引言
海相和湖相地层中常保存有在软沉积物中形成的裂缝，这些裂缝形成于沉积物-水界面或界面以下，因此不能代表陆上干裂作用。这些构造通常被描述为"收缩裂缝"（Jüngst, 1934; Kidder, 1990; Pratt, 1998b; Tanner, 2003）或"层内收缩裂缝"（Harazim et al., 2013）。然而，这两个术语都带有解释性的含义。"收缩裂缝"通常与水下收缩有关，而"层内收缩裂缝"则预设了沉积物的收缩和在沉积物-水界面以下的起始。由于形态相似的裂缝可能由不同过程产生，术语应区分可观察到的特征与成因解释。因此，我们使用"水下沉积裂缝"作为描述性、非成因性的术语，指在覆水的、未固结或弱固结沉积物中形成的裂缝。这一术语标明了其沉积环境，而不指定其形成机制或裂缝起始的精确深度（McMahon et al., 2017）。
被鉴定为水下沉积裂缝的构造在平面上通常呈蜿蜒状、不连续且双端锥形。在纵剖面上，它们形成由沉积物充填的裂隙，其断面呈不规则或波痕状，这被认为与变形后的压实有关（Pratt, 1998b; Tanner, 2003; Harazim et al., 2013）。然而，区分水下沉积裂缝与干裂裂缝以及形态相似的遗迹化石仍然具有挑战性（Plummer and Gostin, 1981; Kovalchuk et al., 2017）。干裂裂缝倾向于形成连续的Polygonal网络，并保留相对笔直的V形断面（Donovan and Foster, 1972; Peron et al., 2009; Harazim et al., 2013; Kovalchuk et al., 2017）。某些遗迹化石也可能与裂缝相似，但可能含有有组织的洞穴构造、回填料、膨大的延伸部分或末端辐射状分支簇（Knaust and Hauschke, 2004）。水下沉积裂缝已在海相、边缘海相、河相和湖相沉积物中被报道。然而，它们在深湖相地层中的出现和形成机制仍未得到充分记录（Kidder, 1990; Bhattacharya and MacEachern, 2009; Harazim et al., 2013; McMahon et al., 2017; Zhong et al., 2018; Li et al., 2023; Dong et al., 2024）。
早期关于水下裂缝的实验研究主要集中在盐度引起的沉积物收缩。Jüngst（1934）提出孔隙水盐度的变化可能在持续浸没条件下引起收缩。White（1961）随后表明，在富含膨胀性粘土矿物（包括蒙脱石）的沉积物中更容易发育裂缝。Burst（1965）进一步证明，含有蒙脱石的泥在水盐度增加后可能发生开裂。这些研究奠定了传统的收缩模型，该模型将裂缝与孔隙水的排出以及膨胀性粘土或絮凝颗粒的收缩联系起来（Jüngst, 1934; White, 1961; Burst, 1965; Plummer and Gostin, 1918）。然而，循环载荷、沉积物液化和流体化也可产生形态可比的软沉积物变形构造。现代观测和计算表明，波浪活动可以使浅层砂质床层液化（Dalrymple, 1979）。数值和实验研究进一步表明，当沉积物屈服强度被超过时，振荡压力和循环剪切可以使粘性泥浆流体化（Foda et al., 1993; de Wit and Kranenburg, 1997; Moretti et al., 1999）。古代风暴沉积物中也记录了可比的变形构造。Molina et al.（1998）描述了与循环风暴波应力相关的砂中砂变形。Chen and Lee（2013）记录了硅质碎屑、富粘土和碳酸盐风暴沉积物中的差异液化和流体化。在浅湖相风暴沉积物中，Martel and Gibling（1993）将向下插入的碎屑岩脉与循环载荷、快速沉积、密度反转和富含水的泥浆破裂联系起来。地震、快速沉积加载、超密流和地下水流动也可能产生类似的变形或沉积物注入（Seilacher, 1969; Jolly and Lonergan, 2002; Moretti and Sabato, 2007; Bhattacharya and MacEachern, 2009; Owen and Moretti, 2011; Moretti and van Loon, 2014; Liesa et al., 2016; Kluger et al., 2023）。微生物稳定化也可能影响裂缝状构造的形成或保存（Gehling, 2000; Schieber, 2004; Harazim et al., 2013）。
这些研究表明，形态相似的裂缝状构造可能通过不同的物理化学、沉积和生物过程产生。然而，关于古代地层中水下沉积裂缝起源仍存在很大的不确定性。特别是，很少有研究将裂缝形态和内部结构学与矿物学、微生物、沉积事件记录和高分辨率古环境代用指标（特别是盐度波动记录）相结合。这一知识空白提出了两个重要问题。第一，什么因素使得水下沉积裂缝在湖相富有机质页岩中普遍发育？第二，盐度波动、微生物稳定化、沉积事件和可能的地震活动如何相互作用控制裂缝的开启、充填和保存？
松辽盆地北部白垩纪晚期青山口组因其巨大的页岩油潜力而受到广泛关注（Sun et al., 2023, Sun et al., 2024）。2020年至2025年进行的勘探发现了长段连续取芯的井段，其中广泛发育水下沉积裂缝（Li et al., 2023; Dong et al., 2024）。它们在恢复的岩心中的广泛出现为评估其起源和古环境意义提供了难得的机会。我们综合了沉积学观测、岩石学证据、地球化学代用指标和实验室物理模拟：(i) 刻画裂缝形态、充填结构和与围岩沉积物的关系；(ii) 检验它们与沉积事件和古环境波动的关联；以及(iii) 评估竞争性的形成机制并建立基于过程的模型。通过将裂缝属性与沉积物流变学、事件沉积物和地球化学记录联系起来，本研究为其他湖相地层中类似构造的形成和古环境意义提供了见解。
