第六章各论 1 陆相冲积扇.ppt

应用沉积学,主讲：杜振川,研究生课程,应用沉积学下篇沉积各论,第六章陆相沉积体系大陆相组,大陆沉积以碎屑岩为主，而碳酸盐岩相对较少。由于大陆沉积区距物源区较近，沉积物的横向变化大，故岩石中不稳定组分较多。由于多数大陆沉积是在自由氧流通的条件下生成的，从而使沉积物常呈红色。其中，所含生物化石为淡水动物和植物，大量植物的出现是大陆环境所特有的。大陆沉积环境中以冲积环境最为常见，其次为湖泊、沼泽、沙漠、冰川等环境。,大陆沉积的特点：,应用沉积学下篇沉积各论,第六章陆相沉积体系大陆相组,第一节、残积体系（Eluvialsystem）,残积体系：是基岩遭到风化作用后残留于原地的风化产物。它包括残积物、土壤和风化壳三种，它的分布主要受地形的控制，在宽广的分水岭上，由雨水产生的地表径流速度很小，风化产物易于保留，残积物较厚，在平缓的山坡上等其它地区也常有残积物覆盖。,第六章陆相沉积体系大陆相组,第一节、残积体系（Eluvialsystem）,一般说来，残积物是雨、雪水流把风化的细粒带走而残留较粗粒的沉积物；如果岩石已达到完全风化，而未经过搬运的碎屑物称残积土。,残积物与基岩之间没有明显的界限，通常经过一个基岩风化层而直接过渡到新鲜岩石；残积物因未经过搬运，因此，颗粒未被磨圆和分选，没有层理构造。残积物的矿物成分与下卧基岩相一致；山区的残积物，因原始地形变化很大，且岩层风化程度不一，所以，厚度在小范围内变化很大。,第六章陆相沉积体系大陆相组,第一节、残积体系（Eluvialsystem）,残积物由于岩石中较为活波的元素及化合物被带走，相对不活波得如铁、铝等残留下来，形成褐铁矿、铝土矿、粘土矿物及抗风化能力强的重矿物，而富集形成残积砂矿床如锡石、砂金矿床及褐铁矿、铝土矿、粘土矿床（如高岭石粘土矿）等。,4-土壤,3-残积层,2-半风化基岩,1-基岩,第二节、坡积体系（Slopesystem）,坡积体系：主要是雨、雪水把高处岩石的风化产物洗刷冲蚀，顺斜坡向下移动，沉积在较平缓的斜坡上，而形成的沉积物。坡积物一般分布于山坡和山脚，其上直接与残积物相接触。由于坡积物自上而下的滚动，因此呈现自上而下又粗而细的现象；在剖面上呈现上细下粗的特征，上部粘性土、中部砂、砾等，下部多为碎石、角砾等。,第六章陆相沉积体系大陆相组,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,冲积扇：是由峡谷所限的山区河流携带的大量风化碎屑物质，在谷口因地势突然展开、坡降减缓、流速降低、搬运的能力聚减，大量的负载迅速堆积下来，从而在谷口外形成一个以谷口为顶点向外撒开的扇状沉积体，称为洪积锥或洪积扇；因具有山区河流冲积成因的特点，故又称为冲积扇。,冲积扇的规模视冲沟的大小而定，大型的可形成面积广阔的冲积扇；一系列冲积扇相互联结，可形成山前的平坦地形，称为冲积平原。如包头市位于大青山冲积扇上，北京市、玉门（祁连山北缘）等。,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,滦河冲积扇分布图,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,黄河冲积扇类型图,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,冲积扇,早地扇：(aridalluvialfan),在干旱半干旱气候区，植被不发育，物理风化强烈，降雨量少，但对为暴雨，洪水短暂而强烈，在山区向内陆盆地或平原过渡的地形转变地带多有冲积扇发育。,湿地扇：(Wetalluvialfan),在潮湿半潮湿地区，雨量充沛，植被发育，物理风化条件弱，一般不能形成冲积扇；但是如有合适的地质构造和地形条件，充分的物质供应，也可形成冲积扇。,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,早地扇与湿地扇共同的持点是：1）其平面形态均呈扇状或朵状体，从山口向内陆盆地或冲积平原辐射散开。2）扇面的坡度、沉积层厚度及沉积粒度变化，从山口向边缘逐渐变缓、变薄及变细。3）在山口地区地势最高称作扇根（近端扇、上扇)；中部称作扇中(中扇)；与内陆盆地或冲积平原过渡的边缘地带称作扇端(扇缘、远端扇、下扇)。,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,干旱地区冲积扇形态及相的分布图(据Spearing,1974),第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,一、旱地扇：,1、概述,在干旱或半干旱气候条件下，上升的隆起区，由于物理风化作用强烈，可以提供大近源碎屑物质；山口外开阔而平缓的地形是接受沉积物的有利场所，这为形成冲积扇提供了必要的先决条件。当山谷中的季节性洪水进入盆地时，由于坡降变缓，水流速度急剧降低，水流分散，形成许多分流河道，所以洪水所携带的大量碎屑物质便在山口外顺坡向下堆积，形成冲积扇沉积。,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,一、旱地扇：,1、概述,冲积扇沉积为陆上沉积体系中最粗的、分选最差的近源沉积，通常向下倾方向进入细粒、低坡度的河流体系。然而，有些冲积扇可以直接进入湖泊或海盆中，形成水下扇或扇三角洲沉积。,在纵向剖面上，冲积扇呈下凹的透镜状或呈楔形；在横削面上呈上凸状。冲积扇的表面坡度，扇根处可达50100；远离山口变缓，为20一60。通常是许多冲积扇彼此相连和重叠，形成沿山麓分布的带状或裙边状的冲积扇群或山麓堆积。,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,一、旱地扇：,1、概述,冲积扇的面积变化较大，其半径可从小于lOOm到大于150km以上，但通常它们平均小于lOkm；其沉积物的厚度变化范围可以从几米到8000m左右，如挪威荷内莱盆地泥盆纪老红砂岩的冲积扇。,现代冲积扇广泛分布于世界各地的干旱和半干旱地区，例如我国的广大西北地区。我国自中新生代以来，形成许多内陆盆地(特别是一些断陷盆地)，在盆地边缘经常有冲积扇沉积，如克拉玛依、酒泉盆地、渤海湾盆地的第三系等都发育有这种类型的沉积。其中有的地区已发现次生油气藏。,第三节、冲积扇体系（Alluvialfan）,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,单个冲积扇的古水流型式通常是从扇根由单一的或23个主河道向扇端方向以分支河道方式呈放射状散开。主河道一般较宽且深，几乎所有堆积在冲积扇上的沉积物都是通过它进行搬运的。分流河道较浅，它们可能呈辫状、直的或弯曲状，但以辫状型式为主。冲积扇沉积中发育有叠瓦状构造、交错层理、波痕、原始水流线理等。,根据流动特点可以将冲积扇区分出四种沉积物,泥石流沉积相片状漫流沉积相河道沉积相筛积相,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,A、泥石流沉积相(debrisflowdepositfacies),泥石流是由沉积物和水混和在一起的一种高密度、高粘度的流体。,泥石流团含有大量泥基，流体强度很大，可以将巨大漂砾托起和搬运走。当泥石流的流速减缓时，便迅速地将大小不同的负载同时堆积下来，形成分选很差的砾、砂、泥混合的沉积物，颗粒大小混杂，粒度相差悬殊，从直径可达数米的漂砾到极细的泥质混杂在一起。泥石流中的板状或长条状漂砾垂直定向排列、在泥基中漂浮状产出或突出在层面之上等现象。泥石流混杂砾石层与上下岩层一般为突变接触。,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,B、水道沉积相(Streamchannldepositfacies),冲积扇上的河道多分布在冲积扇的上半部，下半部因为河水易漫出水道形成片流，河道大多为辫状河道；通常，河道沉积积物由砾石和砂组成，分选较差，层理不发育，多呈块状，具有叠瓦状构造；河道沉积的底部一般是凸凹不平或呈上凹状，与侧翼和下伏沉积物呈冲刷侵蚀接触关系，并且向周围常常过渡为泥石流或羽泥流沉积；冲积扇上的水道很不稳定，经常迁移改道，老的水道充填沉积物常被以后的片流沉积物所覆盖，所以水道沉积相向上多过渡到片流沉积相，构成向上变细的旋回。,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,C、片流（漫流）沉积相(sheetflooddepositfacies),片流是在洪水期漫出水道在部分扇面或全部扇面上大面积流动或从冲积扇上的河道末端漫出，形成了宽阔的浅水带或席状漫流的一种席状洪流，使携带着沉积物呈席状或片状沉积下来，形成席状砂堆积体。漫流沉积物通常由砂、砾石和含少量粘土的粉砂组成，分选中等。其沉积构造为块状层理、交错层理和水平或平行纹理，有时也见有小型冲刷一充填构造。漫流沉积常与上述的河道充填沉积物相伴生。与河道沉积物相比较，其粒度较细，分选性变好。,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,D、筛积相(Sievedepositfacies),当洪水携带的沉积物缺少细粒物质(粉砂和泥)时，便形成由砾石组成的沉积体。由于砾石层具有极高的孔隙和渗透性，水流大量从砾石层渗到地下，同时将携带的细碎屑填积在大砾石间的孔隙内，因为水是从砾石层中渗掉，而不是从上面流走，所以它们就像筛子一样，只允许水渗走，而阻止粗粒物质继续搬运并堆积下来，故称为筛状沉积。筛状沉积主要由棱角状至次棱角状的单成分砾石组成，其中充填以砂粒，呈块状构造。,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,干旱型冲积扇沉积物(据Bluck，1967)(a)泥石流沉积物；(b)漫流沉积物；(c)，(d)河道沉积物,一、旱地扇：,2、冲积扇的沉积作用及沉积物类型,上述沉积物类型在空间分布上具有一定的规律性。泥石流沉积常分布在扇根附近；而漫流沉积则分布于扇中和扇端地区；筛积物恰好集中分布在冲积扇河道交会点（水道纵剖面线与扇面的交点）以下；而河道沉积主要分布在该区交会点以上。冲积扇可以由某种单一的沉积类型组成，如为漫流或泥石流的单一沉积，但大多数冲积扇是由上述几种沉积类型共同组合而成的。总体来说，以漫流和泥石流沉积为主，河床充填沉积和筛状沉积在组合中占的比重较小。,一、旱地扇：,3、冲积扇的亚相类型及沉积层序特征,冲积扇可进一步划分为扇根、扇中和扇端三个亚相,1)扇根扇根分布在邻近冲积扇顶部，发育有单一或23个直而深的主河道。其沉积物主要是由分选极差的、无组构的混杂砾岩或具有叠瓦状的砾岩、砂砾岩组成；其砾石之间为粘土、粉砂和砂的杂基所充填。一般呈块状构造，但有时也可见到不明显的平行层理、大型单组板状交错层理以及流速衰减而形成的递变层理。也就是说，扇根的沉积物主要为泥石流沉积和河道充填沉积。,一、旱地扇：,3、冲积扇的亚相类型及沉积层序特征,冲积扇可进一步划分为扇根、扇中和扇端三个亚相,冲积扇各亚环境的沉积序列,一、旱地扇：,3、冲积扇的亚相类型及沉积层序特征,冲积扇可进一步划分为扇根、扇中和扇端三个亚相,2)扇中扇中位于冲积扇的中部，并为其主要组成部分。它以具有中到较低的沉积坡角和发育的辫状河道为特征；沉积物主要由砂岩、砾状砂岩和砾岩组成。与扇根沉积相比较，砂与砾比率增加，砾石碎屑多呈叠瓦状排列；在砂和砾状砂岩中则出现主要由辫状河流作用形成的不明显的平行层理和交错层理，甚至局部可见逆行沙丘交错层理；河道冲刷一充填构造较发育，也是扇中沉积的特征之一。,一、旱地扇：,3、冲积扇的亚相类型及沉积层序特征,冲积扇可进一步划分为扇根、扇中和扇端三个亚相,3)扇端（扇缘）出现在冲积扇的趾部，其地貌特征是具有最低的沉积坡角和地形较平缓。沉积物通常由砂岩和含砾砂岩组成，中夹粉砂岩和粘土岩；但有时细粒沉积物较发育。除在砂岩和含砾砂岩中仍可见到不明显的平行层理、交错层理和冲刷一充填构造外，粉砂岩和泥岩则可显示块状层理、水平纹理以及变形构造和暴露构造(如干裂、雨痕)。,一、旱地扇：,3、冲积扇的亚相类型及沉积层序特征,冲积扇可进一步划分为扇根、扇中和扇端三个亚相,在冲积扇形成和发育过程中，当沉积物的堆积速度大于盆地的沉降速度时，冲积扇砂体逐渐不断地向盆地方向推进，使扇根沉积置于扇中沉积之上，而扇中沉积又置于扇端沉积之上，形成自下而上由细变粗的进积型反旋回层序。相反，当沉积物的堆积速度小于盆地的沉降速度时，冲积扇砂体则向源区方向退积，或者向侧向转移，其结果便形成下粗上细的退积型的正旋回沉积层序。,一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,岩性：冲积扇岩性变化较大大多数冲积扇以砾石沉积为主，砾石间充填砂、粉砂和粘土。扇根以砾、砂为主，至扇缘，砂、粉砂和粘土含量增多。一个简单的冲积扇从扇根至扇缘在粒度、厚度上总是由粗到细、有厚到薄；泥石流、筛积多分布于上部，水道和片流主要在中、下部发育，再向外则过渡为内陆盆地或冲积平原。在冲积扇沉积中，常见有碳酸盐、硫酸盐等矿物，如方解石、石膏等。这些岩类矿物和母岩区岩石类型具有密切的联系，故可根据盐类矿物的差异，在一定条件下推断出源区母岩的性质。,一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,冲积相与构造样式组合剖面(Nilsen,1969),一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,结构：冲积扇沉积物以含大量砾石为特征。沉积物粒度粗，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。Bull(1960)曾对美国迪亚布洛山脉冲积扇的不同类型沉积物的分选性作过定量对比，其中泥石流沉积物的分选最差，在垂向和平面上粒度变化快。泥石流沉积物常显基质支撑结构，筛滤、片流、河床充填沉积主要为碎屑支撑结构。,一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,沉积构造及颜色：总的来说，冲积扇沉积层理发育程度较差或中等。近端扇处，粗粒物质发育，多发育块状层理，砾石可具向源倾斜的排列方式，倾角为300一400；中部扇发育块状和板状交锗层理，斜层倾向扇缘；远端扇部位可发育板状、槽状交错层理以及泥裂、雨痕、水平层理等。冲积扇是间歇性急流堆积的产物，沉积物质经常暴露地表，遭受着不同程度的氧化作用，故泥质沉积的颜色一般带有红色，这是干旱和半干旱地区冲积扇的重要特征。,一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,粒度特征：冲积扇砂质沉积物的概率曲线一般为三段，其中滚动组分含量为1一30，跳跃组分含量为50一60，悬浮组分含量为l0一30。从近端扇向远扇端方向，滚动和跳跃组分含量降低，悬浮组分含量增高。,生物化石：几乎不含动植物化石。,一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,CM图特征：冲积扇的各种沉积类型在CM图上都有一定的特征。漫流沉积与河床充填沉积在CM图上为一弯曲图形，与帕塞加牵引流标准CM图相比，缺少RS段，而只有PQR段图形，说明均匀悬浮沉积对冲积扇来说是不特征的。图形PQ代表冲积扇河床充填沉积；QR段大致与C=M线平行，C与M成比例增加。C与M值接近，说明分选好，这一段代表浅的面状水流沉积，即漫流沉积。泥流沉积是一个近于与C=M线平行的长条状图形。,一、旱地扇：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,相层序：若沉积物的沉积速率大于沉积区的沉降速率，使扇体向盆内进积，近端扇进积在远端扇沉积之上，构成反旋回沉积序列，在地层剖面上出现向上变厚变粗的序列。若沉积物的沉积速率小于沉积区的沉降速率，扇体向源区退积，远端扇沉积位于近端扇之上，构成正旋回沉积序列，在地层剖面上出现向上变薄变细的序列。冲积扇沉积层序具有多旋回的特征，并且每个沉积层序在垂向和平面上的变化都是较大的。而且在冲积扇的不同部位沉积序列特征和电测曲线特征各不相同。,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,冲积扇的正旋回沉积序列,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,冲积扇的正旋回沉积序列,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,3、冲积扇的发育（鉴定）特征：,测井、地震特征：冲积扇向上变厚变粗的层序在电阻率曲线为漏斗状。向上变薄变细层序为钟状。冲积扇在地震剖面上，在地震反射剖面上呈丘状或透镜状的乱岗或断续状，在