何妍 徐亚东 朱宁 刘铖 季军良
由于印度板块与欧亚板块的碰撞作用，青藏高原急剧隆升并伴随地壳缩短增厚，使得青藏高原北部块体——昆仑—柴达木地体的东侧发育NEE向大型左旋走滑断裂（海原断裂），中北部的块体——巴颜喀拉地块向东推挤，羌塘地块东侧沿块体发育的玉树—鲜水河—小江断裂带以左行走滑运动为特征（图1）。印度板块向北持续强烈的推挤过程是使这些块体边界断裂带从孕震到真正发生强震的动力源。
图1 青藏高原及周缘地质图及地体分区(据李海兵等, 2021)
地震作为一种事件沉积的源动力，通过各种地质作用引起原始沉积过程发生变化并形成记录，软沉积物变形就是一种常见的沉积记录。通过研究软沉积物变形构造的成因机制，进而探究地质事件的发生，被广泛运用于地质事件的研究[2,3]。当地震发生时，已经存在的未固结的湖泊沉积物（在事件界线以下）可能发生变形并产生各种软沉积物变形构造。在地震发生后，中到粗粒的颗粒立即沉淀下来，并在事件界线层之上形成所谓的地震层[4]。
软沉积物变形是指沉积物在沉积之后、固结之前，处于软沉积物阶段由于差异压实、液化、滑移、滑塌等物理作用而形成的变形构造，一般来说，软沉积物变形按照其触发因素主要分为地震成因和非地震成因两种[5]。杜远生[6]将由地震所引发的软沉积物变形分为同生地震事件沉积、准同生地震事件沉积和后生地震事件沉积三个阶段。其中，同生地震事件沉积所引发的软沉积物变形指示的是沉积盆地的构造背景及同期发生的地震活动；准同生地震事件沉积指示的是发生于沉积期后的地震活动；后生地震事件沉积则反映沉积物固结之后，在构造变形期甚至在构造抬升期的构造活动和地震作用。区别这三类地震事件沉积对于判断地震活动与软沉积物变形发生的时间先后顺序至关重要。
据前人总结得出，判断软沉积物变形是否为地震成因，除了需要考虑软沉积物变形本身特征外，还必须符合以下条件中的多数：（1）邻近现代地震活动构造带；（2）沉积物潜在可液化；（3）变形构造与地震实验模拟结果相似，且可与已知的由地震活动引起的变形对比；（4）变形尺度一般为厘米-毫米级；（5）变形只发生在单一层位，层面被未变形的上下层隔开 ；（6）变形在区域上分布广泛；（7）具有横向连续性和垂向重复性；（8）排除非地震活动因素，如重力流或垮塌等情况；（9）变形强弱和频率与之距离发震断层的远近存在相关性[7-10]。
青藏高原东部的湖泊沉积物包含了丰富的局部和区域构造活动的信息。湖泊沉积物与快速堆积的陆地地层相比，具有更连续的沉积记录，因此湖泊沉积物提供了一个更长的地震事件的时间记录和事件档案。Jiang et al. [11]在高分辨率沉积指标分析方面，从湖相沉积物的物源入手，分析了青藏高原东部茂县叠溪新磨村剖面的湖相沉积物的稀土元素、石英颗粒扫描电镜照片和粒度分布特征，其中，新磨村湖相沉积物中的中粗粉砂和砂(＞16 μm)含量的突然增加并逐渐降低的特征可能揭示了研究区地震引起的粉尘事件（图2）。
图2 基于6个光释光年龄数据绘制的新磨村剖面粒度分布和磁化率记录与年龄的关系图，其中灰色条带为可能发生的古地震事件(据Jiang et al., 2014)
这不仅表明构造活跃地区的湖相沉积有潜力连续记录古地震活动历史，而且为构造活跃地区的粉尘产生过程提供了新视角。从沉积物粒度和磁化率强度曲线（图2）分析出了18.65~10.63 ka连续沉积之间可能存在的26个古地震事件，平均复发间隔为~0.32 ka。根据历史地震活动性和古地震学资料，这与青藏高原南部活动断层的平均重现期间隔为310~900年相一致[12]。
为进一步追踪更长的地震引起粉尘事件的历史、区域内不同地点之间的粉尘事件是否可对比以及高分辨率沉积指标变化与软沉积物变形之间的相互制约关系，Jiang et al.[4]在青藏高原东部理县湖相沉积剖面，对19.3~6.0 ka的23.4 m厚的湖泊沉积序列进行了高分辨率粒度和磁化率测量分析（图3），两者显示出良好的一致性，可以发现理县段频繁的粒度峰值和磁化率峰值对应了70个地震事件，并且由粒度记录的光谱分析表明，强地震事件有对应的810年和378年两个长周期，以及可能对应中小地震的85年和65年短周期。
图3 根据深度绘制的理县湖泊沉积物序列的粒度分布、磁化率曲线，其中灰色条带为可能发生的古地震事件(据Jiang et al., 2017)
此外，分粒组磁化率测量显示，中粗粉砂(16~32 μm和32~63 μm)相对于其他粒组对磁化率值贡献更大，暗示气候增温变湿导致风化增强为研究区提供更多粗的磁性颗粒。如此，中粗粉砂变化曲线结合事件层的其他指数以及相应的软沉积物变形构造，可以更准确地识别古地震事件，这比地层记录中单一的指数变化或仅用软沉积物变形构造更可靠。锆石U-Pb测年研究[13]显示，茂县新磨村湖相沉积与刁林湖相沉积具有颇为相似的粉尘物源，但它们与理县粉尘沉积具有明显不同的物源。这表明即使空间上相距不足100 km，地震引起的粉尘事件更多地影响当地，但范围有限，不具备远距离对比的特征。
理县和新磨村湖相沉积物磁化率与＞20 μm粒度组分显著正相关（图4），反映区域和局地提供的粉尘物质为磁化率增强做出了主要贡献[14]。由粒度组分与磁化率曲线可知，磁化率与32～63 μm粒度组分呈现强正相关关系，也与2～10 μm 粒度组分呈现强负相关关系，这表明粒度组分可以作为揭示青藏高原东缘地震事件的敏感指标。地震事件层开始部分的磁化率与粒度组分的相关性高于结束部分，也较好地反映地震事件为研究区添加新鲜沉积物随地形地貌恢复逐步减少的过程。而两湖相沉积剖面的磁化率和各个粒度组分的相关性曲线可以看出，理县剖面湖相沉积相关性明显高于新磨村剖面。
图4 青藏高原东缘湖相沉积中磁化率与粒度组分相关性系数变化曲线(据时伟, 蒋汉朝. 2022)
因此，古地震事件可以基于沉积物粒度大小、磁化率变化曲线和软沉积物变形构造共同来揭示，进一步为当地地震活动的长期监测提供可靠的参考依据。
青藏高原东南缘强烈的构造活动及冰川运动可以引发一系列地质事件，而区域上广泛发育的湖相沉积也为软沉积物变形的保存提供了良好的载体。朱宁等[15]在位于川滇菱形块体北部的理塘高原毛垭盆地内发现一处由冰川堰塞湖形成的连续稳定的16 m湖相剖面，沉积序列为一套更新世纹层状泥与粉砂互层的冰湖相沉积体系，纹层极为发育。具体表现为下部（36~33 层）以泥为主，砂层较薄，向上中部（32~12 层）泥含量减少，表现为泥与粉砂互层，局部层位砂层较厚；其中 26~23 层为地质事件层，发现了由地震触发的软沉积物变形构造，其形态特征主要表现为液化卷曲、球-枕构造、液化底劈和层间滑动褶皱变形（图5）；到上部（11~1 层）泥含量变多，表现为深灰色泥夹灰色粉砂，顶部（0 层）则为全新世河流冲积物覆盖，砾石与砂混杂堆积，砾石整体磨圆较好，具有一定的叠瓦状构造。通过放射性同位素 AMS 14C 测年得到两期软沉积物变形事件的年龄为33 850~33 110 cal B.P.、37 254~36 042 cal B.P.，指示该地区在±37-33 ka 期间至少发生过两期古地震事件：早期发生在37~36 ka之前，震级大于7级，晚期则发生于33 ka之后，震级6~7级左右。
图5 理塘毛垭冰蚀湖相沉积液化卷曲（a, b, c）、球-枕构造（d）和液化底劈（e）特征(据朱宁等，2021)
在大毛垭盆地内东北缘乱石包处发育一高速远程滑坡，规模巨大，研究显示这一滑坡发生过两期的大规模滑动，第一次发生在距今3 700 a左右，第二次发生在距今2 100 a左右，均由地震引发，震级可达7.0~7.2级[16,17]，张克旗等[18]通过在川西理塘村戈乡—奔戈乡开挖的两个探槽共揭示出自26.8 ka以来的至少４次古地震事件，而最新一次的大型地震则是1948年M7.3地震[19]。这些地震事件说明青藏高原东缘构造活动强烈，对于由古地震引起的软沉积物变形构造也能在很大程度上反映区域构造活动的强弱，尤其是能较好地反映同时期断裂活动的信息。因此，详细研究震积岩对于区域古构造活动的强度甚至是期次分析具有重要意义，同时也有助于重新恢复古构造活动性，解决古构造、古断裂、古盆地、古环境以及同一个构造带中地层等时对比与构造作用等问题。而震积岩作为沉积学中的一种新类型，丰富了沉积学的理论。有助于重新认识、解释软沉积物振动液化变形构造的成因，正确解释、厘定和区分非震积成因岩石类型和沉积环境等有争议性的问题[2]。
本文第一作者系中国地质大学（武汉）地球科学学院硕士生，第二作者系中国地质大学（武汉）地球科学学院讲师。本文属作者总结与认识，相关问题交流可通过邮箱820461563@qq.com与本人联系。欲知更多详情，请进一步阅读下列参考文献。
参考文献
[1] 李海兵, 潘家伟, 孙知明, 等. 2021. 大陆构造变形与地震活动——以青藏高原为例. 地质学报, 95(1): 194-213.
[2] 杨仕维, 李建明. 2008. 震积岩特征综述及地质意义. 岩性油气藏, 20(1): 6.
[3] 杜远生, 余文超. 2017. 地震和非地震引发的软沉积物变形. 古地理学报, 19(1): 65-72.
[4] JIANG H, ZHONG N, LI Y, et al. 2017. A continuous 13.3-ka record of seismogenic dust events in lacustrine sediments in the eastern Tibetan Plateau. Scientific Reports, 7(1): 15686.
[5] 杜远生, G .SHI, 龚一鸣, 等. 2007. 东澳大利亚南悉尼盆地二叠系与地震沉积有关的软沉积变形构造. 地质学报, 81(4): 10.
[6] 杜远生. 2011. 中国地震事件沉积研究的若干问题探讨. 古地理学报, 13(6): 581-586.
[7] SIMS J D. 1975. Determining Earthquake Recurrence Intervals from Deformational Structures in Young Lacustrine Sediments.Tectonophysics, 29(1-4): 141-152.
[8] OWEN G. 1996. Experimental soft-sediment deformation: structures formed by the liquefaction of unconsolidated sands and some ancient examples. Sedimentology, 43(2): 279-293.
[9] 钟宁, 蒋汉朝, 梁莲姬, 等. 2017. 软沉积物变形中负载、球—枕构造的古地震研究综述. 地质论评, 63(3): 719-738.
[10] 钟宁, 蒋汉朝, 李海兵, 等. 2020. 青藏高原东部河湖相沉积中的软沉积物变形的主要成因类型及其特征. 地球学报, 41(1): 23-36.
[11] JIANG H, MAO X, XU H, et al. 2014. Provenance and earthquake signature of the last deglacial Xinmocun lacustrine sediments at Diexi, East Tibet. Geomorphology, 204: 518-531.
[12] XU X, DENG Q. 1996. Nonlinear characteristics of paleoseismicity in China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B3): 6209-6231.
[13] ZHONG N, SONG X, XU H, et al. 2017. Influence of a tectonically active mountain belt on its foreland basin: Evidence from detrital zircon dating of bedrocks and sediments from the eastern Tibetan Plateau and Sichuan Basin, SW China. Journal of Asian Earth Sciences, 2017, 146: 251-264.
[14] 时伟, 蒋汉朝. 2022. 青藏高原东缘湖相沉积和黄土高原黄土沉积磁化率与粒度相关性对比. 古地理学报, 24(3): 599-610.
[15] 朱宁, 徐亚东, 季军良, 等. 2021. 川西理塘高原冰蚀湖记录的晚更新世古地震事件. 地球科学: 1-16.
[16] 崔豫. 2019. 川西理塘毛垭坝盆地乱石包高速远程滑坡的~(10)Be暴露年代研究. 南京师范大学.
[17] 郭长宝, 杜宇本, 佟元清, 等. 2016. 青藏高原东缘理塘乱石包高速远程滑坡发育特征与形成机理. 地质通报, 35(8): 1332-1345.
[18] 张克旗, 吴中海, 周春景, 等. 2020. 川西理塘断裂带奔戈-村戈段古地震事件及其非均匀性活动特征. 地质学报, 94(4): 1295-1303.
[19] 周春景, 吴中海, 张克旗, 等. 2015. 川西理塘活动断裂最新同震地表破裂形成时代与震级的重新厘定. 地震地质, 37(2): 455-467.
