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盆山结合部河流冲积扇的形成和发育受构造活动、气候变化、古水系演化、流域地质地貌条件等诸多因素的影响,古冲积扇是反演第四纪地质环境和地貌过程的重要信息载体。洞庭盆地主要河流古冲积扇研究,有助于全面地认识第四纪沉积环境及河湖演化历史,具有十分重要的理论意义和实际意义。
洞庭盆地是长江中游重要的第四纪沉积盆地,主要河流入盆河口都发育有古冲积扇。本文以洞庭盆地湘、资、沅三个支流河口第四纪古冲积扇为研究对象,通过野外考察和室内分析,对古冲积扇沉积物的岩性、岩相、沉积相、时代、粒度组合等进行了详细的描述和分析,探讨了古冲积扇的岩相序列、沉积环境、古冲积扇旋回和地质环境意义,并初步划分了洞庭盆地主要支流古冲积扇埋藏分布位置。通过上述研究得到以下成果和认识:
1.建立了古冲积扇沉积物岩相识别标志,根据沉积物岩相类型,划分了古冲积扇沉积微相。洞庭盆地古冲积扇沉积物中G2、S2岩相占主体,表明沉积过程以河道沉积为主,其次为片流沉积。剖面沉积物特征表明,新开铺剖面处于湘江古冲积扇顶部;洪家垴剖面、鸡婆村剖面处于资水古冲积扇中部,枫树牌剖面接近扇缘部位;沅江古冲积扇黄土山剖面处于扇体的中上部,河洑山剖面处于扇中外围边缘。
2.洞庭盆地古冲积扇主要形成于早更新世和中更新世。湘江古冲积扇新开铺剖面底部冲积扇属于Q1早期、顶部冲积扇属于Q1晚期至Q2早期;资水古冲积扇洪家垴剖面、鸡婆村剖面、枫树牌剖面冲积扇属于Q1晚期;沅江古冲积扇黄土山剖面底部冲积扇属于Q1早期,中上部冲积扇属于Q1晚期,而河洑山剖面与黄土山底部冲积扇同属一期发育,属于Q1早期。
3.古冲积扇细粒沉积物粒度组成在岩性三角图中多介于河流沉积物与湖泊沉积之间,频率曲线多表现为双峰型态,概率累积曲线呈现冲积扇特有的多段式结构,以跳跃组和悬浮组为主,跳跃组分占主体;C-M图分析显示重力流沉积特征明显。各剖面中普遍出现的粘土层粒度特征基本一致,具有标志层意义。
4.主要支流河口附近河湖相沉积物之下常有埋藏冲积扇分布,大多具有两期冲积扇旋回:Q1古冲积扇在地层上主要由华田组下段构成,Q2冲积扇主要由新开铺组、马王堆组组成。埋藏古冲积扇的厚度受扇体位置及原始地形控制,最大厚度出现于扇中部位。
5.每一期古冲积扇体的中上部位普遍出现一套铁质胶结物,指示冲积扇堆积后在湿热富氧环境下长期暴露,并经过强烈的风化淋滤作用。铁壳形态、规模与扇体位置和地下水活动关系紧密:扇体顶部,地下水以下渗运动为主,铁壳多垂向发育,规模也较小;扇体的中下部地下水位稳定,铁壳多水平层状发育,形态也更加完整。
6.古扇体顶部和前缘岩相多为S3、M1亚相,构成致密隔水层;扇中部位岩相多为G2、S2亚相,以粗碎屑为主,是良好的富水层位。古冲积扇的中上部大多出露于地表,接受径流和降水的补给。对埋藏冲积扇沉积物特征的识别和不同冲积扇旋回地下水分布规律的认识,对洞庭平原地下水调查评价和开发利用具有指导意义。