马鞍山海啸指压

『壹』 海啸沉积（岩）的类型及特征

对于由海啸事件所形成的海啸沉积的类型及特征，国内外关注的大多是现代海啸事件所造成的破坏，而对由海啸事件导致的沉积作用所形成的沉积类型及特征研究较少，对于地质历史时期海啸事件所形成的海啸岩的认识更是寥寥无几。这可能是由于：①地质记录中大多数的海啸事件还没有识别出来；②海啸沉积物在滨岸环境中不易被保存；③海啸沉积物和其他作用如风暴形成的沉积物之间具有相似性，而目前对二者之间的区分还不清楚。

目前关于海啸沉积记录的报道主要集中在现代历史上和第四纪晚期以来的海啸事件沉积。有关古海啸沉积物（海啸岩）的研究国际上仅有少量文献涉及到（图6-11），如新太古代（Hassler et al.，2000），元古宙（Bhattacharya et al.，1998），寒武纪（Pratt，2001，2002，2007），泥盆纪（Warme，1998；Masaitis，2002），中侏罗世（Brookfield et al.，2006），侏罗/白垩纪界线（Schnyder et al.，2005），早白垩世（Fujino et al.，2006），中白垩世（Rossetti et al.，2000），白垩纪/古近纪界线（Bourgeois et al.，1988；Maurrasse et al.，1991；Smit et al.；Takayama et al.，2000；Goto et al.，2008），中新世（Balance et al.，1981；Cantalamessa et al.，2005），上新世（Massari et al.，2000），更新世晚期（Takashimizu et al.，2000）（图6-11）。过去发生的海啸频率应当和现代相差不多，因此，地质记录中应该还有大多数的海啸事件没有识别出来。

图6-11 国际文献中已识别的地质历史中的海啸沉积记录

底图以及更新世和全新世（不包括新西兰）的记录据Cchnyder（2005）；新西兰的全新世记录据Goff（2011）；其他时代见正文

海啸的沉积作用可以在水下和水上环境发生（图6-12）。水下环境可以分为滨岸封闭的浅水湖盆、浅海和深海。水上环境对应于岸上环境，如滨岸平原。由于海啸行为与水深和地形相关，因此海啸浪在不同的环境中有不同的沉积特点，因而沉积物也有不同的特征。如果以引发海啸的因素来看，包括地震引起的海啸、外星撞击引起的海啸等，在不同的因素影响下，发育的海啸岩特征也存在差异。

图6-13 大龙口组震积岩-海啸岩沉积序列

A₁—震裂岩（内含泥晶脉）；A₂—震褶岩；B—海啸岩；C—背景沉积（泥晶灰岩）

已有的研究表明，含丘状层理的粗碎屑岩或碎屑灰岩是海啸岩的主要鉴别标志。需要说明的是，丘状交错层理是风暴岩的重要标志。风暴岩成因的丘状交错层理与上述海啸成因的丘状层理具有类似的特征。但风暴岩成因的丘状交错层理与风暴成因的碎屑岩或碎屑灰岩共生，而海啸岩成因的丘状层理与震积岩或火山岩共生。

总体来看，地震海啸岩具有显著的特点，通常为震积岩-海啸岩的沉积序列，下部的震积岩序列显示了地震的液化构造，如包卷层理、砂岩脉、砂岩贯入构造等；上部的海啸序列具有典型的海啸岩特征，如双向古水流等；海啸岩之上通常有海啸衰退阶段的泥质覆盖沉积。序列中含有植物碎屑，整个序列显示了与上覆和下伏的背景沉积粒度更粗的特征。

（三）火山喷发型海啸岩

针对火山事件引发的海啸以而形成海啸岩的报道很少。龚一鸣等（1993 a，1993 b）以沉积特征、空间关系并结合区域地质背景，认为新疆北部泥盆纪发育一套火山喷发海啸岩沉积。以其分析可以看出，火山喷发型海啸沉积见于东准噶尔考克塞尔盖山主峰北东约800m处的纸房组底部，厚度＞19m。岩性为块状杂砾岩，最大砾径可达40m，大小混杂，碎屑成分为火山碎屑、花岗岩、骨屑灰岩、群体珊瑚等，呈次圆状至棱角状。该套海啸岩与下伏含植物化石碎片和放射虫沉凝灰岩、凝灰岩等不同岩性地层冲刷接触，冲刷面具较大的起伏。在区域上呈面状分布，相变快，在14km范围之外，与海啸岩同层位者为浅海火山碎屑流沉积。以火山碎屑流沉积到和火山喷发海啸沉积，沉积环境由浅海上部相变为浅海下部或半深海，二者为同时异相，系作用相和环境相复合相变的产物。

（四）陨星撞击型海啸岩

虽然地震、火山、海底滑坡可以引起海啸，并且能传播很大的距离，但一般都限于一个大洋。全球性的海啸常常是外行星坠入海洋发生撞击引起的。目前在地球表面上发现的160多个陨石坑中有7个在现代海洋中，还有20个所处的位置在地史时期也曾是海洋（杜远生，2008）。根据陨石对地球的撞击频率可知，在过去的3.5亿年中有超过8000个陨石撞击海洋。这就使得小行星和彗星撞击海洋成为引发海啸的非常可能的因素。数字模拟得出，直径大于1km的小行星可以穿透5000m深的海洋并立即扰动整个水体，在瞬间引起与海洋深度相当的巨浪。随着水中空气凹穴的破碎，这些水沿着撞击坑边缘以高到低迅速跌落，引发几百米高的巨浪，在距陨石坑1000km远的海域，这样的撞击仍会产生约100m高的波浪（Alastair et al.，2007）。据报道，2.15Ma前一颗名为Eltain的小行星（直径4km）陨落贯穿到南太平洋底部，在距发生地1200～1500km远的南美北部和南极半岛引起的海啸波浪高达200～300m（Ward et al.，2002）。据Hills＆Goda（1999）研究，像这样能产生浪高达100m的海啸的小行星每3000～5000年就会撞击地球的任何部位，而且地球表面的2/3被海洋覆盖，所以那些大小中等的小行星、彗星与海洋之间的撞击成为海啸发生的一个重要原因（Alastair et al.，2007）。由于海啸波浪超过5m就会在地史沉积中留下记录，这充分证明大小中等的小行星可以留下它所形成的海啸的证据（即海啸岩）。

白垩纪/古近纪撞击产生的深海海啸岩是目前讨论较多的一种海啸岩。在白垩纪与古近纪的地层之间，有一层富含铱的黏土层，名为白垩纪/古近纪界线，代表了白垩纪-古近纪大规模物种灭绝事件，大部分的科学家推测，这次灭绝事件是由一个或多个原因所造成，例如：小行星或彗星引起的撞击事件，或是长时间的火山爆发。Smit et al.（1992）将墨西哥白垩纪/古近纪撞击后产生的厚达3m的层状碎屑单元解释为海啸沉积，这套沉积扰乱了超过400 m水深的远洋泥灰岩层序，并且海啸岩内有木碎屑的存在，认为是海啸引发的密度流（回流）的沉积。Takayama et al.（2000）描述了古巴西北Panalver组内一个180m厚与白垩纪/古近纪界线相关的沉积层序，该界线为一块状弱分选的颗粒支撑的单元，含有大的浅海相化石和偶尔的大内碎屑。该单元被解释为颗粒流，而上覆的向上变细的均质单元，含有丰富的泄水构造和再改造化石，被认为是海啸回流引起的高密度悬浮的结果。这个均质单元与Cita描述的地中海海啸成因的均质岩很类似。Goto et al.（2008）也对古巴西北Panalver组的横向岩性、组分和粒度变化做了详细的研究，他们认为该组下部由来自浅水碳酸盐台地的砾屑灰岩组成，是由撞击形成的碎屑流形成；上部由半远洋-远洋的砂屑灰岩和泥屑灰岩组成，是由海啸回流产生的悬浮沉积；远洋到半远洋来源物质的区域均质性和外来物质如蛇纹石岩屑的存在支持了上部单元是由海啸形成的解释。Lawton et al.（2005）的研究表明与白垩纪/古近纪撞击相关的砾石层在陆棚边缘具有峡谷状特征，是由于一次或几次海啸湍急的回流结果；海啸来源的峡谷充填沉积物不是碎屑流来源的关键特征就是其具有：颗粒支撑、正粒序层、紧闭填充的内碎屑团、冲刷和粗糙的叠瓦构造等特征。

在讨论与白垩纪/古近纪撞击相关的海啸岩的同时，国际也出现了有关其他撞击事件的海啸岩。Hassler et al.（2000）描述了澳大利亚西部Hamersley盆地26亿年前的一套地层，由大量撞击产生的融化小球体组成，地层内的非对称波痕是由大洋撞击产生的大海啸浪的冲刷而形成。Masaitis（2002）认为在波罗的海三国、俄罗斯西北部和白俄罗斯出现的中泥盆世Narva角砾岩可能是和Kaluga撞击相关的海啸岩，Kaluga撞击是在380百万年前对东欧台地中300～500m水深处的一次撞击，该海啸岩沉积在细粒的背景沉积物内。

杜远生等（2008）在广西泥盆系弗拉斯-法门阶事件界线（F-F事件）附近发现了广泛分布的一套事件沉积，并认为该事件沉积具有等时性、成因相关性、分区性和广布性。该套事件沉积的主要特征为：在横县六景、象州罗秀、巴漆等台地边缘斜坡相区F-F事件沉积为碎屑流沉积的粗砾岩或砾屑灰岩；台间海槽相区的桂林杨堤和白沙、德保都安、武宣南峒和三利、象州香田和马鞍山、崇左那艺、上林云攀等地F-F事件沉积为浊积岩；台间海槽相区的南丹芒场、罗富和南丹-天峨公路F-F事件沉积为块状砂屑灰岩，发育均质层理，其砂屑与相邻的条带状灰岩差别也很大，反映具有远源特征。这些事件沉积可以和比利时的Hony剖面、美国内华达的DevilsGate剖面、摩洛哥的Atrous剖面、俄罗斯的南乌拉尔、西伯利亚东北部的Fore-Kolyma、波兰-摩拉维亚盆地南部（Holy Cross山脉，Cracow和Brno地区）法门阶底部的浊积岩和角砾岩对比。如此广泛的全球性分布的等时性事件沉积可以和巨大的外星体坠入海洋引起的全球性海啸相联系。可以推测一个小行星坠入古特提斯洋，引起的巨大海啸向外扩展到几千千米之外。包括华南、欧洲-北美、西伯利亚、冈瓦纳等陆块的海底被巨大的海啸浪侵蚀（杜远生等，2008）。海啸及其触发的碎屑流、浊流在深水盆地和斜坡形成碎屑流粗砾灰岩、砾屑灰岩、浊积岩、海啸岩等事件沉积。华南弗拉斯-法门期之交的事件沉积主要发育于台地边缘斜坡和台间海槽，原因在于：①这些部位具有丰富的物源，易于触发重力流；②这些部位位于正常浪及面之下，海啸形成的沉积在沉积后不易遭到破坏。浪及面以上的地区海啸沉积由于易于被后期的波浪破坏，所以难以保存。

以这些撞击产生的海啸岩的报道来看，海啸岩既可以由海啸传播时对深海的冲刷侵蚀形成，也可以由海啸回流产生的沉积物重力流和悬浮沉积产生。大多数撞击海啸岩则与海啸回流有关，海啸回流产生的碎屑流沉积明显显示了与深海细粒沉积不同的粗粒沉积，如角砾岩、小球体层、砾屑灰岩等，其中还可能含有外源的碎屑，如植物或木屑，无鲍马序列；而回流产生的悬浮沉积则显示了无沉积构造的均质单元的特征。其可能的沉积模式如图6-14所示。

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