第六章各論1陸相沖積扇

1、主講：杜振川主講：杜振川研究生課程 大陸沉積以碎屑巖為主，而碳酸鹽巖相對較少。 由于大陸沉積區(qū)距物源區(qū)較近，沉積物的橫向變化大，故巖石中不穩(wěn)定組分較多。 由于多數(shù)大陸沉積是在自由氧流通的條件下生成的，從而使沉積物常呈紅色。 其中，所含生物化石為淡水動物和植物，大量植物的出現(xiàn)是大陸環(huán)境所特有的。 大陸沉積環(huán)境中以沖積環(huán)境最為常見，其次為湖泊、沼澤、沙漠、冰川等環(huán)境。 大陸沉積的特點：第一節(jié)、殘積體系（第一節(jié)、殘積體系（Eluvial system） 殘積體系：是基巖遭到風(fēng)化作用后殘留于原地的風(fēng)化產(chǎn)物。它包括殘積物、土壤和風(fēng)化殼三種，它的分布主要受地形的控制，在寬廣的分水嶺上，由雨水產(chǎn)生的地表徑流

2、速度很小，風(fēng)化產(chǎn)物易于保留，殘積物較厚，在平緩的山坡上等其它地區(qū)也常有殘積物覆蓋。第一節(jié)、殘積體系（第一節(jié)、殘積體系（Eluvial system） 一般說來，殘積物是雨、雪水流把風(fēng)化的細(xì)粒帶走而殘留較粗粒的沉積物；如果巖石已達(dá)到完全風(fēng)化，而未經(jīng)過搬運的碎屑物稱殘積土。 殘積物與基巖之間沒有明顯的界限，通常經(jīng)過一個基巖風(fēng)化層而直接過渡到新鮮巖石； 殘積物因未經(jīng)過搬運，因此，顆粒未被磨圓和分選，沒有層理構(gòu)造。 殘積物的礦物成分與下臥基巖相一致； 山區(qū)的殘積物，因原始地形變化很大，且?guī)r層風(fēng)化程度不一，所以，厚度在小范圍內(nèi)變化很大。 第一節(jié)、殘積體系（第一節(jié)、殘積體系（Eluvial system）

3、 殘積物由于巖石中較為活波的元素及化合物被帶走，相對不活波得如鐵、鋁等殘留下來，形成褐鐵礦、鋁土礦、粘土礦物及抗風(fēng)化能力強(qiáng)的重礦物，而富集形成殘積砂礦床如錫石、砂金礦床及褐鐵礦、鋁土礦、粘土礦床（如高嶺石粘土礦）等。 4-土壤3-殘積層2-半風(fēng)化基巖1-基巖第二節(jié)、坡積體系（第二節(jié)、坡積體系（Slope system）坡積體系：主要是雨、雪水把高處巖石的風(fēng)化產(chǎn)物洗刷沖蝕，順斜坡向下移動，沉積在較平緩的斜坡上，而形成的沉積物。坡積物一般分布于山坡和山腳，其上直接與殘積物相接觸。由于坡積物自上而下的滾動，因此呈現(xiàn)自上而下又粗而細(xì)的現(xiàn)象；在剖面上呈現(xiàn)上細(xì)下粗的特征，上部粘性土、中部砂、礫等，下部多為

4、碎石、角礫等。第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 沖積扇：是由峽谷所限的山區(qū)河流攜帶的大量風(fēng)化碎屑物質(zhì)，在谷口因地勢突然展開、坡降減緩、流速降低、搬運的能力聚減，大量的負(fù)載迅速堆積下來，從而在谷口外形成一個以谷口為頂點向外撒開的扇狀沉積體，稱為洪積錐或洪積扇；因具有山區(qū)河流沖積成因的特點，故又稱為沖積扇。 沖積扇的規(guī)模視沖溝的大小而定，大型的可形成面積廣闊的沖積扇；一系列沖積扇相互聯(lián)結(jié)，可形成山前的平坦地形，稱為沖積平原。如包頭市位于大青山?jīng)_積扇上，北京市、玉門（祁連山北緣）等。 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 第三節(jié)、沖積扇

5、體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 灤河沖積扇分布圖 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 黃河沖積扇類型圖 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 沖積扇 早地扇：(arid alluvialfan) 在干旱半干旱氣候區(qū)，植被不發(fā)育，物理風(fēng)化強(qiáng)烈，降雨量少，但對為暴雨，洪水短暫而強(qiáng)烈，在山區(qū)向內(nèi)陸盆地或平原過渡的地形轉(zhuǎn)變地帶多有沖積扇發(fā)育。 濕地扇：(Wet alluvialfan ) 在潮濕半潮濕地區(qū)，雨量充沛，植被發(fā)育，物理風(fēng)化條件弱，一般不能形成沖積扇；但是如有合適的地質(zhì)構(gòu)造和地形條件，充分的物質(zhì)供應(yīng)，也可形成

6、沖積扇。 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 早地扇與濕地扇共同的持點是： 1）其平面形態(tài)均呈扇狀或朵狀體，從山口向內(nèi)陸盆地或沖積平原輻射散開。 2）扇面的坡度、沉積層厚度及沉積粒度變化，從山口向邊緣逐漸變緩、變薄及變細(xì)。 3）在山口地區(qū)地勢最高稱作扇根（近端扇、上扇)；中部稱作扇中(中扇)；與內(nèi)陸盆地或沖積平原過渡的邊緣地帶稱作扇端(扇緣、遠(yuǎn)端扇、下扇)。第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 干旱地區(qū)沖積扇形態(tài)及相的分布圖 (據(jù)Spearing , 1974)第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 一、

7、旱地扇一、旱地扇： 1、概述 在干旱或半干旱氣候條件下，上升的隆起區(qū)，由于物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈，可以提供大近源碎屑物質(zhì)；山口外開闊而平緩的地形是接受沉積物的有利場所，這為形成沖積扇提供了必要的先決條件。 當(dāng)山谷中的季節(jié)性洪水進(jìn)入盆地時，由于坡降變緩，水流速度急劇降低，水流分散，形成許多分流河道，所以洪水所攜帶的大量碎屑物質(zhì)便在山口外順坡向下堆積，形成沖積扇沉積。 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 一、旱地扇一、旱地扇： 1、概述 沖積扇沉積為陸上沉積體系中最粗的、分選最差的近源沉積，通常向下傾方向進(jìn)入細(xì)粒、低坡度的河流體系。然而，有些沖積扇可以直接進(jìn)入湖泊或海盆中

8、，形成水下扇或扇三角洲沉積。 在縱向剖面上，沖積扇呈下凹的透鏡狀或呈楔形；在橫削面上呈上凸?fàn)睢_積扇的表面坡度，扇根處可達(dá)50100；遠(yuǎn)離山口變緩，為20一60。通常是許多沖積扇彼此相連和重疊，形成沿山麓分布的帶狀或裙邊狀的沖積扇群或山麓堆積。 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 一、旱地扇一、旱地扇： 1、概述 沖積扇的面積變化較大，其半徑可從小于lOOm到大于150km以上，但通常它們平均小于lOkm；其沉積物的厚度變化范圍可以從幾米到8000m左右，如挪威荷內(nèi)萊盆地泥盆紀(jì)老紅砂巖的沖積扇。 現(xiàn)代沖積扇廣泛分布于世界各地的干旱和半干旱地區(qū)，例如我國的廣大西北

9、地區(qū)。 我國自中新生代以來，形成許多內(nèi)陸盆地(特別是一些斷陷盆地)，在盆地邊緣經(jīng)常有沖積扇沉積，如克拉瑪依、酒泉盆地、渤海灣盆地的第三系等都發(fā)育有這種類型的沉積。其中有的地區(qū)已發(fā)現(xiàn)次生油氣藏。 第三節(jié)、沖積扇體系（第三節(jié)、沖積扇體系（Alluvial fan） 一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 單個沖積扇的古水流型式通常是從扇根由單一的或23個主河道向扇端方向以分支河道方式呈放射狀散開。主河道一般較寬且深，幾乎所有堆積在沖積扇上的沉積物都是通過它進(jìn)行搬運的。分流河道較淺，它們可能呈辮狀、直的或彎曲狀，但以辮狀型式為主。沖積扇沉積中發(fā)育有疊瓦狀構(gòu)造、交錯層理、波痕、原始水

10、流線理等。根據(jù)流動特點可以將沖積扇區(qū)分出四種沉積物 泥石流沉積相片狀漫流沉積相河道沉積相篩積相 一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 A、泥石流沉積相、泥石流沉積相(debris flow deposit facies)泥石流是由沉積物和水混和在一起的一種高密度、高粘度的流體。 泥石流團(tuán)含有大量泥基，流體強(qiáng)度很大，可以將巨大漂礫托起和搬運走。當(dāng)泥石流的流速減緩時，便迅速地將大小不同的負(fù)載同時堆積下來，形成分選很差的礫、砂、泥混合的沉積物，顆粒大小混雜，粒度相差懸殊，從直徑可達(dá)數(shù)米的漂礫到極細(xì)的泥質(zhì)混雜在一起。 泥石流中的板狀或長條狀漂礫垂直定向排列、在泥基中漂浮狀產(chǎn)出或突出

11、在層面之上等現(xiàn)象。 泥石流混雜礫石層與上下巖層一般為突變接觸。一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 B、水道沉積相、水道沉積相(Stream channl deposit facies) 沖積扇上的河道多分布在沖積扇的上半部，下半部因為河水易漫出水道形成片流，河道大多為辮狀河道； 通常，河道沉積積物由礫石和砂組成，分選較差，層理不發(fā)育，多呈塊狀，具有疊瓦狀構(gòu)造； 河道沉積的底部一般是凸凹不平或呈上凹狀，與側(cè)翼和下伏沉積物呈沖刷侵蝕接觸關(guān)系，并且向周圍常常過渡為泥石流或羽泥流沉積； 沖積扇上的水道很不穩(wěn)定，經(jīng)常遷移改道，老的水道充填沉積物常被以后的片流沉積物所覆蓋，所以水道沉

12、積相向上多過渡到片流沉積相，構(gòu)成向上變細(xì)的旋回。 一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 C、片流（、片流（漫流）漫流）沉積相沉積相(sheet flood deposit facies) 片流是在洪水期漫出水道在部分扇面或全部扇面上大面積流動或從沖積扇上的河道末端漫出，形成了寬闊的淺水帶或席狀漫流的一種席狀洪流，使攜帶著沉積物呈席狀或片狀沉積下來，形成席狀砂堆積體。 漫流沉積物通常由砂、礫石和含少量粘土的粉砂組成，分選中等。其沉積構(gòu)造為塊狀層理、交錯層理和水平或平行紋理，有時也見有小型沖刷一充填構(gòu)造。漫流沉積常與上述的河道充填沉積物相伴生。與河道沉積物相比較，其粒度較細(xì)，分

13、選性變好。一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 D、篩積相、篩積相(Sieve deposit facies) 當(dāng)洪水?dāng)y帶的沉積物缺少細(xì)粒物質(zhì)(粉砂和泥)時，便形成由礫石組成的沉積體。由于礫石層具有極高的孔隙和滲透性，水流大量從礫石層滲到地下，同時將攜帶的細(xì)碎屑填積在大礫石間的孔隙內(nèi)，因為水是從礫石層中滲掉，而不是從上面流走，所以它們就像篩子一樣，只允許水滲走，而阻止粗粒物質(zhì)繼續(xù)搬運并堆積下來，故稱為篩狀沉積。 篩狀沉積主要由棱角狀至次棱角狀的單成分礫石組成，其中充填以砂粒，呈塊狀構(gòu)造。 一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 干旱型沖積扇沉積物(據(jù)Blu

14、ck，1967) (a)泥石流沉積物；(b)漫流沉積物；(c)，(d)河道沉積物一、旱地扇一、旱地扇： 2、沖積扇的沉積作用及沉積物類型 上述沉積物類型在空間分布上具有一定的規(guī)律性。泥石流沉積常分布在扇根附近；而漫流沉積則分布于扇中和扇端地區(qū)；篩積物恰好集中分布在沖積扇河道交會點（水道縱剖面線與扇面的交點 ）以下；而河道沉積主要分布在該區(qū)交會點以上。 沖積扇可以由某種單一的沉積類型組成，如為漫流或泥石流的單一沉積，但大多數(shù)沖積扇是由上述幾種沉積類型共同組合而成的。總體來說，以漫流和泥石流沉積為主，河床充填沉積和篩狀沉積在組合中占的比重較小。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的亞相類型及沉積層序

15、特征 沖積扇可進(jìn)一步劃分為扇根、扇中和扇端三個亞相 1)扇根 扇根分布在鄰近沖積扇頂部，發(fā)育有單一或23個直而深的主河道。 其沉積物主要是由分選極差的、無組構(gòu)的混雜礫巖或具有疊瓦狀的礫巖、砂礫巖組成；其礫石之間為粘土、粉砂和砂的雜基所充填。 一般呈塊狀構(gòu)造，但有時也可見到不明顯的平行層理、大型單組板狀交錯層理以及流速衰減而形成的遞變層理。 也就是說，扇根的沉積物主要為泥石流沉積和河道充填沉積。 一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的亞相類型及沉積層序特征 沖積扇可進(jìn)一步劃分為扇根、扇中和扇端三個亞相 沖積扇各亞環(huán)境的沉積序列 一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的亞相類型及沉積層序特征 沖積扇可進(jìn)

16、一步劃分為扇根、扇中和扇端三個亞相 2)扇中 扇中位于沖積扇的中部，并為其主要組成部分。它以具有中到較低的沉積坡角和發(fā)育的辮狀河道為特征； 沉積物主要由砂巖、礫狀砂巖和礫巖組成。與扇根沉積相比較，砂與礫比率增加，礫石碎屑多呈疊瓦狀排列； 在砂和礫狀砂巖中則出現(xiàn)主要由辮狀河流作用形成的不明顯的平行層理和交錯層理，甚至局部可見逆行沙丘交錯層理； 河道沖刷一充填構(gòu)造較發(fā)育，也是扇中沉積的特征之一。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的亞相類型及沉積層序特征 沖積扇可進(jìn)一步劃分為扇根、扇中和扇端三個亞相 3)扇端（扇緣） 出現(xiàn)在沖積扇的趾部，其地貌特征是具有最低的沉積坡角和地形較平緩。 沉積物通常由砂巖

17、和含礫砂巖組成，中夾粉砂巖和粘土巖；但有時細(xì)粒沉積物較發(fā)育。 除在砂巖和含礫砂巖中仍可見到不明顯的平行層理、交錯層理和沖刷一充填構(gòu)造外，粉砂巖和泥巖則可顯示塊狀層理、水平紋理以及變形構(gòu)造和暴露構(gòu)造(如干裂、雨痕)。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的亞相類型及沉積層序特征 沖積扇可進(jìn)一步劃分為扇根、扇中和扇端三個亞相 在沖積扇形成和發(fā)育過程中，當(dāng)沉積物的堆積速度大于盆地的沉降速度時，沖積扇砂體逐漸不斷地向盆地方向推進(jìn)，使扇根沉積置于扇中沉積之上，而扇中沉積又置于扇端沉積之上，形成自下而上由細(xì)變粗的進(jìn)積型反旋回層序。 相反，當(dāng)沉積物的堆積速度小于盆地的沉降速度時，沖積扇砂體則向源區(qū)方向退積，或者

18、向側(cè)向轉(zhuǎn)移，其結(jié)果便形成下粗上細(xì)的退積型的正旋回沉積層序。 一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征： 巖性： 沖積扇巖性變化較大大多數(shù)沖積扇以礫石沉積為主，礫石間充填砂、粉砂和粘土。扇根以礫、砂為主，至扇緣，砂、粉砂和粘土含量增多。 一個簡單的沖積扇從扇根至扇緣在粒度、厚度上總是由粗到細(xì)、有厚到?。荒嗍?、篩積多分布于上部，水道和片流主要在中、下部發(fā)育，再向外則過渡為內(nèi)陸盆地或沖積平原。 在沖積扇沉積中，常見有碳酸鹽、硫酸鹽等礦物，如方解石、石膏等。這些巖類礦物和母巖區(qū)巖石類型具有密切的聯(lián)系，故可根據(jù)鹽類礦物的差異，在一定條件下推斷出源區(qū)母巖的性質(zhì)。一、旱

19、地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征：沖積相與構(gòu)造樣式組合剖面(Nilsen,1969) 一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征： 結(jié)構(gòu)： 沖積扇沉積物以含大量礫石為特征。沉積物粒度粗，成熟度低。礫石磨圓一般較差，較大粒徑的礫石與較小粒徑的砂、泥相互混雜接觸。 Bull(1960)曾對美國迪亞布洛山脈沖積扇的不同類型沉積物的分選性作過定量對比，其中泥石流沉積物的分選最差，在垂向和平面上粒度變化快。泥石流沉積物常顯基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，篩濾、片流、河床充填沉積主要為碎屑支撐結(jié)構(gòu)。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖

20、積扇的發(fā)育（鑒定）特征：沉積構(gòu)造及顏色 ： 總的來說，沖積扇沉積層理發(fā)育程度較差或中等。近端扇處，粗粒物質(zhì)發(fā)育，多發(fā)育塊狀層理，礫石可具向源傾斜的排列方式，傾角為300一400；中部扇發(fā)育塊狀和板狀交鍺層理，斜層傾向扇緣；遠(yuǎn)端扇部位可發(fā)育板狀、槽狀交錯層理以及泥裂、雨痕、水平層理等。 沖積扇是間歇性急流堆積的產(chǎn)物，沉積物質(zhì)經(jīng)常暴露地表，遭受著不同程度的氧化作用，故泥質(zhì)沉積的顏色一般帶有紅色，這是干旱和半干旱地區(qū)沖積扇的重要特征。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征：粒度特征： 沖積扇砂質(zhì)沉積物的概率曲線一般為三段，其中滾動組分含量為1一30，跳躍組分含量

21、為50一60，懸浮組分含量為l0一30。從近端扇向遠(yuǎn)扇端方向，滾動和跳躍組分含量降低，懸浮組分含量增高。 生物化石：幾乎不含動植物化石。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征： CM圖特征： 沖積扇的各種沉積類型在CM圖上都有一定的特征。 漫流沉積與河床充填沉積在CM圖上為一彎曲圖形，與帕塞加牽引流標(biāo)準(zhǔn)CM圖相比，缺少RS段，而只有PQR段圖形，說明均勻懸浮沉積對沖積扇來說是不特征的。 圖形PQ代表沖積扇河床充填沉積； QR段大致與C=M線平行，C與M成比例增加。C與M值接近，說明分選好，這一段代表淺的面狀水流沉積，即漫流沉積。 泥流沉積是一個近于與C=M

22、線平行的長條狀圖形。一、旱地扇一、旱地扇： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征：相層序： 若沉積物的沉積速率大于沉積區(qū)的沉降速率，使扇體向盆內(nèi)進(jìn)積，近端扇進(jìn)積在遠(yuǎn)端扇沉積之上，構(gòu)成反旋回沉積序列，在地層剖面上出現(xiàn)向上變厚變粗的序列。 若沉積物的沉積速率小于沉積區(qū)的沉降速率，扇體向源區(qū)退積，遠(yuǎn)端扇沉積位于近端扇之上，構(gòu)成正旋回沉積序列，在地層剖面上出現(xiàn)向上變薄變細(xì)的序列。 沖積扇沉積層序具有多旋回的特征，并且每個沉積層序在垂向和平面上的變化都是較大的。而且在沖積扇的不同部位沉積序列特征和電測曲線特征各不相同。 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征：沖積扇的正旋回沉積序列 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征：沖積扇的正旋回沉積序列 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征： 3、沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征沖積扇的發(fā)育（鑒定）特征： 測井、地震特征： 沖積扇向上變厚變粗的層序在電阻率曲線為漏斗狀。向上變薄變細(xì)層序為鐘狀。 沖積扇在地震剖面上，在地震反射剖面上呈丘狀或透鏡狀的亂崗或斷續(xù)狀，在底部反射界面上常見前積和底超現(xiàn)象