準(zhǔn)噶爾盆地南緣喀拉扎組礫質(zhì)障礙沉積

摘 要 【目的】研究障礙沉積的成因類型及其沉積特征，對確定古水流方向有新的啟示，礫質(zhì)障礙沉積可成為判斷河道沉積微相的重要判別標(biāo)志之一。【方法】通過對準(zhǔn)噶爾盆地南緣安集海河、頭屯河現(xiàn)代礫質(zhì)河流的沉積考察，對礫質(zhì)河床發(fā)育的障礙沉積進(jìn)行了詳細(xì)的描述和測量，分析了礫質(zhì)障礙沉積的沉積模式和形成機(jī)理。【結(jié)果】研究表明，礫質(zhì)障礙沉積的形態(tài)可劃分為錐狀沉積、梭狀沉積、似圓狀沉積和橫向脊沉積4種模式。錐狀沉積是單一大礫石作為障礙物，礫石后有細(xì)粒的沉積物脊，沉積物脊的長度與礫石前的沖刷范圍之比應(yīng)在2∶1，沉積物脊的長軸指示水流方向。梭狀沉積是單一大礫石作為障礙物，片狀礫石在障礙礫石前進(jìn)行疊瓦狀堆積，障礙礫石后形成沉積物脊。似圓狀沉積是多個大小相近的礫石作為障礙物的主體，在似圓狀中心存在“U”字形以顆粒支撐的細(xì)礫巖。橫向脊沉積是大的礫石在河道側(cè)面或中心堆積形成灘壩，整體作為障礙物，控制著河流邊界。【結(jié)論】對準(zhǔn)噶爾盆地喀拉扎組礫巖層出露的障礙沉積現(xiàn)象精細(xì)劃分，建立了礫質(zhì)障礙沉積的識別標(biāo)志，為河流沉積學(xué)提供新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代沉積；礫質(zhì)障礙沉積；形成機(jī)理；喀拉扎組

第一作者簡介 劉家樂，男，1998年出生，碩士研究生，沉積學(xué)，E-mail： 282806721@qq.com

通信作者 張昌民，男，教授，沉積學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)，E-mail： zcm@yangtzeu.edu.cn

中圖分類號 P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

障礙沉積是一種常見的沉積現(xiàn)象，廣泛發(fā)育在河流、濱岸、海灘、風(fēng)成沙丘等沉積環(huán)境中[1]。Hall[2]記錄了第一個障礙痕，在一個濱海砂巖和一個現(xiàn)代海灘上發(fā)現(xiàn)波浪產(chǎn)生的水流在頁巖和鵝卵石周圍形成了新月形的凹槽，并沉積了砂質(zhì)拖尾。Peaboby[3]首次描述了加利福尼亞州附近的河灘的障礙沉積現(xiàn)象，將發(fā)育在河流淺水區(qū)固定的礫石周圍形成新月形印痕稱為新月痕，Karcz[4]將這種新月痕稱為障礙痕。Richardson[5]通過水槽實(shí)驗(yàn)分析障礙痕的形成機(jī)制，發(fā)現(xiàn)障礙物下游形成沖淤脊（又稱為沉積物脊），水流的大小與形成新月形凹槽的規(guī)模有關(guān)。Allen[6]總結(jié)了河流、濱岸、沙丘、深海等存在的障礙沉積特征，例如，在風(fēng)成環(huán)境中，基質(zhì)具有抗侵蝕，通常只能在障礙物后形成增生的尾部；在河流環(huán)境中，在障礙物周圍存在多個渦流現(xiàn)象障礙沉積的形成機(jī)制[2]。2011年，Mazumder et al.[7]認(rèn)為障礙痕是河床中任何障礙物周圍局部水流與沉積物顆粒相互作用的結(jié)果；國內(nèi)沉積學(xué)界對障礙沉積研究較少[8?11]，對障礙沉積的主要關(guān)注點(diǎn)只在水利工程研究[12?14]。馬維俊等[8]在崇明島潮坪的潮汐水道內(nèi)發(fā)現(xiàn)以泥礫為障礙物形成的障礙痕，并指出障礙痕可指示水流方向；張昌民[9]在上荊江的江心洲的下游發(fā)現(xiàn)障礙痕沉積；邱隆偉等[10]在峽山湖沙壩上發(fā)現(xiàn)以生物介殼為障礙物形成的障礙痕；張昌民等[11]在現(xiàn)代烏倫古湖濱岸沉積中發(fā)現(xiàn)礫石和植物在湖灘上形成的障礙痕；王昊等[12]認(rèn)為在高能洪水作用下會在基巖島嶼等河心障礙物的下游位置發(fā)育吊墜型砂壩。

前人對不同環(huán)境下形成的砂質(zhì)障礙沉積特征、規(guī)模等進(jìn)行了較詳細(xì)的描述，對障礙沉積形成的水動力和空氣動力學(xué)機(jī)制進(jìn)行了分析[7，15?16]。但對礫巖上發(fā)育的障礙沉積報道較少，缺乏對障礙沉積的分類研究。障礙沉積的描述大多來自對現(xiàn)代沉積的考察，而巖石記錄中障礙沉積研究較少，且障礙沉積關(guān)注不夠，沒有充分挖掘障礙沉積中所蘊(yùn)含的沉積過程和沉積環(huán)境信息。

本文通過對準(zhǔn)噶爾盆地南緣安集海河、頭屯河等礫質(zhì)河流的現(xiàn)代沉積考察，對礫質(zhì)河床發(fā)育的障礙沉積進(jìn)行了詳細(xì)的描述和測量，分析了障礙沉積的形成過程和沉積機(jī)理。對比準(zhǔn)噶爾盆地喀拉扎組礫巖中的障礙沉積，研究了巖石記錄中的障礙沉積類型及其沉積特征，建立了各類障礙沉積的識別標(biāo)志。研究對重溯礫質(zhì)沉積物的古水流方向，預(yù)測沉積體系的展布，提供了新的方法。研究用于判斷河道主體延伸方向，礫質(zhì)障礙沉積可作為河道沉積微相的重要沉積構(gòu)造特征。

1 研究區(qū)地質(zhì)地理概況

準(zhǔn)噶爾盆地南緣位于天山北部，在山麓地帶和盆地邊緣發(fā)育眾多河流[17]，自西向東發(fā)育奎屯河、安集海河、瑪納斯河、頭屯河等，本文主要考察安集海河和頭屯河（圖1a）。安集海河發(fā)源于天山北麓冰川積雪區(qū)，從河源區(qū)到峽谷所在位置垂直落差約2.5 km[18]，安集海河峽谷距奎屯市直線距離約40 km，距沙灣縣直線距離約50 km。研究區(qū)內(nèi)安集海河廢棄河道長約10.5 km、最寬處約1.3 km，峽谷橫剖面為“U”型。廢棄河道沉積物以灰色、灰黑色砂礫石為主， 礫徑一般為0.4～6.0 cm， 大者可超過16 cm，礫石分選中等（圖1b）。

頭屯河發(fā)源于北天山中段，海拔高程4 562 m ，從河源到沙漠邊緣，全長約190 km，河道縱坡53.7‰，多年平均年徑流量2.47×108 m3，攜帶沉積物以砂礫為主，平均高程2 912 m[19]。研究區(qū)內(nèi)頭屯河河型是辮狀河，單河道最寬處是1.7 m，流域?qū)挾燃s為35 m，在主河道內(nèi)水流攜帶以細(xì)—粗礫石為主，磨圓較差（圖1c）。

2 現(xiàn)代礫質(zhì)河床障礙沉積

障礙沉積可以發(fā)育在高流態(tài)粗粒沉積物為主的大型河床沉積（圖2c），也可以發(fā)育在低流態(tài)細(xì)粒沉積物為主的小型河床沉積（圖2a）。障礙礫石的大小和形狀都與周圍的沉積層不同[4]。它們通常是由自然原因靜置的，在極端規(guī)模的洪水中作為底負(fù)荷移動，或者通過巖石墜落、泥石流或冰川運(yùn)輸?shù)胶哟病４送猓诤拥纼?nèi)人類活動過程中如：礫石開采、河流恢復(fù)工程、大壩建設(shè)等，可能保留單一或多個巨石，并在一定范圍內(nèi)改變河道的水文形態(tài)[1]。

本文現(xiàn)代沉積研究區(qū)以安集海的河廢棄河道和頭屯河的支流為主，主要方法是沿河道和廢棄河道進(jìn)行現(xiàn)場觀察、拍照、測量，并在室內(nèi)對圖片處理，對各類障礙沉積特征進(jìn)行總結(jié)。河流沉積環(huán)境中發(fā)育的障礙沉積可以按照沉積特征和粒度特征分為梭狀沉積、錐狀沉積、橫向脊沉積和似圓狀沉積[19]。基于野外現(xiàn)代沉積現(xiàn)象，使用ImageJ軟件測量礫石粒徑，以障礙礫石為0點(diǎn)，距障礙礫石的距離為橫坐標(biāo)，統(tǒng)計(jì)每段距離內(nèi)礫石的平均粒徑，繪制平均粒徑與障礙礫石的距離關(guān)系圖（圖3）。共測量18個現(xiàn)代障礙沉積現(xiàn)象的粒度分析數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)單一大礫石作為主障礙礫石沉積模式中的粒度，結(jié)果如表1，對比分析障礙礫石前后平均粒度分布特征。

2.1 錐狀沉積

錐狀沉積發(fā)育在頭屯河的次級河道內(nèi)。一個遠(yuǎn)大于周圍粒度且水流不能將其搬運(yùn)的礫石作為障礙礫石，在障礙礫石前無沉積物堆積，障礙礫石后形成沉積物脊，這種現(xiàn)象稱為錐狀沉積（圖2a～d）[20]。錐狀沉積形態(tài)與河道基巖性質(zhì)、礫石形狀、水流強(qiáng)度等有關(guān)。河床基巖是砂質(zhì)時，抗侵蝕性較弱，會在障礙礫石前形成新月形的凹痕（圖2a，b）；河床基巖是礫質(zhì)時，礫石間的雜基被沖刷出來，形成分選較好，且為顆粒支撐結(jié)構(gòu)的支撐礫巖（圖2c）[21]。

由于水動力強(qiáng)弱不同，河流攜帶的沉積物的粗細(xì)也不一致，沉積物脊的形態(tài)受很大影響（圖2d）。障礙礫石前的沖刷范圍呈冠狀分布，沖刷范圍內(nèi)的基巖平均粒度為細(xì)礫；障礙礫石兩側(cè)由于礫石正面的遮擋作用，兩側(cè)水動力增大，水流沖刷河道的基巖，顆粒間中較細(xì)的沉積物被沖刷出來，形成支撐礫巖的沉積特征；障礙礫石前侵蝕長度與主障礙礫后堆積的長度之比約為1∶2（圖2e）；障礙礫石后形成沉積物脊，由近至遠(yuǎn)厚度是逐漸變薄，顆粒以砂質(zhì)為主。沉積物脊覆蓋在基巖頂部形成結(jié)殼河床，初始粒間孔隙度較?。▓D2f）。

依據(jù)粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析得出，在錐狀沉積中障礙礫石前后分布的顆粒粒級、范圍存在很大差異（表1）。障礙礫石的直徑越大，周圍受其遮擋作用影響的顆粒粒徑越大，沉積物脊越長。障礙礫石前沉積物粒度遠(yuǎn)大于障礙礫石后沉積物粒度。障礙礫石粒度與沉積物脊的長度差異較大，主要因素是沉積物的供給，沉積時間等。障礙礫石粒度與沉積物脊的長度之比介于1∶2～1∶4。

錐狀沉積中障礙礫石前由于沒有礫石的堆積，所測的礫石直徑數(shù)據(jù)是河道底部的基巖粒徑大小，障礙礫石前平均粒徑相差不大。錐狀沉積障礙礫石前粒徑取決于河道基巖，故無序，在障礙礫石后粒徑分布規(guī)律是依次變小。若河道基巖為砂質(zhì)，則障礙礫石前后粒度級均為砂，差異不大（圖2a）。若河道基巖為礫質(zhì)，則障礙礫石前粒度級為礫，后為砂，差異較大（圖3a）。

2.2 梭狀沉積

梭狀沉積主要發(fā)育在安集海河支流的廢棄河道內(nèi)，障礙礫石粒徑介于12～34 cm，障礙礫石對河道的形成改造長度介于30～60 cm。梭狀沉積是由一個水流不能將其搬運(yùn)的礫石作為主障礙礫石，粒徑較大的礫石堆積在主障礙礫石前呈疊瓦狀排列，細(xì)礫—砂質(zhì)則會在障礙礫石后形成較短的沉積物脊（圖4a）[20]。在主障礙礫石前方依次堆積粒度由大到小的片狀礫石，這些片狀礫石長軸與障礙礫石長軸近平行，在障礙礫石前呈疊瓦狀排列。由于這些片狀礫石在剛開始堆積時與已經(jīng)堆積的礫石間存在小的礫石，小礫石被前后的板狀礫石包夾，無法被水流搬運(yùn)，形成顆粒支撐的大孔隙巖石結(jié)構(gòu)。主障礙礫石對水流的遮擋作用，兩側(cè)的水動力增大，水流沖刷河道的基巖，帶走孔隙中較細(xì)的沉積物，形成支撐礫巖的接觸方式。主障礙礫石后由近至尾部粒度逐漸變小，寬度也是逐漸變小，分布形態(tài)以指狀為主，顆粒以細(xì)礫—砂質(zhì)為主，初始礫間孔隙度較小，沉積物脊的長軸平行于水流方向（圖4f）。

依據(jù)沉積粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表1）分析，障礙礫石的粒徑越大，周圍受其遮擋作用影響的顆粒粒徑越大。障礙礫石前沉積物粒度大于障礙礫石后沉積物粒度。理想狀態(tài)下，在主障礙礫石前堆積的疊瓦狀的礫石長度與主障礙礫石后形成的沉積物脊的長度比值約1∶1（圖4e，f），疊瓦狀沉積的礫石長度與主障礙礫石后形成的沉積物脊的長度比值約1∶2（圖4a～d）；但一般情況下水流無法穩(wěn)定持續(xù)的減弱，疊瓦狀沉積的礫石得不到良好的保存。梭狀沉積與錐狀沉積相比，梭狀沉積的粒度較大，沉積脊較短，但影響范圍相差無幾。

梭狀沉積中障礙礫石前疊瓦狀礫石粒度距障礙礫石越遠(yuǎn)粒度越小，每次疊加的礫石均是上一期礫石粒徑的一半，寬度也逐漸變小；障礙礫石后距障礙礫石越遠(yuǎn)粒度越小。障礙沉積總體粒徑分布規(guī)律是先依次增大，在障礙礫石處達(dá)到最大，再變小。粒度障礙礫石前后粒度會在障礙礫石位置發(fā)生突變，障礙礫石前后粒徑差異極大（圖3b）。

2.3 似圓狀沉積

似圓狀沉積主要發(fā)育在頭屯河的支流河道（圖5a）。洪水期攜帶較大的礫石，在水動力減弱時這些較大的礫石會零散地靜止在河道內(nèi)部，它們間的距離較近且大小相似。每個礫石都會作為障礙礫石形成錐狀沉積或梭狀沉積，在經(jīng)歷多次季節(jié)性水流后，水流攜帶的較大的礫石會被這些零散障礙礫石截停，形成一個組合的障礙沉積[19]。似圓狀障礙沉積的邊緣發(fā)育較大的礫石，中間是較小的顆粒，由于水動力的反復(fù)沖刷，中間部分的砂質(zhì)含量較小，砂質(zhì)一般分布在似圓狀沉積的背水面。沿水流方向，粒度變化表現(xiàn)為先變細(xì)再變粗最后變細(xì)（圖5b）。似圓狀沉積中，每次發(fā)生障礙沉積均會在障礙礫石的背水面形成砂質(zhì)拖尾。在似圓狀沉積中部形成的砂質(zhì)拖尾會被水流反復(fù)沖刷，在似圓狀沉積的中心保留一個“U”字形以顆粒支撐的細(xì)礫巖。似圓狀沉積中部的細(xì)礫巖孔隙度最大，多為顆粒支撐的礫巖，前后多為砂質(zhì)充填的巖性（圖5c）。

2.4 橫向脊沉積

橫向脊沉積發(fā)育在安集海河廢棄河道內(nèi)。河流洪水期攜帶較粗碎屑物滯留在河道側(cè)面形成礫質(zhì)灘壩，灘壩較大的礫石與河道的小礫石共同組成橫向脊沉積[20]。橫向脊沉積是垂直于水流延伸的礫石脊，顆粒沿著河床排列，較大的礫石呈灘壩狀，控制著河道邊緣，較小的礫石則在河道內(nèi)部（圖6a，b）。橫向脊沉積中，較細(xì)粒度沉積物是河道沉積，定向性明顯；較粗的沉積物則是河道邊緣的灘壩，所以較細(xì)粒度沉積物沉積長度遠(yuǎn)大于較粗粒度沉積長度（圖6c）。橫向脊沉積的灘壩部分是顆粒分選較好的大礫石，其接觸方式是顆粒支撐，粒度從橫向脊沉積的灘壩向河道內(nèi)逐漸變小，整體上初始礫間孔隙較小，砂質(zhì)充填多（圖6d）。

3 形成機(jī)理

關(guān)于砂質(zhì)河床內(nèi)障礙物周圍的水動力條件的研究較多[1?3，7，22?27]，而對礫質(zhì)河床內(nèi)障礙物沉積的研究并不常見[1，5，28?29]。靜止在礫質(zhì)河床底部的障礙物形成障礙沉積的形態(tài)受河流水動力影響，在很大程度上取決于障礙物周圍的水流三維模式[7，28?29]。當(dāng)障礙物在水流中時，障礙物表面會出現(xiàn)壓力梯度，導(dǎo)致其正面和下游面的水流分離，產(chǎn)生加速和減速不同水流區(qū)域[30]。按照不同流速區(qū)域通?？梢苑譃樗膫€組成部分：前側(cè)區(qū)馬蹄狀旋渦系統(tǒng)、中心旋渦系統(tǒng)、近下游區(qū)渦流系統(tǒng)和中遠(yuǎn)下游區(qū)域渦流反轉(zhuǎn)系統(tǒng)[29]（圖7）。

河流推移質(zhì)中存在大礫石時，大礫石會改變局部水動力，形成礫石周圍水流的局部流速差（圖7a）。大礫石比周圍較細(xì)的顆粒搬運(yùn)速度慢，流速差導(dǎo)致了大礫石對顆粒和水流起到遮擋作用，形成馬蹄狀渦流[1]；背水面存在渦流現(xiàn)象使得主障礙礫石慢慢停止搬運(yùn)，尾部堆積不穩(wěn)定（圖8a）。在大礫石剛停止接受堆積階段，障礙礫石停止運(yùn)動，在前側(cè)區(qū)形成馬蹄狀的渦流，水流向基巖沖刷，將顆粒之間的細(xì)粒沉積物帶去下游；尾部的渦流會將較細(xì)的顆粒吸附并撞擊在主障礙礫石附近；中下游區(qū)域沉積不穩(wěn)定，沉積較短的沉積脊（圖8b）。障礙沉積在穩(wěn)定沉積時，由于前側(cè)區(qū)馬蹄狀旋渦系統(tǒng)，會反復(fù)沖刷障礙礫石前的基巖，形成凹坑或顆粒支撐的礫巖；近下游區(qū)由于渦流原因，繼續(xù)保持穩(wěn)定沉積；中下游區(qū)由于尾流原因，會堆積厚度向下游逐漸變?。▓D8c）。此外，經(jīng)Euler et al.[29]以砂質(zhì)河床的實(shí)驗(yàn)可知，障礙沉積中只有當(dāng)障礙物前方向下水流侵蝕深度超過0.3 cm時，馬蹄狀渦流系統(tǒng)才會開始在障礙物前方的凹槽內(nèi)快速沖刷，在沖刷的凹槽中的泥沙運(yùn)動已經(jīng)減速或保存穩(wěn)定后，沉積物脊的長度通常仍會增加。

梭狀沉積是在錐狀沉積的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了多期水流，水流中的礫石受到障礙礫石的障礙作用在障礙礫石前依次堆積，形成以主障礙礫石為起點(diǎn)，向前進(jìn)行疊瓦狀堆積（圖7b）。在向前堆積時，前側(cè)區(qū)馬蹄狀旋渦系統(tǒng)也會向前推移至最上游的礫石；近下游區(qū)渦流系統(tǒng)影響范圍也會隨著前側(cè)區(qū)馬蹄狀旋渦系統(tǒng)向前推移，而向內(nèi)部的收縮變??；中遠(yuǎn)下游區(qū)域渦流反轉(zhuǎn)系統(tǒng)同樣會受向前堆積的距離的影響，向前堆積的距離越長，在障礙礫石后形成的沉積物脊就越短。

似圓狀沉積是多個錐狀或梭狀沉積距離較近相互作用而成的。每個障礙礫石前側(cè)區(qū)的流體表面翻騰，而在障礙礫石的周圍形成渦流。在發(fā)揮障礙作用的礫石后方會形成沉積物脊，但形態(tài)各不相同，最上游障礙礫石的拖尾最短，其原因是下游的障礙礫石與其距離較近，渦流間相互作用而形成（圖7c）。在多個障礙沉積距離較近的情況下，經(jīng)歷河流攜帶較粗碎屑物時，礫石會堆積在障礙沉積中心的區(qū)域內(nèi)，較大的礫石會充填障礙礫石之間的空隙，使得水流無法從原本空隙通過，形成中心渦流系統(tǒng)。當(dāng)水流被河床上的固定障礙物隔開時，障礙物可能改變河道流向。在障礙物間是中心渦流的沖刷區(qū)域，形成支撐礫巖沉積區(qū)，最下游位置則會形成細(xì)粒沉積區(qū)（圖7d）。

橫向脊沉積是河道側(cè)向遷移或沉積物側(cè)向加積的結(jié)果。灘壩整體作為障礙物，發(fā)揮障礙作用。水流沖刷灘壩邊緣時，邊緣較大的礫石會被沖刷到河道內(nèi)，河道內(nèi)粒度較小的礫石會向?yàn)芜M(jìn)行側(cè)積，形成橫向脊沉積。

4 喀拉扎組障礙沉積

新疆準(zhǔn)噶爾盆地南緣雀爾溝剖面位于昌吉回族自治州雀爾溝鎮(zhèn)東南方向，發(fā)育喀拉扎組完整地層，且地表出露良好，沉積特征明顯，具有良好的代表性，是研究喀拉扎組的理想剖面之一[31?32]（圖9a）。喀拉扎組整體為厚層粗粒沉積，巖性主要為大套厚層狀淺綠灰色、灰黃色細(xì)礫巖—中礫巖，夾中—薄層褐紅色砂礫巖和含礫泥巖，發(fā)育板狀交錯層理、槽狀交錯層理、平行層理等，局部見透鏡狀中—粗砂巖，垂向厚度大，橫向延伸性很差，為辮狀河—沖積扇沉積[33?34]。在實(shí)際勘測工作中發(fā)現(xiàn)，礫巖層中障礙沉積普遍發(fā)育，露頭發(fā)育多種礫質(zhì)障礙沉積（圖9b）。

4.1 露頭保存的錐狀沉積

錐狀沉積在露頭上呈現(xiàn)的形態(tài)與現(xiàn)代沉積中剖面沉積形態(tài)相似。露頭上的錐狀沉積主要表現(xiàn)為一個大于周圍粒徑的礫石和礫石后一個砂質(zhì)或砂礫質(zhì)填充的拖尾（圖10a～c）。錐狀沉積主體發(fā)育在一套灰綠色薄層細(xì)礫巖的層位中，層理發(fā)育清晰，礫石分選較好，呈次棱角狀，平均粒徑為0.32 cm，最大粒徑是13.60 cm，最小粒徑是0.18 cm。錐狀沉積中形成的砂質(zhì)拖尾在露頭上的長度為35.78 cm，厚度為3.50 cm，在障礙礫石前方有小范圍的支撐礫巖結(jié)構(gòu)。沉積物脊與長度障礙礫石的粒度之比約為1∶3，與現(xiàn)代沉積比值相似，說明水流方向與沉積物脊的長軸近平行（圖10a）。

錐狀沉積發(fā)育層位是一套灰綠色薄層中—細(xì)礫巖，礫石排列較雜亂，層理發(fā)育不清晰，分選較差，呈次棱角狀，雜基支撐結(jié)構(gòu)為主，平均粒徑為0.50 cm，最大粒徑是9.80 cm，最小粒徑是0.18 cm（圖10b）。在障礙礫石前方本應(yīng)是支撐礫巖結(jié)構(gòu)，但礫石間被泥質(zhì)膠結(jié)物充填。沉積物脊與長度障礙礫石的粒度之比約為1∶1.2（圖10c）。與現(xiàn)代沉積比值有所差異，說明水流方向與沉積物脊的長軸有一定夾角。

4.2 露頭保存的梭狀沉積

梭狀沉積在地層中的形態(tài)與現(xiàn)代沉積中形態(tài)有所不同，地層中不易保存，障礙礫石前疊瓦狀排列的礫石易被剝蝕或受沉積后作用改變沉積形態(tài)。本層露頭上的梭狀沉積受剝蝕嚴(yán)重，保存沉積形態(tài)不完整。障礙礫石前堆積的礫石長軸與障礙礫石底部長軸方向近垂直，且障礙礫石頂部層位粒徑遠(yuǎn)小于本層粒徑，故此梭狀沉積不是由垮塌而形成的。

梭狀沉積發(fā)育層位是一套灰綠色薄層中礫巖，礫石排列較雜亂，層理發(fā)育不清晰，分選較差，呈次棱角狀，雜基支撐結(jié)構(gòu)為主，平均粒徑為6.30 cm，最大粒徑是27.44 cm，最小粒徑是0.68 cm。障礙沉積形態(tài)受沉積后作用被改變，障礙礫石前疊瓦狀礫石被剝蝕，僅保留兩個礫石；障礙礫石后的沉積物脊同樣被剝蝕，僅保留介殼床面（圖11）。

4.3 露頭保存的似圓狀沉積

似圓狀沉積在地層中與現(xiàn)代沉積的形態(tài)有所不同，主要取決于剖面切割的位置。似圓狀沉積發(fā)育層位是一套灰綠色厚層中—細(xì)礫巖，礫石排列雜亂，層理發(fā)育不清晰，分選較差，呈次棱角狀，雜基支撐結(jié)構(gòu)為主，礫石占比約75%，平均粒徑為0.33 cm，最大粒徑是36.57 cm，最小粒徑是0.29 cm（圖12a）。此障礙沉積經(jīng)歷了三個沉積階段保留下來，障礙礫石底部河床基巖以重力流沉積為主，礫石大小混雜，呈棱角狀。

第一階段的沉積模式是錐狀沉積，水動力較弱，河流攜帶的沉積物較細(xì)，沒有粒度與主障礙礫石相當(dāng)?shù)念w粒，所以在主障礙礫石前無沉積物堆積；在主障礙礫石后堆積中礫—粗砂等較細(xì)的顆粒，礫巖平均粒徑為0.36 cm，較細(xì)的顆粒先因渦流作用充基河床底部巖層中的孔隙，形成介殼河床，在河床上面形成薄層的沉積物脊，長度為32.77 cm。

第二階段的沉積模式是似圓狀沉積，這一時期主障礙礫石與次障礙礫石間由于水流的反復(fù)沖刷，兩個障礙礫石間形成了厚5.36 cm、平均粒徑為0.54 cm的細(xì)礫巖，分選磨圓較好，顆粒支撐為主，雜機(jī)含量較少。在支撐礫巖下方是砂質(zhì)充填嚴(yán)重，這是因?yàn)楸Ａ袅说谝黄诔练e物脊的部分（圖12b）。

第三階段沉積時期，沉積方式以重力流沉積為主。水動力很強(qiáng)且水平面超過了主障礙礫石的高度，沉積物供給充足，水流攜帶大量中—細(xì)礫，堆積過程中沉積物逐漸將主障礙礫石包裹，使得河床上升。在主障礙礫石前堆積的顆粒較大，為中—細(xì)礫巖，平均粒徑為0.42 cm，顆粒長軸近平行于水流方向，在主障礙礫石后沉積的是細(xì)礫—粗砂，層內(nèi)非均質(zhì)較強(qiáng)。

4.4 露頭保存的橫向脊沉積

橫向脊沉積在露頭上呈現(xiàn)的形態(tài)與現(xiàn)代沉積中平面沉積形態(tài)相似。粒度分選較好的粗礫巖，礫石間點(diǎn)—線狀接觸，顆粒支撐為主，在同層中較細(xì)的顆粒是河道發(fā)育位置（圖13a）。灘壩的礫石平均粒度是5.33 cm，河道發(fā)育細(xì)礫沉積物平均粒度是1.36 cm，粒度從橫向脊沉積的灘壩向河道內(nèi)逐漸變小。灘壩的雜基支撐較河道內(nèi)細(xì)礫的雜基支撐明顯，本層整體分選性較差，但分開來看灘壩和河道內(nèi)的顆粒差異不大，層內(nèi)非均質(zhì)性較強(qiáng)（圖13b）。

5 識別標(biāo)志

由于障礙沉積產(chǎn)生在獨(dú)特的動力背景之下，障礙物是障礙沉積獨(dú)特的幾何學(xué)特征，這也是判識其不同類型的重要標(biāo)志。錐狀沉積的形態(tài)特征是由單一大礫石作為障礙物，且礫石前無小礫石沉積，在障礙物后有細(xì)粒的沉積物脊（圖2e）。影響錐狀沉積形態(tài)的主要因素包括：基巖是否具有抗侵蝕性，若抗侵蝕性較弱，會在障礙礫石前形成新月形的凹痕（圖2a，b）；若抗侵蝕性較強(qiáng)，則會在障礙礫石前形成顆粒支撐的支撐礫巖。礫石的形狀會影響沉積脊的形狀，礫石的大小決定障礙沉積的規(guī)模，水流攜帶的沉積物決定沉積脊的粒度（圖2c，d）。這是錐狀沉積形態(tài)上的典型特征，錐狀沉積也是最常見和最易保存的障礙沉積類型。

梭狀沉積是在錐狀沉積的基礎(chǔ)上多期疊加的產(chǎn)物，由一大礫石作為障礙物的主體，在大礫石前依次疊加片狀礫石呈疊瓦狀排列，在障礙物后有細(xì)粒的沉積脊（圖4e）。由于障礙物主體變大，阻礙水流的位置向前移動，沉積脊的長度也隨之消減。障礙礫石前的疊瓦狀排列的礫石在沉積時不易保留，剖面識別時有一定難度（圖11）。

似圓狀沉積是在多個錐狀、梭狀沉積的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷多期疊加的產(chǎn)物，由多個大小相似的礫石作為障礙物的主體，在沉積中心存在“U”字形以顆粒支撐的細(xì)礫巖，下游會保留細(xì)粒沉積脊（圖5b）。多個較大礫石包圍著中部的顆粒較小的支撐礫巖，為似圓狀沉積的特殊標(biāo)志。

橫向脊沉積是一堆較大的礫石堆積在河道側(cè)面或中心，形成較大的障礙物，控制著河流邊界（圖6c）。橫向脊沉積剖面的識別標(biāo)志是同一層礫徑具有明顯的粒度變化，且礫徑較大的區(qū)域是雜基支撐，礫徑較小的以顆粒支撐方式為主（圖6d）。

6 結(jié)論

（1） 礫質(zhì)河流中障礙沉積特征以障礙礫石為主體，在河流局部發(fā)揮阻礙作用，形成粒度差異較大的砂礫巖組合。

（2） 障礙沉積在現(xiàn)代沉積的礫質(zhì)河道發(fā)育廣泛，劃分出錐狀沉積、梭狀沉積、似圓狀沉積和橫向脊沉積4種不同的沉積模式，發(fā)育在不同的河道類型中，障礙沉積規(guī)模越大則代表河道規(guī)模更大。

（3） 雀兒溝露頭喀拉扎組礫巖中發(fā)育礫質(zhì)河道的障礙沉積有4種類型：錐狀沉積、梭狀沉積、似圓狀沉積沉積和橫向脊沉積。障礙沉積的存在可以證明在喀拉扎組時期有穩(wěn)定的水流，沉積后作用對障礙沉積形態(tài)一般產(chǎn)生負(fù)面的影響。沉積層位發(fā)育障礙沉積則表明發(fā)育河道微相。礫質(zhì)障礙沉積發(fā)生在河道或河道邊緣，影響河道形態(tài)，故此沉積構(gòu)造可作為河道沉積微相識別標(biāo)志之一。

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