沉积事件发生前一定量沉积物在特定场所的聚集是沉积事件得以产生的先决条件。沉积物供给不足的饥饿盆地中很少有事件沉积发育,而物源充足的盆地常常在短期内就可发育大量事件沉积。
例如,发育于前滨带或沿岸砂丘带的砂、砾质沉积物在一定条件下就可以构成事件沉积层形成的物源(图2-10B,C),上述砂、砾质沉积物在突发性的风暴浪或海啸作用下再搬运,在风暴浪或海啸减弱后沉积就产生事件沉积,最终形成风暴岩或海啸岩。因此,事件沉积的结构和成分在很大程度上取决于先期沉积物形成的环境条件。
图2-10 事件沉积的形成过程
A—事件发生前已经形成的沉积物在事件沉积过程中发生再搬运时事件沉积的一般规律;B—风驱风暴浪产生潮上带风暴层和潮下带风暴岩,它们主要由事件前聚集在前滨带的沉积物组成;C—地震引起的海啸浪,向下波及陆架区、向上形成海岸带洪溢(据Minoura&Makaya,1991),海啸沉积既可以源于向陆又可以源于向海的海啸浪,还可以是边坡坍塌的结果(产生泥流和浊积岩),海啸沉积主要由前滨带和海岸带的事件前沉积物组成;D—地震对事件前平坦层状沉积物的原地扰动作用(据Greene et al.,1994)
又如,三角洲前缘沉积可构成事件沉积的物质来源,伴随着三角洲前缘的不断堆积和进积,在一定的外界触发机制下,可导致三角洲前缘不稳定的朵叶体坍塌,并再次搬运。导致陆坡坍塌的外界触发机制包括:①临界坡角变陡,即三角洲前缘不断沉积、厚度增大、沉积层的临界角变大,沉积层在重力作用下坍塌;②地震作用,引发三角洲前缘砂体震塌首先形成震积岩,震积岩在重力作用下转化为浊积体(图2-11);③三角洲前缘砂体与泥岩互层,伴随着三角洲前缘不断沉积,在一定深度下未固结沉积物的持续堆积(当沉积物的渗透率太低,孔隙水无法及时排除时尤为如此)(图2-12A),导致三角洲前缘沉积物液化变形,进而发生再搬运。例如,分选好的细粒砂对地震活动非常敏感。其至含有大量生物硅泥和超微浮游生物灰泥的粉砂泥质沉积物也具有很高的液化能力(Einsele,1990)。位于海底以下10~100m的沉积物顶部,其孔隙水的含量通常高于或接近沉积物的液化极限(图2-12B)。
图2-11 地震作用下震积岩、三角洲前缘砂体及与浊积岩叠置形成过程示意图
大洋钻探结果证实,斜坡沉积物常含有固态天然气水合物(网格状化合物),它们在低温高压下是稳定的(大约在400m水深、4℃开始出现)(Kvenvolden&Kastner,1990)。这些网格状化合物通常出现在海底以下200~500m的沉积层中。沉积物埋深大于200~500m时,天然气水合物由于温度的增高而变得不稳定(尽管压力也在增加)。网格状化合物层具有封堵作用,使得气体(主要为甲烷气)不能上升到海底。结果气体水合物在相边界处富集,例如沿着网格状化合物的底部。温度升高或压力降低会导致天然气水合物分解为水和甲烷。引起海底沉积物温度升高的因素有:热流变化、气候或洋流作用。相对海平面下降是海底沉积物压力降低的主要因素。如果这些物质没有释放途径,它们会降低沉积物的剪切应力,以而有利于边坡坍塌。孔隙水化学成分的改变也会影响到边坡的稳定性(图2-12C,Matsumoto,1978;Hesse,1990)。
图2-12 出现边坡坍塌的先决条件
图2-13 触发边坡坍塌的常见机制