白立科 邱隆偉，2，3 楊勇強(qiáng)，2，3 杜雙虎 楊保良 韓曉彤

1 中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580 2 深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266580 3 海洋試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266237

1 概述

“非主物源體系”的淺水灘壩砂體已成為中國(guó)油氣勘探的重要接替目標(biāo)，潛力巨大(姜在興等，2017)。灘壩作為一種發(fā)育于濱岸帶重要的沉積砂體，對(duì)于陸相湖盆灘壩沉積特征及沉積模式，學(xué)者們已經(jīng)做了大量研究(張宇，2008；韓元紅等，2016；鄧世彪等，2017；姜在興等，2017；時(shí)瑞坤等，2018；王旭影和姜在興，2018)。對(duì)于灘壩沉積類型的分類研究，朱筱敏等(1994)把陸相湖盆中灘壩劃分為湖岸線拐彎處灘壩、水下古隆起灘壩、開闊淺湖灘壩和短軸三角洲側(cè)緣灘壩；陳世悅等(2000)分析了惠民凹陷西部古近系沙河街組砂質(zhì)灘壩和生物碎屑灘壩的沉積特征及沉積模式；操應(yīng)長(zhǎng)等(2009)根據(jù)濱淺湖地區(qū)地貌特征及水動(dòng)力條件差異，將濱淺湖灘壩沉積在空間上分為灘壩共生、有灘無壩及有壩無灘3種組合模式。對(duì)于灘壩發(fā)育的成因機(jī)制及控制因素，越來越多的學(xué)者更加重視不同物源體系及沉積動(dòng)力學(xué)對(duì)于灘壩沉積的影響。姜在興等(2015)提出灘壩是“風(fēng)(風(fēng)浪)-源(物源)-盆(盆地演化)”系統(tǒng)內(nèi)綜合作用下的產(chǎn)物并分析其耦合關(guān)系；楊勇強(qiáng)等(2011)認(rèn)為灘壩形成受到物源類型、物源供應(yīng)強(qiáng)度及水動(dòng)力等因素綜合影響，并建立了基巖—灘壩、正常三角洲—灘壩、扇三角洲—灘壩以及碳酸鹽巖灘壩4種沉積模式；李國(guó)斌等(2008)則提出“氣(氣候)-源(物源)-盆(盆地)”系統(tǒng)控制灘壩沉積，波浪、物源和盆地的構(gòu)造特點(diǎn)以及古地貌等因素聯(lián)合控制灘壩的沉積作用；田繼軍和姜在興(2012)認(rèn)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)供給以及沉積水動(dòng)力對(duì)灘壩砂體空間分布有重要的控制作用。灘壩沉積模式研究多集中于陸相斷陷湖盆沉積環(huán)境，由于灘壩受三角洲物源體系影響較大，其發(fā)育特征常有較強(qiáng)的繼承性，而對(duì)于現(xiàn)代開闊淺湖的近物源灘壩砂體成因研究相對(duì)較少。實(shí)際上，開闊淺湖灘壩沉積更多受到古地貌及古物源的控制，并受到沿岸流及波浪的改造，先前沉積物受較短距離搬運(yùn)改造再沉積，其發(fā)育規(guī)模對(duì)于后期灘壩沉積具有重要影響。

圖 1 山東峽山湖(a)及研究剖面(b)位置(據(jù)邱隆偉等，2009； 商曉飛等，2018；有修改)Fig.1 Location of Xiashan Lake in Shandong Province(a)， and the study sections(b)(modified from Qiu et al.， 2009； Shang et al.， 2018)

前人對(duì)峽山湖現(xiàn)代沉積灘砂以及壩砂的沉積特征和沉積演化進(jìn)行了詳細(xì)分析，湖水位、湖浪作用以及風(fēng)的改造分別成為壩砂及灘砂形成及演化的關(guān)鍵因素(邱隆偉等，2009，2010；王升蘭等，2014)。但是對(duì)于該區(qū)域?yàn)蔚目v向沉積特征解剖不夠，另外，盡管也意識(shí)到了風(fēng)成物質(zhì)在研究區(qū)灘壩沉積中的存在，但是對(duì)于其和灘壩之間的關(guān)系及形成過程等問題研究不足。筆者在野外實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，以沉積學(xué)以及沉積水動(dòng)力學(xué)為指導(dǎo)，利用露頭、探地雷達(dá)(GPR)和探槽等技術(shù)對(duì)典型灘壩沉積剖面進(jìn)行精細(xì)分析，并結(jié)合各目的層位粒度分析資料，提取敏感粒度組分，利用對(duì)數(shù)粒級(jí)提取法分析水動(dòng)力條件變化及沉積環(huán)境的演化，弄清峽山湖東岸灘壩砂體發(fā)育主控因素以及沉積模式，以期為此類儲(chǔ)集層的勘探開發(fā)提供較為可靠的參考。

2 研究區(qū)概況

峽山水庫(kù)是濰河流域在山東半島地區(qū)的一個(gè)大型水庫(kù)，也是山東省最大的水庫(kù)。峽山水庫(kù)是人為作用形成的濰河中下游低洼地和流水匯集區(qū)，由壩和兩岸的高地或圍堤而形成。四季常受季風(fēng)的影響，在水面常形成波浪、水體大規(guī)模流動(dòng)等現(xiàn)象，其與湖泊相比，可以說是現(xiàn)代的人工湖。峽山水庫(kù)位于山東半島東部濰坊市境內(nèi)(圖 1)，地理位置介于東經(jīng)119°21′～119°31′、北緯36°16′～36°31′之間。水庫(kù)南北長(zhǎng)30ikm，東西寬15ikm，水庫(kù)集水面積4210ikm2(郭照河等，2004；鄭巖和胡志強(qiáng)，2016；王杰，2018)。水庫(kù)位于濰坊市南部，濰坊市近45年平均風(fēng)速呈西北—東南走向，中部存在最大值，風(fēng)速大于3.4im/s，隨地形深入大陸，風(fēng)速逐漸遞減，濰坊市南部出現(xiàn)風(fēng)速最大值3.4im/s(張秀珍等，2008；高曉梅等，2009)。水庫(kù)輪廓類似于喇叭型，南部較窄，北部較寬。壩體在北部，濰河河水從南邊入庫(kù)。水庫(kù)西邊地勢(shì)較陡，東邊地勢(shì)較低。研究區(qū)位于峽山湖東部(圖1-a)。每年春季和夏季枯水期湖水位下降幅度較大，各個(gè)沉積體常暴露于水面之上(商曉飛等，2018)，為野外實(shí)地研究提供了良好的條件。

圖 2 山東峽山湖東岸灘壩典型沉積特征Fig.2 Typical sedimentary characteristics of beach-bar in the east coast of Xiashan Lake in Shandong Province

3 灘壩沉積類型及分布

峽山湖東部研究區(qū)內(nèi)沿湖岸線有不同類型的灘壩沉積發(fā)育，結(jié)合姜在興等(2015)、楊勇強(qiáng)等(2011)及田繼軍和姜在興(2012)對(duì)灘壩沉積分類的研究，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)灘壩的分布位置、距湖岸線的遠(yuǎn)近及成因特征將灘壩類型分為沿岸灘壩、近岸灘壩以及遠(yuǎn)岸灘壩，本次研究的重點(diǎn)主要為位于研究區(qū)東北部的遠(yuǎn)岸灘壩區(qū)域(圖1-b)。

湖泊東岸岸線平直處主要以沿岸灘壩沉積為主，但砂體較薄，分布相對(duì)較廣，主要以灘砂沉積為主，廣泛發(fā)育近似平行岸線的線狀灘脊、鉤鐮狀灘脊以及斜交岸線的鰭狀灘脊(圖 2-a至2-c)，受湖浪改造作用明顯。隨著湖水位不斷下降，早期形成的灘砂逐漸暴露于水面之上受到風(fēng)成作用影響，灘砂規(guī)模不斷向湖方向發(fā)育。而湖泊近岸灘壩發(fā)育于湖泊東岸的南部，距離岸線較遠(yuǎn)，受到人工壩的影響造成水下的局部隆起(圖 2-e)，主要以發(fā)育規(guī)模較小的壩砂體為主，其周緣也發(fā)育規(guī)模較小的灘砂(圖2-d)。隨著湖水位的下降，岸線逐漸向湖方向推移，壩砂體頂部受到風(fēng)成作用影響發(fā)育風(fēng)成沉積(圖 2-f)，壩后形成局部湖灣及沼澤。

遠(yuǎn)岸灘壩沉積初期由于水下隆起的存在，波浪以及湖流在沖刷搬運(yùn)沿岸沉積物之后在此區(qū)域消能，逐漸由于沉積物的不斷堆積演化為早期灘壩砂體(圖 2-h,2-i)。垂向上，其灘壩沉積過程完整連續(xù)、沉積構(gòu)造發(fā)育清晰、觀測(cè)條件更為良好，故本次重點(diǎn)選取其向岸一側(cè)進(jìn)行剖面研究及取樣分析。研究區(qū)遠(yuǎn)岸灘壩發(fā)育初期較近岸灘壩距離岸線更遠(yuǎn)，隨著湖水位及岸線的不斷變化，灘壩砂體受到風(fēng)、沿岸流以及波浪的多重改造作用，枯水期壩體接受風(fēng)的改造作用，豐水期則接受湖浪改造作用，逐漸形成多期的灘壩展布形態(tài)。最終以砂壩沉積為主，壩前發(fā)育灘脊及席狀砂沉積，壩主體規(guī)模較大，最大壩體厚度距離湖面可達(dá)4im左右，并且其壩后發(fā)育較大規(guī)模湖灣及沼澤(圖 2-g)，頂部發(fā)育薄層風(fēng)成砂沉積。

圖 3 山東峽山湖探槽剖面1及其沉積特征Fig.3 Trench section 1 and its sedimentary characteristics of Xiashan Lake in Shandong Province

4 沉積特征

本次研究對(duì)多個(gè)不同類型的灘壩剖面進(jìn)行野外觀察分析，選取了研究區(qū)北部遠(yuǎn)岸灘壩東側(cè)的2個(gè)人工剖面進(jìn)行詳細(xì)分析(圖 1)，并取得樣品進(jìn)行室內(nèi)粒度參數(shù)分析；提取環(huán)境敏感粒度組分分析沉積環(huán)境中沉積動(dòng)力的變化；綜合利用GPR技術(shù)對(duì)研究區(qū)東岸古風(fēng)向及古地貌進(jìn)行恢復(fù)，在探槽剖面南部選取了2個(gè)特征明顯的垂直岸線雷達(dá)剖面進(jìn)行對(duì)比研究。

4.1 沉積構(gòu)造及粒度分析

剖面1平面上位于遠(yuǎn)岸灘壩東側(cè)壩后湖灣(圖1-b)，由于季節(jié)性枯水期剖面出露較好。剖面整體高1.8im左右，由底部至頂部沉積特征變化明顯。剖面根據(jù)沉積特征可分為頂部、上部及下部3部分，層系界面較為清晰，不具沖刷現(xiàn)象，層系間為突變接觸(圖 3)，上下2部分具明顯的風(fēng)成沉積特征。

下部砂質(zhì)沉積由黃色粉—細(xì)砂層組成，分選較好，泥質(zhì)含量極少，不含粗粒物質(zhì)，層理主要發(fā)育規(guī)模較大的低角度板狀交錯(cuò)層理及水平紋層，水平紋層層系橫向延展性較強(qiáng)且類似席狀，垂向整體厚度約0.6im，其較細(xì)粒的砂質(zhì)沉積物、大型交錯(cuò)層理的發(fā)育及低泥質(zhì)含量與風(fēng)成沉積特征基本一致(李志德等，2004；梅冥相等，2004；梅冥相和蘇德辰，2014；陳驥等，2018)。

上部砂質(zhì)沉積較厚，粒度稍有變粗，以細(xì)—中砂為主，發(fā)育高角度大型板狀交錯(cuò)層理，傾角為10～20°，局部層系界面呈低角度楔狀相交，且不存在沖刷構(gòu)造，分選較好，推測(cè)為風(fēng)成沙丘沉積，發(fā)育有頂積層；局部紋層中還觀察到規(guī)模較小的粘附波痕及波狀紋層，是暫時(shí)性水流或潛水位的上升所發(fā)育的潮濕型沙丘間沉積的特殊構(gòu)造(李志德等，2004)。

剖面頂部泥質(zhì)含量明顯增加，并且砂質(zhì)層中粗粒物質(zhì)明顯增多，分選有變差的趨勢(shì)，剖面可見明顯砂泥薄互層，整體沉積表現(xiàn)為不明顯的反粒序，平行層理、沖洗層理、波狀層理發(fā)育，局部紋層規(guī)模較小。厚度較下部風(fēng)成沉積小且?guī)r性橫向差異較大，最厚0.3～0.4im，并且保存有大量植物根系以及生物螺化石，為水成沉積作用的重要特征，系水位上升—下降之后，不斷向湖方向推移形成的壩后沼澤或暫時(shí)性湖灣(圖 4)。

圖 4 山東峽山湖探槽剖面1垂向相序及沉積特征分析Fig.4 Sedimentary characteristic analysis and vertical phase sequence of trench section 1 of Xiashan Lake in Shandong Province

剖面2與剖面1距離較近(圖1-b)，出露亦較好(圖 5)。剖面高度約為3im，底部沉積物以發(fā)育大型低角度交錯(cuò)層理及水平紋層的黃色及暗紅色細(xì)砂為主，分選較好，層系界面平直，不具沖刷構(gòu)造，厚度約為1.2im且橫向延伸較好，不存在粗粒物質(zhì)且泥質(zhì)含量很低；剖面中部發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理以及塊狀層理，以細(xì)砂為主；受氣候以及流水改造影響，沙丘間沉積被充填改造，層系間發(fā)育粘附瘤，使得部分層理發(fā)育不明顯而以塊狀構(gòu)造為主，不含生物介殼或植物根系；與上部砂質(zhì)沉積之間存在1層暗色泥質(zhì)層，與下部砂質(zhì)沉積為突變接觸，層系界面存在明顯的風(fēng)蝕現(xiàn)象。暗色泥質(zhì)層及其上部整體厚度為0.8im左右，橫向厚度發(fā)育差別較大，以板狀交錯(cuò)層理、平行層理為主，出現(xiàn)砂泥混雜沉積以及薄互層，整體巖性相對(duì)混雜但分選較好，粗粒物質(zhì)增多；頂部泥質(zhì)層發(fā)育大量植物根系以及生物碎屑。

圖 5 山東峽山湖探槽剖面2及其沉積特征Fig.5 Trench section 2 and its sedimentary characteristics of Xiashan Lake in Shandong Province

圖 6 山東峽山湖探槽剖面2垂向相序及沉積特征分析Fig.6 Sedimentary characteristic analysis and vertical phase sequence of trench section 2 of Xiashan Lake in Shandong Province

垂向上剖面2與剖面1相似(圖 6)，剖面下部砂體主要以連續(xù)性較好的大型板狀交錯(cuò)層理及水平紋層細(xì)砂為主，粒序不明顯，分選較好，泥質(zhì)含量極少，中部砂體單層厚度變大，層系間可見風(fēng)蝕現(xiàn)象；剖面上部則出現(xiàn)砂泥互層現(xiàn)象，發(fā)育平行層理、波狀層理及板狀交錯(cuò)層理，泥質(zhì)含量有所增加，沉積物主要以分選較好的中砂為主，粗粒物質(zhì)增多且出現(xiàn)大量生物碎屑，整體粒序特征以反粒序或復(fù)合粒序?yàn)橹鳌?/p>

在其他人工剖面的觀察中也發(fā)現(xiàn)了灘壩沉積下部有較多的特征風(fēng)成沙丘及沙丘間沉積，包括： (1)小型交錯(cuò)紋層砂(圖 7-A)，指示沙丘間沉積；(2)粘附波痕(圖 7-B)，說明因短暫發(fā)育的潮濕型沙丘間沉積將跳躍組分風(fēng)成顆粒粘附；(3)泥質(zhì)砂層(圖 7-C)，指示了由于地下潛水位上升或外部徑流注入而發(fā)育的覆水型沙丘間沉積；(4)砂脈(圖 7-D)，反映一種風(fēng)成砂質(zhì)沉積物快速覆蓋在未固結(jié)泥質(zhì)沉積物之上，且由于自身重力作用向下嵌入到泥質(zhì)沉積物中而形成的準(zhǔn)同生構(gòu)造(李志德等，2004；劉立安和姜在興，2011；陳驥等，2018)。

A—小型交錯(cuò)紋層；B—粘附波痕；C—覆水型沙丘間；D—砂脈圖 7 山東峽山湖風(fēng)成沙丘及沙丘間典型沉積構(gòu)造Fig.7 Typical sedimentary structures of eolian dune and interdune of Xiashan Lake in Shandong Province

本次研究主要對(duì)2個(gè)重點(diǎn)剖面采集了近60余組樣品，分別對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均粒徑、偏度、峰度等粒度參數(shù)計(jì)算(表 1)，尤其對(duì)于2個(gè)典型剖面進(jìn)行粒度分析對(duì)比，繪制不同層位粒度概率累積曲線并對(duì)其規(guī)律進(jìn)行分析。通過對(duì)灘壩沉積及其下部砂體的粒度參數(shù)和概率密度曲線的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)其粒徑以細(xì)砂為主，標(biāo)準(zhǔn)偏差指示分選好，偏度為正偏，峰度很尖銳；薩胡判別函數(shù)：Y風(fēng)成: 海灘=-3.568Mz+3.7016σ2-2.0766SK1+3.1135KG計(jì)算結(jié)果并沒有很好地指示風(fēng)成沉積環(huán)境，一方面，此公式是區(qū)別海灘沙與風(fēng)成沙丘沉積物的公式，可能對(duì)于湖岸灘壩環(huán)境與風(fēng)成沉積并不適用；另一方面，粒度參數(shù)特征主要取決于發(fā)育條件和演化過程，由此可知各地風(fēng)成砂的粒度參數(shù)特征必然存在一定的差異性(董玉祥，2003，2006；德勒恰提等，2012)。

粒度概率曲線可以分為4種類型： 高斜兩段式、低斜高截三段式、高斜低截三段式和低斜兩段式(圖 8)。

據(jù)悉，2017年投資的重慶新工廠目前正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)2020年投產(chǎn)，將滿足客戶對(duì)汽車震動(dòng)控制解決方案不斷增長(zhǎng)的需求。2018年在中國(guó)臺(tái)灣桃園工廠新投資建設(shè)一條生產(chǎn)線，生產(chǎn)11000 t/a無紡布，預(yù)計(jì)2020年建成，可滿足亞洲汽車內(nèi)飾和地毯市場(chǎng)的需求。

下部風(fēng)成沉積物平均粒徑較小，標(biāo)準(zhǔn)偏差值為1.10左右，沙丘間沉積峰度值大于沙丘沉積，整體分選較好；粒度概率累積曲線以高斜兩段式和低斜高截三段式為主。其中兩段式居多，粒度區(qū)間較大，跳躍組分斜率高，最高為80°左右，且含量一般大于90%，缺失滾動(dòng)組分，懸移組分含量很少，一般小于10%，直線段傾角為6°左右，細(xì)截點(diǎn)位于3～4φ左右，粒度較為集中，反映搬運(yùn)介質(zhì)能量的均一性，分選較好，在樣品中比較常見，說明其受風(fēng)力作用明顯，符合風(fēng)成砂粒度特征;低斜高截式中，整體直線斜率下降，細(xì)截點(diǎn)位于5φ左右，跳躍組分分為2段，2段跳躍次總體曲線一陡一緩，其截點(diǎn)與上部灘壩沉積有明顯區(qū)別，仍然缺失滾動(dòng)組分，因沉積過程受暫時(shí)性水流或地下水位的影響，粒度分選受到影響，可能指示了潮濕型沙丘間沉積特征(李志德等，2004)。

表 1 山東峽山湖剖面樣品粒度參數(shù)Table1 Grain size parameters of profile samples of Xiashan Lake in Shandong Province

A、B—高斜兩段式；C—低斜高截三段式；D、E—高斜低截三段式；F—低斜兩段式圖 8 山東峽山湖剖面粒度概率曲線特征Fig.8 Features of grain size probability curves of Xiashan Lake in Shandong Province

上部灘壩沉積平均粒徑以中—細(xì)砂級(jí)為主，受泥質(zhì)含量影響，垂向粒度變化迅速，也反映了復(fù)雜的水動(dòng)力條件；粒度概率累積曲線呈現(xiàn)三段式或者四段式，多為上拱型，高斜低截三段式是本次研究最主要的灘壩沉積粒度概率累積曲線，跳躍組分具分段性，說明沉積物明顯受波浪等水動(dòng)力的沖刷改造(操應(yīng)長(zhǎng)等，2009；路慎強(qiáng)等，2013；商曉飛等，2014)，含量90%左右，斜率小于下部風(fēng)成沉積砂體，分選較好，滾動(dòng)組分極少，懸移組分含量變化較大，2種組分的交切點(diǎn)較粗，與下部風(fēng)成沉積砂體粒度特征有明顯的區(qū)別，反映出濱淺湖區(qū)水動(dòng)力作用較強(qiáng)，但整體曲線粒度范圍類似，說明風(fēng)成作用階段演化為水成作用階段過程中可能具有一定的繼承性，表現(xiàn)為水流不斷對(duì)先前風(fēng)成沉積物的淘洗、改造。低斜兩段式在研究區(qū)中較少，其跳躍組分斜率很低，反映湖水位迅速上升使得先前沉積的風(fēng)成沉積物沉積環(huán)境發(fā)生改變，搬運(yùn)介質(zhì)多樣，泥質(zhì)含量增加，分選變差，可能是風(fēng)成沉積與灘壩沉積之間的過渡沉積單元。

圖 9 山東峽山湖剖面樣品粒徑-標(biāo)準(zhǔn)偏差圖Fig.9 Profile sample grain-size vs. standard deviation curves of Xiashan Lake in Shandong Province

環(huán)境敏感粒度組分是對(duì)沉積環(huán)境中的水動(dòng)力變化非常敏感、可以指示沉積環(huán)境中不同水動(dòng)力的粒度組分(操應(yīng)長(zhǎng)等，2010)。敏感粒度組分的提取是將粒度頻率分布曲線中分離出單一粒度進(jìn)行水動(dòng)力分析，因?yàn)椴煌练e環(huán)境所對(duì)應(yīng)的水動(dòng)力條件有所差別，其所能搬運(yùn)粒度的大小也具有一定范圍，因此不同能量的水動(dòng)力具有對(duì)應(yīng)的環(huán)境敏感粒度組分(Sunetal.， 2002;沈星等，2015；趙西西等，2015)。近些年來，學(xué)者們對(duì)于沉積物粒度不同來源組分分離的方法主要包括基于Weibull分布的函數(shù)擬合法(沈星等，2015)、端元模型法(Prinsetal.， 2000；陳橋等，2013)以及粒徑—標(biāo)準(zhǔn)偏差法(孫有斌等，2003；Chuetal.， 2006；陳橋等，2013)等，并且在海洋沉積(Chuetal.，2006；向榮等，2006；滕珊等，2018)、灘壩沉積(徐樹建，2007；操應(yīng)長(zhǎng)等，2010)、以及風(fēng)成沉積(徐樹建，2007；牛光明等，2010；李騰飛等，2017)研究中已有較多應(yīng)用。李騰飛等(2017)對(duì)對(duì)數(shù)粒級(jí)提取法與線性粒級(jí)提取法進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為在運(yùn)用粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)偏差法提取環(huán)境敏感粒度指標(biāo)時(shí)，2種劃分方法都能有效地提取粗粒敏感組分(徐樹建，2007)。本次分析重點(diǎn)針對(duì)2個(gè)剖面頂部所取樣品，運(yùn)用對(duì)數(shù)粒級(jí)—標(biāo)準(zhǔn)偏差法，首先以等對(duì)數(shù)間距劃分樣品粒級(jí)，然后運(yùn)用以下公式：

研究區(qū)樣品的3次分析中粒徑-標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線基本一致(圖 9)，均呈現(xiàn)出多峰型樣式，粒度較細(xì)部分峰值不明顯，并且第1組樣品中出現(xiàn)1個(gè)粒度較細(xì)的峰值，粒徑范圍大約86～110iμm，在后2組中表現(xiàn)不是很明顯，而在粒徑120～450iμm之間存在1個(gè)明顯的峰值，說明沉積物粒度可能受到2種沉積動(dòng)力的控制。但第2個(gè)粒度偏粗的峰值明顯高于粒度偏細(xì)的峰值，說明粗粒徑組分可能對(duì)沉積環(huán)境具有更好的指示作用，反映水體能量較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，但同時(shí)也說明了研究區(qū)存在2種不同的沉積動(dòng)力條件。

4.2 探地雷達(dá)資料分析

探地雷達(dá)技術(shù)(GPR)通過接受自發(fā)電磁波來反映不同地下介質(zhì)特征，電磁波反射特征是由地下土壤中電阻抗的變化產(chǎn)生，在剖面上反映為振幅的強(qiáng)弱(朱如凱等，2013；劉瀾波和錢榮毅，2015)。對(duì)于分析沙丘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，探地雷達(dá)技術(shù)成為比較有效地探測(cè)手段，如Bristow 和Mountney(2013)利用GPR對(duì)于沙漠中沙丘的形成、分類和演化進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

不同地下介質(zhì)具有不同的成分、含水率等，導(dǎo)致其導(dǎo)電系數(shù)的差異，所以可能會(huì)導(dǎo)致不同地區(qū)GPR數(shù)據(jù)在電磁波剖面上的表現(xiàn)不同(白旸等，2011；朱如凱等，2013)。為確保較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)地下砂體形態(tài)，本次研究首先對(duì)地面實(shí)測(cè)進(jìn)行對(duì)比。2次實(shí)測(cè)位置表面露頭均為較厚層風(fēng)成沉積砂體，而由2次實(shí)測(cè)的GPR剖面資料可知，根據(jù)鄰近地表的砂體沉積反射規(guī)律(0～3im)，砂體反射界面為連續(xù)性較強(qiáng)的反射振幅，頻率較高，泥巖則振幅比較弱(圖 10)。

根據(jù)以上反射特征可知，GPR資料剖面a(位置見圖1-b)中距地面較近距離存在平行及平行—傾斜結(jié)構(gòu)的反射振幅特征，連續(xù)性一般，向下過渡為連續(xù)性較好的、振幅較強(qiáng)的近似平行的層狀結(jié)構(gòu)，略微出現(xiàn)凹凸形反射現(xiàn)象(圖10-a)；剖面b(位置見圖1-b)中整體連續(xù)性不如a剖面，砂體局部也可呈現(xiàn)孤立型的平行—傾斜層狀結(jié)構(gòu)及波形—近平行反射結(jié)構(gòu)，中部主要以平行層狀結(jié)構(gòu)為主(圖10-b)。2個(gè)剖面最下部反射均變差。層狀反射結(jié)構(gòu)及凹凸形反射現(xiàn)象常見于風(fēng)成沉積構(gòu)造，Vriend等(2012)利用GPR技術(shù)對(duì)美國(guó)加利福尼亞Mojave Desert中的2個(gè)沙丘進(jìn)行分析研究，認(rèn)為沙丘內(nèi)部經(jīng)過固結(jié)的層狀結(jié)構(gòu)有利于沙丘穩(wěn)定，并且對(duì)于后期遷移有所影響。波形—近平行反射結(jié)構(gòu)可能指示了暫時(shí)性水流的存在，平行—傾斜反射特征為海岸帶風(fēng)成沙丘前積層理的典型反射特征(賴海成等，2016，2017)，但湖岸沙丘并不像海岸沙丘一樣，其風(fēng)動(dòng)力條件較弱，沙丘雖移動(dòng)迅速但規(guī)模較小，故其平行—傾斜反射特征出現(xiàn)較少，但仍可成為風(fēng)成沙丘沉積的重要指示。綜上，研究區(qū)下部存在較厚層的砂體堆積，層狀結(jié)構(gòu)及風(fēng)成沙丘的特征反射指示了風(fēng)成沉積的存在，局部由于沙丘的移動(dòng)及暫時(shí)性水流而出現(xiàn)連續(xù)性變差的趨勢(shì)。

a—湖水位較低，風(fēng)成沙丘發(fā)育明顯；b—湖水位上升，湖浪作用加強(qiáng)；c—沙丘沉積物受改造，灘壩砂體發(fā)育明顯；d—湖水位擺動(dòng)，風(fēng)力、湖浪對(duì)灘壩沉積改造作用明顯圖 11 山東峽山湖東岸“風(fēng)運(yùn)—湖改”灘壩沉積模式Fig.11 The‘wind transporting-wave modifying’ sedimentary model of beach bar in the east coast of Xiashan Lake in Shandong Province

5 沉積模式

發(fā)育于濱淺湖區(qū)域的碎屑巖灘壩沉積一般受到風(fēng)浪或沿岸流的作用，是對(duì)鄰近地區(qū)三角洲或其他濱岸體系的砂體沉積進(jìn)行二次搬運(yùn)再沉積。國(guó)內(nèi)研究多集中于發(fā)育在陸相斷陷湖盆三角洲前端的灘壩沉積微相劃分以及沉積特征分析。緩坡帶、正向地形、物源供給充足通常是灘壩砂體沉積的重要條件，而風(fēng)作為一種重要的地質(zhì)營(yíng)力，對(duì)于濱岸帶沉積動(dòng)力條件及沉積體系的重要作用逐漸受到學(xué)者們的關(guān)注(姜在興等，2015，2017)。本次研究通過對(duì)現(xiàn)代灘壩沉積成因分析發(fā)現(xiàn)，濱淺湖灘壩的形成其物源受到早期近岸砂體沉積發(fā)育的控制，研究區(qū)近岸風(fēng)成沙丘的發(fā)育改造了古地貌形態(tài)，風(fēng)成沉積物的大面積發(fā)育不僅對(duì)濱淺湖區(qū)域的物源體系具有重要的影響，并且成為影響灘壩砂體有利發(fā)育區(qū)的重要因素。從而控制了岸線附近灘壩砂體發(fā)育的位置及規(guī)模，水位變化控制著灘壩砂體的遷移，波浪及其派生沿岸流作用對(duì)后期灘壩砂體的平面形態(tài)影響較大。

研究區(qū)東岸灘壩沉積發(fā)育之前的早期，區(qū)內(nèi)主要以西風(fēng)和西北風(fēng)向?yàn)橹?，湖水水位較低，沿岸沉積主要受到古氣候(主要是風(fēng))的影響，大規(guī)模發(fā)育沙丘以及沙丘間沉積(圖11-a)，不同于海岸附近的沙丘沉積(董玉祥，2002；德勒恰提等，2012)，沙丘移動(dòng)較慢，湖岸沙丘移動(dòng)較快，風(fēng)成沙丘與沙丘間沉積過渡迅速，沙丘規(guī)模較小，受水位及氣候影響更為明顯，導(dǎo)致其粒度特征及分選性受到一定影響；大型低角度交錯(cuò)層理的發(fā)育，層系發(fā)育橫向延展性較好，泥質(zhì)含量極低，粒度細(xì)、分選較好是風(fēng)成沉積的重要響應(yīng)；沙丘沉積隨著風(fēng)力的持續(xù)作用不斷堆積發(fā)育，改造湖東岸的古地貌形態(tài)，地貌形態(tài)的改造為后期水位上升、波浪作用在此消能、沉積物大量堆積提供了條件。

湖平面快速上升階段，早期形成的風(fēng)成沉積物被湖水所淹沒，岸線向岸方向遠(yuǎn)距離推進(jìn)，風(fēng)成沉積上部出現(xiàn)湖相泥質(zhì)層(圖11-b)。由于波浪及湖浪的作用加強(qiáng)，開始對(duì)早期的沉積物進(jìn)行沖刷再搬運(yùn)，泥質(zhì)層與混雜沉積交替出現(xiàn)，下部風(fēng)成砂受到流水充填改造。湖平面開始下降時(shí)，水位不斷變化使得湖水不斷沖刷改造先前的沉積物，沖刷回流攜帶沉積物在新的岸線附近二次沉積下來，在相對(duì)穩(wěn)定的岸線平直處發(fā)育大面積薄層灘砂(圖11-c)。在北部以及南部水下隆起處由于強(qiáng)風(fēng)浪所攜帶的沉積物搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)而逐漸發(fā)育壩砂。隨著湖平面的繼續(xù)下降，岸線移動(dòng)迅速，波浪派生質(zhì)體流及沿岸流對(duì)灘砂以及壩砂改造明顯，使得東部岸線平直處大量發(fā)育線狀灘脊以及鰭狀灘脊，灘砂微相發(fā)育明顯，由于岸線的向湖推進(jìn)，灘砂后緣暴露再次接受風(fēng)成改造，植被大面積覆蓋(圖11-d)。垂向上，表現(xiàn)為“風(fēng)成—灘壩—風(fēng)成”的特征沉積演化，最終在湖岸形成近源改造的“風(fēng)運(yùn)—湖改”灘壩沉積模式。

6 討論

6.1 沉積動(dòng)力

研究區(qū)重點(diǎn)剖面粒度特征分析研究表明，剖面下部砂質(zhì)沉積物主要以大型板狀交錯(cuò)層理為主，局部發(fā)育特征的沙丘及沙丘間沉積構(gòu)造，粒度特征明顯，粒度整體偏細(xì)，以細(xì)、粉砂為主，泥質(zhì)含量極少，分選性較好，粒度概率曲線主要以高斜兩段式為主，跳躍組分含量大、斜率較高，反映搬運(yùn)能量均一，滾動(dòng)組分缺失，懸移組分極少，粒度分布較為集中，具有明顯風(fēng)成沉積物特征(李志德等，2004；梅冥相等，2004；梅冥相和蘇德辰，2014；唐麗和董玉祥，2015)；而上部剖面主要以平行層理、波狀層理、砂泥互層的發(fā)育及大量生物碎屑為特征，整體沉積物粒度稍偏粗，以中—細(xì)砂為主，泥質(zhì)含量明顯增加，粒度概率曲線以三段式為主，跳躍組分分為2段，反映水體能量較強(qiáng)，沉積環(huán)境水動(dòng)力變化較快，缺乏滾動(dòng)組分、且與下部風(fēng)成沉積物曲線類似說明在以風(fēng)成沉積為主演化為水成沉積過程中，風(fēng)成沉積物可能受到水動(dòng)力作用的近源改造，成為東岸灘壩沉積發(fā)育的主要物源。GPR資料顯示的穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)、平行—傾斜及波形等反射特征反映了風(fēng)成沉積物的發(fā)育及局部暫時(shí)性水流的存在，由于湖盆濱岸與海岸風(fēng)動(dòng)力及水動(dòng)力相比較弱，故其特征以層狀結(jié)構(gòu)或近平行反射為主，指示風(fēng)成沙丘可能移動(dòng)較為緩慢。研究區(qū)主要存在2組環(huán)境敏感粒度組分，表明了2種沉積環(huán)境的沉積水動(dòng)力條件。第1組粒徑范圍為86～110iμm，對(duì)應(yīng)粒度概率累積曲線的跳躍組分較細(xì)的部分，但峰值僅出現(xiàn)在第1組數(shù)據(jù)；第2組敏感粒度組分粒徑范圍為120～450iμm，對(duì)應(yīng)粒度概率累積曲線的跳躍組分較粗的部分，也是整個(gè)曲線較粗的部分。前人研究認(rèn)為，大于63iμm的砂級(jí)顆粒組分每次只能上升到幾厘米到幾米的高度范圍(Pye and Tsoar，1987)，并且大于100iμm的風(fēng)成沉積物敏感粒度組分偏少，在部分地區(qū)也存在140～360iμm中細(xì)砂組分指示風(fēng)沙活動(dòng)的強(qiáng)弱(隆浩等，2007；牛光明等，2010；溫小浩等，2015；姚正毅等，2015)。由于不同地區(qū)風(fēng)力情況、源區(qū)范圍及風(fēng)化作用程度不同，敏感組分粒度存在一定的差異性，推測(cè)第1組不明顯的敏感粒度組分可能指示1次較強(qiáng)的風(fēng)沙活動(dòng)。結(jié)合剖面沉積構(gòu)造及現(xiàn)代灘壩水動(dòng)力研究，第2組粗敏感粒度組分峰值明顯，對(duì)應(yīng)粒徑中的粗粒組分，說明風(fēng)成沉積物在經(jīng)歷風(fēng)成作用之后受到能量較強(qiáng)的水流沖刷改造，一方面指示灘壩沉積較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，與波浪對(duì)于源區(qū)沉積物的改造和沖刷作用有關(guān)，另一方面也表明風(fēng)成沉積物的發(fā)育為灘壩沉積提供了良好的物源條件。

6.2 控制因素

通過對(duì)峽山湖現(xiàn)代灘壩沉積特征分析，灘壩的形成及演化在濱淺湖地區(qū)近源體系中受到多種因素控制，總體受到氣候特征、湖水位、物源條件、地貌特征以及水動(dòng)力條件的影響。早期風(fēng)成沙丘沉積受到古氣候(以風(fēng)為主)影響在沿岸地區(qū)大量發(fā)育，不僅改造了沿岸地區(qū)的地貌條件，而且為灘壩沉積提供了豐富的物質(zhì)來源和良好的地理?xiàng)l件，隨著湖水位的上升，受西北風(fēng)影響，波浪不斷向東傳播，在東岸岸邊沙丘發(fā)育處消能，沖刷改造了近岸早期風(fēng)成沙丘沉積，沿岸流和沖刷回流將風(fēng)成砂體二次搬運(yùn)，水位和地貌形態(tài)聯(lián)合控制了灘壩發(fā)育的位置，從而在湖東岸發(fā)育了大規(guī)模的灘砂沉積。受風(fēng)力持續(xù)作用影響，波浪派生質(zhì)體流以及沿岸流作用對(duì)后期形成的灘壩砂體外貌形態(tài)進(jìn)行改造，湖水位的變化造成灘壩砂體的多期發(fā)育。因此各因素并非獨(dú)立發(fā)揮作用，但古地貌控制了濱淺湖灘壩砂體的物源供給，風(fēng)成沙丘沉積發(fā)育區(qū)可能成為灘壩沉積發(fā)育的有利區(qū)帶，可以概括為“風(fēng)運(yùn)—湖改”系統(tǒng)成因?yàn)?，為灘壩沉積體系成因解釋、油氣勘探及相關(guān)有利儲(chǔ)集層的預(yù)測(cè)提供了新思路。

7 結(jié)論

1)峽山湖東岸濱淺湖灘壩砂體發(fā)育之前發(fā)育了大規(guī)模風(fēng)成砂體。風(fēng)成砂體發(fā)育沙丘以及沙丘間亞相，以細(xì)砂為主，發(fā)育連續(xù)性好的大型板狀交錯(cuò)層理、不具沖刷構(gòu)造，泥質(zhì)含量極少；分選較好，粒度概率曲線以兩段式為主，跳躍組分斜率較大。灘壩砂體以中砂為主，與風(fēng)成砂體沉積呈侵蝕接觸，顯反粒序或復(fù)合粒序，分選相對(duì)較差，發(fā)育連續(xù)性較差的板狀交錯(cuò)層理和平行層理，頻繁發(fā)育砂泥巖互層并出現(xiàn)混雜沉積，含大量植物根系；粒度概率曲線以三段式為主，粒度范圍與風(fēng)成砂體類似，但跳躍組分包含兩段次總體，反映了較強(qiáng)的水動(dòng)力作用。環(huán)境敏感粒度組分指示了研究區(qū)2種不同的沉積動(dòng)力；GPR資料分析表明研究區(qū)主要以風(fēng)成沉積的層狀及平行—傾斜反射特征為主。

2)峽山湖東岸早期受風(fēng)力作用大規(guī)模發(fā)育風(fēng)成砂體沉積，改造了濱岸帶古地貌形態(tài)；后期水位上升，持續(xù)的風(fēng)浪作用沖刷改造了早期形成的風(fēng)成沙丘以及沙丘間沉積，將其沉積物二次搬運(yùn)、沉積在濱岸帶形成灘壩砂體，波浪作用控制了濱淺湖砂體展布及地貌形態(tài)的改變?？傮w認(rèn)為峽山湖東岸濱淺湖灘壩砂體受氣候、地貌特征、物源條件以及湖水位等因素聯(lián)合控制，其中風(fēng)力作用形成的風(fēng)成沙丘沉積可能是影響濱岸帶灘壩砂體發(fā)育及物源供給的關(guān)鍵因素，灘壩沉積的發(fā)育模式可以概括為“風(fēng)運(yùn)—湖改”模式。