地震活动导致灾变性地质事件，作用在地壳或地层中形成具有灾变事件岩——震积岩^[1-2]，震积岩是具有震积构造、震积序列等成因联系的一组岩石^[1]。Seilacher^[3]最早提出震积岩是由地震作用改造未固结的水下沉积物形成的再沉积层，《Marine Geology》杂志出版的“地震与沉积作用”专辑对地震事件沉积作用进行了系统总结^[4]。震积岩具有独特的鉴别标志和震积序列，在灾变事件的识别、地层划分、对比及古构造地理环境恢复中具有重要意义。国内对震积岩及震积作用研究起步较晚，但是发展迅速。近年来，震积岩作为灾变事件的典型代表是国内外沉积学研究的热点问题之一，对古老地层中的震积岩特征有很多报道^[5-18]，在现代海洋石油和含油内陆盆地勘探方面也有很大进展^[19-24]。针对中国典型震积岩的发现，国内学者在对海相碳酸盐岩、碎屑岩的震积岩研究的基础上，建立了不同的海相震积岩序列，如宋天锐^[25]通过对北京十三陵前寒武纪碳酸盐岩地层的研究，建立了一套地震-海啸序列，乔秀夫等^[26-27]总结了碳酸盐岩震动液化的地震序列和萨布哈泥质岩中的地震液化序列。杜远生等^[28]探讨了国内外典型的震积作用及构造背景，建立了海相碎屑震积岩的识别标志等。随着陆相和近陆相盆地序列和石油勘探的发展，陆相震积岩的软变形特征及识别标志、震积序列等被认识和总结^{[19, 23, 26, 29]}，并探讨了形成机理^[30-33]。鉴于震积岩沉积的指示性及其对油气开发的重要意义，越来越多的学者对海相和陆相震积岩进行了总结和讨论^{[19, 32, 34-37]}。广义的震积岩包括震积岩（狭义）、海啸岩和震浊积岩（异地相）3种，一般形成震积岩（狭义）-海啸岩-震浊积岩组合序列^[1]。

云南省中部以兰坪-思茅中生代盆地侏罗系红层著称，兰坪-思茅盆地包含不同的小盆地，其中滇西楚雄—祥云一带被称为楚雄盆地。楚雄中生代盆地沉积于南华纪变质老基底之上，从晚三叠世开始沉积，但三叠纪属海相、海陆交互相灰色、黑色含煤系沉积，早侏罗世楚雄盆地陆相红层开始沉积，最早沉积的地层为冯家河组，该组也是最早由海相沉积转向陆相沉积的地层。许多学者对楚雄盆地内的下侏罗统冯家河组进行了详细的沉积相、沉积速率及沉积演化研究。尹福光等^[38]研究表明，冯家河组属浅湖相沉积；朱同兴等^[39-40]认为，早侏罗世是楚雄前陆盆地强烈凹陷与沉降的主要发展时期，从早期到晚期经历了突然变深又变浅的典型前陆盆地充填过程，是湖相快速沉积演化的结果，其物源来自楚雄盆地西侧的哀牢山造山带^[41]。

笔者在进行1：5万区域地质调查时，在祥云东北一带下侏罗统冯家河组陆相沉积岩组中首次发现震积岩层。本文对该震积岩表象特征进行详细描述，并建立震积岩震积序列，探讨其地质意义。

1.   区域地质背景

楚雄盆地属扬子西南缘的前陆盆地^[42]，其西南以红河断裂和哀牢山断裂为界，西北缘以宾川断裂为界，与盐源-丽江被动陆缘相邻，东临康滇基底断隆。盆地内可进一步划分为云南驿断陷盆地和大姚凹陷盆地2个次级构造单元（图 1）。研究区位于宾川断裂以东。侏罗纪古哀牢山断裂向北在扬子板块边部的推移作用已趋于停止或推移速度已非常缓慢，转而垂直向上隆升的速度增快，古哀牢山断裂的隆升壮大及海水的退出，使得古气候发生了改变，由晚三叠世晚期热带-亚热带湿热多雨的古气候转变为热带-亚热带干旱少雨的古气候；古哀牢山的迅速隆升，使得楚雄凹陷盆地的发展一度达到全盛时期，古地理环境亦发生了变化，沉积了一套以红色细碎屑岩为主，夹灰白色、灰黄色砂岩等粗碎屑的河-湖相组合的沉积特征。研究区自下而上依次出露地层为上三叠统花果山组（T₃hg）、白土田组（T₃bt），下侏罗统冯家河组（J₁f），中侏罗统张河组（J₂z），上侏罗统蛇店组（J₃s）、妥甸组（J₃t）和下白垩统高峰寺组（K₁g）、普昌河组（K₁p），均为沉积接触，其中冯家河组与上、下地层为整合接触。

图  1  楚雄盆地构造纲要图及研究区地质简图

ηγNh—南华纪二长花岗岩；Sk—志留系康廊组；Dc—泥盆系长育村组；P₂y—中二叠统阳新组；Pe—二叠纪峨眉山玄武岩；νP—二叠纪辉长岩体；T₃y—上三叠统云南驿组；T₃l—上三叠统罗家大山组；T₃hg—上三叠统花果山组；T₃bt—上三叠统白土田组；J₁f—下侏罗统冯家河组；J₂z—中侏罗统张河组；J₃s+t—上侏罗统蛇店组+妥甸组；K₁g—下白垩统高峰寺组；K₁p—下白垩统普昌河组；ζπE—古近纪正长斑岩；Q—第四系

Figure  1.  Structural outline of Chuxiong Basin and simplified geological map of the study area

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2.   地层剖面和震积岩特征

2.1   冯家河组地层剖面

冯家河组主要为一套紫红色泥岩夹砂岩，在研究区出露较广泛。研究区冯家河组整合覆于上三叠统白土田组之上，上部与中侏罗统张河组整合接触。笔者对宾川县米甸镇石沉江下侏罗统冯家河组进行了剖面测制，详细描述见图 2。冯家河组分为2段：第一段为浅灰绿色、灰色中厚层状细粒石英砂岩与（钙）泥质粉砂岩不等厚互层出露，或者由浅灰绿色、灰色块状细粒石英砂岩-灰绿色中层状粉砂岩-深灰色、灰绿色、紫红杂色（含钙质）泥岩组成向上变细的退积型基本层序，夹灰色灰质细砾岩、角砾岩，属同沉积砾石或角砾（部分为震积角砾岩）：第二段下部为紫红色、灰绿色钙质岩屑石英砂岩、粉砂岩夹紫红色、灰绿色泥岩，多见同沉积形成的泥砾岩、泥灰岩团块，上部以紫红色钙质粉砂质泥岩、粉砂岩与紫红色、灰绿色钙质岩屑石英砂岩相互出露，同沉积泥砾较多，局部见震积同沉积垮塌块体、泥质脉^①。

图  2  楚雄盆地西缘冯家河组地层柱状图及软沉积物变形构造

1—钙质细砾岩；2—含砾长石砂岩；3—长石岩屑杂砂岩；4—钙质石英砂岩；5—石英砂岩；6—钙质岩屑长石砂岩；7—粉砂岩；8—泥质粉砂岩；9—钙质粉砂岩；10—泥岩；11—钙质粉砂质泥岩；12—粉砂质泥岩；13—炭质泥岩；14—震积角砾岩；15—微同沉积正断层；16—液化脉；17—卷曲构造；18—液化脉和枕状构造；19—震裂岩

Figure  2.  Stratigraphic column and soft-sediment deformation structures in Fengjiahe Formation, west Chuxiong Basin

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3.   冯家河组震积岩识别特征

对震积岩的识别，主要从自身岩层的层间特征和沉积构造特征入手。研究发现，陆相震积岩与海相震积岩一样，主要的识别标志有微断层（微同沉积断裂或层内阶梯断裂）、层内褶皱、阶梯状断层、震动液化卷曲变形构造、液化砂岩脉、地裂缝等，以及地震作用形成的震积角砾岩、假结核等^{[1-2, 14, 23-24, 30-31, 43-48]}。在下侏罗统冯家河组陆相沉积岩组合中发现震积岩序列，主要有微断裂、震褶岩、液化变形构造、砂岩脉、沙火山、负荷构造、火焰构造、枕状构造、球-枕构造、角砾岩化、地裂缝等^[14]。这些均为震积作用形成，是震积岩的典型特征。另外，还包括震浊积岩、震积泥石流等异地相广义震积岩^{[1, 14]}。

3.1   原地震积构造

3.1.1   微断层和地裂

微断层是地震振动过程中在沉积地层中形成的小规模阶梯状正断层，规模较小，以张性断裂为主，既可单独发育，也可呈阶梯状平行排列^{[1, 14, 31, 48]}。典型的微断层发育在冯家河组上部，冯家河组同沉积微断层规模大小不一，小型断层延伸1~3cm，断距在0~ 0.3cm之间（图版Ⅰ-a、b、f）；大型断层延伸30~ 120cm，最大断距可达1m。薄片观察发现，震裂岩或震碎岩中可见更小的微断裂构造，多呈现切割震积角砾或原生震裂碎片（可拼贴）（图版Ⅰ-c、n）。这些微断层或断裂被液化物质充填。地裂缝剖面上呈楔状（图版Ⅱ-a），层面上为带状，局部呈不规则多条交织裂痕状（图版Ⅱ-b）。地裂缝在冯家河组中较少见。

  图版Ⅰ 

a.微断裂及局部震碎特征；b.微断裂、丘状层理、震褶层和小型砂枕组合；c.微观震碎岩特征；d.震褶层和震浊积岩组合；e.小型震褶层；f.震褶层与震裂层组合；g.微观震褶层、液化脉和微震裂特征；h.震断层、震碎层、液化脉与震褶层组合；i.砂质液化脉；j.震褶层、液化脉和地裂缝组合；k.粒序层理中穿入液化脉；l.震裂岩裂隙充填液化脉；m.自碎震积岩中角砾多呈撕裂状或棱角状；n.自碎震积岩微观特征；o.震碎积岩微观特征

  图版Ⅰ. 

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  图版Ⅱ 

a.后期地裂缝破坏震碎岩；b.地裂缝呈龟裂状；c.负荷构造及砂火山；d.砂火山特征；e.泥岩中见粉砂质球状体；f.泥岩中见粉砂质泥质串珠中构造；g.水力破裂构造及负荷构造存在震裂岩中；h.震裂岩中的水力破裂构造及逸水构造；i.震浊积岩AB组合；j.震浊积岩DE组合；k.震积泥石流及砂枕；l.震积泥石流中角砾呈不规则形状

  图版Ⅱ. 

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3.1.2   震褶层及卷曲构造

可塑性泥质沉积物液化，发生卷曲、扭曲等变形，以及形成新的同沉积构造变形^{[14, 48]}。这些变形集中的层构成震褶层，在冯家河组紫红色夹灰绿色泥岩中广泛存在，形态较复杂，多形成不同形态的变形，多伴生微断层和断裂角砾，与枕状层共生。多在泥岩层内发生变形，围岩没有发生扭曲变形，形成系列层内小型褶曲。规模不等，单个褶曲波长1~ 30cm，震褶层厚度在几十厘米左右，形态不规则，定向性差（图版Ⅰ-d~f）。震褶层一般限于局部岩层中，受到地震振动作用和岩性限定，与含水性有关，能干性弱、含水多的泥质层容易发生，其上、下岩层多平整，因此认为震褶层为震积成因而非后期构造成因^[14]。

3.1.3   砂岩脉、泥岩脉和沙火山

沉积物液化是冯家河组最普遍的软沉积物变形构造。上覆泥质岩盖层的富含水的砂质沉积在上覆地层的压力下通常形成液化。这些液化的砂体在地震等强外力颤动作用下，常常沿地震形成裂隙挤入，形成液化沉积岩脉（简称液化脉），若沿管状通道喷出沉积物表面，则形成沙火山^{[14, 48]}。冯家河组第38层广泛出露泥岩脉，长短、宽度不均，长则延伸数几米，短则几厘米，宽度在2~20mm之间，其形态多为分叉状（图版Ⅰ-h）、绳状（图版Ⅰ-i）、飘带状（图版Ⅰ-j），呈现塑性变形特征。岩脉为褐红色泥岩，围岩为灰绿色砂岩。大部分岩脉平直（图版Ⅰ-i），少数略微弯曲或基本平行于层理。平直泥岩脉体之间基本平行排列，顺层液化（图版Ⅰ-j）。沙火山在楚雄盆地西侧冯家河组中较少见，与液化脉共生。沙火山岩性与紫红色的泥质岩不同，多为灰黄色粉-细粒砂岩，在层面上多呈单个状，垂直可见与原岩层相连。单个沙火山多呈圆形或椭圆形，垂面多呈不规则光滑火山颈的柱状液化砂体（图版Ⅱ-c、d），直径多为10~20cm。

3.1.4   串珠构造、负荷构造、火焰构造和枕（球）状构造

枕状构造、串珠构造、负荷构造和火焰构造是楚雄盆地西缘冯家河组最普遍的软沉积变形构造。这些构造是在地质过程中受地质振动的影响，上覆砂岩沉陷到下伏泥岩层中形成的。在震积作用下，软沉积物发生层内变形，侧向挤压使沉积层变厚，拉伸使其变薄，形成香肠状的变形构造，即串珠构造^[25]。该软沉积构造变形，在冯家河组也有出露。灰绿色细粒砂岩在紫红色泥岩中形成串珠状变形，或为单一串珠，或为多个。大小规模也不同。单个串珠长1~4cm，厚0.8~1.2cm（图版Ⅱ-f）。震积作用时，在砂岩底部形成负荷构造（图版Ⅱ-c、g）。未固结的塑性软泥以火焰状向上穿插到上覆砂层中，形成火焰构造^[19]，冯家河组火焰构造也存在，火焰高1~ 20cm（图版Ⅰ-h），多形成于泥岩中，与震裂岩多伴生。当砂层呈枕状或球状坠入泥岩层中时，形成枕状构造（图版Ⅰ-b）或球状构造（图版Ⅱ-e）。

3.1.5   震碎岩和震裂岩

震碎岩和震裂岩在研究区冯家河组中普遍存在，岩性多为粉砂岩、钙质泥岩、泥灰岩、粉砂质钙质泥岩等。震碎岩角砾断面呈棱角状，分选性极差，主要为自碎屑角砾岩，是原地沉积的泥岩夹层被撕裂截断形成的。砾石形态不规则，呈长条状、次圆状、三角状等，角砾大小为0.3~ 30cm（图版Ⅰ-m、o），常见角砾长轴垂直或大角度斜角层面。震裂岩与震碎岩相似，但多为因搬运原地岩石受到震动作用裂开成角砾状，多可以拼接，伴生的微断裂发育，也可以见液化脉等伴生（图版Ⅰ-a、l、n）。

3.1.6   水力破裂构造

水力破裂构造（逸水构造）在冯家河组中少量发育。水破裂成因引发的软沉积物变形形成于沉积物（岩）中形成的高压流体囊的破裂^[48]。冯家河组中可见流体囊破裂导致的岩层破裂，形成撕裂状喷流构造（图版Ⅱ-g）和丘状喷流构造（图版Ⅱ-h），其岩石形成水力破裂岩。

3.2   异地震积构造

震浊积岩、地震引起的泥石流（也可形成滑塌构造和角砾岩化）主要是由于地震导致松散堆积物或被震碎的碎屑流受到重力作用沉积的。这些岩石多在大陆地表、陆内裂谷（断陷）盆地、大陆边缘裂谷盆地、大陆斜坡等具有陡斜坡的地带发育^[49]。

3.2.1   震浊积岩

震浊积岩是地震作用引发的重力流、浊流形成的，多覆盖在震积岩之上，是震积岩的良好标志^{[31, 50]}。楚雄盆地西缘冯家河组中见较多的震浊积岩沉积，厚度变化大，5~80cm不等，底部多为由震碎角砾形成的碎屑流，多见AB、ABC段不完整鲍马序列（图版Ⅱ-I），少见DE段沉积（图版Ⅱ-j）。这些震浊积岩多覆盖于震积岩之上（图版Ⅰ-d），浊积岩砾石包含少量震积岩或震裂岩半塑性岩块。

3.2.2   泥石流

研究区域震积形成的泥石流出现在测制的石沉江冯家河组剖面西约8km，其下晚三叠世晚期白土田组（T₃bt）直接覆于南华纪花岗岩之上，缺少更早期的沉积^①，说明该区域在早侏罗世可能为楚雄盆地西缘的陡坡或断崖。该泥石流角砾大小从几毫米至1m不等，杂乱排列，多为棱角状、不规则岩片状等，无分选，局部可见褶曲和泥石流之下的液化脉，还可出现较大的震积岩团块或能干性较强的砂岩团块等（图版Ⅱ-k、i）。

4.   震积岩垂向序列及其成因解释

震积岩是震积作用形成的沉积岩，具有一定的沉积序列，反映了地震的沉积作用过程。根据野外对冯家河组的观察，以及冯家河组柱状图的建立，结合前人研究成果，初步建立了楚雄盆地冯家河组震积岩的垂向序列（图 3）。自下而上叙述如下。

图  3  楚雄盆地西缘冯家河组震积序列及软沉积变形模式（据参考文献[18]修改）

Figure  3.  The model of Fengjiahe Formation seismite sequence and soft-sediment deformation in west Chuxiong Basin

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A段：微断裂单元，是地震过程中在上部形成的，在岩层内部发生扰动破坏，如微同沉积正断层等。

B段：震碎层和震裂层半固结单元，在中部形成，震积作用未造成岩层液化，仅发生破裂变形等，包括自碎屑角砾岩和大量的震裂构造。前者角砾多混杂，不容易拼接，后者角砾断裂断距小，具有可拼接性。

C段：震动液化的砂岩枕或球顺薄弱液化脉掉入下部半塑性岩层中，形成多个单独的球状构造、枕状构造、负荷构造、水力破裂构造等。中上部由砂岩层局部震断聚缩形成多个砂枕，形成枕状层。

D段：震动液化单元，在中部形成，地震造成岩层液化，形成各种软沉积变形，主要包括液化脉、火焰构造、砂质层形成等。下部能干性略强的岩层可形成串珠状构造。

E段：近上部层位单元，含水丰富的沉积层受上层位的沉积物压力小，震动作用形成的大量褶曲构造形成震褶层，该层多见液化脉切穿，或少量的小型砂枕，局部岩石被震裂或震碎。

F段：震积岩层最上部的单元，主要为震积后期在盆地斜坡或陡崖等地形成的震浊积岩和泥石流沉积或滑塌构造层，冯家河组发育的滑塌构造较少。

冯家河组震积岩垂向序列中各单元在剖面上发育不全，最常见的是D、E、F单元较多，C单元不多，常见的为ADEF、DEF、DE、EF组合。各种组合在冯家河组重复出现，反映了侏罗纪早期楚雄盆地西缘地震活动多次性的特点。

5.   地质意义

地史时期的震积岩主要见于活动的构造带，通过对震积岩的研究可恢复古构造的活动性^[13]。研究区位于云南驿断陷盆地内，该断陷盆地主要受云南驿陆内萎缩裂谷控制，至侏罗纪转为凹陷盆地沉积。哀牢山-红河断裂在早侏罗世向东逆冲推覆，导致楚雄盆地凹陷，且其边界位于研究区西侧，以南华纪花岗岩或古生代岩层等为基底岩石，形成西高、东低的盆地斜坡。因此，早侏罗世处于陆盆转换的楚雄盆地西缘受到构造作用影响，地震活动强烈，发育一系列与地震有关的震积岩沉积，形成多种类型的与地震有关的软沉积变形构造。其典型的震积构造包括微断裂、震褶岩、液化变形构造、砂岩脉、沙火山、负荷构造、火焰构造、枕状构造、球状构造、角砾岩化、地裂缝等，还包括震浊积岩、震积泥石流等异地相震积岩。

冯家河组是早侏罗世楚雄前陆盆地强烈凹陷与沉降湖相快速沉积的结果^[38-39]，在冯家河组上部发现的沥青砂岩暗示了楚雄盆地产油气的可能^[39]。不少学者已经开展过对楚雄盆地油气资源的勘察研究工作^{[36, 40]}，本次发现的冯家河组震积岩是一种潜在的储集类型^[31]，为楚雄盆地油气的储集提供了孔隙度较大的储油层，也为以后在楚雄盆地寻找油气提供新的方向。

6.   结论

本文首次报道了楚雄盆地西缘早侏罗世冯家河组陆相沉积层中发育震积岩层，综合野外宏观和薄片下微观观察，该组震积岩典型震积构造主要表现为微断裂、震褶岩、液化变形构造、砂岩脉、沙火山、负荷构造、火焰构造、枕状构造、球状构造、角砾岩化、地裂缝等，同时期还发育震浊积岩、震积泥石流等异地相震积岩。通过对这些震积构造特征及产出层位进行总结，发现冯家河组具有碎屑岩垂向震积序列结构特征，指示了祥云一带在早侏罗世应该还存在活动断裂，可能受云南驿陆内萎缩裂谷影响。冯家河组下部沉积了晚三叠世快速堆积的海相-海陆交互相地层，其中含有较多的有机质及煤层，冯家河组震积岩层可能为下部地层生成的油气储集提供了孔隙度较大的储油层。