甘肃周家山石炭系岷河组滑塌变形构造的初步研究

张 坤

（甘肃省核地质二一三大队，甘肃 天水 741020）

1 引言

滑塌变形构造是指已经沉积的沉积物在各种外力作用下发生滑动所产生的各种同生变形构造的总称，普遍发育在沉积岩中。滑塌变形构造一般形成于具有一定坡度的古斜坡环境，由重力作用、地震作用、风暴作用等事件因素引发[1]。近年来，随着世界经济水平的提高，人们对环境质量和资源储量的愈加重视，很多学者们对滑塌变形构造软沉积物变形的研究予以重视，并进行了许多的深入研究。如苏德辰等[2]在北京西山上寒武统崮山组下部的中薄层条带状灰岩和砾屑灰岩中发现了典型的滑塌变形，经研究认为滑塌变形的成因机制为地震触发而非其他因素。吕洪波等[3]在山东灵山岛晚中生代灰黄色薄层砂岩和灰黑色泥岩中发现了滑塌沉积，在滑塌体中发现还存在很多同沉积变形构造。张星等[4]在内蒙古白云鄂博群哈拉霍疙特组上段深灰色纹层状碳质泥晶灰岩和灰黄色白云岩岩块中发现了典型的滑塌堆积，初步判断出其形成的古地理环境，以及成因机制主要是地震因素触发。葛毓柱等[5]在山东省青岛市灵山岛修船厂剖面下白垩纪地层中发育良好的滑塌变形体，根据滑塌变形体内部组成特征和滑塌变形体变形构造特征，推断出形成机制为重力滑塌，而非地震成因。学者们对滑塌变形构造的研究，不仅对区域地质发展史和岩相古地理的研究具有重要意义，还能够促进沉积学方面的进展，为古沉积环境的判断识别提供重要依据[1]。

本研究在甘肃周家山地区填图时发现，在石炭系岷河组深灰色薄层状泥晶灰岩中存在滑塌变形构造，观察并记录描述了这些滑塌变形构造及滑塌变形构造内部软沉积物变形的特征。变形特征主要表现为滑塌层内滑塌变形褶皱的发育和同生断层等同生构造的发育，根据变形程度对滑塌层从下到上划分成3个带，滑塌层上覆岩层和下伏岩层为正常沉积的中厚层灰岩。经对滑塌变形层仔细观察研究，查阅相关资料，对滑塌变形构造形成机制进行了初步探讨。

2 地质背景

周家山地区位于甘肃省南部陇南市徽县境内，根据地理位置划分，处于西秦岭北带[6]。区域大地构造位于秦岭印支期造山带中，分布于陕西省留坝县—甘肃省徽县大河店以北狭长的EW向断陷带西段。区域内构造走向总体呈EW向，主要为叠瓦状逆冲推覆构造体系，强烈的构造作用造成部分地层的倒转。区域内地层自南向北由老到新，整体南倾，从老到新出露有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系及新近系[7]。

石炭纪西秦岭北带主要为海相沉积盆地，属于陇西古陆南部大陆边缘，但盆地活动较频繁，水体变化频繁，尤其东部水体变化频繁，西部较东部相对稳定。西秦岭北带石炭系地层主要表现为一套下部陆源碎屑岩和海相碳酸盐岩互存，上部为海相碳酸盐岩的沉积组合。早石炭世沉积相主要为陆海过渡滨海相，晚石炭世沉积相主要为浅海碳酸盐台地相，碳酸盐台地前缘斜坡相，深水碳酸盐岩相，由北向南水体逐渐变深。在西秦岭北带南部岷县-礼县一带出现重力流沉积，#能存在深水坳陷斜坡地带[6]32-84。周家山地区石炭系地层主要有石炭系上统的岷河组(Cm)和石炭系下统的高家崖组(Cg)，研究区主要出露地层为石炭系上统岷河组地层[7]。

岷河组(Cm)主要分布在周家山地区中、北部。岩性主要为块状生物碎屑灰岩、泥质条带灰岩、厚层结晶灰岩、块状大理岩化灰岩、中薄层泥晶灰岩，少量钙质、泥质板岩等。

高家崖组(Cg)主要分布在工作区以南，周家山地区中、南部。岩性主要为中厚层砂岩，薄层粉砂岩，炭质页岩、中厚层灰岩等。

3 滑塌变形构造的特征

甘肃周家山滑塌变形构造处于石炭系岷河组地层内，滑塌变形层主要岩性为灰色、灰黑色薄层状泥晶灰岩、条带状灰岩。滑塌变形构造主要为滑塌变形褶皱，但在局部滑塌层中#见层内小断层、包卷层理等同生变形构造。根据滑塌变形构造特征和软沉积物变形强弱的特征，把该滑塌变形构造层自下而上划分为劈理—弱变形带，强变形带，微弱变形带。

3.1 下部滑塌变形构造特征

下部滑塌变形层中沉积物滑塌变形相对较弱，和下伏正常沉积的中厚层状微晶灰岩容易分辨。滑塌层中#见少量弱变形的褶皱，褶皱比较平缓、开阔，底部岩石#见挤压透镜体，发育有劈理，劈理主要为破劈理，劈理间隔1～3 cm，整体方向为NE向，所以把下部滑塌变形层划分为劈理—弱变形带。劈理—弱变形带内岩性为深灰色薄层状泥晶灰岩，风化面颜色较浅，新鲜面颜色深灰色，薄层状构造，层理清晰，单层厚度不大。

3.2 中部滑塌变形构造特征

中部滑塌变形层中沉积物滑塌变形最强，滑塌层内#见同生断层和包卷层理等同生构造，发育较多滑塌变形褶皱，多为圆弧褶皱。褶皱总体表现为不规则、幅度不大，变形强烈的特征，两翼夹角大多为60°～120°，局部发育少量紧闭褶皱、平缓褶皱和无根褶皱，褶皱整体分布较杂乱；形成的断层主要为层内同生小断层，断层位移不大，所以把中部滑塌变形层划分成强变形带。强变形带内岩性为深灰色薄层状泥晶灰岩，泥质条带灰岩。深灰色薄层状泥晶灰岩单层厚度不大，多为5～15 mm；深灰色泥质条带灰岩中灰岩单层厚度为5～10 mm，泥质条带为2～5 mm。风化面颜色较浅，新鲜面颜色深灰色，层理清晰。

3.3 上部滑塌变形构造特征

上部滑塌变形层中沉积物滑塌变形较微弱，和上覆正常灰岩界限清晰容易区分，发育少量滑塌变形褶皱或不发育，所以把上部滑塌变形层划分为微弱变形带。微弱变形带内岩性为灰色中-薄层泥晶灰岩，岩石风化面颜色为浅灰色，新鲜面为灰色，层理清晰。

4 讨论

4.1 滑塌变形构造的沉积环境分析

甘肃周家山滑塌变形构造发现于石炭系岷河组地层内，滑塌变形层主要岩性为灰色、灰黑色薄层状泥晶灰岩、条带状灰岩，是一套海相碳酸盐岩沉积。甘肃周家山地处西秦岭北段南部东侧。由于西秦岭北带石炭系地层主要为西秦岭盆地海相沉积地层，但盆地活动较频繁，水体变化频繁，尤其东部水体变化频繁，西部较东部相对稳定。西秦岭北带晚石炭世沉积相主要为浅海碳酸盐台地相，碳酸盐台地前缘斜坡相，深水碳酸盐岩相。从北向南水体变深，从东向西水体加深，东部海水海侵海退较频繁[6]。盆地活动频繁，东部海水水体不稳定，沉积物沉积也不稳定，会携带有陆源碎屑物质，从而形成异化碎屑灰岩，泥质灰岩等不纯灰岩，如若有较陡台地斜坡的存在，则能够形成滑塌变形构造。比如周家山滑塌变形构造的形成，滑塌变形构造层中就有泥质条带灰岩，薄层泥晶灰岩，形成有多种同生变形构造。所以甘肃周家山石炭系岷河组滑塌变形构造形成于晚石炭世西秦岭盆地东侧浅海相碳酸盐台地前缘斜坡环境。周家山石炭系岷河组滑塌变形构造形成在海水浪基面以下碳酸盐台地斜坡，水体携带的沉积物不断卸载加积，当碳酸盐台地斜坡坡度增大，达到一定值时，沉积物发生变形并开始滑动[8]，沉积物从高处向低处滑塌，从而形成周家山石炭系岷河组滑塌变形构造。但是由于晚石炭世西秦岭盆地东侧碳酸盐台地斜坡的局限和其他条件规的制约，周家山滑塌变形构造模并不大，分布也比较局限。

4.2 滑塌变形构造的形成机制分析

滑塌变形构造的形成环境大多在水下，形成机制一般有三种，一是重力作用，二是风暴潮汐作用，三是地震作用[9]。

根据工作区滑塌变形构造和软沉积物变形特征，排除风暴潮汐作用和地震作用。因为风暴潮汐作用，通常发育有风暴岩的沉积特征；地震作用，通常会发育有地震岩以及与地震相关的地质构造，本工作区及邻近石炭系地层未发现有关风暴岩和地震岩的相关沉积构造特征。由于周家山石炭系岷河组滑塌变形构造形成环境为碳酸盐台地前缘斜坡，当斜坡坡度变大，达到一定值时，软沉积物堆积到一定程度后在重力的持续作用下发生滑塌变形[8]。因此根据滑塌变形构造软沉积物变形特征推断，重力作用#能为周家山石炭系岷河组滑塌变形构造形成的主要机制。重力的持续作用引起斜坡软沉积物的滑塌变形，最后达到稳定状态固结成岩，从而形成从下到上的劈理—微变形带、强变形带、弱变形带滑塌变形构造。

4.3 滑塌变形构造的发育过程

滑塌变形作用的发育受到很多因素的影响，主要受滑塌体岩性、滑塌体的厚度、古斜坡坡度、重力以及地质突发事件等因素的影响，发育程度的差异也各不相同。初始时古斜坡上沉积的未固结或者半固结的沉积物不断加积，沉积物厚度不断增加，在重力作用下持续产生蠕动位移。随着沉积物厚度的增加，斜坡坡度变大，使得一定厚度的沉积物的平衡被打破，均一性受到一定的破坏，使产生蠕动的沉积物发生滑动，致使沉积层发生滑塌变形，滑塌层内发生明显的塑性变形，形成各种同生褶皱和同生断层，从而发育成滑塌变形构造[10]。滑塌体下部沉积物受到滑塌体形变和负载的影响也会发生较弱的变形作用，产生一定的劈理和挤压透镜体等构造；滑塌体上部沉积物由于发生在主滑塌变形作用以后，所以产生弱的变形。

5 结论

（1）强变形带内沉积物滑塌变形最强烈，#见同生小断层和包卷层理等同生构造，发育有较多滑塌变形褶皱，多为圆弧褶皱，褶皱两翼夹角大多为60°～120°，局部见少量紧闭褶皱、平缓褶皱和无根褶皱，褶皱整体分布较杂乱。劈理—弱变形带和微弱变形带内沉积物滑塌变形较弱，发育少量或不发育滑塌变形褶皱。

（2）根据对西秦岭北带石炭系地层沉积环境和岩相古地理的相关研究资料，笔者对周家山石炭系岷河组滑塌变形构造的形成环境进行分析，判断其形成环境为浅海相碳酸盐台地前缘斜坡环境。

（3）周家山石炭系岷河组滑塌变形构造的发现，给西秦岭北带石炭系地层海相碳酸盐台地前缘斜坡沉积环境的存在提供佐证。

（4）根据滑塌变形构造软沉积物变形特征和石炭系碳酸盐台地前缘斜坡沉积环境，推断甘肃周家山石炭系岷河组滑塌变形构造的形成机制主要为重力作用。