(圖1b)，是膠萊盆地陸相沉積在盆地邊緣的露頭。呂洪波等[22,49]認為下部的沉積巖實為一套海相復理石沉積，張海春等[50]為此建立了一新的巖石地層單位——靈山島組，是與膠萊盆地中廣泛分布的下白堊統萊陽群法家塋組同期異相的地層。對靈山島老虎嘴處流紋巖進行LA-ICP-MS測年，獲得鋯石U-Pb年齡為119.2±2.2 Ma，地質時代為早白堊世[51]。流紋巖之下的沉積層是本文研究的目的層位，其中發育有多種類型的軟沉積物變形構造。

3 驅動力分類原則和分類方案

Owenetal.[36]認為引起軟沉積物發生變形的驅動力主要包括五種類型：1)斜坡上的重力；2)不規則地形引起的不均勻負載；3)密度倒置引起的重力不穩定；4)水或其他流體產生的剪切力；5)生物和化學因素。在相關文獻調研基礎上，結合靈山島下白堊統軟沉積物變形構造野外觀察資料，并參考前人的分類方案，借鑒其中的部分方法與思路，本文提出了一個基于驅動力的軟沉積物變形構造分類方案(表1)。分類的基本原則是：1)以形態特征為基礎，以驅動力為分類依據；2)多種驅動力共同作用時，取最主要的、最能反映其形態特征的驅動力作為分類依據；3)當有應力作用時，首先根據驅動力劃分至大類，再根據應力類型劃分至亞類；4)考慮形態特征，對由相似作用力而具有不同形態的類型予以區分，以便于在野外進行準確識別；5)盡量沿用現有且最流行的沉積學術語，并對同種現象、不同說法的變形類型進行系統總結；6)在科學與系統分類基礎上，避免繁瑣，能簡不繁。

根據以上原則，將靈山島下白堊統軟沉積物變形構造劃分為斜坡上的重力驅動、密度倒置條件下的重力驅動、孔隙流體作用下的剪切力驅動等三種類型。此外，靈山島下白堊統發育有多套重力滑塌體，其內部軟沉積物變形構造復雜多樣?；w及其相關的軟沉積物變形構造形成于斜坡環境，整體受重力驅動，但滑塌體內部的在滑塌過程中形成的軟沉積物變形構造的類型、形態等受重力影響有限。在綜合分析滑塌體內部軟沉積物變形構造發育情況和分布特征等基礎上，認為在滑塌過程中形成的軟沉積物變形構造與沉積物在滑塌過程中所遭受的應力狀態有著直接關系，故根據其形成時所遭受的應力類型，將斜坡上重力驅動的(滑塌引起的)軟沉積物變形構造進一步分為擠壓型、拉伸型和剪切型等三個亞類。

4 基本類型和特征

靈山島下白堊統沉積巖中發育有多尺度、多形態、多層位、多期次、多成因的軟沉積物變形構造，本文在詳細的野外考察和室內研究基礎上，共識別和劃分出斜坡上的重力驅動、密度倒置條件下的重力驅動和孔隙流體作用下的剪切力驅動等三大類10余種軟沉積物變形構造，現將其主要類型介紹如下：

4.1 斜坡上的重力驅動

斜坡環境的沉積物在某種觸發機制的作用下發生滑塌，產生一系列的軟沉積物變形構造[25,52-53]。沉積物沿斜坡向下滑動過程中整體受重力驅動，與滑塌相關的軟沉積物變形構造(褶皺、斷層等)也均受重力驅動，并且被認為能夠很好地體現古斜坡的方位[52]。重力作為該類軟沉積物變形構造的驅動力，對整個滑塌體及其滑塌引起的軟沉積物變形構造具有控制作用，但對其具體類型和形態等影響有限。影響斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造的最直接因素是沉積物在滑塌過程中所遭受的各種應力。

表1靈山島下白堊統基于驅動力的軟沉積物變形構造分類方案

Table1Classificationofsoft-sedimentdeformationstructuresbasedondrivingforcesofLowerCretaceousinLingshanIsland

滑塌體內部在滑塌過程中的應力狀態非常復雜，并在各種應力作用下形成了多種類型的軟沉積物變形構造。其中，船廠剖面滑塌體及其內部的軟沉積物變形構造最為發育，既包括滑塌過程中形成的軟沉積物變形構造，也包括滑塌前形成的軟沉積物變形構造，前者即為斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造，后者包括密度倒置條件下重力驅動的軟沉積物變形構造和孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造。根據滑塌體內部因滑塌引起的軟沉積物變形構造形成時所遭受的應力類型，將斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造進一步分為擠壓型、拉伸型和剪切型等三個亞類。

4.1.1 擠壓型

(1) 同生逆斷層

斷層不限于固結巖層中，在飽和水的、未固結沉積物中也可發育[54]。在滑塌體中，當沉積物沿斜坡下滑過程中，隨著坡度減緩，滑塌體前緣的沉積物遭受擠壓可形成同生逆斷層。圖2a中的同生逆斷層位于船廠剖面的滑塌體前緣，斷層面不明顯，傾角約20° 左右，平緩彎曲，切穿互層的薄層砂巖、泥巖。斷層面兩側沉積物牽引彎曲，形成牽引小褶曲。薄層砂巖破碎較為嚴重，砂質團塊多呈橢球形疊置狀分布；薄層泥巖連續性良好。該同生逆斷層顯然是沉積物沿斜坡向前滑動過程中受阻擠壓形成的。

(2) 混雜的擠壓變形

滑塌體前緣以擠壓應力為主，軟沉積物在擠壓應力作用下，原始沉積物特征遭受破壞，表現為混雜變形的特征。圖2b中所示的混雜的擠壓變形位于船廠剖面滑塌體前緣，沉積物沿斜坡向前滑動過程中遭受擠壓應力，泥質沉積物彎曲形成揉皺變形，紋層較為連續；砂質沉積物發生擠壓形成砂質團塊和彎曲變形。其中，揉皺變形表現為極不協調狀；砂質團塊以球形、橢球形為主，被泥質沉積物包圍。

4.1.2 拉伸型

(1) 同沉積布丁構造

呂洪波等[22]最早將沉積巖中的布丁構造命名為同沉積布丁構造，常見于砂泥交互的薄層砂巖層中[22,53,55-56]。靈山島船廠剖面滑塌體中的同沉積布丁構造最為典型。布丁構造主要發育在滑塌體近底部的薄層砂巖中，在10～20 cm的中層砂巖中也偶有發育。砂巖層在順層拉伸力作用下表現為局部厚度減薄(圖3a)，進而發育成布丁塊體，布丁塊體間為較薄的喉頸狀砂巖，連接處可見牽引的痕跡，表明為沉積物部分液化后的塑性變形(圖3b)；塑性的砂巖層進一步在拉伸力作用下，布丁塊體完全分隔成紡錘形的砂質團塊，被泥質沉積物完全包圍，一般呈群體出現(圖3c)。此處的布丁構造是在滑塌體向前滑動過程中砂巖層遭受拉伸所致，疊置狀的布丁塊體同時受到一定的剪切力作用。布丁塊體傾倒方向指示滑塌下坡方向，即塊體間同生微型正斷層的傾向指示滑塌源頭。圖3b中的布丁塊體間的微斷層傾向SE，表明沉積物由SE向NW方向滑塌。布丁塊體指示滑塌方向具有一定的局限性，滑塌方向只能代表所在層位的局部滑塌方向。

(2) 階梯狀斷層和多米諾骨牌構造

階梯狀斷層[57-58]，又稱作粒序斷層[13]或韻律斷層[43]，是限于層內發育的一組斷距很小的小型或微型正斷層[13,56,59]。階梯狀斷層的斷層面傾角往往較大，且呈階梯狀排列。圖3d中的階梯狀斷層位于船廠剖面滑塌體內的濁積巖中，尺度很小，斷距約1 cm左右，斷層面傾角約40° 左右，切穿部分砂泥紋層，且限于巖層內部發育。沉積物快速堆積，顆粒間含有大量的水和空隙，在滑塌過程中脫水收縮、差異下沉遭受拉伸所致。圖3e中的階梯狀斷層與多米諾骨牌構造相伴生，砂巖層被完全拉斷，表現為一系列菱柱狀的呈疊瓦狀排列的塊體，中間被同生微型正斷層隔開，近于平行的多條正斷層呈階梯狀排列，傾角約45°左右。多米諾骨牌構造可以與同沉積布丁構造相伴生，但前者表現為一定的脆性變形，是較強硬砂層在受到強烈的順層拉伸作用下形成的。

圖2 斜坡上重力驅動的擠壓型軟沉積物變形構造a.同生逆斷層，鏡頭蓋：7 cm；b.混雜的擠壓變形，包括揉皺變形、砂質團塊等，鉛筆：8 cmFig.2 Soft-sediment deformation structures of compression types driven by gravity acting on slopes

圖3 斜坡上重力驅動的拉伸型軟沉積物變形構造a.厚度局部減薄的砂巖層，直尺：15 cm；b.同沉積布丁構造，布丁塊體間以較薄的喉頸狀砂巖連接，直尺：10 cm；c.布丁塊體完全分隔成紡錘形的砂質團塊，硬幣：22.5 mm；d.階梯狀斷層，直尺：4 cm；e.階梯狀斷層和多米諾骨牌構造，直尺：15 cm Fig.3 Soft-sediment deformation structures of tension types driven by gravity acting on slopes

4.1.3 剪切型

(1) 軟雙重構造

軟雙重構造[60]，又稱作同沉積雙重構造[22,53]或滑疊構造，是由一系列S形、Z形或板片狀砂泥巖相互疊置所形成的軟沉積物變形構造[55]。逆沖塊體呈疊瓦狀排列，但與構造運動無關，屬于沉積成因，一般認為是在水下滑塌體中遭受牽引剪切形成的[7,52]。圖4a中所示的軟雙重構造位于船廠剖面滑塌體內部，砂巖塊體以反S形呈疊瓦狀排列，厚不足15 cm，上下均為連續的層狀泥巖。軟雙重構造的疊置關系可以反映局部的滑塌方向，該處表明滑塌由SE向NW方向。

圖4 斜坡上重力驅動的剪切型軟沉積物變形構造a.軟雙重構造，直尺：13 cm；b.剪切褶皺與剪切斷裂，硬幣：22.5 mmFig.4 Soft-sediment deformation structures of shear types driven by gravity acting on slopes

(2) 剪切力作用的褶皺和斷裂

滑塌體內部在剪切力作用下形成的褶皺和斷裂現象非常常見。沉積層沿斜坡向下滑動過程中，當相鄰層具有不同的滑動速度時，沉積物就會遭受剪切力作用，當剪切力大于沉積層的屈服強度時就會發生斷裂或褶皺變形。由于沉積物尚未完全固結，變形中可見塑性牽引的痕跡。圖4b位于船廠剖面的滑塌體內部，極薄層的砂泥層在剪切應力作用下形成若干相互疊置的平臥褶皺，局部紋層被剪切錯斷?；w內部發育有大量的次級褶皺，多為水平褶皺和斜歪褶皺，形態多樣，尺度不一，多是沉積物在滑塌過程中受到局部剪切應力作用下形成的。

4.2 密度倒置條件下的重力驅動

所謂密度倒置條件下重力驅動的軟沉積物變形構造，就是以沉積物密度倒置為前提條件[4-5,15,31,39,61-62]，即密度大的粗粒沉積物在上，密度小的細粒沉積物在下(例如，砂級沉積物在上，粉砂級沉積物在下；砂質沉積物在上，泥質沉積物在下)，由于強烈震動，未固結的、飽和水的砂質沉積物會發生不同程度的液化作用(liquefaction)[13,32,39,61-62]，使得沉積物孔隙流體壓力增加，顆粒重量被轉移到孔隙流體壓力之上，導致沉積物強度變低，上覆沉積物因重力作用而下沉、變形，主要是發生垂向上的運動。該類軟沉積物變形構造在靈山島下白堊統分布十分廣泛，主要包括負載構造、火焰構造和球—枕構造等。

4.2.1 負載構造和火焰構造

上下密度倒置的軟沉積物在液化后強度降低，上覆密度大的沉積物在重力驅動下發生下沉形成負載構造，下伏密度小的沉積物向上擠入形成火焰構造[11,15,20,31,39,61-63]，負載構造和火焰構造通常伴生在一起，其中，砂質下沉形成的負載構造和泥質向上擠入形成的火焰構造最為常見。負載構造和火焰構造在靈山島多個剖面中的多個層位均有發育，一般規模較小，多為中—細砂下沉、泥質沉積物向上擠入形成的。同一層位的負載構造和火焰狀構造形態相似，規模相近，側向連續性較好，在層內連續分布；不同層位的負載構造和火焰狀構造形態、規?？上嗖钶^大(圖5a, b)。

圖5 密度倒置條件下重力驅動的軟沉積物變形構造a.負載構造和火焰構造，火焰狀的泥質向上擠入并刺穿上覆砂巖層，硬幣：22.5 mm；b.負載構造和火焰構造，負載體漸與母巖層分隔，硬幣：22.5 mm；c.球—枕構造，中砂下沉至細砂沉積物中所致，位于滑塌褶皺上翼，圖片旋轉了180°，硬幣：22.5 mm；d.不對稱球—枕構造，中砂下沉至細砂中所致，位于滑塌褶皺下翼，硬幣：22.5 mmFig.5 Soft-sediment deformation structures of driven by gravity due to a reverse density gradient

4.2.2 球—枕構造

負載體進一步下沉，形成具有同心紋層的球狀體或枕狀體，即球—枕構造[9,13,32,39,62,64]。Morretietal.[9]通過野外測量和統計，認為球—枕構造的形狀與負載體的沉降深度有關，即深度越大，形狀更扁。球—枕構造一般不會單獨出現，而是平行于層面成組、成群出現。圖5c, d所示的球—枕構造規模均較小，沿長軸方向順層展布，且大致下降到同一深度，是中砂下沉到細砂中形成的，分別位于滑塌褶皺的上翼和下翼，均是在滑塌前就已經形成，滑塌只是改變了其產狀，但并未對其形成過程和具體形態產生較大影響。圖5c所示的球—枕構造近于對稱狀，多呈圓球形，上覆母巖層底部可見砂質負載體。圖5d所示的球—枕構造呈不對稱狀，邊部可見牽引拉長的痕跡，多呈橢球形。

4.3 孔隙流體作用下的剪切力驅動

孔隙流體流經粒間孔隙時產生向上的剪切力可以抵消顆粒的重量，使沉積物暫時處于弱化狀態，該過程沉積物發生流體化作用(fluidization)[7,36,39,65]。流體化作用使沉積物處于可流動狀態，形成的軟沉積物變形構造一般具有一定的方向性，是沉積物流動的反映。該類型的軟沉積物變形構造主要發生在泥質巖層所夾的砂質巖層中[14]，其驅動力是沉積物孔隙流體作用下的剪切力。

4.3.1 底劈構造

下部砂質沉積物在強烈震動下發生流體化作用，沉積物向上流動并彎曲變形；上覆具有觸變特性的泥質沉積物只是受到下部砂質層的壓力而向上穹凸，而未被穿透，這種構造稱為底辟構造[12-13,66]，一般呈錐形、蘑菇形、柱形、穹形、三角形等形態[13]。燈塔剖面多個底劈構造沿同一層位成組出現。圖6a所示的底劈構造呈三角形，規模不大，長40 cm左右，最大高度約22 cm左右，下部為未變形的互層的薄層砂泥巖，中部為彎曲的薄層細砂巖構成的三角形，上部為穹凸的薄層泥巖。

4.3.2 泄水構造

當沉積物中的孔隙水壓力超過圍巖承受力時[15,55,67-68]，孔隙水向上泄出并引起顆粒的重新排列[64,68]，形成泄水構造，多發生在富含水的砂質沉積物中。有時紋層受到向上排出水的牽引而彎曲變形，剖面上呈現向形，又被稱作碟狀構造[12-13,36,40]。泄水構造可表現為火焰狀、漏斗狀和脈狀等不同的形態。圖6b所示的泄水構造發育在船廠剖面濁積巖內部，形成于滑塌之前，呈三角形，似火焰狀，規模較小，最高處不足3 cm。濁流攜帶的沉積物快速堆積，沉積物松散而富含水分，在震動下發生流體化作用，孔隙流體向上逃逸牽引砂質和泥質紋層向上彎曲，呈現向形。

圖6 孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造a.底劈構造，直尺：13.5 cm；b.泄水構造(泄水嘴)，直尺：5 cm(據文獻[56])；c.包卷層理，直尺：15 cm；d.砂巖脈，直尺：5 cmFig.6 Soft-sediment deformation structures driven by shear due to pore fluid

4.3.3 包卷層理

包卷層理[36,42,69-70]，也有人把它稱作震褶層[11,13,33,64,66]、微褶皺紋理[42]或包卷褶皺[71]等，是發生流體化作用的沉積物在層內流動產生的小褶皺或微褶皺。圖6c所示的包卷層理位于碼頭南側，變形層分布穩定，延伸較遠，上下巖層均未變形，毫米級厚的砂質沉積物紋層彎曲成一系列規模相近的規則褶曲形態，紋層連續彎曲而未有錯斷。單個褶曲寬8～12 cm，高5 cm左右，具緊閉的背斜和寬緩的向斜；多個褶曲間彼此相連，緊密發育，是沉積物發生流體化作用后，在孔隙水剪切力作用下卷曲變形而成。

4.3.4 砂巖脈

沉積物(通常為砂質、泥質或碳酸鹽類)發生流體化作用之后常具有流動的特征，可充填先前形成的裂隙[8,11,13]、注入或刺穿其他層位[22,32,66]形成液化脈。根據成分，液化脈又可分為砂巖脈、泥巖脈和泥晶脈[8,13,22,32,42]。圖6d所示的砂巖脈發育在船廠剖面滑塌體下部的正常沉積層中，呈直帶狀，長可達數十厘米，寬不足1 cm。砂巖脈形態受裂隙控制，表明形成時泥質沉積物已固結，并產生裂隙，是流體化的砂質沉積物后期沿該裂隙充填形成的。

5 地質意義

作為一種常見的沉積構造，軟沉積物變形構造的研究是近年來沉積構造研究中最為活躍和熱門的內容之一[69]，也取得了很多重要進展，但引起軟沉積物發生變形的因素是復雜多樣的，對其形成機制和識別依據仍缺乏認識。軟沉積物變形構造多為事件作用的產物，其發育狀況能夠很好地反映事件的發生時間、期次、類型和規模，系統歸納總結軟沉積物變形構造的類型對恢復盆地充填史和構造演化史等具有重要意義。從驅動力角度對靈山島下白堊統軟沉積物變形構造類型進行劃分，對深入研究其形態特征、組合特征、成因機理、沉積環境和構造背景等具有重要意義。

靈山島下白堊統發育有多尺度、多形態、多層位、多期次、多成因的軟沉積物變形構造。橫向上，雖然靈山島面積僅為7.66 km2，沉積巖出露面積不足1/2，但軟沉積物變形構造分布十分廣泛，且連續性較好；縱向上，在80余米的沉積層中共識別出三大類10余種軟沉積物變形構造，各種變形類型反復出現，每個剖面也都具有其獨特特征及占主導地位的變形類型。

前人研究認為靈山島滑塌體和豐富的軟沉積物變形構造的觸發機制為地震[22-24,49,53,56,66]。靈山島下白堊統從滑塌、砂質碎屑流到濁流等重力流沉積反復出現，軟沉積物變形構造種類非常豐富。五蓮—煙臺斷裂活躍時間為早白堊世，與靈山島直線距離不足40 km，與兩側沉積盆地(靈山島凹陷和膠萊盆地)中大量發育的軟沉積物變形構造在時間和空間上均能夠形成良好的匹配(圖1a)[66,72]。種種跡象表明，靈山島早白堊世地震活動非常頻繁。

本文根據引起軟沉積物發生變形的主要驅動力類型，將靈山島下白堊統軟沉積物變形構造劃分為滑塌引起的變形和地震引起的變形兩類，前者為斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造，后者包括密度倒置條件下重力驅動的軟沉積物變形構造和孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造。同種驅動力作用下的軟沉積物變形構造的形態具有相似性或繼承性。同一層位的軟沉積物變形構造表現為相同的變形類型和相似的變形特征；同一類型的軟沉積物變形構造在不同層位呈周期性反復出現，但形態可略有差異，規?？上嗖钶^大，其具體形態的差異反映了沉積物特性及驅動力大小、持續時間和作用方式的不同。靈山島下白堊統基于驅動力的軟沉積物變形構造分類能夠將滑塌沉積層與正常沉積層中的軟沉積物變形構造區分開來，能夠將滑塌過程中形成的和地震過程中形成的軟沉積物變形構造區分開來(表1)，明確了軟沉積物變形構造形成的動力學機制，對進一步分析其形成機理具有重要意義。

6 討論

6.1 與驅動力的關系

軟沉積物變形構造可能是在多種驅動力[36]和應力(擠壓力、拉伸力和剪切力)共同作用下形成的，這也就造成了基于驅動力分類的復雜性，為避免繁瑣，當多種驅動力共同作用時，取最主要的、最能反映其形態特征的驅動力作為分類依據；當應力作用于軟沉積物時，首先根據驅動力類型劃定到大類，其次再根據應力類型劃分到亞類。例如，同沉積布丁構造整體受重力驅動，應力包括順層的拉伸力和垂直于沉積層的擠壓力，但以拉伸力為主，故將其歸為斜坡上重力驅動的拉伸型軟沉積物變形構造；負載構造、火焰構造和球—枕構造等受到橫向剪切力作用時會發生旋轉或表現為不對稱狀，形成向剪切力方向傾倒的形態，按照驅動力分類原則，可以將該類型劃分為密度倒置條件下重力驅動的剪切型亞類，但避免繁瑣，本文并沒有將這類變形單獨分出，但這類軟沉積物變形構造在分析滑塌方向、古地形等發面發揮著尤為重要的作用[31,39,63]，在野外觀察分析時需格外注意。

根據靈山島下白堊統軟沉積物變形構造的驅動力類型，將其劃分為斜坡上的重力驅動、密度倒置條件下的重力驅動和孔隙流體作用下的剪切力驅動等三大類。三角洲前緣沉積物在自身重力驅動下沿水下斜坡發生滑塌，形成了滑塌體?；w內部的在滑塌過程中形成的軟沉積物變形構造受斜坡上的重力驅動；滑塌體內部的滑塌前形成的軟沉積物變形構造和正常沉積層中的軟沉積物變形構造受密度倒置條件下的重力驅動和孔隙流體作用下的剪切力驅動。驅動力是引起軟沉積物發生變形的最直接因素，控制著軟沉積物變形構造的具體類型和形態。

6.2 與觸發機制的關系

地震是引起軟沉積物發生變形的最常見的一種觸發機制，許多學者對地震巖中的變形構造進行過詳細的描述與分類[4-16]。然而，軟沉積物變形構造可以由多種事件觸發，并不限定于地震這一種成因，而且其本身也不是任何特定觸發機制的判別標準[10,36]。目前的分類主要是依據成因機制，而不同類型的變形在不同成因事件中是有交錯的，基于驅動力分類在一定程度上可以解決這一問題；此外，類似的軟沉積物變形構造可以是不同事件作用下的產物，對其觸發機制的識別是非常困難的[7,32]。觸發機制是引起軟沉積物發生變形的先決條件，但非直接關系；驅動力和沉積物特性決定變形的類型和形態特征。不同驅動力作用下所產生的不同類型的軟沉積物變形構造的組合和分布特征等有助于確定觸發機制的類型及規模。

靈山島下白堊統密度倒置條件下重力驅動的軟沉積物變形構造和孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造在滑塌體內部和正常沉積層均有分布，是在滑塌前或滑塌后形成的，橫向上分布十分廣泛，縱向上反復出現，結合研究區早白堊世構造環境，判斷是由地震觸發形成的。在強烈的震動下，沉積物發生液化(廣義)，孔隙流體壓力增加，強度減低。而斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造僅限于滑塌體內部發育，是在滑塌過程中形成的，雖然當時的沉積和構造環境更傾向于地震的發生，但并不能排除非地震觸發的可能性，豐富的碎屑物質供給、快速堆積的重力流沉積環境為沉積物在沉積坡度控制下、在自身重力作用下發生滑塌提供了可能。

6.3 與變形機制的關系

在多數情況下，砂泥沉積物表現為黏性的流體或塑性的固體，砂質沉積物會發生不同程度的液化(廣義)[13,32,39,61-62]，較弱的驅動力就可以促使其發生變形。廣義的液化(liquidization)包括發生在無黏著力沉積物中的液化(liquefaction)、流體化(fluidization)和發生在黏著力沉積物中的觸變(thixotrophy)[61]。對于未固結的富含孔隙水的沉積物而言，液化作用(liquefaction)和流體化作用(fluidization)是最常見和最重要的變形機制[7,36,39,65]。原本顆粒支撐的沉積物在遭受強烈的震動下，顆粒發生位移和旋轉[60]，改變其排列結構，并趨于密實[7,39-40]，使得孔隙流體壓力大于或等于顆粒自重，原始沉積構造遭受破壞[67]。沉積物可液化(廣義)的粒徑在0.02～1 mm之間，黏土一般不液化[13,73]。

不可否認的是，軟沉積物變形構造形成過程中沉積物發生了液化(廣義)，但液化的程度可能存在較大的差異。靈山島下白堊基于驅動力的統軟沉積物變形構造分類方案能夠較好的區分軟沉積物變形時的液化程度和液化方式。斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造(滑塌引起的變形)形成時沉積物液化程度較低，主要表現為應力作用下的變形形態，該類型形成時沉積物尚未完全固結，因此屬于軟沉積物變形構造的范疇。密度倒置條件下重力驅動的和孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造(地震引起的變形)形成時沉積物液化程度較高，前者主要以液化作用(liquefaction)為主，后者主要以流體化作用(fluidization)為主。

7 結論

(1) 軟沉積物變形構造作為一種常見的沉積構造，對其進行系統分類和總結具有重要意義。本文以形態特征為基礎，以驅動力為分類依據，提出了一個基于驅動力的軟沉積物變形構造分類方案，將靈山島下白堊統軟沉積物變形構造劃分為斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造、密度倒置條件下重力驅動的軟沉積物變形構造和孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造等三大類。此外，根據沉積物在滑塌過程中所遭受的應力類型，將斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造進一步劃分為擠壓型、拉伸型和剪切型等三個亞類。

(2) 靈山島下白堊統發育的軟沉積物變形構造具有多尺度、多形態、多層位、多期次、多成因的特點，分布十分廣泛，橫向上連續性好，縱向上反復出現，共識別和劃分出三大類10余種軟沉積物變形構造。其中，密度倒置條件下重力驅動的和孔隙流體作用下剪切力驅動的軟沉積物變形構造能夠明確指示地震成因，而斜坡上重力驅動的軟沉積物變形構造與滑塌過程中的各種應力密切相關，很可能是由地震觸發的，但不能排除非地震觸發的可能。靈山島豐富的重力流沉積和類型多樣的軟沉積物變形構造表明該地區早白堊世地震活動非常頻繁。

(3) 靈山島下白堊統基于驅動力的軟沉積物變形構造分類方案能夠將滑塌沉積層與正常沉積層中的軟沉積物變形構造區分開來，能夠將滑塌過程中形成的與地震過程中形成的軟沉積物變形構造區分開來，明確了軟沉積物變形構造形成的動力學機制，因此，從驅動力角度對軟沉積物變形構造進行系統劃分具有科學性、適用性和可行性，對其野外識別等具有科學價值，對深入研究其形態特征、組合特征、成因機理、沉積環境和構造背景等具有重要意義，但同時也存在一些不足之處，還需要進一步補充與完善。

致謝 衷心地感謝山東科技大學李陽、廖晨和孫斌同學在野外考察過程中提供的幫助。衷心地感謝審稿專家提出的建設性意見，為本文的修改和完善提供了寶貴的思路。