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青海湖北部沖積扇沉積特征、演化過程及控制因素

文檔作者：劉超1 姜在興1 陳驥2 文檔來源： 1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 2.中國石化勘探分公司勘探研究院		更新日期： 2026年05月27日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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上一篇：頁巖氣壓裂施工砂堵原因分析及處理措施

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第24卷第5期油氣地質(zhì)與采收率Vol.24, No.5
2017年9月Petroleum Geology and Recovery Efficiency Sep.2017
—————————————
收稿日期：2017-06-02。
作者簡介：劉超（1992—），男，山東濱州人，在讀碩士研究生，從事沉積學(xué)理論方面的研究。聯(lián)系電話：18601312372，E-mail：liusu?
per@cugb.edu.cn。
基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“陸相深水儲(chǔ)集體成因與地質(zhì)評價(jià)新方法”（2017ZX05009-002）。
·油氣地質(zhì)·
青海湖北部沖積扇沉積特征、演化過程及控制因素
劉超1，姜在興1，陳驥2
（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京100083；2.中國石化勘探分公司勘探研究院，四川成都610041）
摘要：沖積扇是重要的油氣儲(chǔ)集體，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過野外剖面實(shí)測、遙感影像分析等
方法，對位于青海湖北部的3個(gè)沖積扇（泉吉河扇、沙柳河扇和爛泥灣扇）進(jìn)行沉積亞相的劃分和沉積微相的識別。
對于泉吉河扇和沙柳河扇，在扇根亞相中識別出辮狀河道、主水道和主水道間微相，在扇中亞相中識別出辮狀河
道、心灘、漫流微相和低粘度碎屑流沉積，在扇緣亞相中識別出漫流微相和泥灘微相。爛泥灣扇發(fā)育2期泥石流作
用和短暫的牽引流作用。根據(jù)沉積特征將沙柳河扇和泉吉河扇的沉積演化過程劃分為4個(gè)階段，分別為初次碎屑
流沉積及主水道發(fā)育階段、低粘度碎屑流沉積階段、廣泛的辮狀河道發(fā)育階段、河道遷移及三角洲發(fā)育階段。將爛
泥灣扇的沉積演化過程劃分為3個(gè)階段，分別為早期泥石流沉積階段、間歇期牽引流沉積階段和后期泥石流沉積階
段。研究結(jié)果表明，物源條件的差異是造成研究區(qū)3個(gè)現(xiàn)代沖積扇沉積特征差異的主要原因，氣候條件中的濕度和
風(fēng)場對青海湖北部沖積扇的沉積也具有一定的控制作用。
關(guān)鍵詞：沖積扇沉積特征沉積演化過程物源氣候青海湖
中圖分類號：TE112.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-9603（2017）05-0001-09
Sedimentary characteristics，evolution and controlling factors
of the alluvial fans，the north of Qinghai Lake
Liu Chao1，Jiang Zaixing1，Chen Ji2
（1.College of Energy，China University of Geosciences（Beijing），Beijing City，100083，China；2.Exploration Research Institute，
SINOPEC Exploration Company，Chengdu City，Sichuan Province，610041，China）
Abstract：Alluvial fans，which are important reservoirs for hydrocarbon accumulation，are characterized by complex inter?
nal structures and strong heterogeneity. Three alluvial fans（Quanjihe Fan，Shaliuhe Fan，Lanniwan Fan）developed in the
north of Qinghai Lake were divided into several subfacies and several microfacies based on field surveys and analysis of re?
mote sensing images. For Quanjihe Fan and Shaliuhe Fan，braided channel，main channel and interchannels were identi?
fied at the fan roots；braided channel，channel bars，sheet flood and noncohesive debris flow were identified at the fan mid?
dle；sheetflood and mudflat were identified at the fan margin. Two periods of debris flow and one short period of traction
flow happened during the development of Lanniwan Fan. According to the sedimentary characteristics，the evolution pro?
cesses of Shaliuhe Fan and Quanjihe Fan can be divided into 4 stages：the initial debris flow deposition and the develop?
ment of main channel，noncohesive debris flow deposition，extensive development of braided channel and migration of chan?
nels and development of the delta. And the evolution processes of Lanniwan Fan can be divided into 3 stages：the early de?
bris flow deposition，the intermittent traction flow deposition and the late debris flow deposits. The results show that the dif?
ferences in provenance are the main causes for the differences in sedimentary characteristics for the 3 modern alluvial fans.
And climatic factors，including humidity and wind field，control fan deposition too.
Key words：alluvial fan；sedimentary characteristics；evolution processes；provenance；climate；Qinghai Lake
Drew最早提出用沖積扇來描述山口處的扇形沉積體［1］。沖積扇作為一種重要的油氣儲(chǔ)集體，在
·2· 油氣地質(zhì)與采收率2017年9月
中國中、新生代含油氣盆地中廣泛分布，一直是中
國石油地質(zhì)學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)［2-8］。沖積扇作為山脈
地貌和沉積盆地的過渡相，具有重要的緩沖作用，
影響著下游沉積物的沉積特征，甚至是遠(yuǎn)端沉積盆
地的形成［9］。綜合分析已有的大量研究成果認(rèn)
為［9-10］，沖積扇作為“源”，可以為下游的河流、三角
洲等沉積體系提供物質(zhì)基礎(chǔ)［10］，而對于物源對沖積
扇沉積的控制作用則少有研究。
對于現(xiàn)代沉積的研究是解決古沉積問題的基
礎(chǔ)［11］。沖積扇沉積的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性
強(qiáng)［12-16］，而針對現(xiàn)代沖積扇的研究卻較少，限制了人
們對沖積扇的認(rèn)識［17］。青海湖是中國最大的內(nèi)陸
高原微咸水湖泊，地廣人稀，人為改造和污染較少，
是研究現(xiàn)代沉積的良好場所。對青海湖北部的現(xiàn)
代沖積扇進(jìn)行研究，可以將今論古，有助于完善沖
積扇沉積理論，啟發(fā)、深化對古代沖積扇沉積的研
究。
1 地質(zhì)概況
青海湖位于青藏高原東北部，東經(jīng)99°36′～
100°16′、北緯36°32′～37°15′之間。湖區(qū)面積為
4 264～4 473 km2，環(huán)湖周長約為360 km，呈長軸為
北北西向的近橢圓形展布（圖1）。
圖1 青海湖北部沖積扇區(qū)域構(gòu)造位置
Fig.1 Regional structural location of the studied alluvial fans，north Qinghai Lake
研究區(qū)發(fā)育的沖積扇位于青海湖北岸、大通山
南側(cè)山口處，由西至東依次為泉吉河扇、沙柳河扇
和爛泥灣扇（圖1）。大通山隆起帶自北向南發(fā)育2
級夷平面及山麓剝蝕面，南部的山麓剝蝕面海拔為
3 500～3 600 m，臺地已被河流切割，發(fā)育“U”型河
谷和“谷中谷”，為沖積扇的發(fā)育提供了物質(zhì)基
礎(chǔ)［18］。青海湖是典型的高寒干旱大陸性氣候，具有
年溫差大、降水量少、雨熱同季、干濕季分明的特
點(diǎn)［19］。剛察氣象站近50 a的氣象資料表明，湖區(qū)北
岸冬季平均氣溫為-11.5 ℃，夏季平均氣溫為10 ℃，
春、秋季氣溫約為0 ℃；年平均降水量為381 mm，且
主要集中于夏季，年平均蒸發(fā)量為1 454 mm。
2 沉積特征及對比
以沉積學(xué)理論為指導(dǎo)，通過野外沉積剖面實(shí)地
勘測的方法，包括測量和統(tǒng)計(jì)沉積層厚度、碎屑成
分粒度、碎屑顆粒組構(gòu)、基質(zhì)組成及含量等多項(xiàng)內(nèi)
容，對沉積物的特征進(jìn)行精細(xì)描述；運(yùn)用遙感影像
和區(qū)域地理、地質(zhì)資料，對沖積扇的地貌特征、發(fā)育
規(guī)模、展布范圍進(jìn)行定量化地測量和統(tǒng)計(jì)，對物源
區(qū)的范圍、特征進(jìn)行調(diào)研和分析，進(jìn)而探究青海湖
北部沖積扇的沉積特征及演化過程。
根據(jù)地貌坡度將研究區(qū)發(fā)育的3個(gè)沖積扇劃分
出扇根、扇中和扇緣3個(gè)亞相。其中，扇根亞相的坡
度最大，扇中亞相次之，扇緣亞相的坡度最小［20］。
在各沉積亞相中進(jìn)一步識別出沉積微相，并對其沉
積特征進(jìn)行分析、對比。
2.1 沙柳河扇
根據(jù)遙感影像資料分析沙柳河扇平面和剖面
的形態(tài)特征。在平面上，沙柳河扇呈近對稱的扇
形，扇體半徑為16.5 km，弦長為22.3 km，弧長為
24.3 km，扇體頂角為79°，扇體面積約為230 km2。
在縱剖面上，扇根、扇中和扇緣亞相的坡度分別為
0.9°，0.5°和0.3°；在橫剖面上，扇體呈頂凸底平的透
鏡狀，中軸線附近的厚度較大，兩側(cè)的厚度較薄。
2.1.1 扇根亞相
沙柳河扇的扇根亞相主要發(fā)育辮狀河道、主水
第24卷第5期劉超等.青海湖北部沖積扇沉積特征、演化過程及控制因素·3·
道和主水道間微相（圖2）。其典型沉積剖面位于剛
察縣城西南約為2 km，剖面長度約為230 m，最大厚
度約為10 m，為當(dāng)?shù)厝嗣癫墒_挖形成。
圖2 青海湖北部沙柳河扇扇根亞相沉積特征
Fig.2 Sedimentary characteristics of the root of Shaliuhe Fan，
north Qinghai Lake
辮狀河道微相扇根亞相的辮狀河道微相發(fā)
育于典型沉積剖面的頂部，上覆地表第四系黃土
（圖2），為沙柳河扇形成后期發(fā)育而成。其沉積厚
度約為2 m，主要由次圓狀的礫石組成，少見次棱角
狀礫石，分選一般，其中大礫石的礫徑可達(dá)10 cm，
小礫石的粒徑可達(dá)3 cm，有零星礫石的粒徑達(dá)20
cm（圖2a）。礫石之間的雜基主要為細(xì)砂，含量為
5%～20%，平均約為10%。礫石之間為緊密接觸，
呈順層狀或疊瓦狀排列，由剖面底部至頂部形成多
個(gè)正粒序結(jié)構(gòu)，由礫徑約為10 cm的粗礫逐漸變?yōu)?
細(xì)礫（圖2a）。礫石之間可見細(xì)礫—粗砂條帶和透
鏡體，內(nèi)部發(fā)育平行層理。礫石多呈條狀和板狀，
長軸方向?yàn)?47°～16°，多數(shù)為0°左右，最大扁平面
的傾向?yàn)?8°～53°，傾角為22°～41°。礫石的產(chǎn)狀
指示北—北東向的水流方向，與山口的方向基本一
致，證明辮狀河道微相是由山口流出的河流沉積所
形成。
主水道及主水道間微相當(dāng)事件性洪水?dāng)y帶
大量混雜的碎屑物質(zhì)流出山口時(shí)，由于失去了山谷
的地形限制，水流迅速擴(kuò)散，能量減弱，攜帶的混雜
物質(zhì)迅速堆積下來。該事件性沉積發(fā)生時(shí)，由于水
流中碎屑物質(zhì)含量高，水體呈碎屑流狀態(tài)整體推移
并沉積，此時(shí)不發(fā)育牽引流沉積。當(dāng)該事件性沉積
結(jié)束后，后續(xù)水流中的碎屑物質(zhì)減少，水流對先前
的沉積物進(jìn)行沖刷，主水道逐漸形成，并將長期受
到沉積后期的徑流作用改造［21］。因此，主水道間微
相表現(xiàn)為碎屑流沉積，而主水道微相則為牽引流和
被牽引流改造的碎屑流沉積。
沙柳河扇扇根亞相的主水道微相發(fā)育于典型
沉積剖面的中、下部，位于辮狀河道微相之下；沉積
厚度為3～4 m，以厚層、不顯粒序或微顯粒序的疊
瓦狀礫石沉積為主（圖2b）。礫石均為次棱角狀，偶
見次圓狀；分選較差，較大礫石的粒徑約為30 cm，
小礫石的粒徑約為2 cm，多數(shù)礫石的粒徑為5～20
cm。礫石之間的雜基為細(xì)砂，含量為10%～35%，
平均約為25%，不含泥質(zhì)。不同大小的礫石堆積在
一起，基本不顯粒序，有些位置隱約可見正粒序但
不明顯。礫石有條狀、板狀和塊狀，其中條狀礫石
的長軸方向?yàn)?58°～15°，板狀礫石最大扁平面傾向
為355°～22°，傾角為32°～39°，礫石的產(chǎn)狀均指示
為山口方向，證明該主水道自山口流出，沿沖積扇
中軸方向延伸。在疊瓦狀礫石沉積中可見中—細(xì)
礫透鏡體，內(nèi)部發(fā)育較明顯的正粒序，可見平行層
理。
主水道間微相表現(xiàn)為混雜的碎屑流沉積，代表
沖積扇形成時(shí)的事件性沉積，可以發(fā)育于主水道微
相下部，也可以與主水道微相發(fā)育于同一層位，位
于辮狀河道微相下部。主水道間微相發(fā)育于典型
沉積剖面的底部，出露最大厚度達(dá)3 m，未見其底
面。礫石均為次棱角狀，極少數(shù)為次圓狀，分選較
差，粒徑為3～30 cm；礫石之間的雜基為粉、細(xì)砂，
雜基含量較高，平均約為35%。礫石有條狀、板狀
和塊狀，且各種礫石混雜堆積，無粒序發(fā)育，多數(shù)礫
石呈直立狀鑲嵌于沉積層中（圖2b），表現(xiàn)為典型的
高粘度碎屑流特征。
2.1.2 扇中亞相
沙柳河扇的扇中亞相位于扇體的中部，其坡度
小于扇根亞相而大于扇緣亞相。在扇體表面第四
系黃土層之下廣泛發(fā)育辮狀河道微相。青藏鐵路
南側(cè)有多個(gè)小型剖面出露辮狀河道、心灘和漫流微
相，這些剖面主要為當(dāng)?shù)厝嗣耖_挖引水溝渠而形
成；在青藏鐵路南側(cè)1 km、沖積扇中軸線位置有一
大型沉積剖面，出露碎屑流沉積（圖3）。
辮狀河道微相沙柳河扇的扇中亞相廣泛發(fā)
育辮狀河道微相，其沉積厚度不一（1～2 m）。與扇
根亞相的辮狀河道微相相比，扇中亞相辮狀河道微
相的礫石分選、磨圓變好，多數(shù)礫石呈次圓狀，礫徑
變?。▓D3a），多為2～5 cm，少數(shù)可達(dá)10 cm 左右。
礫石之間的雜基主要為細(xì)砂，含量為10%～30%，平
均約為20%。其沉積物由底至頂呈明顯的正粒序，
·4· 油氣地質(zhì)與采收率2017年9月
圖3 青海湖北部沙柳河扇扇中亞相沉積特征
Fig.3 SeSdhiamlieunhtearFyacnh，anroarcttherQisitnicgshaoifLthaekemiddle of
由底部的較大礫石逐漸變?yōu)榧?xì)礫和中、粗砂（圖
3a）。礫石的疊瓦狀分布不明顯，板狀礫石多呈順層
排列，條狀礫石長軸方向分布不集中，為283°～87°，
表現(xiàn)為辮狀河道彎曲度增大、河道擺動(dòng)頻繁的特
點(diǎn)。
心灘微相沙柳河扇扇中亞相心灘微相的粒
度明顯變細(xì)，砂質(zhì)含量顯著增高，主要為細(xì)礫—砂
質(zhì)沉積（圖3b），厚度約為0.4 m。心灘微相由直流
河道中螺旋形前進(jìn)的對稱橫向雙環(huán)流體系形成，其
內(nèi)部發(fā)育平行層理和低角度交錯(cuò)層理（圖3b），指示
水流深度的差異性［20］。
心灘微相在沙柳河扇扇中亞相中十分發(fā)育，雖
然規(guī)模較小，厚度通常不超過0.5 m，剖面出露寬度
通常小于1.5 m，但分布較為廣泛，在多個(gè)沉積剖面
中均有出現(xiàn)。
漫流微相漫流微相在扇中亞相中發(fā)育廣
泛。與心灘微相類似，漫流微相以細(xì)礫和砂質(zhì)沉積
為主（圖3c），厚度為0.6～1 m。與辮狀河道微相相
比，漫流微相的沉積物粒度明顯變細(xì)、分選變好。
與心灘微相相比，漫流微相的中、細(xì)砂含量增高，有
粉砂質(zhì)出現(xiàn)，含量平均為10%。漫流微相橫向延伸
較遠(yuǎn)，其內(nèi)部發(fā)育平行層理、水平層理和交錯(cuò)層理，
常見塊狀構(gòu)造（圖3c），在某些部位發(fā)育小型沖刷—
充填構(gòu)造。
低粘度碎屑流沉積扇中亞相低粘度碎屑流
沉積發(fā)育于典型沉積剖面的中、下部，其上發(fā)育辮
狀河道微相。低粘度碎屑流沉積以分選很差的混
雜沉積物為主（圖3d），礫徑大小差異懸殊（2～20
cm）。相對于扇根亞相的碎屑流沉積，低粘度碎屑
流沉積的礫石磨圓稍好，次圓狀礫石含量升高，但
分選仍很差；礫石之間的雜基為粉細(xì)砂，雜基含量
較辮狀河道微相明顯升高，沉積剖面不同部位的雜
基含量為20%～50%，平均約為35%。其沉積物不
具有明顯的粒序，但部分礫石呈疊瓦狀排列（圖
3d），傾向?yàn)?°～32°，傾角為18°～33°，表明相比于
扇根亞相的高粘度碎屑流沉積，扇中亞相出露的碎
屑流沉積粘度較低。
2.1.3 扇緣亞相
扇緣亞相是整個(gè)沖積扇沉積物最細(xì)的部分，其
地形較平緩，坡度最小，因此流體能量也最低。扇
緣亞相呈環(huán)帶狀圍繞在扇體前端［20］。沙柳河扇的
扇緣亞相發(fā)育漫流和泥灘微相。其中，漫流微相以
砂質(zhì)沉積為主，主要發(fā)育于扇緣亞相內(nèi)側(cè)，以中、細(xì)
砂為主，粗砂少見，偶見粉砂層，分選很好，發(fā)育低
角度交錯(cuò)層理和平行層理；泥灘微相發(fā)育于扇緣亞
相外側(cè)，緊鄰青海湖一側(cè)，為灰黑色的淤泥，有機(jī)質(zhì)
含量很高，有臭味。
2.2 泉吉河扇
根據(jù)遙感影像資料分析泉吉河扇平面和剖面
的形態(tài)特征。泉吉河扇位于沙柳河扇西側(cè)，在平面
上，其沖積扇形態(tài)完整，呈近對稱的扇形，但規(guī)模小
于沙柳河扇，扇體半徑為7.5 km，弦長為9.8 km，弧
長為10.3 km，扇體頂角為78°，面積約為42 km2；在
縱剖面上，扇根、扇中和扇緣亞相的坡度分別為
1.2°，0.7°和0.3°，比沙柳河扇稍大；在橫剖面上，扇
體呈不對稱底平頂凸透鏡狀，其中軸線和東側(cè)海拔
較高，西側(cè)海拔較低。
2.2.1 扇根亞相
泉吉河扇扇根亞相的典型沉積剖面位于泉吉
第24卷第5期劉超等.青海湖北部沖積扇沉積特征、演化過程及控制因素·5·
縣北側(cè)，出露辮狀河道微相和碎屑流沉積（圖4）。
圖4 青海湖北部泉吉河扇扇根亞相沉積特征
Fig.4 Sedimentary characteristics of the root of Quanjihe Fan，
north Qinghai Lake
辮狀河道微相辮狀河道微相發(fā)育于典型沉
積剖面頂部，厚度為0.6～1.5 m，由次棱角狀—次圓
狀礫石組成，分選較差，礫徑為2～30 cm，且礫徑為
20 cm左右的大礫石較為常見。礫石之間充填一些
小的細(xì)礫，砂質(zhì)含量很低，約為5%～20%。辮狀河
道微相底部可見沖刷—充填構(gòu)造（圖4a），發(fā)育正粒
序結(jié)構(gòu)但不明顯。礫石之間可見砂質(zhì)透鏡體（圖
4b），內(nèi)部發(fā)育平行層理和低角度交錯(cuò)層理。礫石
呈疊瓦狀或順層狀排列，長軸方向和傾向?yàn)?17°～
12°，傾角約為22°。礫石產(chǎn)狀指示的水流方向與山
口方向相同。
碎屑流沉積扇根亞相的碎屑流沉積分為高
粘度和低粘度2種類型，2種碎屑流沉積之間呈侵蝕
接觸。扇根亞相的碎屑流沉積發(fā)育于辮狀河道微
相下部，與辮狀河道微相呈侵蝕接觸。碎屑流沉積
中的雜基含量明顯升高，約為20%～50%，其中粉砂
質(zhì)的含量約為30%～60%；礫石的分選、磨圓均較
差，礫徑差異懸殊，無明顯沉積構(gòu)造（圖4c，4d）。低
粘度碎屑流沉積中的板狀礫石順層排列或略呈疊
瓦狀排列（圖4c），傾向約為350°，高粘度碎屑流沉
積中的礫石呈豎直排列（圖4d）。
2.2.2 扇中亞相
泉吉河扇的扇中亞相主要發(fā)育辮狀河道微相，
沉積厚度為1.6～2 m。礫石呈次棱角狀—次圓狀，
分選一般，礫徑主要為2～10 cm，偶有礫徑大于10
cm的礫石。礫石之間充填細(xì)礫和粗砂，礫石呈疊瓦
狀排列，傾向約為350°，傾角為17°～22°，發(fā)育較明
顯的正粒序；可見細(xì)礫—粗砂條帶，內(nèi)部發(fā)育平行
層理。
泉吉河扇扇中亞相的辮狀河道微相與扇根亞
相的辮狀河道微相相比，其礫石的分選和磨圓變
好，礫徑變??；但與沙柳河扇扇中亞相的辮狀河道
微相相比，泉吉河扇扇中亞相的辮狀河道微相的成
熟度更低，表現(xiàn)出近源沉積的特點(diǎn)。
2.3 爛泥灣扇
根據(jù)遙感影像資料分析爛泥灣扇平面和剖面
的形態(tài)特征。爛泥灣扇位于沙柳河扇東側(cè)，在平面
上呈不完整的狹窄扇形，扇緣亞相西側(cè)被現(xiàn)今的沙
柳河改造，扇體規(guī)模在研究區(qū)3個(gè)沖積扇中最小，扇
體半徑為6.5 km，弦長為5 km，弧長為6.2 km，頂角
為55°。扇根亞相的坡度為1.7°，扇中和扇緣亞相的
坡度均為1.2°，是3個(gè)沖積扇中坡度最大的。與沙
柳河扇和泉吉河扇不同，爛泥灣扇的河流現(xiàn)已干
涸，在遙感影像資料中可以識別出沿扇體中軸延伸
的干涸河道。
爛泥灣扇以泥石流沉積為主，泥質(zhì)含量較高，
平均約為75%，砂質(zhì)含量平均約為15%，礫石含量平
均約為10%。在沉積剖面上表現(xiàn)為典型的干旱地
區(qū)泥石流沉積特征，泥、砂質(zhì)及礫石混雜堆積，無分
選，礫石呈棱角狀，無沉積構(gòu)造，發(fā)育紅層（圖5a）、
碳酸鹽巖結(jié)核（圖5b）等干旱沉積環(huán)境標(biāo)志。典型
沉積剖面上、下部的顏色略有差異（圖5c），下部磚
紅色泥石流沉積中含礫石，中、上部土黃色泥石流
沉積中富含礫石和泥礫，指示后期泥石流對先期沉
積物的改造作用。在典型沉積剖面中可以見到礫
石富集的沉積夾層，礫石呈疊瓦狀排列，發(fā)育正粒
序（圖5d），反映出泥石流活動(dòng)停歇期的短暫牽引流
作用。
·6· 油氣地質(zhì)與采收率2017年9月
圖5 青海湖北部爛泥灣扇沉積特征
Fig.5 Sedimentary characteristics of Lanniwan Fan，
north Qinghai Lake
3 沉積演化過程
3.1 沙柳河扇
沙柳河扇的沉積演化過程與泉吉河扇類似，因
此以沙柳河扇為例。根據(jù)沙柳河扇各沉積相帶的
沉積特征，可以將其沉積演化過程劃分為4個(gè)階段：
①初次碎屑流沉積及主水道發(fā)育階段（圖6a）。在
沖積扇形成初期，發(fā)生一次事件性的高粘度碎屑流
沉積。該階段沉積物中的礫石、砂質(zhì)、水流混雜，整
體向外流動(dòng)，地形稍寬緩即迅速沉積下來，因此分
布較為局限。沉積物供給量減少后，后期能量稍弱
的水流在先期形成的碎屑流沉積物上長期流動(dòng)、沖
蝕，形成1～2條主水道，主水道主要以牽引流沉積
圖6 青海湖北部沙柳河扇沉積演化過程劃分示意
Fig.6 Evolution processes of Shaliuhe Fan，north Qinghai Lake
為主，混雜少量碎屑流沉積。②低粘度碎屑流沉積
階段（圖6b）。由于物源區(qū)最易被剝蝕的碎屑物質(zhì)
大多已在第1階段被搬運(yùn)形成初期碎屑流沉積，因
此該階段可能是由于氣候變化引起水量突然增大，
但碎屑物質(zhì)含量并不高。水流沿主水道或直接漫
過之前的碎屑流沉積，沖蝕、搬運(yùn)先期沉積物，在其
外側(cè)形成低粘度碎屑流沉積。③廣泛的辮狀河道
發(fā)育階段（圖6c）。碎屑流沉積為沖積扇的形成提
供了物質(zhì)基礎(chǔ)。該階段隨著湖盆的可容納空間逐
漸減小，扇體長期受牽引水流改造，坡度逐漸變
緩。扇根亞相發(fā)育辮狀河道微相，扇中亞相發(fā)育大
量的辮狀河道和漫流微相，由于辮狀河道極易遷移
改道，因此分布于整個(gè)沖積扇，僅少量區(qū)域零星出
露碎屑流沉積；扇緣亞相發(fā)育漫流微相。在該階段
形成沖積扇體的完整形態(tài)。④河道遷移及三角洲
發(fā)育階段（圖6d）。該階段與前一階段相比氣候更
加干旱，沖積扇不再發(fā)育大量辮狀河道，沙柳河經(jīng)
過幾次遷移，最終沿扇體東側(cè)邊緣匯入青海湖。現(xiàn)
今沙柳河三角洲區(qū)域的可容納空間相對較大，導(dǎo)致
現(xiàn)今沙柳河下游由辮狀河變?yōu)榍骱?，并在入湖?
發(fā)育曲流河三角洲，形成沙柳河扇的現(xiàn)今形態(tài)。扇
體表面其他部位發(fā)育古辮狀河道和漫流微相，零星
區(qū)域出露最早期的碎屑流沉積。
3.2 爛泥灣扇
爛泥灣扇以明顯的2期泥石流沉積中夾短暫的
第24卷第5期劉超等.青海湖北部沖積扇沉積特征、演化過程及控制因素·7·
牽引流沉積為主要特征。2期泥石流沉積的顏色不
同，早期泥石流沉積呈磚紅色，中間夾雜棱角狀礫
石；晚期泥石流沉積呈土黃色，夾棱角狀礫石和深
色泥礫，反映出對先期泥石流沉積的沖蝕作用。在
2期泥石流作用的間歇期，爛泥灣扇的形態(tài)穩(wěn)定，受
徑流作用控制在扇體表面發(fā)育大量細(xì)小的河道，故
在沉積層中形成薄層的牽引流沉積夾層。由于區(qū)
域氣候較為干旱，河道規(guī)模較小且分布不穩(wěn)定，時(shí)
常干涸、改道，因此牽引流沉積發(fā)育規(guī)模較小、橫向
連續(xù)性較差。根據(jù)以上沉積特征，可以將爛泥灣扇
的沉積演化過程劃分為早期泥石流沉積、間歇期牽
引流沉積和后期泥石流沉積3個(gè)階段。
4 沉積控制因素
4.1 物源條件
青海湖北部3個(gè)沖積扇沉積特征的差異，與其
物源條件差異有關(guān)。物源條件包括物源區(qū)特征、母
巖巖性和搬運(yùn)距離等［22-24］。河流的長度長、流域面
積大，則沖積扇物源區(qū)面積大、搬運(yùn)距離長；河流
上、下游落差大，則對母巖的剝蝕能力強(qiáng)；而河流流
域內(nèi)的基巖巖性則決定沖積扇沉積物的組成［25］。
4.1.1 沙柳河扇和泉吉河扇
沙柳河和泉吉河流域內(nèi)的基巖巖性相同，但河
流長度、落差和流域面積不同。其上游均流經(jīng)大通
山西段和中段的上三疊統(tǒng)和二疊系海相碎屑巖，隨
后流經(jīng)形成于加里東晚期的花崗巖，在山口處流經(jīng)
中、下三疊統(tǒng)海相碎屑巖［26］。泉吉河的落差為
1 108 m，長度為65 km，流域面積為567 km2；沙柳河
的落差為1 500 m，長度為105.8 km，流域面積為
1 442 km2［27］。因此，沙柳河扇和泉吉河扇的物源區(qū)
母巖巖性相同，但其物源區(qū)大小和搬運(yùn)距離不同，
導(dǎo)致其沖積扇的沉積特征存在差異。
沙柳河扇和泉吉河扇的沉積物組成相同，但其
成熟度和發(fā)育規(guī)模不同。2個(gè)扇體均為砂、礫質(zhì)沉
積，發(fā)育碎屑流沉積和辮狀河道微相，且沉積物中
不含泥質(zhì)。由于山口外地形開闊，因此2個(gè)扇體的
形態(tài)相似，扇體頂角也基本一致；但由于沙柳河扇
的物源區(qū)更大、搬運(yùn)距離更長，因此其扇體規(guī)模更
大，發(fā)育更為成熟，扇體半徑和面積分別是泉吉河
扇的2.2 和5.5 倍。此外，沙柳河扇與泉吉河扇相
比，坡度更緩，沉積物成熟度更高。
4.1.2 爛泥灣扇
與沙柳河和泉吉河相比，爛泥灣河流域內(nèi)的基
巖巖性、河流長度、落差以及流域面積均存在差
異。爛泥灣河的上游流經(jīng)二疊系和三疊系海相碎
屑巖以及加里東晚期花崗巖，而在山口處流經(jīng)下志
留統(tǒng)海相陸源碎屑巖，以板巖、粘土質(zhì)板巖為
主［26］。其河流落差為695 m，長度為27 km，流域面
積為154 km2；因此，爛泥灣扇與泉吉河扇、沙柳河扇
相比，其母巖巖性、物源區(qū)大小和搬運(yùn)距離均存在
差異，主要表現(xiàn)為物源體系中母巖巖性對扇體沉積
特征的控制作用。
爛泥灣扇的沉積物組成、發(fā)育規(guī)模與泉吉河
扇、沙柳河扇均存在差異。其主要發(fā)育泥石流沉
積，泥質(zhì)含量高達(dá)75%，牽引流沉積以薄層、夾層的
方式發(fā)育，且扇體頂角最小。由于爛泥灣扇的物源
區(qū)最小、搬運(yùn)距離最短，因此其扇體規(guī)模最小、坡度
最陡、沉積物成熟度最差。
4.2 氣候條件
氣候是指一個(gè)地區(qū)常年時(shí)段大氣的一種狀態(tài)，
包括氣溫、降水、蒸發(fā)和風(fēng)場等因素。在青海湖北
岸，氣候?qū)_積扇沉積的影響主要表現(xiàn)在濕度和風(fēng)
場2個(gè)方面。
4.2.1 濕度
青海湖北側(cè)大通山區(qū)的降水量呈由北向南遞
減的趨勢，蒸發(fā)量則由北向南逐漸增大。在剛察縣
附近，年降水量為381 mm，其中冬季的平均降水量
為1 mm，夏季的平均降水量為84 mm，年蒸發(fā)量為
1 454 mm［28］，降水量和蒸發(fā)量決定研究區(qū)的濕度；因
此，山區(qū)的氣候比山前湖岸地區(qū)的氣候更為濕潤。
泉吉河和沙柳河的長度較長，其上游降水量較大，
而爛泥灣河上游的降水量較??；因此泉吉河和沙柳
河現(xiàn)今水量較為充沛，沖積扇發(fā)育規(guī)模較大，而爛
泥灣河已經(jīng)干涸，沖積扇發(fā)育規(guī)模較小，且扇體沉
積中可見紅層、碳酸鹽巖結(jié)核等指示干旱沉積環(huán)境
的標(biāo)志。由于湖泊的效應(yīng)，青海湖流域較其他內(nèi)陸
地區(qū)降水量豐富，在這樣的溫濕條件下，青海湖北
岸發(fā)育線葉蒿草草甸和喜濕的賴草草甸［29］。隨著
海拔的升高及與青海湖距離的增大，植被蓋度逐漸
增加并趨于穩(wěn)定［30］；因此在泉吉河扇和沙柳河扇表
面廣泛發(fā)育辮狀河道，與河流水量充沛和河岸抗侵
蝕能力較弱有關(guān)。
4.2.2 風(fēng)場
風(fēng)場是一項(xiàng)重要的氣候指標(biāo)，不僅反映大氣的
環(huán)流信息，也可以作為一種地質(zhì)營力控制沉積過
程［31］，風(fēng)場對沉積的控制作用正逐漸被地質(zhì)學(xué)家們
所重視。在現(xiàn)代湖泊中，風(fēng)場主要通過控制波浪來
影響湖緣各類沉積體系的發(fā)育特征。青海湖北岸
常年盛行北風(fēng)，因此屬于背風(fēng)側(cè)；由于背風(fēng)側(cè)的波
·8· 油氣地質(zhì)與采收率2017年9月
浪作用較弱，因此其沉積體系的發(fā)育規(guī)模較大，形
態(tài)通常較完整。
青海湖北岸的沖積扇在北風(fēng)風(fēng)場的控制作用
下，屬于背風(fēng)側(cè)沉積體系；湖水對沖積扇的改造作
用主要通過湖平面的波動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，但其作用相對較
弱。泉吉河扇和沙柳河扇在與湖水接觸的扇緣亞
相均發(fā)育完整的扇形，不發(fā)育被波浪侵蝕改造的形
態(tài)，其沉積物為粉、細(xì)砂質(zhì)和淤泥，不發(fā)育波浪成因
的各類壩體。
5 結(jié)論
青海湖北岸由西至東發(fā)育泉吉河扇、沙柳河扇
和爛泥灣扇3個(gè)沖積扇，其中沙柳河扇規(guī)模最大、泉
吉河扇次之、爛泥灣扇最小。沙柳河扇和泉吉河扇
的沉積特征相似，在扇根亞相發(fā)育辮狀河道、主水
道及主水道間微相，在扇中亞相發(fā)育辮狀水道、心
灘、漫流微相以及低粘度碎屑流沉積，在扇緣亞相
主要發(fā)育漫流和泥灘微相。爛泥灣扇以泥石流沉
積為主，發(fā)育2期泥石流作用以及短暫的牽引流作
用。
沙柳河扇和泉吉河扇以2期碎屑物質(zhì)含量不同
的碎屑流沉積和后期廣泛發(fā)育的辮狀河道沉積為
主要特征，將其沉積演化過程劃分為4個(gè)階段，分別
為初次碎屑流沉積及主水道發(fā)育階段、低粘度碎屑
流沉積階段、廣泛的辮狀河道發(fā)育階段、河道遷移
及三角洲發(fā)育階段。爛泥灣扇的沉積演化過程可
以劃分為3個(gè)階段，分別為早期泥石流沉積階段、間
歇期牽引流沉積階段以及后期泥石流沉積階段。
物源條件的差異是造成沖積扇沉積特征差異
的主要原因。沙柳河扇和泉吉河扇的沉積物組成
均為砂、礫質(zhì)沉積，但沙柳河扇的規(guī)模更大、發(fā)育更
成熟，其原因?yàn)樯沉拥奈镌磪^(qū)更大、搬運(yùn)距離更
長，而爛泥灣扇發(fā)育高泥質(zhì)含量的泥石流沉積，主
要是受物源區(qū)母巖巖性的控制。此外，氣候條件中
的濕度和風(fēng)場也對研究區(qū)沖積扇的沉積具有一定
的控制作用。由于青海湖北岸盛行北風(fēng)，因此沖積
扇發(fā)育于背風(fēng)側(cè)，湖浪作用較弱，沖積扇與湖水接
觸的位置為粉、細(xì)砂和淤泥沉積，而不發(fā)育各類波
浪成因的壩體。
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編輯鄒瀲滟

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