大理沖積扇含水層非均質(zhì)性分布規(guī)律研究

由明宇，覃榮高，曹廣祝，保靖琨

(昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,云南昆明 650093)

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大理沖積扇含水層非均質(zhì)性分布規(guī)律研究

由明宇，覃榮高，曹廣祝，保靖琨

(昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,云南昆明 650093)

洪-沖積扇的非均質(zhì)性分布規(guī)律對(duì)含水層滲流和污染物遷移研究、地下水污染管理、控制及修復(fù)具有重要意義。本文以大理點(diǎn)蒼山東麓隱仙溪洪-沖積扇為例，對(duì)其水動(dòng)力條件、沉積構(gòu)造模型、地形坡度與運(yùn)移距離的關(guān)系進(jìn)行探討。研究表明，沖積扇沉積非均質(zhì)受水動(dòng)力條件影響，當(dāng)水動(dòng)力較好時(shí)，沉積顆粒物為礫石和漂礫，填充泥質(zhì)和粉砂質(zhì)，水動(dòng)力較弱時(shí)沉積多為砂質(zhì)和粘土顆粒，扇面整體以水流河道為中心軸呈扇形沉積；沖積扇沉積顆粒物的分選性和磨圓度受地形坡度的影響，地形坡度大沉積顆粒物分選性和磨圓度差，搬運(yùn)距離越遠(yuǎn)分選性和磨圓度越好；扇頂因水動(dòng)力強(qiáng)，坡度大，沉積物分選性和磨圓度差，層理不發(fā)育，扇中扇緣隨著水動(dòng)力條件及地形坡度減弱，沉積物分選性和磨圓度逐漸變好，層理較為發(fā)育，沉積為水平或均勻?qū)永怼?/p>

沖積扇 沉積特征 非均質(zhì) 隱仙溪 大理

0 引言

對(duì)于基巖山區(qū)，相對(duì)平坦的沖積扇沉積平原往往是城市和工業(yè)活動(dòng)選址首選和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基地。沖積扇水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性使得沖積扇含水層地下水污染物遷移轉(zhuǎn)化研究成為了此類含水層地下水污染防治、管理及修復(fù)的難點(diǎn)。由于不同地區(qū)水文地質(zhì)條件差異性以及沖積扇含水層沉積過程的隨機(jī)性和復(fù)雜性，到目前為止，對(duì)于較大區(qū)域的完整沖積扇含水層空間非均質(zhì)性構(gòu)建，尤其是定量化描述沖積扇含水層整體非均質(zhì)性空間分布規(guī)律的研究相對(duì)較少。本文從水動(dòng)力條件、沉積層序、地形坡度和距離四個(gè)方面分析沖積扇含水層非均質(zhì)性分布規(guī)律。

沉積非均質(zhì)性的描述方法劃分為結(jié)構(gòu)模擬法、過程模型法和定性描述法三類(Koltermannetal.，1996)。由于沉積含水層的沉積結(jié)構(gòu)以及沉積過程對(duì)含水層滲透系數(shù)分布的空間非均質(zhì)性影響很大(王強(qiáng)等，2014；李宇平等，2015)，結(jié)構(gòu)模擬法和過程模型法受到越來越多學(xué)者的關(guān)注(Vanetal.，2011)。而沖積地層模型作為諸多地層模擬模型(水文模型、洪積模型、河網(wǎng)模型、彎道演化模型、辮狀河道模型等)中的一種典型模型。河流沖積扇的沉積研究應(yīng)與河流水流特征、沉積遷移、天然河流的河道變遷以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)水槽模型模擬研究等相結(jié)合(Bridgeetal.，2009)，通過三維地統(tǒng)計(jì)重構(gòu)方法模擬西班牙西北地區(qū)一個(gè)大尺度到中等尺度以細(xì)顆粒沉積為主的新生代沖積扇含水層，沙體主要根據(jù)其體積、平均厚度、最大區(qū)域以及最大等效直徑來進(jìn)行定量化描述(Faliveneetal.，2007)。建立了一個(gè)河道區(qū)、河漫灘和斜坡區(qū)的侵蝕和沉積遷移過程的三維數(shù)值模型，并通過模擬揭示控制河漫灘動(dòng)力及沖積建造的內(nèi)動(dòng)力和外動(dòng)力控制因素(Karssenbergetal.，2008)。近年來大量研究通過室內(nèi)試驗(yàn)(Rolleetal.，2012；Zhaoetal.，2015)、現(xiàn)場(chǎng)示蹤試驗(yàn)(Rolleetal.，2009；Pollocketal.，2010；Cardiffetal.，2011)、數(shù)學(xué)模型(Liuetal.，2013；Jiaoetal.，2014；Zhangetal.，2015)和地球物理反演(Meyerhoffetal.，2014；Binleyetal.，2015；Zhaoetal.，2015)等手段對(duì)含水層的非均質(zhì)性和各向異性進(jìn)行研究。沖積扇沉積過程中隨著搬運(yùn)距離的增加，沉積物顆粒粒徑自上而下逐漸變細(xì)，分選性和磨圓度逐漸變好(Sunetal.，2015)。從礫石含量、坡度、磨圓度及充填物等方面對(duì)隱仙溪沖積扇沉積分布特征進(jìn)行了分析(程立華等，2005；王興志等，2014)。利用GIS提取沖積扇地貌參數(shù)，并通過遙感影像解譯等方法對(duì)中國(guó)北方地區(qū)的沖積扇的發(fā)育特征和影響因素進(jìn)行分析總結(jié)(李新波，2007)。通過沖積扇網(wǎng)格劃分建模的方法對(duì)沖積扇構(gòu)型建模進(jìn)行研究(包興，2011)。通過序貫?zāi)M、相控建模、滲透系數(shù)的云-Markov模型等方法對(duì)華北平原含水層非均質(zhì)性進(jìn)行研究(馬榮，2012)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省大理市洱海西岸，主要由西側(cè)的點(diǎn)蒼山18條溪發(fā)育形成的大理洪-沖積扇裙，洪沖積扇裙南北跨度達(dá)50km，東西寬2km～3km。沖積扇主要由礫石、砂礫石、砂、黏土及填土等構(gòu)成。礫石、砂礫石及砂層分選性及磨圓度差異性較大，扇頂及扇中分選性及磨圓度差，而扇緣相對(duì)較好。蒼山走向與構(gòu)造線方向一致，海拔在3074m～4195m之間。洱海深大斷裂為研究區(qū)主干斷裂，萬花溪斷裂、錦溪斷裂、上陽溪斷裂則為本區(qū)次級(jí)斷裂。區(qū)內(nèi)地層主要出露前寒武系蒼山群大理巖、片麻巖、千枚巖、片巖，二疊系玄武巖、安山巖、石灰?guī)r，三疊系砂巖、頁巖、凝灰?guī)r，侏羅系砂泥巖互層，白堊系紫紅色砂巖夾泥巖，以及第四系更新統(tǒng)河湖相碎屑巖、泥灰?guī)r，松散堆積物(圖1)。

圖1 大理蒼山區(qū)域水文地質(zhì)圖

蒼山?jīng)_積扇裙的沉積層主要是第四系，包括更新統(tǒng)、全新統(tǒng)兩部分。更新統(tǒng)(Qp)松毛坡組(Qps)：青灰、黃灰色礫巖。礫石成分主要有灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、石英巖、正長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖等。全新統(tǒng)(Qh)按其成因不同分為六個(gè)類型：湖相堆積(Qhl)主要為粘土、粉砂、細(xì)砂堆積，夾草炭粘土層；湖泊、河流相堆積(Qhl+al)粒度比前者略粗；河流相堆枳(Qhal)多為砂、礫石層；河流、洪積相堆積(Qhal+pl)一般為洪積扇裙到河流、湖相堆積的過度型，也以礫、砂堆積為主；洪積相堆積(Qhpl)主要以洪積扇裙的形式出現(xiàn)，堆積物的特點(diǎn)是巨石、礫、砂、粘土等雜亂堆積，一般不具分選性。而對(duì)于大理隱仙溪沖積扇層，其沉積層主要為Qhl+al、Qhal+pl、Qhpl。

2 研究方法

本次將研究區(qū)顆粒物的粒徑大分為3級(jí)，即巨粒(漂石和卵石)、粗粒(礫粒)、粗粒(砂粒)和細(xì)粒(粉粒和粘粒)三類。即巨礫、礫石、砂和粘土三類。野外對(duì)扇頂、扇中、扇緣分別在平行和垂直于扇軸方向?qū)?0組剖面進(jìn)行粒度統(tǒng)計(jì)。在扇頂、扇中和扇緣部位各取一個(gè)典型剖面分析沖積扇在沉積過程的沉積層序、物質(zhì)組成、地形坡度、水動(dòng)力條件。

3 地質(zhì)調(diào)查與試驗(yàn)分析

將圖1中的隱仙溪沖積扇按圖2中布置的勘探線對(duì)其出露剖面進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查與采樣分析，從而獲取沖積扇含水層非均質(zhì)性空間分布特征及規(guī)律?？傮w上，隱仙溪沖積扇扇形大致呈軸對(duì)稱，由扇頂向扇緣地形坡度逐漸減小，沉積物呈扇形沉積。下面分別從(水動(dòng)力條件、沉積演化模式、坡度和搬運(yùn)距離)等四個(gè)方面分析沖積扇垂向和橫向的非均質(zhì)沉積分布規(guī)律。

圖2 隱仙溪沖積扇剖面分布圖

3.1 顆粒物垂向非均質(zhì)分布特征

通過對(duì)隱仙溪沖積扇不同部位地質(zhì)剖面進(jìn)行調(diào)查分析，獲得沖積扇顆粒物空間非均質(zhì)性沉積分布規(guī)律特征。圖3為隱仙溪沖積扇不同部位的三個(gè)鉆孔柱狀圖從圖中可以看出沖積扇從扇頂?shù)缴染壋练e物分布在垂向上呈高度非均質(zhì)分布特征。

扇頂洪積相堆積(Qhpl)，主要以洪積扇裙的形式出現(xiàn)。堆積物的特點(diǎn)是巨石、礫、砂、粘土等雜亂堆積。沉積特點(diǎn)是：第①層為土黃色砂質(zhì)粉土與腐殖土互層；第②層為灰黃色礫石夾黏土層，礫石分選性和磨圓度差；第③層為灰白色卵石層充填粘土，礫石間隙有砂和粉土等充填，礫石磨圓度中等，分選性較差，以扁平礫石為主，與下層不同，證明顆粒物來源不同；第④層為灰黃色，粉質(zhì)粘土礫石層，磨圓度較好；第⑤層為土黃色、灰黃色，粉砂-中砂礫石層，分選性差，磨圓度中等。圖4為扇頂30組剖面中具代表性的一組剖面A-A′沉積剖面照片，橫剖面鏡向255°。

扇中河流、洪積相堆積(Qhal+pl)，為洪積扇裙到河流、湖相堆積的過度型，以礫、砂堆積為主。其沉積特點(diǎn)是：第①層為灰黑色砂質(zhì)粉土與腐殖土互層；第②層為灰白色粗砂、粉砂層充填礫石，分選性磨圓性較差；第③層為紅褐色、灰白色，粉質(zhì)粘土夾礫石，分選性磨圓度均較差；第④層為灰黑色、土黃色粗砂粉砂層夾礫石，礫石排列雜亂磨圓度差，分選性差；第⑤層為灰黃色粉質(zhì)粘土層夾礫石，礫石磨圓度較好，分選性較好，已具有水平定向排列的趨勢(shì)；第⑥層為灰黑色，粗砂層夾礫石。圖5為調(diào)查的25組扇中橫縱中的一組剖面B-B′的沉積剖面照片,橫剖面鏡向260°。

扇緣湖泊、河流相堆積(Qhl+al)，主要為粘土、粉砂、細(xì)砂堆積，夾草炭粘土層。第①層為灰黑色、褐黃色的腐殖土與淤泥質(zhì)粉土，夾植物根系；第②層為灰黑色泥炭質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粉土與砂質(zhì)粉土互層；第③層為灰色砂質(zhì)粉土與中砂互層；第④層為灰白色粗砂，底部滲水，未見底。圖6為扇緣25組扇緣剖面中的一組C-C′沉積剖面照片,縱剖面鏡向255°。

3.2 顆粒物橫向非均質(zhì)性分布特征

水平方向上通過圖2網(wǎng)格式取樣，自扇頂至扇緣取樣共80組，進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，求得沖積扇扇頂、扇中、扇緣的組成物質(zhì)級(jí)配關(guān)系，即顆粒物所占百分比，將其分為四類：巨礫、礫石、砂、粘土，野外統(tǒng)計(jì)時(shí)將砂和粘土分為一個(gè)量級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。下表為各部位顆粒物分配關(guān)系。表1為扇面橫向粒徑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與位置關(guān)系，圖7為巨礫、礫石、砂粘土在沖積扇不同部位所占百分比。

圖3 隱仙溪沖積扇地層柱狀圖

圖4 A-A′線沉積剖面照片

圖5 B-B′線沉積剖面照片

在沖積扇扇面橫向上，在扇頂發(fā)生粘滯性較高的泥石流沉積，形成雜亂的礫石層堆積，在地表水動(dòng)力的垂直和水平兩個(gè)方向的作用下，從谷口到扇中，在地表的水平徑流的作用下細(xì)小顆粒逐漸向下游堆積，大顆?？障短畛湫☆w粒，在坡面流的長(zhǎng)期作用下扇頂靠谷口1/3到扇頂至扇中1/3的距離是砂和粘土含量最少的部位，分選性極差，礫石沉積無規(guī)律性，在整個(gè)扇頂部位巨礫含量所占百分比是僅次于大粒徑礫石含量的；扇中是泥石流作用的末端，水流沉積為主導(dǎo)動(dòng)力，砂礫巖為主要組成物質(zhì)、具有疊瓦狀和水平狀排列，地表水平徑流繼續(xù)將在上游攜帶的泥沙等小顆粒物填充在細(xì)小的空隙中，但空隙的分布時(shí)不規(guī)則的，礫石粒徑逐漸變均勻，含量也最多，從扇中頂部到扇中底部磨圓度和沉積排列逐漸變好，即片流和篩選沉積；在扇緣，遠(yuǎn)離主河道兩旁的扇面上，片流和篩網(wǎng)狀水流為主，沉積的基本為細(xì)小顆粒的砂、粘土或者是泥炭土等，近洱海邊緣區(qū)域

受湖湘沉積作用的影響，沉積層序明顯，顆粒較細(xì)。

圖6 C-C′線沉積剖面照片

坡度S扇頂(0^1.8km)扇中(1.8^3.1km)扇緣(3.1^5.1km)扇頂(10°^15°)巨礫:5%^10%礫石:65%^75%砂、粘土:15%^30%過渡帶扇中(5°^8°)過渡帶巨礫:1%^2%礫石:49%^58%砂、粘土:40%^50%過渡帶扇緣(3°^5°)過渡帶巨礫:0礫石:3%^5%砂、粘土:95%^97%

圖7 巨礫、礫石、砂粘土在沖積扇不同部位所占百分比

3.3 沖積扇的發(fā)育機(jī)制分析

通過對(duì)隱仙溪沖積扇的垂直斷面和水平扇面分析表明：隱仙溪沖積扇扇頂沉積層以均勻?qū)永砗瓦f變層理為主，扇頂沉積物層序紊亂，泥石流沖積沉積作用是其形成主要原因；扇中主要發(fā)育平行層理和交錯(cuò)層理，主要由瓣?duì)钇旅媪鞒练e作用形成；扇緣部位水平紋理和均勻?qū)永磔^為發(fā)育。沉積過程泥石流沉積與水流沉積互層，扇頂多為泥石流沉積。

如果沖積扇上的沉積物的堆積速度大于盆地的沉降速度，沖積扇將不斷向盆地方向推進(jìn)，形成向盆地沉積。沉積序列是扇頂沉積覆在扇中沉積上，扇中沉積又覆于扇緣沉積上，形成上粗下細(xì)的進(jìn)積型反旋回沉積序列。反旋回沉積序列的沉積構(gòu)造是上述序列的倒置。泥石流作用形成的是交錯(cuò)層理，水流形成的是均勻?qū)永怼?/p>

4 討論

4.1 沖積扇沉積的水動(dòng)力條件

大理隱仙溪沖積扇水動(dòng)力條件為水流沉淀沉積，泥石流沉積以及兩者共同沉積(Ramanathanetal.，2010) 。隱仙溪沖積扇的水流沉積發(fā)生在河道，片流和篩選沉積。水流河道沉積過程中通常是回填物為碎石而形成疊瓦狀、塊狀或厚層狀沉積構(gòu)造。粘滯性低的泥石流形成層級(jí)沉積層，粒度分布在空間上呈扁平狀定向水平。高粘滯性的泥石流具有均勻的顆粒分布，泥石流流向垂直于顆粒粒徑優(yōu)勢(shì)方向(Dell’Arciprete Detal.，2012)。

大理隱仙溪沖積扇水流的作用效果是坡面流，坡面流中夾帶大量碎屑物時(shí)會(huì)在地表形成粗顆粒物的沉積形式。長(zhǎng)時(shí)間暴露于地表，風(fēng)化過程會(huì)吹走沉積物的細(xì)粒成分剩下顆粒粗大的成分，形成殘留粗粒沉積。坡面流和風(fēng)積作用可以在沖積扇的扇緣形成細(xì)砂沙裙沉積，即在沖積扇扇緣或扇邊緣的顆粒沉積物多為粉砂或細(xì)砂粘土等。當(dāng)水流攜帶的泥沙礫石等從山口流出，在失去地形等的束縛后，會(huì)形成平面上呈扇狀的沖積地形，扇頂一般顆粒物較大，直徑近幾十米的巨礫到毫米級(jí)的粉砂粘土等，隨著水動(dòng)力的逐漸減弱，不再攜帶大顆粒的物質(zhì)繼續(xù)前進(jìn)，會(huì)在水流經(jīng)過處，逐漸卸載，顆粒物粒徑逐漸變小，在扇緣處基本為砂到粘土級(jí)的沉積物，并逐層沉積直到扇緣處入?；蚴呛雍?。洪水作用即泥石流作用下的沖積扇會(huì)偶有紊亂的層沉積，一次泥石流發(fā)生會(huì)攜帶大量的巨礫、碎石、砂、粘土等，當(dāng)泥石流沖出山口時(shí)，在沒有外作用抑制的情況下，泥石流的層級(jí)方式會(huì)相對(duì)于水流沉積雜亂，層級(jí)層序一般為扇頂巨礫較多夾碎石、粘；扇中含少量巨礫且粒徑較扇頂較小，主成分為碎石夾粘土；扇緣偶含巨礫且粒徑在5m～10m左右，主要成分為砂和粘土。扇頂層級(jí)相對(duì)混亂，扇中能夠分出，扇緣層級(jí)較清晰。圖8、圖9為隱仙溪沖積扇的兩種水動(dòng)力條件圖。

圖8 泥石流扇沉積示意圖

圖9 水流沉淀沉積示意圖

4.2 沖積扇沉積中坡度與搬運(yùn)距離關(guān)系分析

4.2.1 地形坡度的計(jì)算

沖積扇的扇面結(jié)構(gòu)和同心輪廓能夠啟示其沉積形狀可以通過數(shù)學(xué)式表達(dá)。如果沖積扇的梯度不改變，并且將它的輪廓視為真實(shí)圓弧曲線，它的結(jié)構(gòu)可以通過圓錐方程表達(dá)。扇面坡度減小一般從扇頂?shù)较缕律染墸瑳_積扇只有部分輪廓是真正的關(guān)于一個(gè)定點(diǎn)的圓弧。沖積扇有凹面和凸面曲率——沖積扇徑向輪廓是內(nèi)凹的，沖積扇交疊部分輪廓是外凸的。

我們可以用算得出的方程(Troeh，1965)，關(guān)于沖積扇的凹凸率的方程如下:

Z=P+SR+LR2

(1)

式中：Z為沖積扇上任一點(diǎn)的海拔高度；P為理論扇頂?shù)母叨龋部赏ㄟ^構(gòu)建兩個(gè)或兩個(gè)以上的垂直于接近圓形輪廓的切線來實(shí)現(xiàn)P點(diǎn)定位，P點(diǎn)的高度通常高于真實(shí)扇頂?shù)母叨龋籗為理論上以P點(diǎn)為頂點(diǎn)扇面的坡度斜率；L為沿徑向線斜率變化率的一半；R為到P點(diǎn)的徑向距離。這個(gè)方程能夠解決一個(gè)特殊的沖積扇通過測(cè)量沿徑向線地形圖。

在進(jìn)行斷面測(cè)量時(shí)在整個(gè)沖積扇地形坡度的凹凸關(guān)系是，扇兩側(cè)徑向上，向內(nèi)凹，扇緣和扇中交疊部分為向外凸，扇面內(nèi)部整體為內(nèi)凹向中心。扇頂坡度向內(nèi)凹曲較大，兩側(cè)邊緣也向內(nèi)凹，與扇中交疊部分向外側(cè)凸出，在地形坡度上如此，同時(shí)水動(dòng)力和距離三者共同作用下扇頂內(nèi)部主要沉積粒徑大的巨礫和粗礫石；扇面依次往下，扇中的坡面結(jié)構(gòu)與扇頂相似，但因?yàn)槠旅婢嚯x的增加，和外動(dòng)力的減弱，扇中逐漸沉積粒徑中等或較小的礫石，砂和粘土的比重逐漸增大；扇緣接替扇中沉積，逐漸向邊緣凸出。

4.2.2 搬運(yùn)距離的計(jì)算

對(duì)于顆粒物在水動(dòng)力條件、坡度的作用下其與搬運(yùn)距離的之間的關(guān)系，我們可以將摩擦力公式F=μFn做簡(jiǎn)單推導(dǎo)得出(2)式、(3)式的顆粒物搬運(yùn)距離和沉積公式。可用下式表達(dá)：

F+G·sinθ=f

(2)

式中：F為水動(dòng)力，在沉積物出山口后即消失(即牛頓第二定律里面的慣性力)；G為沉積物自身重力；f為坡面摩擦力；θ為坡面角。

水動(dòng)力條件在河流或泥石流出山口處(Meyerhoff，2014)，其動(dòng)力條件在缺少山地地形束縛后，逐漸卸載下來，水石的內(nèi)動(dòng)力作用即自身的重力逐漸減弱，將克服摩擦阻力的合力看作是慣性力，沉積是慣性力不足以克服水石在沿途所受到的摩擦阻力f，即慣性力克服外動(dòng)力在沖積扇上不斷沉積的過程。

摩擦阻力的表達(dá)可用下式表達(dá):

f=μ·g·sinθ·l·m

(3)

式中：μ為各坡段的摩擦系數(shù)，g為重力加速度，θ為各坡段坡度角，l為各段長(zhǎng)度，m為水石質(zhì)量，其中除g不變外，其他參數(shù)均為變量。將沖積扇顆粒物沉積方式分為三類，一類是扇頂沉積，為巨礫，和粒徑較大的礫石；第二類是扇中沉積，為礫石和碎石；第三類是扇中，為砂和粘土。

根據(jù)扇頂、扇中、扇緣各自坡度、徑向長(zhǎng)度參數(shù)不同取值，將Troeh已得的扇面方程和公式(3)組成方程組，可得出如下結(jié)果：1)在扇頂，坡度大、阻力大，克服這部分摩擦力的大粒徑的礫石沉積下來搬運(yùn)距離最短，其磨圓度也就最弱，分選性最好，各粒徑級(jí)配均有；2)扇中隨著搬運(yùn)距離的增加、水動(dòng)力逐漸減弱、坡度逐漸降低，卸載的多為粒徑中的碎石，磨圓度中等，分選性中等；3)扇緣部位已是水流動(dòng)力作用的末端，但其摩擦阻力卻依然存在，剩余的細(xì)小顆粒物在經(jīng)過進(jìn)一步的沖刷后，其磨圓度最好，分選性也最差，故此處基本為砂、粘土和極少量的礫石。

4.3 沖積扇的沉積演化模式

通過前面鉆孔圖和剖面圖，可以看出沖積扇的沉積構(gòu)造主要是疊瓦狀構(gòu)造，扁平礫石在流水的作用下均向同一方向傾斜排列的現(xiàn)象。在鉆孔圖和剖面圖上我們看出沖積扇含水層的層狀差異性很大，無論是在同層內(nèi)部和還是層間均表現(xiàn)出明顯的非均質(zhì)性。扇頂為均勻?qū)永砗瓦f變層理，扇頂沉積物的顆粒物粒徑最大，沉積層序最紊亂，泥石流沉積是其主要的搬運(yùn)和沉積機(jī)制，無分選性、無定向排列，礫石雜亂堆積，能顯現(xiàn)礫石層面，雜亂的礫巖層呈現(xiàn)均勻?qū)永砘驂K狀層理。扇中沉積層是平行層理和交錯(cuò)層理，水動(dòng)力由瓣?duì)钇旅媪鞒练e形成，礫石多具疊瓦狀構(gòu)造，也出現(xiàn)向相反的兩組疊瓦狀構(gòu)造，沖淤構(gòu)造豐富。扇緣沉積一般是水平紋理和均勻?qū)永矶?，粘土和粉砂是此段主要組成物質(zhì)，上層為粘土層或泥炭土層，下層為砂層(圖10)。

圖10 沖積扇沉積結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)沖積扇上的沉積物的堆積速度大于盆地的沉降速度，沖積扇將不斷向盆地方向推進(jìn)，形成向盆地沉積。沉積序列是扇頂覆在扇中沉積上，扇中又覆于扇緣沉積上，形成上粗下細(xì)的進(jìn)積型反旋回沉積序列。反旋回沉積序列的沉積構(gòu)造是上述序列的倒置。

5 結(jié)論

本文以大理隱仙溪洪-沖積扇為研究基地，在大量野外調(diào)查及室內(nèi)試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，主要獲得以下結(jié)論：

(1)沖積扇沉積非均質(zhì)受水動(dòng)力條件控制，水動(dòng)力較好時(shí)，沉積顆粒物為礫石和漂礫，無層理，多為泥質(zhì)及粉砂質(zhì)填充，而位于河流附近沉積則多為以河道為中心呈扇形沉積。

(2)地形坡度和搬運(yùn)距離主要影 響洪-沖積扇沉積顆粒物的分選性和磨圓度。地形坡度越大沉積顆粒物分選性和磨圓度越差，相反，而搬運(yùn)距離越遠(yuǎn)分選性和磨圓度越好。

(3)沖積扇沉積構(gòu)造主要受水動(dòng)力條件及沉積旋回作用的影響，扇頂區(qū)由于水動(dòng)力較強(qiáng)，坡度大，沉積物分選性和磨圓度較差，層理不發(fā)育，而隨著水動(dòng)力條件及地形坡度減弱，扇中扇緣分選性和磨圓度逐漸變好，層理較為發(fā)育。

致謝：本文得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41402215,41562012)及昆明理工大學(xué)引進(jìn)人才基金資助項(xiàng)目(KKZ3201421026)的資助，同時(shí)幾位匿名評(píng)審專家以及主編提出的寶貴意見為本文的完善提供了很大的幫助，在此表示感謝！

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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Heterogeneous Distribution of the Aquifer Sediments in an Alluvial Fan of Dali,Yunnan

YOU Ming-yu,QIN Rong-gao,CAO Guang-zhu,BAO Jing-kun

(FacultyofLandResourcesEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650093)

Alluvial fan is a kind of typical aquifers.The heterogeneous distribution of its sediments is important for the study of aquifer transfusion and migration of contamination as well as its management,control and recovery.Taking a alluvial fan of Dali as an example,this work studies the dynamic conditions,sedimentary structure model and the relationship between slope and distance of alluvial fan.Research shows that alluvial fan depositional heterogeneity is affected by hydrodynamic conditions.When the water power is better,the sedimentary particles are gravel and boulder and fill the muddy and silty.As the hydrodynamic is weak,sedimentary particles are dominated by sandy and clay grains.Sorting characteristics and grinding roundness of sedimentary particles are influenced by terrain slope.It means that as the local gradient is larger,sorting and roundness of sedimentary particles will become poor,while the farther distance can lead to better separating and grinding roundness.For the top fan,because of the strong hydrodynamic,slope,sediment separation and poor psephicity,bedding cannot develop well.At the fan edge,as the hydrodynamic conditions and terrain slope become weaker and sediment sorting and roundness are gradually getting better；more beds develop to result in horizontal deposition or uniform beds.

alluvial fan,sedimentary characteristics,heterogeneity,Yinxianxi,Dali

2015-11-20；

2016-07-03；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

國(guó)家自然基金項(xiàng)目“沖積扇含水層非均質(zhì)性構(gòu)建及其溶質(zhì)遷移數(shù)值模擬研究”(41402215)、國(guó)家自然基金項(xiàng)目“巖溶-裂隙含水層地下水重金屬遷移機(jī)理研究”(41562012)、昆明理工大學(xué)引進(jìn)人才基金資助項(xiàng)目(KKZ3201421026)共同資助。

由明宇(1989年-)，女，碩士研究生，主要從事地下水環(huán)境污染物遷移模擬方面的研究。E-mail：youmingyu2008@126.com。

覃榮高(1982年-)，男，講師，主要從事水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)方面的研究。E-mail：qinronggao@ 126.com。

P641.2

A

0495-5331(2016)04-0734-09

You Ming-yu,Qin Rong-gao,Cao Guang-zhu,Bao Jing-kun.Heterogeneous distribution of the aquifer sediments in an alluvial fan of Dali,Yunnan[J].Geology and Exploration,2016,52(4):0734-0742.