山麓——洪积相.doc

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？┌→？①气候、构造条件，也是碎屑形成条件？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。●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。按沉积物成因按沉积位置和沉积物特征按沉积物成因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，分选极差，棱角状碎屑，基质支撑，大可达数吨的漂砾，小可至粉砂、粘土，但总体后者占优势。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16000Km2）、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。—↓