第十七章山麓-洪积相

第十七章山麓－洪积相
§17-1 山麓－洪积相沉积过程及沉积类型
一、基本特征
1．概述
（冲积扇照片）在大陆地区的平原与山地接壤地带（即山前带）的山口处，经常看到大大小小的锥状或扇状沉积体。

——→？，是洪积扇，定义？
┌→？②碎屑的载体特征
●在气候干热、地壳升降运动较强烈的地区，风化、剥蚀作用剧烈，其形成的产物被山区的暂时性水流（雨水或洪水）或山区河流带走。

当水流流出山口，地形坡度急剧变缓（且失去两侧的阻挡），水流向四方散开，流速骤减，碎屑物质大量沉积，形成锥状或扇状堆积体，称为洪积锥或洪积扇。

└→？③地形、沉积条件└→？④沉积体几何形态。

已把其形成、特点、格架描述出来
因它具山区河流冲积成因的特点，通常又称为冲积扇。

└→冲积相是河流沉积作用产物的总称。

包括一系列相类型，如冲积扇、辫状河、曲流河等
●随冲积扇的发展，其范围逐渐扩大。

当山前带的多个冲积扇彼此逐渐联结，并掩埋和充填了山前的坡积和坠积物。

（坡积和坠积物照片）在大陆地区的山前带，环绕山脉沿山麓（山脚）分布的大大小小的冲积扇及掩埋和充填其间的山前坡积物、坠积物，构成了山麓－洪积相。

└→本章重点。

不讲(动力地质学讲？)←┘相组？（大陆相组的一部分）。

←┘2．冲积扇形态（冲积扇模式图图17-2）——并思考？形成该形态。

［空间］：沿山口向外伸展的巨大锥形沉积体，锥顶指向山口，锥底向平原。

└→延长可达数百米～近百Km。

［平面］：沿山口向外辐射的扇状。

若两侧无阻挡→近180°扇形体。

［纵剖面］：—平行水流方向。

下凹的透镜状或楔状。

［横剖面］：—垂直水流方向
上凸状，其表面坡度近山口陡（5°～10°）、远山口缓（2°～6°）。

［沉积厚度］：几米～8000m。

［组合］：冲积扇可单个出现，但多由多个冲积扇沿着山系的前缘在横向上彼此联结，形成冲积扇复合体系。

其可延伸数百Km。

3．冲积扇形成条件及控因
山麓－洪积相的形成和发展→受地壳升降运动、气候条件、自然地理条件等因素制约。

1）造山运动→形成巨厚、大型冲积扇的重要条件。

└→？∵越强（尤其V地壳上升＞V河床下切）—→地形高差越大、母岩剥蚀增强、河能提高、碎屑物质大量搬运→冲积扇越发育。

2）（半）干旱气候—→形成冲积扇的又一重要条件。

└→∵①可提供碎屑物质；②其季节性暴雨或高山积雪夏季融化→间歇性河流→携碎屑至山口沉积→扇发育。

但湿润气候→扇面积大而缓（水量多、沉积远）。

1）地形坡度突变—→重要原因。

└→∵突缓—→使山区河流至山口，流速骤减、水流散开→大量碎屑沿山麓沉积。

地形坡度越陡→扇越小（小而厚）。

4）母岩性质→影响冲积扇大小、形态
└→泥质岩（比砂岩）—→扇大而陡？（易剥蚀→碎屑多而小→沉积多而远→扇大）
5）汇水盆地大小→越大，扇面积越大。

？
冲积扇的保存→需长期相对沉降的构造条件，否则将遭受侵蚀而破坏。

山前多为盆地边界大断裂带，此时古代冲积扇即发育又保存较好，并成为山前大型断陷盆地的边缘相，如何理解？应山地上升←┘└→应地壳下降？矛盾
不矛盾→∵盆地边界大断裂可恰使山地盘上升，冲积扇盘相对下降。

4．类型（详见§2-2）
二、沉积过程和沉积类型
特点：在山口的扇根部分→发育主河道；
向扇端→以放射状散开且渐浅的辫状分支河道；
暂时性流水携带沉积物沿河道或 漫出河道 而堆积。

特点
（暂时性水流） 河道沉积 牵引流搬运沉积作用 水携沉积物漫流沉积 冲积扇的 筛状沉积
搬运和沉积类型 （泥流、泥石流等） 陆上重力流作用 泥石流沉积物
1． 河道沉积——河床充填沉积，或槽流沉积
冲积扇表面 常被暂时性（间歇性）河流切割，但洪水再次到来时，所携带
的沉积物在这些暂时性河床中沉积下来，就形成了冲积扇上的河道沉积。

河床充填沉积的特点：
a ．粒粗、分选差，主要由砾、砂沉积物组成；
└→∵最近源→粗屑多；暴雨水急量大→携屑多而粗；—→粒粗
至山口流速骤减、水流散开→大小碎屑同时沉积—→分选差。

b ．成层性不好，可见交错层理，单层厚度多5～60cm ；
└→∵每次山洪→皆是粗粒为主、分选差，相似沉积物多次堆积而之间无不同的沉
积物隔开→成层性差。

最特征。

① 什么是？ 切割→流水冲刷、切割前期沉积物→冲槽、冲刷面构造；②特征？ (照片)
↑ 充填→当流水速度减缓（或下次洪水时），沉积物充填于冲刷面之上的冲槽内。

c ．常具明显的切割—充填构造，且因此使粗粒物质位于扇体的中部或下部，以
致破坏了由扇顶→扇缘粒度渐细的分布状况。

2． 漫流沉积
┌→当从扇顶散开的流水，进入坡度降低的广阔的浅滩式扇体下部时，形成宽而浅的漫流。

按沉积 物成因 按沉积
物成因
●从冲积扇河床末端漫出形成的宽阔浅水（多＜0.3m），流速和水深骤减，使携带的沉积物呈席状或片状沉积下来，形成席状砂、砾岩堆积体，称为漫流沉
积（或漫洪沉积或片流沉积或片汜(si)沉积）
确切地说，是一种分布于河道下游终端，水流为一种浅的坡面经流。

漫流特点：水浅流急，为高流态的暂时性水流。

●漫流沉积物特点：
a．主要由砾、砂或少量粘土粉砂组成。

比河道沉积细。

分选中等。

b．常呈块状层理，也可出现平行层理、逆行沙波层理及其它交错层理或细的纹层。

衰退的洪流可产生向上变细的序列。

└→？水浅流急的高流态c．产状：单一呈透镜状。

一系列漫流沉积的透镜体组合→席状或片状沉积体→通常构成冲积扇的主体。

3．筛状沉积
●当洪水携带的沉积物主要为砾石而无或极少细粒物质（砂、粉砂、泥）时，在冲积扇表层便堆积了舌状砾石层。

因其粒粗、且细粒填隙物较少，而具极高的孔隙性和渗透性，当下次洪水尚未流到扇缘之前，就沿着像滤水筛子一样的砾石层渗滤到扇体中去了，（若携有细粒物质则填积在大砾石间的孔隙内，形成
双众数粒度分布的砂砾石，）因此不能形成地表水流，从而阻止了粗粒物质的搬运。

扇体表层的舌状砾石层沉积称为筛状沉积。

(多为颗粒流性质，少数为不稳定的水流沉积)。

●筛状沉积特点：
* a．主要由次棱角状的粗大砾石组成；明显别于其它3个：分选好；分选差、充填多
砾间充填物较少且主要为分选好的砂级碎屑；
碎屑支撑的砾石
b．无明显的成层界线，呈块状构造；→与其它类似
c．筛积物是冲积扇最具特征的沉积，但少见，仅在特殊条件下才能形成：—要求：①供给物质应以角状或次角状砾石为主，砂、粉砂、粘土很少。

②独特的源区条件即：母岩应为节理发育的石英岩之类的岩石。

易产生粗大砾石、且较均匀←┘抗风化，不易形成粉砂、泥土←┘筛积物在扇体中是一种局部性的堆积，并会导致扇体坡度的进一步减小。

4．泥石流沉积
●泥石流是由沉积物（砾石、泥砂）—水的混合物构成的一种高密度、高粘度、可塑性状态的流体，因物质的密度很大，沿着物质聚集体内的剪切面而运动。

其内的颗粒是由粒间的泥和水的混合物支撑并在重力作用下进行搬运的。

大量碎屑物质在泥石流中呈块状整体搬运，在扇体上堆积后，形成泥石流沉积。

泥石流与河道、漫流、筛积有本质的区别：
构成：沉积物—水的混合物水中含有碎屑
（高密度、高粘度、可塑性）（以水为主）颗粒支撑：粒间的泥和水的混合物支撑水支撑
搬运营力：重力作用水的牵引力（牵引流）
●泥石流沉积特点：最常用识别标志，但谨慎，因压实或冲洗作用显减；而结构反向或细粒物质沉淀的沉积物中，基质含量可能很高。

←┐a．最大特点是砾、砂、泥混杂，，棱角状碎屑，基质支撑，大可
本身是砾石、泥砂、水混合的高密度流，但密度减小时，整体混杂堆积造成b．一般层理都不发育。

？
粘度大的泥石流，呈块状层理，粗屑均匀分布；
……不大……，具粒序层理，扁平砾石水平或叠瓦状排列。

c．其形态呈明显的舌状或叶瓣状，具陡、厚而清晰的边缘。

主要由砂、粉砂、泥质组成的的泥石流称为泥流，粗粒级含量较少，一般不含2mm以上的粗粒沉积物，但分选仍很差，表面可发育龟裂。

●泥石流的形成与源区母岩性质密切相关。

┌→特别利于泥石流形成；石英岩类利于筛积物形成，不利于泥石流。

在母岩为泥质岩类且植被不发育、地形坡度较陡的情况下，因暴雨而造成短期内水量骤增（洪水），以至侵蚀作用增强，大量泥砂被携带而形成泥石流。

冲积扇沉积类型组成：
a．冲积扇可由某种单一的沉积类型组成，如漫流或泥石流的单一沉积；
b．多数是由上述几种沉积类型组合而成，总体以漫流和泥石流为主，河道
次之，筛积最少。

三、亚相划分
按现代冲积扇地貌特征和沉积特征，可将冲积扇进一步划分为扇根、扇中、扇缘三个亚相：
●扇根：也称为扇头或扇首，分布于邻近断崖处的冲积扇顶部地带。

其特征是沉积坡度角最大，常发育有单一的或2～3个直而深的主河道。

沉积类型主要为河床充填沉积及泥石流沉积。

●扇中：位于冲积扇中部，构成冲积扇主体。

以沉积坡度角较少和辫状河道发育为特征。

以辫状分支河道和漫流沉积为主，与扇根相比，砂/砾较大，岩性以砂岩、砾状砂岩为主。

可见辫状河流形成的不明显的平行层理和交错层理，河道冲刷—充填构造发育。

●扇缘：也称扇端，出现于冲积扇的趾部。

地形平缓，沉积坡度角小，以漫流沉积为主，沉积物较细，通常由砂岩夹粉砂岩、粘土岩组成，局部见膏盐层。

分选变好，可见平行层理、交错层理、冲刷—填充构造等，粉砂岩、粘土岩中可见块状层理、水平纹层和变形构造以及干裂、雨痕等暴露构造。

§17-2 冲积扇沉积模式
据气候条件不同——→干旱型和湿润型冲积扇。

一、干旱型冲积扇
地处降雨量少的干热气候带，季节性暴雨或高山积雪融化形成间歇性河流，并携带大量沉积物，主要以泥石流形式在山口出大量堆积。

呈面积较小的锥形体，扇体面积2～100Km2，坡陡，山根处沉积厚度大，
向扇缘处厚度减薄。

沉积特征：
a．主要由泥石流、筛滤、片流、辫状河道沉积组成，其比例因地而异；
b．泥石流沉积可占扇体的5～14％（Blissenbach，1954，占5～40％），是干旱型扇的重要组成部；可由几米厚的陡边叶状体构成，也可由亚平行于扇面的、倾角1～8°的薄层组成；特别是在近端扇处，沉积厚度大，向下游急剧减薄，粘土含量相对稳定，但粗屑因选择性沉积而含量降低。

c．筛滤沉积占扇的比例较小，但在砾石丰富、粉砂与粘土很少的地方，扇体可主要由筛滤沉积组成。

d．砂质的远端扇（漫流）沉积具板状和槽状交错层理及波状纹层。

e．洪水下切河道的快速充填产生了向上变细的垂向层序。

f．远端扇处的片流沉积由平行纹层砂组成，而且有平缓河道横切。

每次洪水事件均沉积一个厚达几十厘米的层序，下部为砾质砂，上覆平行纹层砂和波痕交错纹层细砂。

远端扇处沉积构造常被化学沉淀、矿物生长、植物根、生物潜穴等破坏。

古代干旱型冲积扇识别特征：单扇面积小；分选差、结构和成分成熟度低；近源缺乏流水沉积构造；钙结型古土壤层，远端扇中丰富的蒸发岩，缺少植物化石；扇叶间的泥质岩中可见干裂，盐湖沉积，大量风成砂夹层（包括风棱石的风蚀残积），以及适应干旱的少量脊椎动物。

二、湿润型冲积扇
单扇大（表面积可是干旱型扇的数百倍，max可达16000 Km2）、坡度较低。

扇体中河流作用明显（控制几乎整个扇面），其结构和构造发育，→∴河控冲积扇，是该类扇特征的原因所在。

泥石流在上扇也可能重要，特征与干旱扇类似，只是可含处于泥基质中的圆形和棱角状碎屑的混合物。

以终年泄水为特征（有些扇受特大洪水控制），其分布区年降雨量为1500～2500mm，沉积速率高、可达5～7.5m/年。

自扇近端→远端沉积特征较明显变化：
河能降低，河道变浅，粒径变小，
砂坝类型由席状砂坝→过渡带→远端的纵向砂坝，
格架砾岩体积速减、交错层状含砾砂岩体积增加，
交错层规模向远端减小，由板状层组过渡为槽状层组（图17－4）。

主要由坡度变缓、水流散开、河能降低、流速减缓造成。

三亚相也逐渐过渡（图17－4）：
a．扇根（近端扇）亚相：
●主要由若干单元的厚层格架砾岩组成，这些单元的基底是平的，垂直水流的剖面中具上凸顶面。

●沉积单元呈长条状，与流水方向平行，两侧为具交错层理的砂岩。

●主要受风暴泄水量控制。

●砾石主要为巨砾级（＞1000mm或＞256mm），碎屑呈叠瓦状、横向排列且磨圆良好。

大多数细砾和巨砾相互接触，其间被后期较细粒沉积物充填。

b．扇中（中扇）亚相：
●底部含砾不多，但冲刷面发育。

其介于上游的席状坝和中扇下部的纵向坝之间←┐
●具两种类型的砂坝：中扇上部或过渡带—粗砾的斜长方形（菱形）砂坝；
中扇下部—纵向砂坝。

—↓
主要由较细的砾石组成并被由洪泛形成的、具砂丘的低水流河道分割开。

坝的砾石层中具水平层理和板状前积层等。

斜长方形砂坝与相邻河道间的地形高差＞近端扇席状砂坝与邻近河道的高差
●最大的碎屑集中于斜长方形砂坝的上游一端，在坝的侧缘或下游边缘具板状交错层理的砂楔。

●河道砂质砾石中具交错层理。

c．扇缘（远端扇）亚相：
●砾石少，仅分布在具有槽状、板状交错层理的一些薄层砂岩和透镜体砂岩中。

●辫状河发育，向下游变得越来越多，越来越浅，有时消失在平坦的砂层表面。

●砂坝类型包括纵向、舌状和横向形式。

●最常见的沉积构造是板状交错层理（其上被坝顶的平面层或波纹层覆盖）和河道砂丘沉积的槽状交错层理。

其它地方，整个远端砂沉积是平面层。

在坡度明显变缓和细粒沉积物为主的地方，由混合负载河道型的、向上变细的旋回所组成。

§17-3 古代冲积扇鉴别标志及其与油气关系一、冲积扇鉴别标志
1．岩性
a．大多数冲积扇以砾石为主，砾石间充填砂、粉砂和粘土级碎屑。

近端扇以砾岩、砂岩为主，至远端扇砂、粉砂和粘土含量增加。

b．多处于（半）干旱的氧化环境，岩石一般具红色调，很少有机质和还原性沉积。

c．因扇积物倾向于蒸发作用，常含有盐类沉积物—如石膏、方解石等呈结核或薄层状于扇端。

碳酸盐常堆积在扇体下游的斜坡边缘带（∵这是地下水的排泄区，或附近干盐湖沉积物中的咸水流动区）。

2．结构
以含大量砾石为特征。

粒粗、成熟度低。

砾石磨圆一般较差，较大粒径的砾石与较小粒径的砂、泥相互混杂接触。

分选性和支撑类型因沉积类型不同而不同：泥石流沉积分选极差、基质支撑结构。

筛滤、片流、河床充填沉积主要为碎屑支撑结构。

└→？牵引流沉积，推、跳先沉，多3．粒度特征
●概率曲线一般为三段：滚动组分含量1～30％，跳跃组分50～60％，悬浮组分10～30％。

从扇根→扇缘，滚动、跳跃组分含量降低，悬浮组分增高。

●粒度分布一般多于一个众数。

C：累计曲线上颗粒含量1％处对应的粒径(粗)←┐┌→M：50％处的粒径(细)
●C－M图：常显2种类型（图17－5）：
①漫流沉积和河床充填沉积为一弯曲图形即P―Q―R段：
PQ段—代表（以悬浮搬运为主含少量滚动搬运的）河床充填沉积；
QR段—大致与C＝M平行（递变悬浮），说明分选好，代表浅的面状水流沉积即漫流沉积。

缺少RS段，说明均匀悬浮沉积对冲积扇是不特征的。

②泥流沉积是近于与C＝M平行的长条形，与浊流类似。

所不同者是：对C－M图中线上的样品点，浊流C是M值的2.3～4.2倍；而泥流是40～80倍，说明泥流比浊流在分选上要差得多，粘度、密度也大得多。

4．生物化石
几乎不含动植物化石，也很少含有机质。

5．沉积构造
冲积扇沉积因属间歇性急流成因，故层理发育较差或中等。

●泥石流沉积——块状层理或不显层理；
●细粒泥质沉积物——可见薄的水平层理
●粗粒碎屑沉积——可见不太明显和不太规则的交错层理，斜层倾向扇缘，倾角为10～15°。

垂向上，层理构造表现为流水沉积物与泥质沉积物复杂交互的构造序列。

粗碎屑沉积中常见冲刷—充填构造，多位于扇顶附近；
砂质沉积局部可见流水波痕；
砾石若有定向排列，则呈“向源倾斜”，倾角为30～40°。

泥质表层可发育泥裂、雨痕、流痕等。

6．特征沉积类型
冲积扇通常为辫状河床沉积和或泥石流沉积。

其中筛积物、泥石流沉积则是冲积扇最好鉴定标志。

└→发育于扇体上部，向扇缘渐减。

7．古水流
由锥顶向外的辐射状水流，与众不同，是重要的识别标志之一。

└→？
8．垂向层序及沉积相组合
冲积扇在形成和发育过程中，发生进积和退积作用，使其垂向沉积层序有着明显的不同。

当冲积扇向源区退积→？下粗上细的退积正旋回层序，否则，反之。

在扇体的不同部位，其沉积层序也不同。

在横向上，向源区方向冲积扇与残积、坡积相邻接，向沉积区常与冲积平原组合或风成—干盐湖相相接，与河流或湖泊、沼泽沉积呈超覆或舌状交错，有时也可直接与滨海（湖）平原共生。

甚至有些扇体可以直接进入湖泊或海盆地的安静水体，形成水下扇或扇三角洲。

总体特征：粒粗、分选差、结构和成分成熟度
极低，层理不发育（泥石流较差），氧化沉积（色红、少有机质），辐射水流，泥石流等是鉴别冲积扇的主要标志。

二、冲积扇与油气关系
最著名的实例：新疆克拉玛依油田P－T砂砾岩沉积体是古代冲积扇。

它由七个冲积扇组成，沿老山山前古盆地边缘断裂带分布，彼此连接构成冲积裙带。

以中—细砾岩为主。

各扇扇中部位砂砾岩体发育，厚度较大，向扇缘减薄。

2个问题：
●什么亚相储油最有利？
扇中砂砾岩粒度适中，分选稍好，胶结疏松，孔隙性和渗透性相对较好，为油气储集的有利地带。

●粒度分选很差，颗粒间的孔隙呢？对注水驱油影响？。