冲积扇

冲积扇沿着半径方向，可分为顶坡段、前缘段和两者之间的过渡段。从扇顶到扇缘地面逐渐降低，坡度逐渐变小，堆积物由粗到细，分选性逐渐变好。其纵剖面形态与河床一致呈现下凹形，横剖面为上凸形。一般说，冲积扇的大小与河流长度大体呈正比。

冲积扇上可能出现的搬运和沉积作用有两种基本类型:一种是起因于暂时性或间歇性水流形成的牵引流搬运沉积作用，形成水携沉积物，主要有三类:河道沉积、漫流(片流)沉积和筛状沉积;另一种类型起因于重力与洪水作用，形成泥流、泥石流(碎屑流)沉积。

干旱区冲积扇面的地貌通常可分为四部分︰活冲刷区，死冲刷区，荒漠砾石铺盖区和未分离的砂和砾石区。冲积扇的岩石碎块上常有荒漠岩漆，这是一种主要由铁、锰氧化物形成的棕黑色薄层。大部分人认为，因为岩漆可溶于水，其存在证明这些岩石碎块在近2,000年内没有受到多少洪水的淹没。

岩漆的有无必然与洪水相关，也是识别死、活冲刷区的基本特征。无论死、活冲刷区都有许多粗大砂砾，其中散布着巨大石块，径长甚至大到10公尺。死冲刷区的粗大石块上都不同程度地染有岩漆，砾石的平均粒径也比活冲刷区的大。这种粒径的差异说明︰死冲刷区物质沉积时，气候较湿润，降雨较多，河流流量比现今为大。

冲积扇上值得注意的其他地貌特征有︰泥石流堤──蜿蜒的块砾堤，代表从前泥石流的两侧边界;扇顶深谷──峡谷状的沟谷，围限着扇顶的活河床。还有荒漠砾石盖层，由带棱角的卵、砾、块石交错搭接而成，在扇面上形成平坦或波状的硬壳，过去认为是风力作用的产物，有人提出是降雨、径流和重力作用将扇面细粒物质移走而形成的，风力作用只是阻止细粒物质在已形成的砾石盖层上堆积。

冲积扇大小主要与沉积物供给量、气候因素、物质来源区与堆积区的地形条件有关。在温带或湿润地区，降雨和洪流频率高，侵蚀作用阻碍了冲积扇的增长，湿润区统贯冲积扇的水流把沉积物多半都搬运到冲积扇范围以外去，也阻碍了大冲积扇的发育。未受构造变形或邻近冲积扇增长所限制的冲积扇，其形状近似部分锥体，横剖面呈凸形，纵剖面略呈凹形。扇的坡度受冲积扇大小、物质来源、物质来源区主要岩性、堆积历史和构造运动史的影响。上升区，扇面可以很陡。粗大砾石多形成陡扇，页岩、泥岩区的细粒物质多形成平缓扇。与泥石流堆积有关的小冲积扇很陡，物质来源丰富的大冲积扇也很陡。

冲积扇(alluvial fan)是河流出山口处的扇形堆积体。当河流流出谷口时摆脱侧向约束，其携带物质便铺散沉积下来。冲积扇平面上呈扇形，扇顶伸向谷口，立体上大致呈半埋藏的锥形。以山麓谷口为顶点，向开阔低地展布的河流堆积扇状地貌。它是冲积平原的一部分，规模大小不等，从数百平方米至数百平方公里。广义的冲积扇包括在干旱区或半干旱区河流出山口处的扇形堆积体，即洪积扇;狭义的冲积扇仅指湿润区较长大河流出山口处的扇状堆积体，不包括洪积扇。

它在干旱、半干旱地区发育最好，由暴发性洪流形成，在一些山间盆地区尤为突出，通常被视为荒漠地形的特征。冲积扇有几种重要的类似物:例如河流三角洲，不同之处是后者在河流入海或其他水体处的水下形成，中国上海地区就是典型的河流三角洲;再如深水海底扇，形成于洋底，由通过海底峡谷搬运的沉积物堆积而成。研究现代冲积扇，可为辨认古冲积扇，从而为研究地质历史提供线索。冲积扇对人类有实际经济意义，尤其在干旱与半干旱区，它是用于农业灌溉和维持生命的主要地下水水源。有些城市，例如洛杉矶，整个都建在冲积扇上。

冲积扇上有各种类型的水流，从较清的水流到泥石流。前者与其他环境中的清水类似，具有同样的物理与水力学规律，对沉积物进行同样良好的分选;只是水系形态有差别。在山区是各支流汇入主流，而在冲积扇上则倒置为主河流入补给自由分岔的支流。当山地物质来源区有大量细粒物质，加上强烈暴雨，可形成高稠度的泥石流，其中巨砾的重量可比在水中减轻60%，因此搬运能力很大。

冲积扇的侵蚀或堆积速率一般由于缺乏资料，难以估计。然而加利福尼亚州怀特山(White Mountains)西侧的米尔纳河冲积扇(Milner Creek Fan)由于位于凝灰岩上，根据钾-氩年龄测定法(potassium-argon dating)测定出的年代为70万年，因而得知该冲积扇形成于70万年内，平均堆积速率约为每1,000年7.5~20公分(3~8吋)。构造运动和气候变化对冲积扇的发育都有明显的作用。山地抬升将导致一群冲积扇的发育和扩大。气候由干旱变湿润或由湿润变干旱将强烈地影响冲积扇的增长速率和堆积区的位置。

冲积扇可分为扇顶、扇中、扇缘三部分，这种分法，体现了河流在冲积扇上的分选作用。

冲积扇上的这种分选结构，除了构建出大地上一种独特景观外，至少还造成了两个结果，一是冲积扇成了一座天然的地下水库，因为分选作用，粗大的砾石留在扇顶，层垒在一起的砾石间遍布空隙，这有利于水流的下渗和转变为地下径流。而扇缘部分沉积的是粒径极小的黏土，黏土透水性差，这相当于在扇缘建起了一道天然的水库大坝，一座天然的地下水库就这样建成了。当水库中积蓄的水超过了黏土堤坝的高度后，积水就会涌出地表形成一处处泉水流淌，因此在冲积扇的黏土带与细沙带接触的部分，会形成一个泉水带，就是在这个环形的带状区域内一处处泉水涌流。而水正是干旱区的人类最缺乏的宝贵资源，沿着冲积扇的泉水带，人类开垦田地，种植果蔬粮食，因此泉水带也是人类的聚落带。

为什么冲积扇的扇缘部位常常会有泉水出露?这与冲积扇的结构有很大关系:从冲积扇的纵剖面图上可以看出，上层通常是粒径较大的砾石，下层则是颗粒更小的细沙和黏土。每当山洪暴发，大量的水流从山口的扇顶部位倾泻下来，漫过整个扇体，而洪水在沿着扇体向下奔流的同时大量地渗入扇体内部。由于扇体最表层的洪积物粒径较大，排列并不紧密，彼此之间的缝隙很宽，非常利于地表水的下渗。而当水下渗到扇体下层的黏土层时，由于沉积物粒径的减小，排列变得更加紧密，不利于水的继续下渗，水流垂直运动的速度减缓，变为近似水平方向的流动。当水流到冲积扇扇缘部位的时候，已经离地表很近，非常利于打井汲水甚至直接形成泉水出露。而且，由于扇缘部位的黏土在一定程度上起到了对水体阻隔的作用，它能保证季节性山洪的水长期储存在扇体中，相当于一个"水坝"，保证了泉水的稳定性。

冲积扇在不同的气候区有不同的形成过程:

降水频率大，水量丰沛，水流比较稳定，因此出山口河流形成的冲积扇规模大，组成物质分选较好，砾石磨圆度高，扇面上分流和网流十分发达。扇面物质在湿热气候作用下，土质呈现红壤化。山区主流两侧的溪沟坡陡水流急，在山洪暴发时形成洪流或泥石流，挟带的大量碎屑物质便在沟口附近堆积，形成由大小不一的砾石、砂土和粘土等组成锥形的冲积锥。这些碎屑物质分选程度和磨圆度均较差，孔隙度较大，透水性较强。一般情况下，冲积锥面积较小，其上段坡度较大，中段坡度锐减，前缘地段地势展平，坡度减至1~2度。

出山口河流在山前多发育大面积的冲积扇。如中国华北平原西部山前的黄河、漳河、滹沱河和永定河等冲积扇，表面形态扁平，坡度较小，形成广阔的冲积扇平原。其中，黄河冲积扇面积达72144平方公里，扇面上废弃的古河床高地和河间洼地呈指状分布，波状起伏的微地貌特点十分明显(见图黄河冲积扇)。

降雨量极少，暂时性洪流在山麓谷口处形成洪积扇。组成洪积扇的泥沙石块，颗粒粗大，磨圆度差，层理不明显，透水性强，扇面网状水系发育不显著。在山前断裂活动的盆地，洪积扇具有很大的沉积厚度，紧靠山前部分通常厚度达数百米。洪积扇从顶部到扇缘的高差也可达数百米。一系列洪积扇互相联结则形成洪积平原，又称山麓洪积平原。

冲积扇在形成过程中，还受地质构造运动的影响而产生变形，大体有3种情况:

①当山地不断抬升、山前平原相对下降时，在老扇形体上叠加新扇形体，形成上叠式扇形体，如黄河冲积扇。

②当山地上升的规模和幅度都较大时，老扇形体随之抬升，在下方发育新扇形体，新老扇形体联接，呈现串珠状，如甘肃河西走廊的洪积扇。

③当山地前缘存在不等量升降的新构造运动时，新扇形体向相对下降的一侧移动，促使新老扇形体并列，且向一侧偏转，造成不对称的形态，如滹沱河、永定河冲积扇。

冲积扇堆积物粒径变化很大，在一些扇的上部有比小卡车还大的巨石，1公尺左右的砾石可被冲到扇缘，大砾石与黏土也可在同一处堆积中出现。在堆积层序方面，湿润地区的冲积扇，因每年有季节性的洪水和植被发育，所以垂直剖面中可出现一系列的埋藏的有机质层，各有机质层在横向上都相当连续，这说明沉积物依次覆盖在前一年的草被之上。在干旱区，洪水稀少，且常以泥石流形式出现，往往被局限在扇顶深谷中。因此在堆积层序中出现直线到曲线形的岩屑舌，可从扇顶伸延到扇中或更远。由于堆积作用区向侧向和下游不断摆移，冲积扇的内部结构表现为一系列的透镜状与楔状体在垂直方向相互交替堆叠，它们是粗、细和混合粒级的堆积物构成的复杂层组，在横向上相互错叉或尖灭。

通常与扇面的几何形态有密切关系。根据无量纲方法量计，发现黄河不同时期的冲积扇，无论来沙多少或发育时间的长短，当扇体纵轴□(平行河床的最大长度)与横轴 b(垂直于河床的最大长度)二者的比值(□/b)达到0.94左右、 扇顶圆心角(□)介于95°~100°时，原冲积扇的塑造过程终止，开始新冲积扇的发育过程。

冲积扇是指在干旱、半干旱气候地区，山间河流携带大量碎屑物质进入平原，在出山口处因流速变小，能量降低，而使碎屑物沉积下来形成的扇形锥积体。冲积扇中的砂砾岩体称为冲积扇砂砾岩体。冲积扇在平面上的形态为扇形或圆锥形，多个扇体在平面上组合形成裙边状碎屑堆积体。冲积扇主要由砾、砂和泥质组成的混杂堆积，粒度粗，分选差，成分复杂，圆度不好。但在冲积扇的中部有储集物性较好的辫状河道砂砾岩体，邻近若有油源，油气一般可以在此聚集。如我国新疆准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田三叠系储油层就是冲积扇砂砾岩体。

在长期沉降的气候潮湿区。河流发育。由河流成因的砂岩体称为河流砂岩体。河流的主要类型有辫状河和曲流河，其沉积模式如图 所示。河流砂岩体包括砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物，但以砂质为主，成分复杂，分选差至中等。河流砂岩体的形态极不规则，多呈带状，树枝状或网状，边缘呈锯齿状。古河道砂岩体以河床中的边滩和心滩砂岩的储油物性最好。目前世界范围内已发现了不少以古河道砂岩体为储集层的油气藏，如美国堪萨斯州的布什城油田、加拿大阿尔伯达省的贝尔希油田、利比亚苏尔特盆地的Sarir油田和中国的长庆油田等。

随着油气勘探工作的深入，日益证明世界上许多大油气田与三角洲砂岩体有着密切的联系。如科威特的布尔甘油田，西非尼日利亚尼日尔河三角洲发现许多大油田，中国的大庆长垣三角洲、东营凹陷的东辛、胜坨三角洲等。

三角洲是河流入海(湖)处，由于坡度减缓，流速突然降低，水流分散，河流所携带的砂泥在河口附近堆积下来，形成平面上略似尖顶朝向陆地的三角形沉积体。根据河流、波浪和潮汐能量的强弱，三角洲可分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲等类型。大的河流三角洲规模可以很大，面积可达几十至几万平方公里。三角洲可进一步划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等亚环境。各个亚环境的沉积物特征是不同的。三角洲平原中的分流河道砂岩体，三角洲前缘的水下分流河道砂岩体、河口坝砂岩体、远砂坝砂岩体以及前缘席状砂体都是常见的良好的储集层。

扇三角洲砂岩体:扇三角洲是指冲积扇或辫状河直接进入水体形成的一类砂体(据Galloway，1983)。盖洛韦等人(1983)按水体能量条件将扇三角洲分为湖泊扇三角洲、波浪改造的扇三角洲和潮汐改造的扇三角洲。其中湖泊扇三角洲受波浪和潮汐改造较弱，呈扇形。

中国陆相沉积，特别是东部的断陷湖盆常常是长条状的箕状凹陷。在湖盆的短轴方向上，坡度陡，物源近，很难形成源远流长的曲流河。辫状河直接进入浅湖形成的扇三角洲，称为辫状河三角洲。孙永传等曾将冲积扇进入浅湖形成的扇形碎屑岩体称为水下冲积扇。而纪友亮等却仍将其归属于扇三角洲。扇三角洲可以划分出如下微相:扇三角洲平原与正常三角洲平原有较大的差别，实际上扇三角洲水上平原属于近山口的冲积扇环境。扇三角洲的分流河道砂体、水下分流河道砂体、河口坝砂体及前缘席状砂构成了扇三角洲的主要储集层。

海岸环境又称滨岸环境，它位于海水浪基面以上紧邻陆地的滨浅海地带。由于在地质历史中反复的海进和海退，因此，海岸沉积物是一个很宽的带。海岸地带由于波浪、沿岸流、潮汐以及风的作用，可以破坏附近的三角洲沉积而形成一系列海岸砂岩体，主要有海滩砂、砂坝、堤岛、风成砂丘等。海岸砂岩体一般呈带状或串珠状沿岸线分布，由于它们经受反复的冲洗和簸扬，一般分选好，圆度大，岩性以中细砂岩为主，较疏松，孔隙度和渗透率都较高，有良好的储油性能，是油气聚集的良好场所。海岸砂岩体包括海进砂岩体和海退砂岩体。海退砂岩体下伏暗色海相页岩，生油条件好;而海进砂岩体下伏三角洲平原或其它海岸沉积物，生油条件差，故目前世界上发现的海岸砂岩体油气田多属海退型砂岩体。如美国堪萨斯州格林乌德县契洛鞋带状油田就是一例。

湖泊是陆地上水流汇集的地方，由于它距物源近，大量碎屑物质在湖泊中堆积，使湖泊砂岩体很发育。湖泊的水动力条件和沉积过程与开阔的浅海相似，同样有波浪和沿岸流作用。在湖浪、湖岸流以及河流的地质作用下，湖泊砂岩体的类型是多种多样的，包括洪积成因的湖边扇砂砾岩体、湖成三角洲砂岩体、滨浅湖的湖滩砂岩体、水下隆起上的浅滩砂岩体、深湖的湖底扇砂岩体等。其中以滨浅湖的湖滩砂岩体和湖成三角洲砂岩体最为发育，储集物性亦好，可作为良好的储集层。中国大部分油气田成生在陆相沉积盆地之中，湖泊砂岩体就成为主要的储集层。例如大庆油田的主要产层属于下白垩统湖成三角洲砂岩复合体。大港部分油田的产层属于下第三系滨浅湖滩砂岩体(沿岸砂坝)。下辽河盆地和泌阳盆地的部分油田的产层属于下第三系湖底扇砂岩体。

浊积砂岩体是由于地震、海啸等因素的影响，把河流携带至海岸带堆积的大量未固化的沉积物，以悬浮的高密度底流的方式沿海底峡谷搬运至深海堆积而成的砂岩体。这种高密度流称之为浊流。由浊流形成的砂岩体称为浊积砂岩体。它的平面形态经常是扇形，又称海底扇或深海扇。浊流也经常在湖泊中发生，它所形成的扇形砂岩体称湖底扇。图 为活克(1978)所建立的海底扇相模式。浊积砂岩体由根部至前缘，由下部至上部沉积物一般由粗变细，分选由差变好，扇体的扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，可构成良好的储集层。由于浊积砂岩体发育在深水泥岩之中，这些泥岩既可作为生油岩又可作为封闭层，因此，浊积砂岩体不仅含油气丰实，而且也是地层、岩性油气藏发育的有利地区。如北海地区的米勒(Miller)油田和阿尔巴(Alba)油田，以及美国加利福尼亚州文图拉盆地的第三系油田和洛杉矶盆地的威明顿(Wilnington)油田等，后者的石油可采储量达7.84×1010m3。

天 然气与石油相比，产出的环境有较为明显的差别。据B.C.Вышемнрскнй(1980)的统计(表) 表明:世界石油主要分布在海相地层中，在陆相地层中仅占次要地位;而天然气在陆相地层中占有相当大的比例。这一点对我国陆相盆地天然气的勘探有重要的指导意义。其次，由于天然气的分子直径小和易于渗流，因此在储集物性较差的储集层中聚集的天然气也有开采价值。据美国的统计资料，1979年美国探明的天然气储量为5.494×1012m3，其中约有1.426×1012m3(约占总量1/4)来自孔隙度为5-15%的储集层。可见低孔低渗的砂岩体中可能拥有巨大的天然气潜量。它是我们现在乃至今后低孔渗储层油气勘探开发的物质基础。