Question

碎屑流沉积特征

Answer 1

碎屑流是含水的黏滞性或非黏滞性砾石级碎屑的块体流，借助砾间的碰撞力和流体的黏度进行支撑和悬浮，在重力作用下进行块体搬运和沉积作用，由此形成的岩石称之为再沉积砾岩（Walker，1978）。

碎屑流属于沉积物重力流的一种，不仅可以形成于陆上冲积扇环境，而且也可以广泛发育于深水沉积体系中。碎屑流是由基质支撑的一种块状流，具有一定的屈服强度。以内部流动状态来看，碎屑流属于层流，即碎屑物质在流动体内是顺层运移的。由于其塑性状态和层流性质，碎屑流的沉积物通常表现为厚层或块状沉积，沉积层底面不具侵蚀性，内部板条状砾石一般顺层排列。水下碎屑流和陆上沉积具有类似的沉积特征，环境解释可以依据岩相组合和相序来综合判断。

1.碎屑流的沉积特征

碎屑流沉积特征如下：①具有顶、底突变面；②存在漂浮泥岩砾石；③具有板状碎屑组构；④底部剪切面；⑤具有中-高杂基含量（Johson，1970；Fisher，1971；Hampton，1972；Middleton＆Hampton，1973；Shanmugam＆Benedict，1978；Embley，1980）。

Shanmugam（1995）认为，以流变学角度定义砂质碎屑流为一种砂质含量不低于25%～30%的碎屑流。另外，Lowe（1979）认为，颗粒流和碎屑流在理论上都是流变性碎屑流的两个端元类型。但在实践中，人们发现这两种端元类型尚不能解释具有较低黏土杂基含量的深水厚层砂岩的形成。对此，Shanmugam（1996）提出了砂质碎屑流的成因概念，并认为它在流变学意义上是介于黏滞性碎屑流和非黏滞性颗粒流之间的过渡类型。因而，在沉积物支撑机制上具有多种形式，例如黏滞强度、摩擦强度和浮力等。

2.碎屑流沉积与浊流沉积的区别

深水中的块状砂岩一般认为是高密度浊流的产物。但是，这些块状砂岩的沉积特征与浊流成因的解释不一致：块状砂岩的底部侵蚀性特征不明显，而浊流通常会侵蚀下伏沉积物；块状砂岩体内不具有正粒序特征，而浊流沉积最为重要的沉积构造就是正粒序；块状砂岩中出现的板条状砾石平行于层面，说明该流动应该为层流。块状砂岩的以上特征不能用浊流成因来解释，它们应该是砂质碎屑流的产物。有些块状砂岩上部出现的沙纹交错层理应该是后期底流改造的结果，而不是与块状砂岩一起形成的。由于碎屑流缺乏侵蚀性，因此其沉积物底面比较平坦。块状砂岩内所含的泥质撕裂屑不是由碎屑流本身侵蚀所造成的，而是早期浊流沉积造成（图7-22～图7-24）。

早期的浊流对下伏地层进行侵蚀，并将其泥质碎片卷入其中，后期的碎屑流覆盖于早期浊流之上，以而形成不同期的沉积类型。板条状碎片顺层排列是由于碎屑流内部顺层剪切作用的结果，即顺层剪切使板条状碎片发生旋转。另外，块状砂岩下部的泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩发育同沉积褶皱，这应该是上覆碎屑流对下伏沉积物的牵引作用造成的（孟庆任，2007）。

根据重力流沉积物特征及其发育的相关位置，三角洲前缘由于泥砂快速堆积，沉积物常常不稳定，在外界触发机制下，发生滑动形成重力流沉积。在触发力下，松散的砂体发生滑塌，然后随着水体注入，岩层块体破碎搅浑，以碎屑流的形式呈层状流动，在三角洲前缘斜坡上及深湖平原上形成大片的砂质碎屑流舌状体，碎屑流沉积物的前方或者顶部发育浊流沉积（图7-25）。

图7-22 含泥岩撕裂屑块状砂岩

（白32井，长6）

图7-23 板条状碎片定向排列

（白256井，长6）

图7-24 无层理块状砂岩

（白269井，长6）

图7-25 碎屑流与浊流时空转换的几种模式

（据Shanmugam，1997，修改）

3.碎屑流沉积实例

碳酸盐碎屑流在鄂尔多斯盆地也较为发育，以西缘北部的桌子山-平凉-礼泉唐王陵富平赵老峪，在不同时期都有沉积（图7-26～图7-29）。其通常呈块体，无分选，无粒序，既可以是水道的填充体，也可以呈席状产出，在内蒙古乌海摩尔沟剖面寒武系阿不切亥组及富平赵老峪剖面中上奥陶统赵老峪组都可见大量呈席状产出的碎屑流，延伸范围甚广。鄂尔多斯盆地西缘北部寒武系及南缘中上奥陶统碳酸盐碎屑流发育，碎屑砾石主要来自于浅水台地碳酸盐岩，大小不一，混杂堆积，砾石成分有泥晶灰岩、颗粒灰岩、生物碎屑灰岩、纹层状白云岩等。碎屑流所沉积的砾岩具有特殊的叠覆构造（图7-30）。碎屑流块体由于大小混杂做紧密的泥石流运动，碎屑彼此不能自由活动，只能堆积成紊乱层的块状。顺搬运方向，由于碎屑颗粒的碰撞和筛选作用可沉积成反粒序到正粒序岩屑砾岩、正粒序岩屑砾岩、有层理砾屑岩屑砾岩等。按其基质含量还可将碳酸盐碎屑流分为富基质碎屑流的和贫基质碎屑流的两类（图7-31）。

图7-26 角砾灰岩，砾石大小混杂、略定向排列，碎屑流沉积（摩尔沟，阿不切亥组）

图7-27 角砾灰岩，砾石杂乱排列，碎屑流沉积（胡鲁斯台剖面，阿不切亥组）

图7-28 角砾灰岩，砾石定向排列，具反-正粒序，碎屑流，贫基质（摩尔沟，阿不切亥组）

图7-29 厚层块状角砾灰岩，碳酸盐碎屑流，富基质（歧山曹家沟，阿不切亥组）

图7-30 碎屑流角砾石灰岩的组构

图7-31 碎屑岩角砾石灰岩的组构