王菁，李相博，劉化清，張志杰，完顏容，王宏波，黃軍平

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020

2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

0 引言

灘壩砂體是灘砂和壩砂的總稱，在濱淺湖區(qū)廣泛發(fā)育[1]。由于經(jīng)歷了湖浪作用的搬運(yùn)淘洗，灘壩砂體物性良好，因而成為近年來(lái)中國(guó)石油勘探界與沉積地質(zhì)學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)[2-3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)灘壩砂體進(jìn)行了研究，在沉積環(huán)境、成因、沉積特征、沉積模式等方面取得了豐富的研究成果。國(guó)外學(xué)者主要針對(duì)現(xiàn)代海岸或湖岸沉積以及野外灘壩露頭進(jìn)行了考察與研究。他們?cè)跒纬梢驒C(jī)理研究方面較為深入，強(qiáng)調(diào)水動(dòng)力、地形地貌對(duì)現(xiàn)代海岸灘壩形成的控制作用[4-5]。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究則側(cè)重于古代陸相湖盆灘壩砂體的沉積特征與油氣地質(zhì)意義，在對(duì)古代湖盆灘壩砂體的分類[6-7]、沉積特征[6,8-11]、地球物理特征[6,12-13]、分布發(fā)育規(guī)律[8,14-15]及成藏特征[9,15-19]等方面做了全方面的研究。

相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)現(xiàn)代沉積中的灘壩砂體進(jìn)行詳細(xì)解剖的實(shí)例不多，現(xiàn)有文獻(xiàn)資料也多以對(duì)沉積特征的描述為主[20-23]，而水動(dòng)力及灘壩成因機(jī)理方面的研究實(shí)例鮮見(jiàn)報(bào)道，僅有個(gè)別研究學(xué)者涉及到該方面的研究?jī)?nèi)容[24-25]?！皩⒔裾摴拧笔浅练e學(xué)研究最基本也是最主要的方法手段，因此本文通過(guò)對(duì)青海湖現(xiàn)代沉積的實(shí)地考察，分析研究濱淺湖灘壩砂體的發(fā)育與保存條件，以期對(duì)我國(guó)古代陸相盆地濱淺湖灘壩這一新領(lǐng)域的油氣勘探提供借鑒和參考。

1 青海湖濱淺湖灘壩砂體沉積特征與分布規(guī)律

1.1 灘壩砂體沉積特征

灘（Beach）與壩（Bar）是兩個(gè)不同的概念，前者是在波浪作用（Waves）下形成的與岸線平行、席狀展布的沉積體，其向陸一側(cè)與海岸相連；后者是指在沿岸流（Littoral currents）作用下沉積于岸線拐彎處的沉積體，與海岸之間有水體相間，其形成常由沙嘴開始[26-31]。從空間位置看，灘砂多形成于海岸線向陸地凹進(jìn)或平緩地帶，分布面積大；壩砂往往在海岸線凸出位置發(fā)育，一端與陸地相連，另一端向海內(nèi)延伸[29-30]。

青海湖是我國(guó)最大的內(nèi)陸高原湖泊，除三角洲沉積體系外，濱淺湖沉積非常發(fā)育，其中灘砂與壩砂是青海湖濱淺湖沉積中的一大特色（圖1），其沉積物主要由砂礫石組成，磨圓度均較好。這兩者的差別在于：1）灘砂由于受波浪往復(fù)作用（雙向流）影響，在垂向上以下細(xì)上粗的反粒序?yàn)橹鳎▓D2，圖3），而壩砂受到沿岸流（定向流）作用影響，在垂向上多為下粗上細(xì)的正粒序（圖4）；2）灘砂中廣泛發(fā)育低角度沖洗交錯(cuò)層理（圖5），分選較差—較好（圖2e、圖3e）；壩砂中常見(jiàn)平行層理、波狀層理和交錯(cuò)層理等，分選較好（圖4b，c）；3）灘砂沿不同時(shí)期湖岸線成排、成帶分布，并具有大致相同的形態(tài)特征（背湖坡陡，向湖坡緩）（圖2a、圖3a），壩砂則表現(xiàn)一端與陸地相連，另一端向湖內(nèi)延伸的沙嘴，并保持不斷向前生長(zhǎng)的趨勢(shì)（圖4a）。

從沉積序列上看，青海湖砂礫灘砂在縱向上常表現(xiàn)為“ABC”三個(gè)沉積段的有序疊加（圖3e，f、圖6a）。其中A 段為礫石沉積，分選好，常為反粒序；B段為粗砂沉積，分選中等—好，常為反粒序；C段以粗礫石級(jí)沉積為主，分選差—中等，有時(shí)為反粒序，有時(shí)為正粒序。從后文水動(dòng)力特征可知，灘砂中的“ABC”沉積段分別對(duì)應(yīng)沖流帶、回流帶及破浪帶沉積。壩砂在縱向上常表現(xiàn)為多個(gè)正粒序段的疊加（圖4c），常夾有潟湖相泥質(zhì)沉積（圖6b）。

圖1 青海湖沉積體系展布Fig.1 Sedimentary system of Qinghai Lake

圖2 青海湖海晏灣剖面古灘砂沉積分布及露頭照片（位置見(jiàn)圖1）Fig.2 Distribution of ancient beach sand and owtcrop photos of Haiyanwan section in Qinghai Lake（location shown in Fig.1）

由于湖岸線形態(tài)及水動(dòng)力條件的頻繁變化，青海湖灘砂和壩砂常常疊加共生在一起（圖6），在灘砂（反粒序）中會(huì)夾有壩砂（正粒序），在壩砂（正粒序）中也會(huì)夾有灘砂（反粒序），因此，可籠統(tǒng)稱為灘壩砂體。

在青海湖濱淺湖沉積中，灘砂、壩砂與三角洲分流河道、河口壩、席狀砂等砂體在沉積特征、分布位置及水動(dòng)力等方面存在顯著差異，尤其低角度沖洗交錯(cuò)層理、或正或反的粒序?qū)永硪约安缓噘|(zhì)等特征都是識(shí)別灘壩砂體的典型標(biāo)志，其綜合鑒別標(biāo)志見(jiàn)表1。

需要說(shuō)明的是，前人在對(duì)青海湖灘壩沉積進(jìn)行研究時(shí)，由于關(guān)注角度不同，所用術(shù)語(yǔ)也不盡相同，例如，由于這些砂礫石沉積物主要沿湖岸線分布，較早的文獻(xiàn)上稱其為湖堤[32]或砂礫堤[33]，后來(lái)人們改稱為沙脊及沙灘等[21]或沿岸沙壩、沙嘴等[22]。顯然，這些術(shù)語(yǔ)與本文所說(shuō)的灘壩砂體是同義詞。

1.2 灘壩砂體類型劃分

前人根據(jù)青海湖濱淺湖湖堤（灘壩）的頂部是否具有黃土覆蓋層將其劃分為古湖堤（古灘壩）和近代湖堤（今灘壩）兩種[32-33]。其中近代湖堤（今灘壩）分布在現(xiàn)今湖岸線附近，包括岸上（沿岸壩）和岸下（近岸壩、遠(yuǎn)岸壩）兩部分，岸上部分一般距湖岸線1 km 以內(nèi)?？偟奶卣魇侨鄙冱S土覆蓋層，砂礫裸露（圖7）；古代湖堤（古灘壩）距現(xiàn)今湖岸線1 km以上，頂部一般覆蓋有1 m左右全新世黃土層（圖2d、圖3c，d、圖5a，c）。

圖3 青海湖耳海剖面古灘砂沉積分布及露頭照片（位置見(jiàn)圖1）Fig.3 Distribution of ancient beach sand and outcrop photographs,Erhai section in Qinghai Lake（location shown in Fig.1）

典型的古湖堤（古灘壩）露頭是二郎劍剖面（二郎尖組）（圖8）。該剖面自上而下由三層組成，即灰黃色黃土層、砂礫層及夾有砂礫層的泥巖與泥質(zhì)砂巖層，其中頂部黃土層14C 測(cè)年結(jié)果大約為6 000 a B.P.[33]，屬于全新世黃土層，由此可以看出，青海湖古灘壩屬于全新世以前的沉積（即晚更新世，Q2+3），而今灘壩屬于全新世以來(lái)的沉積（Q4）。

1.3 古、今灘壩空間分布規(guī)律

今灘壩由于靠近湖岸線附近，沒(méi)有植被與黃土覆蓋，容易識(shí)別。如前所述，可將它們分為岸上與岸下兩部分，通過(guò)對(duì)暴露在地表的礫砂壩（岸上部分）進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，結(jié)果顯示，一般有數(shù)排（道）礫砂壩沿湖岸線方向大致呈平行狀態(tài)分布，以2～3排（道）較普遍（圖2b），每排礫砂壩之間距離一般為100～150 m，單個(gè)砂壩的高度通常小于15 m。

岸上部分緊鄰湖岸線的礫砂壩（即第一排）為沿岸壩，岸下部分為近岸壩及遠(yuǎn)岸壩。后者（近岸壩及遠(yuǎn)岸壩）通常難以直接觀察到，但最新的高分衛(wèi)星遙感圖像清晰地顯示了位于岸下的近岸壩與遠(yuǎn)砂壩的平面分布特征（圖7a）。從圖7a中可以看出，沿岸壩、近岸壩及遠(yuǎn)岸壩三者也呈互相平行狀態(tài)沿湖岸線分布，局部地方的近岸壩與遠(yuǎn)岸壩呈連片狀態(tài)分布。此外，衛(wèi)星遙感圖像顯示沿岸壩、近岸壩與遠(yuǎn)岸壩三者的寬度在平面上不超過(guò)500 m，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)公里以上。

圖4 青海湖二郎劍地區(qū)濱岸壩砂沉積分布及露頭照片F(xiàn)ig.4 Distribution of bar sand and outcrop photograph of Erlangjian section in Qinghai Lake

圖5 青海湖古灘砂中的低角度沖洗交錯(cuò)層理及圖解Fig.5 Photographs of low-angle flushing cross-bedding in ancient beach sand, Qinghai Lake

古灘壩由于出露湖面年代久遠(yuǎn)，已被廣闊無(wú)際的草原所覆蓋，只能從地形起伏及地面零散分布采石坑、淺井等判斷其分布。根據(jù)現(xiàn)有資料看，古灘壩的分布規(guī)模比今灘壩大。其特征表現(xiàn)為：1）古灘壩常由多層組成，累計(jì)厚度大。例如，遍布湖盆四周的眾多采石坑顯示，二郎尖組含有厚度較大（單層多數(shù)在半米以上，累計(jì)厚度普遍大于2 m，最厚可達(dá)數(shù)十米）的砂礫石（圖2，3）。其沉積構(gòu)造特征（發(fā)育低角度沖洗交錯(cuò)層理、具有低的泥質(zhì)含量等）揭示這些砂礫石主要為灘壩成因。由于它們的泥質(zhì)含量很低，因而被廣泛用作建筑材料。此外，一些淺鉆井（青1—青5孔）也揭示二郎尖組中含有大量具有低泥質(zhì)含量的砂礫石，沉積厚度約72～108 m[20]。2）古灘壩成排成帶展布，分布面積大。例如，圖2b中的實(shí)測(cè)剖面揭示了湖盆東部海晏灣地區(qū)存在的6 道比較清楚的古代灘壩，最遠(yuǎn)的一道距現(xiàn)今湖岸線3.75 km，湖拔51 m，高度大于10 m[32]。此外，在青海湖東岸（圖3a）、南岸湖灣地區(qū)都發(fā)育成排、成帶的古灘壩。就湖盆南岸江西溝一帶而言，前人資料報(bào)道[32]，從湖邊到山麓發(fā)育了各個(gè)時(shí)代的古砂礫堤，即從湖邊到山麓存在分別高出湖面1.5 m、2 m、3 m、3.5 m、5.7 m 和8.7 m共6級(jí)（排）湖岸砂礫堤，每級(jí)寬度超過(guò)數(shù)十米，其沉積規(guī)?？梢?jiàn)一斑。

2 青海湖灘壩砂體形成要素

圖6 青海湖砂礫質(zhì)灘砂（a）與壩砂（b）沉積序列Fig.6 Deposition sequence of sandy-gravelly beach sand and bar sand in Qinghai Lake

表1 青海湖濱淺湖灘壩砂體綜合識(shí)別標(biāo)志一覽表Table 1 Comprehensive identification marks of shore shallow lacustrine beach and bar sand body, Qinghai Lake

圖7 青海湖今灘壩高分衛(wèi)星影像及露頭照片F(xiàn)ig.7 High resolution satellite image and outcrop photos of modern beach and bar sand in Qinghai Lake

現(xiàn)有資料表明，陸源碎屑灘壩在古代湖盆[2,8,10-11,14,34-36]、現(xiàn)代湖盆[23-24]均廣泛發(fā)育。目前普遍認(rèn)為湖盆底形、水動(dòng)力、物源供給、湖岸線以及短期基準(zhǔn)面（湖平面）旋回等因素是其形成的主控因素。例如，商曉飛等[37]以黃驊坳陷板橋凹陷沙河街組二段為例，詳細(xì)解剖了該區(qū)厚層湖泊灘壩砂體成因，指出該區(qū)厚層灘壩砂體是物源、水動(dòng)力和同生斷層在時(shí)間和空間上有機(jī)結(jié)合、共同控制的結(jié)果。他們認(rèn)為：1）來(lái)自板橋凹陷南部的辮狀河三角洲砂體為凹陷灘壩沉積提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；2）凹陷緩坡帶具有大面積的水動(dòng)力作用區(qū)，控制著灘壩的規(guī)模和分布；3）波浪能量的變化影響著灘壩砂體的相分異；4）同生斷層既控制物源分配（下降盤砂體供應(yīng)充足），又容易在陡坎部位形成持續(xù)的水動(dòng)力高能環(huán)境，因而是厚層灘壩砂體發(fā)育的主導(dǎo)因素。邱隆偉等[23]對(duì)峽山湖現(xiàn)代灘砂沉積進(jìn)行了研究，提出灘砂沉積體主要發(fā)育于湖盆地勢(shì)平緩區(qū)，其形成和演化主要受湖浪和風(fēng)共同控制，其中豐水期湖浪控制灘砂的形成，枯水期灘砂暴露，接受風(fēng)的改造。胡晨林等[24]深入研究了鄱陽(yáng)湖現(xiàn)代濱岸灘壩的平面形態(tài)變化規(guī)律與形成機(jī)理，識(shí)別出了5 種類型的灘壩砂，提出風(fēng)與因風(fēng)而起的浪是其形成的主控因素。姜在興等[2]最近基于國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了系統(tǒng)總結(jié)，認(rèn)為波浪是灘壩形成的動(dòng)力，物源是灘壩形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，盆地層序—構(gòu)造演化過(guò)程中古地貌與古水深決定了灘壩的發(fā)育位置與范圍，并由此提出了“風(fēng)（風(fēng)浪）—源（物源）—盆（盆地演化）”灘壩形成模式。劉君龍等[19]以川西坳陷蓬萊組為例，闡明了湖平面頻繁變化的淺水條件湖岸線控砂機(jī)理，提出了“河流侵蝕控厚砂，岸線遷移控薄砂”，建立了高頻層序內(nèi)平行于岸線呈條帶狀分布的河口壩—灘壩疊覆體沉積模式。潘樹新等[18]通過(guò)對(duì)松遼盆地青山口組沿岸壩的研究，認(rèn)為大型坳陷湖盆的沿岸壩主要分布在各三角洲之間的湖灣區(qū)，壩體的時(shí)空分布明顯受到坡折帶和湖岸線遷移的控制，陡坡帶的壩體具有砂巖厚、相帶窄的特點(diǎn)，緩坡帶的壩體具有砂巖薄并呈多排展布的特點(diǎn)。衛(wèi)平生等[38]在松遼盆地青山口組中發(fā)現(xiàn)了大量與湖岸線垂直或斜交的直壩和斜壩沉積，認(rèn)為它們具有“橫向孤立、垂向疊置、疊加連片”的特征，并提出了“向岸浪”和“反射離岸浪”控制直壩和斜壩沉積的觀點(diǎn)。

本文在對(duì)上述灘壩成因研究調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合青海湖古、今灘壩分布特征、發(fā)育位置及水動(dòng)力條件等因素，認(rèn)為物源、水動(dòng)力、湖盆底形及湖岸線是青海湖濱淺湖灘壩砂體形成最主要的控制因素。

圖8 青海湖二郎劍地區(qū)第四紀(jì)地層剖面（據(jù)袁寶印等[33]）Fig.8 Quaternary stratigraphic profile of Erlangjian in Qinghai Lake（after Yuan et al.[33]）

物源的控制主要表現(xiàn)在灘壩砂體的巖石礦物組成與結(jié)構(gòu)特征方面。眾所周知，灘壩是波浪作用對(duì)三角洲砂體的改造而形成，因而常分布在三角洲前緣側(cè)翼或三角洲之間的湖灣處。注入青海湖的常年河流（非季節(jié)性河流）主要有5 條：西岸布哈河、北岸烏哈阿蘭河和沙柳河、東北岸哈爾蓋河以及南岸黑馬河，這5 條河入湖處均形成不同類型三角洲，為灘壩的形成提供了充足的物源[39]，其中湖盆南岸與東北岸分別為扇三角洲，物源供給粗，因而附近的灘壩砂體以砂礫石等粗粒沉積為主；而位于西岸的布哈河為曲流河三角洲，地勢(shì)平坦，物源供給弱，三角洲砂體相對(duì)較細(xì)，因而其附近湖灣地區(qū)的灘壩沉積以粗砂—中細(xì)砂巖為主[21-22]。

水動(dòng)力是沉積物再改造及灘壩砂體形成的主要地質(zhì)營(yíng)力，其大小、方向與風(fēng)力場(chǎng)控制的湖浪（流）作用有關(guān)[25]。從波浪傳播方向看，青海湖常年盛行西北風(fēng)，波浪自西向東傳播，受其控制，規(guī)模較大的灘砂主要發(fā)育在湖盆東岸（如耳海地區(qū)）、北岸及南岸；幾乎所有沙嘴（壩砂）延伸方向都指向湖盆東面（如二郎劍地區(qū)，圖4a），Google Earth 衛(wèi)星遙感圖像及新編的湖盆沉積體系圖（圖1）清楚的揭示了青海湖灘砂與壩砂的空間展布形態(tài)。為了進(jìn)一步揭示水動(dòng)力對(duì)灘壩砂體分布的控制作用，本文基于青海湖灘壩砂體形成過(guò)程與水動(dòng)力關(guān)系的現(xiàn)場(chǎng)觀察分析（圖9a），結(jié)合姜在興等[2]有關(guān)濱岸帶灘壩微地貌模型研究成果，建立了青海湖單期灘壩與多排灘壩形成的水動(dòng)力過(guò)程模式。其中單期灘壩的形成過(guò)程如圖9b 所示。圖中的沖浪回流帶（A）、碎浪帶（B）及破浪帶（C）大致與沿岸壩、近岸壩及遠(yuǎn)岸壩相對(duì)應(yīng)[40]。其中沖流帶（A）為礫石沉積，由沖浪將粗礫石沖向岸邊沉積而形成，一般分選好，由于受雙向流體（湖浪）作用控制在垂向上多為反粒序；碎浪帶（B）為回流作用將沖流帶（A）內(nèi)的較細(xì)的物質(zhì)帶回、流速減慢時(shí)沉積而形成，所以主要為粗砂沉積，偶夾礫石，分選好，受雙向流體影響而為反粒序；破浪帶（C）既有波浪破碎以重力分異方式沉積的粗礫石，又有回流作用帶回來(lái)的細(xì)粒沉積，因此，沉積物以粗礫石級(jí)為主，既有重力作用形成的正粒序，也可能受到波浪回流改造而呈現(xiàn)反粒序，分選差—中等。

需要說(shuō)明的是，上述三個(gè)沉積帶在湖平面穩(wěn)定時(shí)期可能是截然分開的，但隨著湖平面的上下波動(dòng)會(huì)不斷被削飾、夷平，“ABC”3 個(gè)沉積帶會(huì)連為一體（圖9b），從而形成一個(gè)寬度較大的單個(gè)灘壩體（寬度100～500 m 不等）。當(dāng)湖平面周期性發(fā)生快速下降時(shí)，會(huì)形成多期灘壩沿湖岸線呈平行狀、成排分布的現(xiàn)象，如圖9c 所示。從該圖中可以看出，當(dāng)?shù)谝黄冢ㄅ牛涡纬珊螅艉矫姘l(fā)生快速下降并再次處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定期時(shí)，會(huì)重復(fù)上述單期灘壩形成時(shí)的水動(dòng)力過(guò)程，從而形成第二期（排）灘壩，以此類推。事實(shí)上，現(xiàn)有資料表明，全新世以來(lái)，青海湖處于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，周圍山地持續(xù)上升，氣候由濕潤(rùn)轉(zhuǎn)為半干旱，青海湖的水位不斷下降，開始了大規(guī)模的湖退過(guò)程，在每一次湖面快速下降后的相對(duì)穩(wěn)定期，就是一期灘壩的形成過(guò)程。顯然，青海湖單期灘壩形成受物源、水動(dòng)力等因素控制，而多期成排灘壩是湖岸線的不斷遷移演化造成的，總體來(lái)說(shuō)是兩者綜合作用的結(jié)果。

湖盆底形一方面影響水動(dòng)力的強(qiáng)弱，另一方面決定砂體沉積規(guī)模的大小。從對(duì)古代湖盆研究解剖看[17]，開闊平坦的地形地貌有利于沉積物的垂向加積，是灘壩沉積形成的有利場(chǎng)所，但是湖盆底形過(guò)緩，又不容易形成高能水動(dòng)力環(huán)境，波浪作用弱，難以對(duì)沉積物進(jìn)行充分改造，不利于灘壩的形成；而湖盆底形太陡，則砂體沉積的空間受到限制。因此，“不陡不緩”的湖盆底形對(duì)于灘壩砂體的形成具有重要意義。顧家裕（2016）①顧家裕教授2016年5月在中石油西北分院進(jìn)行學(xué)術(shù)交流時(shí)的多媒體材料.認(rèn)為灘壩砂體發(fā)育的有利坡度不易超過(guò)70 m/km（4°），青海湖的湖岸帶比較開闊，除部分地區(qū)坡度較陡外（10°±）[21]，大部分地段坡度平緩（小于5°），這可能也是其灘壩廣泛發(fā)育的主要原因之一。

圖9 青海湖濱岸灘壩形成過(guò)程水動(dòng)力模式Fig.9 Hydrodynamic formation process model of beach and bar in Qinghai Lake

湖岸線對(duì)青海湖灘壩沉積也具有重要的控制作用。湖岸線的形態(tài)控制了是發(fā)育灘砂還是壩砂。湖岸線向陸地凹進(jìn)的湖灣地區(qū)，以成排分布的灘砂為主（如東岸海晏灣地區(qū)和耳海地區(qū)）；湖岸線向湖內(nèi)凸出的位置以沙嘴或壩砂為主（如二郎劍地區(qū)）。據(jù)前人研究，湖區(qū)大致存在中更新世、晚更新世、全新世及現(xiàn)代4期湖岸線[33]（圖10），不同時(shí)期湖岸線附近都發(fā)育有大量規(guī)模不等的灘壩砂體。中更新世古湖岸線高出現(xiàn)代湖面約100 m，標(biāo)志性沉積物主要為濱湖相砂巖及上覆黃土層，但目前在露頭上保留較少[33]；晚更新世古湖岸線高出現(xiàn)代湖面約50～60 m，濱湖相砂巖廣泛發(fā)育，其上普遍覆蓋有1.5～1.6 m 的黃土層，揭示為古灘壩沉積；全新世古湖岸線高出湖面不超過(guò)15 m，標(biāo)志性沉積物為濱湖相砂礫巖，連續(xù)成排分布，形態(tài)完整；青海湖現(xiàn)代湖岸線對(duì)灘壩砂體的控制更加明顯，沿青海湖四周，大部分地區(qū)都能觀察到受湖浪反復(fù)淘洗作用下正在形成的沿岸灘砂或壩砂沉積。

3 青海湖灘壩砂體保存條件分析

圖10 青海湖區(qū)第四紀(jì)不同階段湖岸線位置變遷（據(jù)袁寶印等[33]）Fig.10 Section of shoreline location at different stages in Quaternary, Qinghai Lake (after Yuan et al.[33])

灘壩形成以后如何才能保存下來(lái)需要結(jié)合湖平面變化及湖盆層序演化來(lái)討論。林會(huì)喜等[15]通過(guò)對(duì)渤海灣古近系斷陷湖盆灘壩發(fā)育層段的解剖，認(rèn)為灘壩體系主要形成于斷陷盆地二級(jí)構(gòu)造層序形成的早期（包括高位域、低位域及湖侵域）和斷坳轉(zhuǎn)換期，分布于三級(jí)層序的湖侵體系域。孫錫年等[16]通過(guò)對(duì)東營(yíng)凹陷沙四段灘壩砂巖的成因研究，認(rèn)為湖平面進(jìn)退的各個(gè)時(shí)期都能發(fā)育灘壩，但沙四段晚期，處于水進(jìn)時(shí)期，沉積的砂巖不易被破壞，容易保存下來(lái)。王永詩(shī)等[17]通過(guò)對(duì)東營(yíng)凹陷的研究也提出了類似觀點(diǎn)，認(rèn)為中長(zhǎng)期基準(zhǔn)面持續(xù)上升，岸線不斷向盆緣遷移，早期沉積的灘壩砂體被新的濱岸沉積覆蓋，有利于沉積物的保存。反之，中長(zhǎng)期基準(zhǔn)面持續(xù)下降，正常浪基面和破浪帶不斷下降，湖岸線不斷向盆地中心遷移，早期形成的灘壩砂逐漸暴露于湖平面之上而遭受破壞不能完整地保存下來(lái)。

實(shí)際上，在海相環(huán)境，目前發(fā)現(xiàn)的有一定規(guī)模的灘壩體系也主要分布在海侵體系域中[41]。由此看來(lái)，不論陸相還是海相環(huán)境，灘壩體系的形成與保存存在一個(gè)普遍規(guī)律，即二級(jí)層序的早期有利于灘壩的形成，但規(guī)模較大的灘壩砂體則主要分布（保存）于湖侵或海侵體系域。

從下面對(duì)青海湖湖平面升降變化的分析可以看出，灘壩的發(fā)育與保存也符合這一規(guī)律。青海湖形成演化距今約50萬(wàn)年[33]，早期共和類黃土組（Q1+2）沉積時(shí)為一外泄湖；中期二郎尖組（Q2+3）沉積時(shí)期，由于湖盆東部日月山的崛起，湖盆由外泄湖完全轉(zhuǎn)為封閉湖盆，湖平面（基準(zhǔn)面）持續(xù)上升并達(dá)到湖盆發(fā)展的鼎盛時(shí)期；晚期全新世（Q4）以來(lái)，青海湖處于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，周圍山地持續(xù)上升，氣候由濕潤(rùn)轉(zhuǎn)為半干旱，水位不斷下降，開始了大規(guī)模的湖退過(guò)程[42]（圖11）。

圖11 青海湖青4 孔湖平面變化與灘壩砂體保存關(guān)系（據(jù)王新民等[20]、袁寶印等[33]等資料編制）Fig.11 Lacustrine level change of Qing 4 drillhole,and preservation of beach and bar sand（after Wang et al.[20]; Yuan et al.[33]）

由此可以看出，前文描述的今灘壩分布于湖退背景下的低位體系域，而古灘壩分布于受長(zhǎng)期基準(zhǔn)面（湖平面）上升旋回控制的二郎尖組中（圖11）。從湖盆層序演化看，形成于湖侵背景的古灘壩（二郎尖組）砂體能夠不斷被新的濱岸沉積所覆蓋而得以很好保存，尤其當(dāng)湖平面快速湖侵時(shí)，位于湖岸線附近的早期灘壩砂體及時(shí)被隨后沉積的淺湖泥巖覆蓋，波浪難以對(duì)其持續(xù)改造，因而保存較好。相對(duì)而言，由于今灘壩處于湖退背景，則不具備這一保存條件。其主要原因是，當(dāng)湖平面下降時(shí)，早期形成的灘壩砂暴露于湖平面之上而遭受了風(fēng)蝕或流水沖刷作用，尤其當(dāng)湖平面長(zhǎng)期持續(xù)下降時(shí)，早期形成的灘壩砂大部分會(huì)被侵蝕殆盡，這可能就是青海湖地區(qū)今灘壩最多為3 排（道）（圖2b），而古灘壩可以多達(dá)6 排（圖3a），古代灘壩分布規(guī)模比今灘壩大的原因。

基于上述分析，建立了青海湖灘壩形成與保存的地質(zhì)模式（圖12），該模式揭示，當(dāng)湖平面處于長(zhǎng)期下降期時(shí)，早期形成的灘壩沉積物由于流水或風(fēng)力作用而被侵蝕，很難大規(guī)模保存下來(lái)（圖12 A，B）；當(dāng)湖平面處于上升時(shí)期，尤其當(dāng)湖平面快速上升時(shí)，早期形成的灘壩沉積物能夠得到較好的保存（圖12 C，D）。

4 濱淺湖灘壩砂體發(fā)育的主控因素與啟示

綜上所述，物源—水動(dòng)力—湖盆底形—湖岸線—湖平面（基準(zhǔn)面）是決定青海湖灘壩是否發(fā)育（形成+保存）的主控因素，其中物源為灘壩形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，水動(dòng)力為沉積物改造及灘壩形成提供了源動(dòng)力，湖盆底形與湖岸線決定了灘壩形成的平面位置與規(guī)模范圍，湖平面（基準(zhǔn)面）的升降變化決定了已形成灘壩沉積保存與否的地質(zhì)命運(yùn)。

圖12 青海湖灘壩形成與保存模式Fig.12 Formation and preservation model of beach and bar sand, Qinghai Lake

青海湖現(xiàn)代灘壩發(fā)育主控因素研究提供了一個(gè)重要的啟示，即陸源灘壩砂體的形成較為容易，但保存較難。只要具備物源、湖盆底形及水動(dòng)力等基本條件，低位域、高位域及湖侵域都可能形成灘壩砂體，但只有位于長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回早期或三級(jí)層序湖侵期的灘壩沉積才能得到較好的保存。

5 結(jié)論

（1）建立了灘砂與壩砂的綜合鑒別標(biāo)志。認(rèn)為灘砂由雙向流（波浪）作用下形成，壩砂為定向流（湖流）作用下形成；從沉積序列上看，灘砂在縱向上常表現(xiàn)為“ABC”三個(gè)沉積段的有序疊加，壩砂在縱向上常表現(xiàn)為多個(gè)正粒序段的疊加，二者常常疊加共生或相互毗鄰。從沉積環(huán)境、水動(dòng)力及沉積特征等諸多方面將灘砂、壩砂與三角洲分流河道、河口壩、席狀砂等砂體進(jìn)行了鑒別區(qū)分，指出低角度沖洗交錯(cuò)層理、或正或反的粒序?qū)永硪约安缓噘|(zhì)等特征是識(shí)別灘壩砂體的典型標(biāo)志。

（2）總結(jié)了灘壩砂體的形成要素。提出物源—水動(dòng)力—湖盆底形—湖岸線—湖平面（基準(zhǔn)面）等因素是決定青海湖灘壩是否發(fā)育（形成+保存）的主控因素。其中物源為灘壩形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，水動(dòng)力為沉積物改造及灘壩形成提供了源動(dòng)力，其大小和方向與風(fēng)力場(chǎng)控制的湖浪作用有關(guān)，湖盆底形影響了水動(dòng)力的強(qiáng)弱，也決定了灘壩沉積規(guī)模的大小，湖岸線決定了灘壩的形成的平面位置與沉積的范圍，湖平面（基準(zhǔn)面）的升降變化決定了已形成灘壩沉積保存與否的地質(zhì)命運(yùn)。

（3）明確了灘壩砂體的保存條件。認(rèn)為陸源灘壩砂體形成較為容易，但保存較難，只要具備物源、湖盆底形及水動(dòng)力等基本條件，低位域、高位域及湖侵域都可能形成灘壩砂體。但只有位于長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回早期或三級(jí)層序湖侵期的灘壩沉積才能得到較好的保存。

（4）由于灘壩沉積在陸相湖盆中具有普遍性，該研究對(duì)指導(dǎo)我國(guó)陸相盆地巖性油氣藏勘探開發(fā)具有一定借鑒意義。