辽东湾古近系震积岩特征及其时空分布规律研究①

刘 磊 陈洪德，2 徐长贵 钟怡江 吴 奎

(1．成都理工大学沉积地质研究院 成都 610059;2．油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 成都 610059;3．中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

0 引言

地震是一种灾害性地质事件，是地球内动力释放所引起。内动力释放表现为断裂活动、火山爆发、崩塌陷落等，由其所引起的地壳快速而剧烈的颤动称之为地震。震积岩(seismites)由 Seilacher［1］首次提出，是指地层中具有古地震记录的岩石，Seilacher首次阐述了震积岩与古地震的关系。自此之后，关于震积岩与古地震记录的研究逐渐成为热点。Marine Geology杂志在1984年刊登的“地震与沉积作用”专集再度提升了国外学者对震积岩的研究与关注。国外学者不仅对各类震积特征进行了系统描述与分类，还深入探讨了各类震积特征的形成机制。通过对形成各类震积特征的模拟实验和数据总结，归纳出沉积物液化所需地震强度，并在此基础上探讨了古地震与古环境的耦合关系［2-7］。

我国震积岩研究始于1988年，宋天锐等人［8］针对北京元古界雾迷山组发现的震积岩提出了碳酸盐岩地层—海啸序列。国内学者最初以海相震积作用和震积岩为研究对象，乔秀夫等［9-11］、杜远生等［12-13］和梁定益等［14-15］对海相碳酸盐岩中的震积层进行了系统的研究和介绍，其中以乔秀夫等［9］在华北地台建立的碳酸盐岩震动液化序列和杜远生［12］建立的四分单元震积序列为代表。陆相震积岩的研究始于吴贤涛等［16］对四川峨眉晚侏罗世湖相地震液化序列的研究，近几年来，陈世悦等［17］、袁静［18］、路慎强［19］、魏垂高［20］、夏青松［21］、石亚军［22］、朱萌［23］对陆相湖盆中的震积岩进行了大量的研究，对碎屑岩中的震积特征进行了深入的研究，并建立了各类震积序列。但这些序列并不像浊流事件沉积的鲍马序列和风暴事件沉积的序列那样具有普遍性，原因可能是地震对处于不同埋藏阶段的的沉积物改造较复杂，不同沉积基底的地震过程对沉积物的改造程度也不同［24］。上述序列未揭示和探讨震积特征与古地震强度的关系，也未对震积岩时空分布规律与盆地构造演化的关系作深入研究。

目前辽东湾坳陷关于震积岩的研究较少［25］，通过对辽东湾近百口古近系钻井岩芯观察，发现大量具震积特征的岩石。笔者对其震积特征进行了详尽描述，归纳出反映古地震强度的震积序列，提出了辽东湾三角洲沉积体系震积岩的分布图。在此基础上，通过对震积岩时空分布规律的研究，对古近纪时期盆地构造和郯庐断裂活动进行了反演。

1 区域地质概况

辽东湾坳陷位于渤海湾盆地东北部，为渤海湾盆地的一个次级构造单元。渤海盆地为华北克拉通上的裂陷盆地，受控于以NE向展布的郯庐断裂带。辽东湾坳陷也呈NE向长条形发育，为深窄断陷盆地。多期次的伸展断裂与走滑断裂，构成了辽东湾坳陷“三凹二凸”的构造样式，自西向东分别是辽西凹陷、辽西凸起、辽中凹陷、辽东凸起和辽东凹陷，见图1。各构造单元均呈北东—南西向展布，三个凹陷中辽中凹陷沉积厚度最大，分布也最广，其次为辽西坳陷，最小为辽东凹陷［26-27］。

图1 辽东湾坳陷构造单元分布图Fig．1 Tectonic units of Liaodong Bay depression

此次研究地层为第三系地层，由老至新分别是孔店组(E1-2k)、沙河街组(E2-3s)、东营组(E2d)。震积岩的发现主要集中在古近系的沙河街组和东营组，其中沙河街组分为 E2s4、E2s3、E2s2、E2s1四段，东营组分为 E3d3、E3d2、E3d1三段。E1-2k ～ E2s4沉积体系主要为小型湖泊沉积和冲积扇沉积，主要为泥岩与碳酸盐岩;E2s3主体为湖泊相，湖盆中央以泥页岩为主，湖盆边缘以发育扇三角洲和近岸水下扇为主;E3s2主要为湖泊、碳酸盐岩台地和扇三角洲沉积，以灰色泥、页岩与中—粗砂为主;E3s1主要为湖泊、碳酸盐岩生物滩沉积，暗色泥岩与油页岩广泛发育，底部为生物碎屑灰岩、碎屑云岩;E3d3主要为湖泊沉积为主，发育深灰色泥岩夹砂岩透镜体;E3d2主要为三角洲沉积，发育厚层中—细粒砂岩;E3d1主要为河流、三角洲和湖泊沉积，以灰黄色泥岩与浅灰色砂岩互层为主［26-28］。

2 震积岩识别标志与特征研究

震积岩是地震成因的具特殊构造的岩石，研究区主要发育的震积标志有:液化砂泥岩脉、火焰构造、阶梯状断层、微褶皱、自碎屑角砾等，且这些古地震标志具有很好的侧向连续性和垂向重现性，主要集中发育于A-1井、B-1井、C-13井、D-1井、E-1井等及其邻近区域(图1)。

2．1 液化砂泥岩脉

液化砂泥岩脉主要发育在砂泥互层的沉积物中，沉积物因地震震动而产生液化现象，以液化脉体的形态切穿围岩［29］。张传恒等［30］依据脉体刺穿围岩的方式将其分为侧向滑移型和水压破裂型。侧向滑移岩脉是液化脉体沿受地震影响产生裂缝侵入，围岩发生脆性破裂。脉体与围岩的分界线清晰可见，脉体形态与宽度取决于裂缝的形态，如图2a所示A-1井;水压破裂型液化脉是脉体与围岩均处于液化状态，脉体向上、下方向主动刺穿围岩，沿刺穿侵位方向变窄尖灭，呈不规则状。脉体所刺穿的围岩中发育与脉体侵入方向相同的变形构造，脉体既可为砂质，也可为泥质，围岩与脉体分界位置发生明显的拖曳变形(图2b，B-1井)。

2．2 火焰构造、震积砂球—枕状构造

火焰构造为负荷构造，主要发育于砂泥互层的沉积物中，其成因是尚未固结的沉积物受地震震动影响产生液化现象，上覆较重的砂质沉积物在密度差异的影响下，向下陷入密度较小的泥质沉积物中。当负载体未脱离上覆沉积物，下伏泥质沉积物相应的以舌状挤入上覆，形成的形似火焰的沉积构造称之为火焰状构造［31］。Moretti等［7］认为宽小于 0．01 m 的火焰构造可解释为重力流成因，但较大型的火焰构造应是由地震诱发，火焰构造在很多文献中［17-18，32］被解释为地震触发机制，在A-1井中发现的火焰状构造，宽度约2 cm(如图2c);B-1井中，下部暗红色泥质带发育火焰状构造，宽度约2 cm，上部砂岩液化现象明显，如图2d。

当液化的砂质层下陷至下伏泥质沉积物的过程中发生塑性变形与脱水作用则会形成震积球—枕状构造。当大量负载体以枕状形式陷入下伏泥质沉积物中，且与上覆母岩相连，形成的形似枕头的构造，便形成震积砂枕。上覆与下伏沉积物均可见明显的液化迹象，乔秀夫等［29］认为，上覆沉积物下陷一定是下伏发生液化的结果。液化所形成的砂枕构造既可横向排列，呈椭圆状，宽度约1～5 cm不等(图2e);也可垂向叠置，如B-1井(图2f)，大量枕状构造垂向排列，宽度约2～5 cm，整体向上弯曲。该类砂枕构造互相连接，与火焰构造伴生。

图2 液化砂泥岩脉、火焰构造与震积砂球—枕状构造岩芯照片a．沿裂缝侵入并充填的液化砂体;b．主动刺穿围岩的液化泥质脉;c．宽度约1～2 cm的火焰状构造;d．与液化现象伴生的火焰状构造;e．横向排列的震积砂枕;f．垂向叠置的震积砂枕;g．次圆且呈悬浮状的震积砂球;h．不规则拖拽拉长状的震积砂球。Fig．2 The photo of liquefaction sandy-silty dyke，flamy structure，ball and pillow structure

密度较大的负载体完全脱离母岩层而沉陷到下伏密度较小液化层内部，彼此孤立漂浮分布则形成震积砂球，可呈次圆状和圆状，如C-13井，砂体宽度0．5～1．5 cm不等，内部层理不发育，见图2g;也可呈拖曳拉长状或其他不规则形状，内部层理清晰，并呈液化状态(图2h)，该类形态也称液化摆动构造，是由于地震震动使液化了的沉积物产生方向不断改变的剪切力，脱离母岩层的砂球也随之摆动而呈拖拽拉长状［21，33］。

2．3 液化卷曲变形构造与串珠状构造

液化卷曲变形是液化作用引起的水塑性褶皱［34］，这种变形构造主要与沉积物的液化作用有关。液化卷曲变形可能是沉积物快速堆积所形成，也可能是地震震动作用于颗粒支撑的沉积物，使颗粒孔隙间产生超孔隙压力，降低了颗粒间的摩擦力，因而产生液化变形［20］。液化卷曲构造，定向性差，层理极不协调，且与其他液化现象共生，不穿层(图3a，b)。

串珠状构造又称缩胀构造，是沉积物在地震作用下发生的层内变形，液化了的薄层沉积层在拉伸应力作用下被拉伸变形，部分增厚呈透镜状，部分变薄甚至扯断，形似香肠状［5］。变形的样式、大小与地震强度相关，串珠状构造也常与其他地震成因的变形构造相伴生，如A-1井(图3c)与B-1井(图3d)。

2．4 阶梯状断层与微褶皱

阶梯状断层是发育于层内互相平行的小型断层，多为正断层且呈阶梯状，发育于较薄的砂泥互层段。断层可单独发育，也可平行排列呈组发育，它是地层在震动过程中形成的，以张性断层为主［23］。研究区发现的阶梯状断层，断距为2～1 cm，倾角较陡，既可单组阶梯状断层发育，如D-1井(图3e);也可以多组阶梯状断层同时发育，如B-1井(图3f)。阶梯状断层的成因通常认为是地震引起的沉积物液化现象停止后，下伏沉积物的差异压实导致上覆沉积物沉降不均所造成［34］。

图3 液化卷曲构造、串珠状构造、阶梯状断层和微褶皱岩芯照片a．层理极不协调液化卷曲变形;b．定向性极差且与其他震积构造伴生的液化卷曲变形;c，d．形似香肠的串珠状构造;e．单组发育的阶梯状断层;f．多组同时发育的阶梯状断层;g，h．与阶梯状伴生的层内微褶皱。Fig．3 The photo of liquefied fold，pinch and swell structure，step micro-fault and micro-fold

微褶皱主要发育在粉砂与泥岩的细粒沉积物中，层内发生褶曲且不具定向性，其褶曲程度较液化卷曲构造小，且常常与阶梯状断层伴生，见较轻微的液化变形现象，如C-13井(图3g，h)。

2．5 震塌岩与内碎屑副角砾

震塌岩主要是由不协调岩块组成的岩石，当其与其他震积特征伴生时，常被解释为地震成因。不协调岩块在岩层中与围岩有清楚的边界，往往在其上覆能找到母岩层，其内部层理清晰可见且与围岩不一致［19］。研究区发现的震塌岩，长度由几厘米至十几厘米不等，主要为上部半固结成岩的岩层，由于地震作用发生断裂破碎，落入下伏液化的沉积物中。A-1井发育大量震塌岩，均为上部沉积物落入下部沉积物中，内部纹层几乎保持原始状态，塌落岩石周围见大量液化现象(图4a，b)。

内碎屑副角砾岩为异地泥岩受地震颤动破裂并被水流就近搬运沉积的结果［35］，常产于下伏砂岩层内，其长轴方向大致平行砂岩层面。角砾呈塑性拉长变细形态，彼此相连，称为塑性角砾岩。如E-1井，A-1井，泥质角砾呈丝状相连，顺层分布于砂层中(图4c，d)。

2．6 震裂缝与自碎屑角砾岩

震裂缝属脆性形变，一般将其分为地震作用于地表沉积物的地裂缝和地下沉积物内部的裂缝，研究区发现的为地下沉积物内部裂缝，裂缝内部可充填液化沙泥形成岩脉［23］，是岩层震动产生脆性变化和塑性变化的共同结果。震裂缝主要发育在泥岩中，由于地震震动，产生了大量以张性裂缝为主的震裂缝，裂缝宽度1 mm～1 cm不等，当宽度较大时，液化了的砂泥岩脉沿地下沉积物破碎所形成的裂缝挤入［31］。

当裂缝发育较多时，切割细粒沉积物破坏原沉积层，形成自碎屑角砾。这种角砾岩的特点是原地原位的形成，未经过搬运，角砾无分选磨圆，为原地碎裂形成，相邻角砾可完全拼接到一起［22］。角砾顺层分布，棱角分明，整体外形呈“骨排状”。研究区B-1井与C-13井发育大量自碎屑角砾岩，原始沉积层为粉砂质泥岩，裂缝处充填砂岩脉或发育泄水构造，角砾分选差，1～5 cm不等，为原地的泥岩沉积遭受地震波破坏后又就近原地堆积的结果(图4e，f)。

3 震积岩分布沉积相和震积序列

3．1 震积序列

地震既可作用于已固结成岩的岩层，称为后生地震事件沉积;也可作用于未脱离沉积作用的沉积物和已经埋藏的未固结的的沉积物，分别称为同生地震事件沉积和准同生地震事件沉积［24］。研究区内发现的震积岩中，同生地震事件沉积包括:微褶皱、阶梯状断层、同沉积断裂。准同生地震事件沉积包括大量的准同生变形构造，发现的有震积砂球—枕状构造、串珠状构造、液化卷曲变形构造、内碎屑副角砾岩等。后生地震事件沉积包括:震裂缝、自碎屑角砾岩。

图4 震塌岩、内碎屑副角砾、震裂缝与内碎屑角砾岩芯照片a．与液化现象伴生的震塌岩;b．上部沉积物断裂形成的震塌岩;c，d．呈丝状相连顺层分布的内碎屑副角砾;e，f．大量震裂缝形成的自碎屑角砾岩，与其他液化现象伴生。Fig．4 The photo of seismic fall-masses，liquefied breccia，seismic-related fracture and seismic breccias

大量研究成果表明，同生地震事件沉积所形成的震积岩主要发生于海相沉积盆地中，而陆相沉积盆地中则以准同生地震事件沉积为主。同生地震事件沉积表明，盆地形成于较为活动的构造背景之下;准同生地震事件沉积则表明，盆地形成之后，构造背景仍然相对活跃，致使已经沉积和埋藏的未固结的沉积物发生准同生变形［24］。辽东湾坳陷属于渤海湾盆地的次级构造，以陆相沉积为主，发现的震积岩大多属于准同生地震事件沉积。

关于地震强度与震积特征的关系，国内外已有大量研究成果［4，6，9，36-38］。地震活动影响沉积物主要为两种形式:一是在一定距离范围内，发生的地震震级达到一定强度(Ms≥5)，饱和水的沉积物便会丧失抗剪切强度，产生以塑性变形为主的震积特征，即沉积物液化所需最低地震等级是5级［39-40］;当发生的地震强度极大(Ms≥8)，沉积物则产生以脆性变化为主的震积特征，发生裂缝或破碎，在地震活动衰减的过程中，液化了的沉积物沿裂缝侵入，一些难以液化的粗粒沉积物在此强度地震下也可液化并沿裂缝侵入。

沉积序列是反应沉积环境和沉积作用变化的沉积物组合，震积岩作为反应古地震的岩石，也发育有相应的震积序列，它是地震作用于岩层过程中所形成的不同沉积物组合。自从震积岩提出以来，国内许多学者从不同角度对各地的震积岩序列进行了组合［8，31，38，41-42］。结合前人研究成果，笔者提出基于地震对沉积物破坏程度的碎屑岩垂向震积序列，如图5。其中，I单元为未固结变形单元，是同生地震事件沉积;II单元为半固结变形单元，是准同生地震事件沉积;III单元为固结变形单元，是后生地震事件沉积。

上述序列中，I单元即同生地震事件沉积，以弱液化形成的微褶皱以及差异压实形成的阶梯状断层为主。由于微褶皱是沉积物相对较弱的液化表现，引起沉积物液化所需最低地震等级为5级，故I单元所示地震强度Ms≥5;II单元为准同生地震事件沉积，以较强烈的塑性液化变形为主，当地震强度大于I单元便会形成。据国外学者研究［4，43］，该单元所示地震强度为5．5～8级;III单元为后生地震事件沉积，以岩石脆性破裂成角砾为主，Rodriguez-Pascua等［6］认为Ms≥8才会产生III单元所示的脆性变形。故根据沉积物的震积特征，可判定I，II，III三单元所示地震强度为:I＜II＜III。

研究区内的震积岩大部分以发育I～II序列为主，其中II单元为主体单元，少数岩芯段发育I～II～III序列，且震积序列在垂向上的重复出现，说明古地震活动具有周期性和幕式的特点。同时，在岩芯上，震积序列中各单元出现时间往往是III单元最早，II单元次之，I单元最晚，反映出古地震活动由高潮逐渐衰减的过程(图5)。

图5 辽东湾坳陷古近系震积序列Fig．5 Seismites succession of the Paleogene in Liaodong Bay depression

3．2 震积岩分布沉积相

总体来看，研究区内震积岩的沉积环境为受断裂带控制的三角洲，且主要为三角洲前缘，少数为前三角洲—湖泊相，未发现三角洲平原发育有震积岩，可能与三角洲平原所形成的震积岩易受后期剥蚀改造而很难保存有关。震积特征主要为液化卷曲变形、串珠状构造、震积砂球—枕状构造、火焰构造等，大部分存在于砂泥互层的沉积环境中，大段的泥岩或者砂岩中未发现有震积岩发育。

分析研究区取芯段发现的震积岩特征与其所处沉积环境，以C-13井为例(图6):该井共取芯四次，其中第一、二次取芯深度为2 869．7～2 885．6 m，位于沙一段，沉积亚相为辫状河三角洲前缘，该段岩芯震积特征主要为I单元的阶梯状断层和微褶皱，沉积微相主要为水下天然堤以及水下分流间湾，岩性以黄色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为主，测井曲线特征为中阻中伽马;第三次取芯深度为2 945．4～2 949 m，位于沙二段，沉积亚相为辫状河三角洲前缘，该段岩芯震积特征则主要为II单元的砂泥岩脉以及内碎屑副角砾，沉积微相则主要为远砂坝，岩性以薄层砂泥互层为主，测曲线特征为高阻低伽马;第四次取芯深度为3 382．1～3 389．7 m，位于沙三中段，沉积亚相为主要为前辫状河三角洲，该段岩芯震积特征较丰富，主要为II单元的液化卷曲构造、震积砂球—枕状构造、液化砂泥岩脉以及III单元震裂缝、自碎屑角砾，岩性以大段泥岩为主，夹细砂岩，测井曲线以低阻中高伽马，反映泥岩基线为特征。

综合研究区各井发育有震积岩的沉积环境，得出如下结论:阶梯状断层之上多为大段的正常泥质层或砂层，指示了地震活动的间歇性。阶梯状断层与微褶皱(I单元)一般发育于水下分流河道天然堤、水下分流间湾等较细粒沉积部分，其沉积环境一般为三角洲前缘斜坡;内碎屑副角砾和震塌岩(II单元上部)常常与发育大量交错层理的河口坝相邻，发育于阶梯状断层的底部，薄层砂泥岩断裂并液化，加剧其上断块沉降，致使边缘形成阶梯状断层;液化卷曲以及负载构造(II单元下部)发育于三角洲前缘斜坡坡脚，与前三角洲泥相邻;震裂缝、自碎屑角砾(III单元)主要发育于紧邻三角洲前缘斜坡的前三角洲，比前述震积现象发育位置更靠近湖盆中央，主要为暗色泥质沉积物。由此，可总结出辽东湾坳陷震积岩在三角洲沉积体系中的分布图(图7)。

4 震积岩时空分布规律研究

地震主要发生在构造活跃的板块边界以及内部的伸展地带［43］。研究区为陆相湖盆沉积，发生在湖盆中心及周边的古地震，在达到一定强度之后，均会在沉积物中留下相应震积标志。分析总结震积岩的时空分布，能从一定程度上反应郯庐断裂的构造活动，对研究沉积盆地充填过程和构造背景有重要的地质意义。

4．1 震积岩时间分布规律

图6 C-13井综合柱状图Fig．6 Composite histogram of Well C-13

图7 辽东湾坳陷三角洲沉积体系震积岩分布图Fig．7 The seismites distribution map in delta sedimentary system of Liaodong Bay depression

目前对古地震活跃期地震强度的估算，主要依据是相似地质背景下，震积岩出现的频率及发育特征来确定古地震强弱。研究区震积岩主要由郯庐断裂活动引起的古地震所形成，它们的古震中应位于郯庐断裂上，古地震的微观与宏观震中应也沿断裂带方向分布。结合震积岩分布位置距郯庐断裂带的距离与震积岩特征，并统计其分布层位，笔者绘制出研究区古近纪的古地震强度曲线。由图8可知，研究区内震积岩从E2s3～E3d2均各有分布，表明辽东湾坳陷从E2s3至E3d2均处于活动的构造背景下。其中从E2s3l开始，地震活动缓慢增加，E2s3m、E2s3u到达高峰;E3s2、E3s1地震活动减弱，但一直存在有较小规模的地震活动;到E3d3地震活动的频率和强度再次增加，E3d2l达到峰值，之后开始缓慢减弱且频率降低。由图8可知，研究区古近纪的郯庐断裂构造活动经历了由强—弱—强三个阶段，第一阶段为E2s3，第二阶段为E3s2～E3s1，第三阶段为E3d，其中第一、三阶段构造活动相对较强，峰值分别对应于E2s3m、E3d2l，第二阶段相对较弱。同时，这两个时期剧烈的构造作用导致湖平面快速上升，使可容纳空间迅速增大，对于震积岩的保存也更为有利。

根据汤良杰等［44］通过回剥技术模拟盆地沉降史，计算出不同凹陷的构造沉降曲线，由图9可知辽中凹陷与辽西凹陷均是从E2s3开始迅速沉降，到E3s2，E3s1相对减缓;进入E3d，沉降再次加速，在E3d2到达峰值之后迅速减缓，直至Q。由此可知，古地震强度曲线所反演出的构造演化阶段与汤良杰等模拟结果相近。

图9 辽东湾坳陷构造沉降史图［44］Fig．9 The diagram of tectonic subsidence history in Liaodong Bay depression

4．2 震积岩空间分布规律

在整个研究区内，发育震积岩的井的空间分布如图10所示，震积岩的分布和特征受控于郯庐断裂带，古地震集中的区域对应于构造活跃区，根据震积岩特征将研究区内地震活动分为中、较强、强三个等级，分别以绿色、黄色和红色指代。

研究区内古近纪地震活动沿辽东湾NNE向分布，主要分布在辽东湾坳陷东北部、中部和西南部，由此可知郯庐断裂带在古近纪时期在辽东湾的展布情况:穿过渤东低凸起带，主要沿辽西凸起、辽中凹陷NNE向展布。研究区内古近纪古地震主要分布位置为:辽中凹陷中段，即A油田附近，分布大量中等和较强地震活动，且地震活动较集中;辽西凸起北段，即B构造带、C油田附近以中等地震活动为主，间或发生强地震活动;辽中凹陷南段仅在靠近渤东低凸起附近有零星分布，包括E-1井等。

辽东湾各地史期构造活动情况在空间上也有所不同，E2s3构造活动主要分布于辽西凸起北端;E3s2与E3s1，构造活动持续活跃在辽西凸起北端，同时辽中凹陷A油田附近构造活动逐渐变频繁;E3d，辽西凸起北端无较明显构造活动，构造活动主要集中在辽中凹陷北端和A油田，辽西凸起中部A油田附近，且强度较E3s2与E3s1有所增强，渤东低凸起附近有零星构造活动(图11)。

5 震积岩时空分布的构造解释

辽东湾坳陷在古近纪时期属盆地断陷时期，由前人研究可知［26，44］，其构造演化分为三个阶段(图8):E1-2k～E2s3伸展张裂陷阶段，该段渤海盆地处于断陷期，辽东湾则处于第一次快速断陷期;E3s2～E3s1第一裂后热沉降阶段，该时期处于辽东湾的第一稳定热沉降阶段，为渤海盆地的断坳期，沉降速率较慢，为断坳早期;E3d走滑拉分与再次裂陷阶段，该期沉降再次加速，速率较 E2s3时期稍小［26，44］。盆地演化的三个阶段与古地震活动经历的三个阶段相对应，其中第一、三阶段古地震活动的峰值分别对应于始新世的拉张伸展期和渐新世的走滑伸展期这两个主要伸展高峰期［45］。辽东湾坳陷为陆相湖盆，湖平面(可容纳空间)主要受构造因素控制，因而湖平面变化曲线一定程度上反应了构造活动强度的变化，图8所示古地震强度曲线与古生物变化和湖平面变化曲线也均对应良好。

图10 震积岩发育的空间分布规律Fig．10 The distribution of seismites in space

图11 古近纪各地史时期震积岩分布Fig．11 The distribution of paleoseismic during each period of geohistory in Paleogene

震积岩的空间分布规律也反映了郯庐断裂古近纪时期在空间上的活动规律。辽东湾段的郯庐断裂带在古新世和始新世，在东西侧各发育一支主干断裂，其中西支主干断裂主要活动于辽西凸起的中、北段。受主断裂控制的辽西凸起，由于剧烈的构造活动，使其基底落差极大［46］，伴随断裂形成了由B构造带，C油田等组成的辽西低凸起。因而在E2s3，震积岩主要分布于辽西凸起北端的B构造带，C油田，而南端几乎未分布。E2s3末期至E3s2，沿断裂带的地震活动较之前减弱，且有向东迁移的迹象。原因是在该时期郯庐断裂转化为右旋走滑断裂，活动相对E2s3l和E2s3m减弱。构造活动的转换使辽中凹陷在中央发育了一条陡倾走滑断裂，引起凹陷中的泥底辟活动和地层反转，形成了辽中凹陷沿NNE向展布的反转构造带。该反转构造带在A油田一带反转构造活动最强烈［45］，因此 E3s2、E3s1、E3d 时期，位于辽中凹陷的A油田附近才会分布如此之多的震积岩，且所示古地震强度大多较高，证明A油田E3s2时期之后，便是辽中凹陷构造活动的活跃地区。

6 结论

(1)通过对研究区钻井岩芯中震积岩的研究，共识别出阶梯状断层、微褶皱、震塌岩、内碎屑副角砾、液化卷曲构造、串珠状构造、震积砂球—枕状构造、火焰构造、砂泥岩脉、震裂缝、自碎屑角砾11种震积标志。

(2)通过对震积岩分布沉积环境的研究，绘制出辽东湾坳陷三角洲沉积体系震积岩分布图，其中:阶梯状断层与微褶皱一般发育于三角洲前缘斜坡中水下天然堤或水下分流间湾处;内碎屑副角砾和震塌岩常常发育于阶梯状断层的底部;液化卷曲以及负载构造发育于三角洲前缘斜坡坡脚;震裂缝、液化砂泥岩脉以及自碎屑角砾主要发育于前三角洲。

(3)一定距离范围内，沉积物液化所需地震强度为Ms≥5，当Ms≥8时发生脆性变化。研究区震积岩根据震积特征建立了震积序列，按塑性变化和脆性变化共分为I～II～III三个单元，所示地震强度为I＜II＜III。

(4)根据震积岩时空分布规律可将郯庐断裂构造活动分为三个阶段:第一阶段为E2s3，第二阶段为E3s2～E3s1，第三阶段为E3d，其中第一、三阶段为强构造活动时期。E2s3构造活动主要分布于辽西凸起北端，E3s2与E3s1主要分布于辽中凹陷A油田附近，E3d则主要集中在辽中凹陷北部和A油田，辽西凸起中部靠近A油田附近，渤东低凸起附近有零星地震活动。

(5)通过震积岩时空分布规律的研究，对郯庐断裂构造活动进行反演，结果证明:反演结果与前人所得结论一致。通过此方法，对控盆断裂活动特征和盆地构造演化有一定的补充解释作用，也对构造活动解释提供了动态演化的信息。

References)

1 Seilacher A．Fault-graded beds interpreted as seismites［J］．Sedimentology，1969，13(1/2):155-159．

2 Seilacher A．Sedimentary structures tentatively attributed to seismic events［J］．Marine Geology，1984，55(1/2):1-12．

3 Spalletta C，Vai G B．Upper Devonian intraclast parabreccias interpreted as seismites［J］．Marine Geology，1984，55(1/2):133-144．

4 Guiraud M，Plaziat J-C．Seismites in the fluviatile Bima sandstones:I-dentification of paleoseisms and discussion of their magnitudes in a Cretaceous synsedimentary strike-slip basin(Upper Benue，Nigeria)［J］．Tectonophysics，1993，225(4):493-522．

5 Knaust D．Pinch-and-swell structures at the Middle/Upper Muschel kalk boundary(Triassic):Evidence of earthquake effects(seismites)in the Germanic Basin［J］．International Journal of Earth Sciences，2002，91(2):291-303．

6 Rodriguez-Pascua M A，Calvo J P，Vicente G D，et al．Soft-sediment deformation structures interpreted as seismites in lacustrine sediments of the Prebetic Zone，SE Spain，and their potential use as indicators of earthquake magnitudes during the Late Miocene［J］．Sedimentary Geology，2000，135(1/2/3/4):117-135．

7 Moretti M，Sabato L．Recognition of trigger mechanisms for soft sediment deformation in the Pleistocene lacustrine deposits of the Sant Arcangelo Basin(Southern Italy):Seismic shock vs．overloading［J］．Sedimentary Geology，2007，196(1/2/3/4):31-45．

8 宋天锐．北京十三陵前寒武纪碳酸盐岩地层中的一套可能的地震—海啸序列［J］．科学通报，1988，38(8):609-611．［Song Tianrui．A probable seismic-tsunami sequence in carbonate formation of Precambrian in Beijing Ming Dynasty Tombs［J］．Chinese Science Bulletin，1988，38(8):609-611．］

9 乔秀夫，宋天锐，高林志，等．碳酸盐岩振动液化地震序列［J］．地质学报，1994，68(1):16-34．［Qiao Xiufu，Song Tianrui，Gao Linzhi，et al．Seismic sequence in carbonate rocks by vibration liquefaction［J］．Acta Geologica Sinica，1994，68(1):16-34．］

10 乔秀夫，李海兵，高林志．华北地台震旦纪—早古生代地震节律［J］．地学前缘，1997，4(3/4):155-160．［Qiao Xiufu，Li Haibing，Gao Linzhi．Sinian-Early Paleozoic seismic rhythms on the North China Platform［J］．Earth Science Frontiers，1997，4(3/4):155-160．］

11 乔秀夫，高林志，彭阳，等．古郯庐带沧浪铺阶地震事件、层序及构造意义［J］．中国科学(D辑):地球科学，2001，31(11):911-918．［Qiao Xiufu，Gao Linzhi，PengYang，et al．Seismic event，sequence and tectonic significance in Canglangpu Stage in Paleo-Tanlu Fault Zone［J］．Science China(Seri．D):Earth Sciences，2001，31(11):911-918．］

12 杜远生，张传恒，韩欣．滇中元古代昆阳群的地震事件沉积及其地质意义［J］．中国科学(D辑):地球科学，2001，31(4):283-289．［Du Yuansheng，Zhang Chuanheng，Hanxin．Earthquake events deposition and geologic significance of Kunyang Group in Mid-Proterozoic in Dianxi［J］．Science China(Seri．D):Earth Sciences，2001，31(4):283-289．］

13 杜远生，彭冰霞，韩欣．广西北海涠洲岛晚更新世火山活动引起的地震同沉积变形构造［J］．沉积学报，2005，23(2):203-209．［Du Yuansheng，Han Bingxia，Han Xin．Syn-depositional deformation structures by earthquake related to volcanic activity of the Late Pleistocene in Weizhou Island，Beihai city，Guangxi［J］．Acta Sedimentologica Sinica，2005，23(2):203-209．］

14 梁定益，聂泽同，万晓樵，等．试论震积岩及震积不整合——以川西、滇西地区为例［J］．现代地质，1991，5(2):138-146．［Liang Dingyi，Nie Zetong，Wan Xiaoqiao et al．On the seismite and seismodisconformity-Take the W．Sichuan and W．Yunnan regions as an example［J］．Geosciences，1991，5(2):138-146．］

15 梁定益，聂泽同，宋志敏．再论震积岩及震积不整合——以川西、滇西地区为例［J］．地球科学，1994，19(6):845-850．［Liang Dingyi，Nie Ze tong，Song Zhimin．A re-study on seismite and seismounconformity:Taking western Sichuan and western Yunnan as an example［J］．Earth Science，1994，19(6):845-850．］

16 吴贤涛，尹国勋．四川峨眉晚侏罗世湖泊沉积中震积岩的发现及其意义［J］．沉积学报，1992，10(1):19-26．［Wu Xiantao，Yin Guoxun．Features and significance of seismites from Upper Jurassic lacustrine deposites of Emei，Sichuan province［J］．Acta Sedimentologica Sinica，1992，10(1):19-26．］

17 陈世悦，袁文芳，鄢继华．济阳坳陷早第三纪震积岩的发现及其意义［J］．地质科学，2003，38(3):377-384．［Chen Shiyue，Yuan Wenfang，Yan Jihua．Discovery and significance of earthquake event deposits of Early Tertiary in the Jiyang depression［J］．Chinese Journal of Geology，2003，38(3):377-384．］

18 袁静．山东惠民凹陷古近纪震积岩特征及其地质意义［J］．沉积学报，2004，22(1):41-46．［Yuan Jing．The property and geological significance of seismites of Paleogene in Huimin sag，Shandong province［J］．Acta Sedimentologica Sinica，2004，22(1):41-46．］

19 路慎强．济阳坳陷古近系碎屑岩地层中震积岩识别标志研究［J］．中国石油大学学报:自然科学版，2004，30(5):8-13．［Lu Shenqiang．Study on the distinguishing marks of seismites in clastic rock strata of Paleogene in Jiyang depression［J］．Journal of China U-niversity of Petroleum，2004，30(5):8-13．］

20 魏垂高，张世奇，姜在兴，等．塔里木盆地志留系震积岩特征及其意义［J］．地质学报，2006，81(6):827-833．［Wei Chuigao，Zhang Shiqi，Jiang Zaixing，et al．Character and significance of Silurian seismite in the Tarim Basin［J］．Acta Geologica Sinica，2006，81(6):827-833．］

21 夏青松，田景春，黄昌武．鄂尔多斯盆地上三叠统延长组震积岩识别标志研究［J］．成都理工大学学报:自然科学版，2007，34(3):312-317．［Xia Qingsong，Tian Jingchun，Huang Changwu．Study on the recognition marks of seismites in Upper Triassic Yanchang Formation，Ordos Basin，China［J］．Journal of Chengdu University of Technology:Science＆ Technology Edition，2007，34(3):312-317．］

22 石亚军，陈武杰，曹正林，等．柴达木盆地西南区震积岩的发现及其引发的勘探启迪［J］．地质学报，2009，83(8):1178-1187．［Shi Yajun，Chen Wujie，Cao Zhenglin，et al．Discovery of seismites in the southwestern Qaidam Basin and its significance for exploration［J］．Acta Geologica Sinica，2009，83(8):1178-1187．］

23 朱萌，李德威，刘德民，等．柴达木盆地西南缘更新统震积岩特征及其意义［J］．古地理学报，2011，13(6):657-664．［Zhu Meng，Li Dewei，Liu Demin，et al．Characteristics and significance of seismites in the Pleistocene in southwestern margin of Qaidam Basin［J］．Journal of Palaeogeography，2011，13(6):657-664．］

24 杜远生．中国地震事件沉积研究的若干问题探讨［J］．古地理学报，2011，13(6):581-590．［Du Yuansheng．Discussion about studies of earthquake event deposit in China［J］．Journal of Palaeogeography，2011，13(6):581-590．］

25 王元君，王峻，周心怀，等．辽东湾辽中凹陷中部古近系东营组震浊积岩特征研究［J］．矿物岩石，2008，28(3):84-89．［Wang Yuanjun，Wang Jun，Zhou Xinhuai，et al．Study of characteristics of Paleogene seismoturbidite in the central Liaozhong depression，Liaodong Bay［J］．Journal of Mineralogy and Petrology，2008，28(3):84-89．］

26 朱筱敏，董艳蕾，杨俊生，等．辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布［J］．中国科学(D辑):地球科学，2008，38(增刊Ⅰ):1-10．［Zhu Xiaomin，DongYanlei，Yang Junsheng，et al．Sequence framework and sediment system of Eogene in Liaodong Bay area［J］．Science China(Seri．D):Earth Sciences，2008，38(Suppl．Ⅰ):1-10．］

27 赵澄林，等．渤海盆地早第三纪陆源碎屑岩相古地理学［M］．北京:石油工业出版社，1996．［Zhao Chenglin，et al．The Lithofaciespaleogeography of Continental Clastic of Paleogene，Bohai Basin［M］．Beijing:Petroleum Industry Press，1996．］

28 徐长贵，许效松，丘东洲，等．辽东湾地区辽西凹陷中南部古近系构造格架与层序地层格架及古地理分析［J］．古地理学报，2005，7(4):449-459．［Xu Changgui，Xu Xiaosong，Qiu Dongzhou，et al．Structural and sequence stratigraphic frameworks and palaeogeography of the Paleogene in central-southern Liaoxi sag，Liaodongwan Bay area［J］．Journal of Palaeogeography，2005，7(4):449-459．］

29 乔秀夫，李海兵．沉积物的地震及古地震效应［J］．古地理学报，2009，11(6):593-610．［Qiao Xiufu，Li Haibing．Effect of earthquake and ancient earthquake on sediments［J］．Journal of Palaeogeography，2009，11(6):593-610．］

30 张传恒，武振杰，高林志，等．华北中元古界雾迷山组地震驱动的软沉积物变形构造及其地质意义［J］．中国科学(D辑):地球科学，2007，37(3):336-343．［Zhang Chuanheng，Wu Zhenjie，Gao Linzhi，et al．Earthquake-induced soft-sediment deformation structure in the Meso-proterozoic Wumishan Formation，North China，and their geologic implications［J］．Science China(Seri．D):Earth Sciences，2007，37(3):336-343．］

31 杜远生，Shi G，龚一鸣，等．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［J］．地质学报，2007，81(4):511-518．［Du Yuansheng，Shi G，Gong Yiming，et al．Permian soft-sediment deformation structures related to earthquake in the southern Sydney Basin，eastern Australia［J］．Acta Geologica Sinica，2007，81(4):511-518．］

32 赵卫卫，查明，杨剑萍．中国震积岩研究综述［J］．地层学杂志，2006，30(2):171-176．［Zhao Weiwei，Zha Ming，Yang Jianping．An overview of seismite research in China［J］．Journal of Stratigraphy，2006，30(2):171-176．］

33 高红灿，郑荣才，陈发亮，等．东濮凹陷古近系沙河街组震积岩的认识及意义［J］．古地理学报，2010，12(4):384-398．［Gao Hongcan，Zheng Rongcai，Chen Faliang，et al．Recognition and significance of seismites of the Paleogene Shahejie Formation in Dongpu sag［J］．Journal of Palaeogeography，2010，12(4):384-398．］

34 戴朝成，郑荣才，朱如凯，等．四川类前陆盆地须家河组震积岩的发现及其研究意义［J］．地球科学进展，2009，24(2):172-180．［Dai Chaocheng，Zhen Rongcai，Zhu Rukai，et al．The discovery and significance of seismites from Xujiahe Formation in Sichuan Analogous Foreland Basin［J］．Advance in Earth Sciences，2009，24(2):172-180．］

35 杜远生，韩欣．论震积作用和震积岩［J］．地球科学进展，2000，15(4):389-394．［Du Yuansheng，Han Xin．Seismo-deposition and seismites［J］．Advance in Earth Sciences，2000，15(4):389-394．］

36 Audemard F A，de Santis F．Survey of liquefaction structures induced by recent moderate earthquakes［J］．Bulletin of the International Association of Engineering Geology-Bulletin de l’Association Internationale de Géologie de l’Ingénieur，1991(1)，44:5-16．

37 Cojan I，Thiry M．Seismically induced deformation structures in Oligocene shallow-marine and aeolian coastal sands(Paris Basin)［J］．Tectonophysics，1992，206(1/2):79-89．

38 宫丽清，杨剑萍．济阳坳陷古近系沙河街组震积岩特征及其储集性能［J］．新疆石油地质，2007，28(1):44-47．［Gong Liqing，Yang Jianping．Seismite feature and its reservoir quality of Shahejie Formation of Paleogene in Jiyang depression［J］．Xinjiang Petroleum Geology，2007，28(1):44-47．］

39 Atkinson G M，Liam Finn W D，Charlwood R G．Simple computation of liquefaction probability for seismic hazard applications［J］．Earthquake Spectra，1984，1(1):107-123．

40 Marco S，Agnon A．Prehistoric earthquake deformations near Masada，Dead Sea graben［J］．Geology，1995，23(8):695-698．

41 付文利，王艳琴，杨光，等．东营凹陷沙三段、沙四段震积岩研究［J］．油气地质与采收率，2004，11(2):6-8．［Fu Wenli，Wang Yanqin，Yang Guang，et al．Study on seismite of Sha3 and Sha4 member in Dongying sag［J］．Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2004，11(2):6-8．］

42 乔秀夫，李海兵，王思恩，等．新疆境内塔拉斯—费尔干纳断裂早侏罗世走滑的古地震证据［J］．地质学报，2008，82(6):721-730．［Qiao Xiufu，Li Haibing，Wang Sien，et al．Paleoseismic evidence of the Talas-Ferghana strike-slip fault during Early Jurassic，Xinjiang［J］．Acta Geologica Sinica，2008，82(6):721-730．］

43 杨剑萍，王辉，陈世悦，等．济阳坳陷古近系震积岩特征［J］．沉积学报，2004，22(2):281-287．［Yang Jianping，Wang Hui，Chen Shiyue，et al．The features of seismite in Jiyang Sub-Basin，Paleogene［J］．Acta Sedimentologica Sinica，2004，22(2):281-287．］

44 汤良杰，万桂梅，周心怀，等．渤海盆地新生代构造演化特征［J］．高校地质学报，2008，14(2):191-198．［Tang Liangjie，Wan Guijie，Zhou Xinhuai，et al．Cenozoic geotectonic evolution of the Bohai Basin［J］．Geological Journal of China Universities，2008，14(2):191-198．］

45 龚再升，蔡东升，张功成．郯庐断裂对渤海海域东部油气成藏的控制作用［J］．石油学报，2007，28(4):1-10．［Gong Zaisheng，Cai Dongsheng，Zhang Gongcheng．Dominating action of Tanlu Fault on hydrocarbon accumulation in eastern Bohai Sea area［J］．Acta Petrolei Sinica，2007，28(4):1-10．］

46 王小凤，李中坚，陈柏林，等．郯庐断裂带［M］．北京:地质出版社，2000:1-11，349-351．［Wang Xiaofeng，Li Zhongjian，Chen Bolin，et al．Tan-Lu Fault zone［M］．Beijing:Geological Publishing House，2000:1-11，349-351．］