潮汐成因的软沉积物变形结构:以阿尔及利亚西北部晚中新世Tafna盆地为例

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Proceedings of the Geologists' Association 1.1

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  本研究针对潮汐主导的河口环境中软沉积物变形结构(SSDSs)的触发机制问题,通过分析阿尔及利亚Tafna盆地晚中新世Bled El Trayfa沉积序列,首次提出潮汐涌浪(tidal bore)是导致液化现象和SSDSs形成的关键非地震触发因素,为古潮汐环境重建提供了新的诊断标志。

  

在沉积学领域,软沉积物变形结构(Soft-sediment deformation structures, SSDSs)一直是解码古环境触发机制的重要密码。传统观点常将这类构造归因于地震活动,但越来越多的证据表明,潮汐等非地震因素同样能引发复杂的沉积物变形。位于阿尔及利亚西北部的Tafna盆地保存了晚中新世潮汐主导的河口沉积序列,为破解这一科学谜题提供了绝佳窗口。

由Mostapha Benzina领衔的国际研究团队在《Proceedings of the Geologists' Association》发表的研究,首次系统论证了潮汐涌浪(tidal bore)作为SSDSs形成的关键触发机制。研究人员选择Bled El Trayfa剖面作为研究对象,该剖面发育典型的潮汐韵律层、异粒层理和双向交错纹层,记录了潮间带环境的沉积特征。通过精细的野外调查和沉积学分析,团队发现这些沉积层中普遍存在液化诱导的变形构造,包括旋卷褶皱、负载铸型、火焰构造等,其形成机制长期存在争议。

研究采用多学科方法:首先进行露头尺度的沉积单元划分,系统记录纹理结构和侧向延伸特征;其次分析变形层的几何形态变化及内部SSDSs的样式强度;最后结合现代潮汐动力学过程,建立沉积构造与触发机制的对应关系。特别关注了具有诊断意义的侵蚀面与上覆块状砂岩的组合,这是潮汐涌浪冲刷-快速沉积的关键证据。

研究结果部分揭示:

  1. 地质背景:Tafna盆地作为新近纪山间盆地,晚中新世经历伸展构造活动,但SSDSs的分布与构造活动无直接关联。
  2. 沉积特征:识别出潮汐涌浪记录对(Tidal Bore Couplets, TBC),表现为侵蚀基底-块状砂岩的垂向组合,反映涌浪引发的瞬时流体压力变化。
  3. 变形构造:发育典型的流动卷曲(flow rolls)为主导的SSDSs群,伴随脱水构造、球枕构造等,其空间分布与潮道几何形态高度吻合。
  4. 触发机制:通过排除法论证潮汐涌浪的液压跳跃效应能产生足以使沉积物液化的瞬态压力,这种周期性作用可解释SSDSs的层控性分布。

讨论部分强调,虽然潮汐成因的SSDSs在当代研究中逐渐被认识,但Bled El Trayfa剖面是古岩石记录中极少被证实的实例。该研究不仅为潮汐环境沉积动力学提供了新的解释框架,更重要的是建立了SSDSs的"潮汐指纹"识别标准——包括TBC组合、层控性变形样式以及与潮道几何的空间耦合关系。这些发现对重建古潮汐体制、识别非地震触发事件具有里程碑意义,同时警示研究者需谨慎对待将SSDSs简单等同于古地震指标的常规做法。

结论部分归纳三点突破:首先证实潮汐涌浪可作为独立的SSDSs触发机制;其次建立了潮汐环境SSDSs的诊断性识别标志;最后为阿尔及利亚新近纪盆地演化提供了新的沉积学约束。这项研究开启了从流体动力学角度解读沉积变形的新思路,对全球潮汐沉积体系的比较研究具有重要参考价值。

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