第9章 混杂堆积的基本特征与研究简史(5)
在多数情况下，冲积扇沉积物扇顶部分以泥石流堆积为主，故成层性不明显，垂向上粗细频繁交替，层间界面不明显。层理发育差或具块状层理，是无分选的砂砾层。扇中则以沟道沉积为主，可见大型交错层理、平行层理及递变层理。扇缘以面状洪水堆积为主，故局部可见流水波痕、干裂、雨痕、流痕等，冲蚀填充构造常见。
冲积扇洪水流动的性质主要为牵引流，但当物源区有大量泥质供给和在强洪水期，则可出现泥石流。
邓巴等（Dunbaretal，1957，1974）将山麓砾岩统称山麓斜坡及山前扇形地上的混杂堆积，它们有时可以被带到距山体数百千米。而劳森（Lawson）则提出扇积砾岩，即扇形地顶部分选很差，粗颗粒堆积物。诺顿则称之为山麓角砾岩。
正如Nichols（2009）所指出：既有不同成因的扇形地，也会有同一个扇形地可以是多种堆积过程的组合，可以有泥石流堆积，也会在不同时期有面状洪水堆积以及比较常态的沟道流水堆积（图118），是故扇形地堆积物中就会有杂乱的泥石流砾石层，也会有经过初步分选的冲击砾石层和分选较好的砂层。这就充分体现了冲积扇作为从无序、失序到次有序和有序的转化的关口和通道，来自上游源区的崩塌、滑坡堰塞湖溃决堆积等都已成为它们的组成成分。美国得克萨斯州范霍恩湿地前寒武系冲积扇堆积系列就提供了最好的实例（图119）。
（1）扇根（图119，图120）。研究者公认，扇根分布在冲积扇顶部地带的山麓处，是沉积坡度角最大，并发育有单一的或少量直而深的主河道。扇根的沉积物主要为泥石流沉积和河道充填沉积，属无序或次有序沉积。
（2）扇中。扇中位于冲积扇的中部，是冲积扇的主要组成部分，它以发育辫状河道沉积为特征。沉积物主要由含砾砂岩、砾岩、砂岩组成。常以筛积物（冲刷层）形式出现，与扇根沉积物比较，砂的比率增加，多属次有序沉积。
（3）扇缘。以砂为主的有序沉积，含少量混杂成分。
在冲积扇的不同部位，其沉积序列也不同（图121）。扇根的沉积序列主要为块状混杂砾岩和具有叠瓦状组构砾岩组成的正韵律沉积组合。泥石流则主要参与扇根的堆积过程。但沿着沟道，泥石流舌会一直延伸到扇中的大部分地段。有时，泥石流舌也会冲入扇缘之间及前缘的沼泽湿地和煤田中，如阜新侏罗纪煤层所见（李思田，1988）。所以泥石流沉积在扇形地沉积中占有特殊的地位。从图119、图123中更可以看到无序或失序的泥石流堆积向有序的冲积扇堆积过渡有比较复杂的过程。但正像图119所示，无论如何先后、上下相互穿插，都生动地体现了从失序、无序到有序渐变过程。当然这只是主要方面，因为在各种扇形地的上方即扇顶与山体交界部位同样也是各种山地块体运动如崩塌、崩滑、滑坡、错落、滑溜等混杂堆积普遍发育的部位，也会不同程度地参与从无序到有序，从山地到盆地的输送过程。
冲积扇在横向上，向源区方向与残积相、坡积相相邻，向沉积区常与冲积平原组合或风成一干盐湖相接（图118，图120，图122a、b），与河流或湖泊、沼泽沉积呈超覆或舌状交错接触，有时也可直接与滨海（湖）平原共生，甚至有些扇体可以直接进入湖泊或海盆地的水体，形成水下扇或扇三角洲。图117、图118最清晰地显示了这一逐渐过渡在空间上和时间上的不同期次的泥石流和沉积物之复杂的递变关系，极为生动地体现了从山地堆积到盆地沉积的复杂而清晰的过程。
由于扇形地或冲积扇的发育要有山前断陷的巨大落差和大量山区物理风化的固体物质供给，并有阵发性降水引起泥石流等外动力过程，故大多数情况下，扇形地多在干旱区发育最为完善（图118，图122），其各种沉积亚相特征也表现最为明显。
当然，也有不呈现上述过渡性质的扇形地，如云南小江蒋家沟的泥石流扇形地则完全由泥石流舌组成，没有其他动力参与，整个扇都是泥石流舌叠置体。左上角剖面图所示整个扇形地都是由单个的泥石流舌状体叠加而成，和一般的冲积扇结构有明显差别，各亚相及其沉积结构都很不相同。但作者在泥石流沉积相研究中发现三种扇形地的沉积特征，Nichols（2009）却注明泥石流只具有杂基支撑及弱分选砾石底床而无沉积构造描述。这与作者对中国泥石流沉积的研究，发现其沉积结构、构造极为发育，体现了泥石流的多种动力特征（图125）等是不相符的。
扇形地一直是地貌学、第四纪地质学研究的热点，因为此处地貌及沉积研究内容丰富，也因为地处过渡地带而显得更为复杂，王乃睴十分重视对此过渡地带的地貌和沉积的研究（1955，1956，1964）。由于山前地带沉积物类型众多，变化复杂，常有沉积物成因争论。如太行山前属于早更新统的红色砂砾层就有冰碛与洪积之争，北京南口山前的同时代红色砂砾层经后期风化后原始结构有所改变，也曾被认为有冰碛之嫌，而后又倾向于认为是冰缘环境下的冻融蠕流堆积（1956），则显示了根据研究而重建的古扇形地环境。
二、海底扇
大陆斜坡或大陆坡的地形与地貌，是全球混杂堆积的另一分布带。
本书虽以讨论气下混杂堆积为主，但作为“配套”也必须涉及水下混杂堆积，这部分肯定是地质学家的任务，他们已经做了大量工作。作者对此从无研究，也只能点到为止。
海底扇及其相邻地带是发育水下混杂沉积的重要分布区，也是全球混杂堆积的两大重要地带之一（图115，图116）。
海底扇也同样由扇根（顶部扇，内扇）、扇中（中扇）、扇缘（外扇，扇缘端）三部分组成（图560）。
海底峡谷是海底扇的补给水道，其作用类似于三角洲体系的河道，是将砂砾石输送到扇形地的主要通道，导致粗粒物质（滑塌块、泥石流砾石或物源供给的其他粗粒物）或很细物质产生沉积。其中与水下混杂堆积最相关的就是补给水道的出口处。此处坡度从陡到缓与气下扇形地一样，泥石流就发生在此处（图560右上方处），滑塌沉积也在此区。再往远处就是由粒级递变的有序的颗粒流和浊流沉积了。
米德尔顿和汉普顿（Middletonetal，1978，1976）按支撑机理把水底沉积物重力流沉积系统划分为四个类型，即泥石流、颗粒流、液化流（或叫液化沉积物流）和浊流。
泥石流和颗粒流之间的杂基支撑砾岩（图129，图130）显示水下泥石流沉积和气下泥石流堆积都具有共同的最有代表性的悬浮支撑结构，体现了类似的动力特点和介质性质，尽管在气下和水下有极不同的密度条件。
姜在兴（2003）认为除洪水密度流直接入海或入湖外，大多数水下斜坡带沉积物必须达到一定的厚度和重量，再经滑动—滑塌等触发机制，才能形成大规模沉积物重力流（图131）。只要重力仍作为流动的主动力，搬运作用就会继续，并可能将沉积物搬运到盆地底部。事实上，在大陆边缘斜坡处的沉积物通常不稳定，地震、海啸、风暴浪、崩塌等种种原因都会造成大规模水下滑坡，使沉积物在滑动和流动过程中不断与水体混合，并在重力作用推动下不断加速，同时掀起和裹挟周围的水底沉积物增大自身体积，逐渐形成一泻千里的携带砂和卵石的高密度的浊流（图131）。如1929年加拿大纽芬兰南部格兰德（Grand）海滩发生72级地震，震中在水深1800—3600m的大陆坡上。地震以后，水深275—3300m间的六根电缆当即被拉断，经研究认为是地震触发大规模浊流所导致。且算出，在坡度为06%的大陆坡上，浊流平均速度达到20m/s；在坡度01%的深海平原上，平均流速为98m/s。理想状态下大陆斜坡部分发生的造成混杂沉积的各种过程，它们和海底扇处在相同环境和邻近位置。而图133则表达是一个实例。图中显示也是海底扇的组成部分。
西北非洲、西撒哈拉外海水下泥石流系列分布简图，南北向延伸6°纬度，东西向5°经度，总体积600km3。所有大陆斜坡上的重力流，从水下滑坡（slide）、坍塌（slump）、泥石流（debrisflow）及浊流在图625、图626中都得到体现。其中源头处是断崖滑坡和坍塌，厚度可达几十到几百米，长、宽几百到几千米。有时虽不显沉积物变形，但可以在陡坡基部产生鼓起的丘冈。在地震诱发时只需2°坡度。应该指出，上述各种水下地貌过程虽可造成多种混杂结构（图132），但均发生在细粒沉积物中，没有砾石级的颗粒加入。与气下同类过程所造成的由各类粒径组成的混杂堆积是很不相同的。尽管褶曲杂乱，在气下混杂堆积中如滑坡亦似曾相识，但它们都是细粒的泥砂质组成，不会有粗碎屑出现。
1985年高振中等根据RGWalk的海底扇模式，建立水下重力流沉积模式如下：
（1）斜坡相：上部重力流沉积少，滑塌现象普遍，但较大型的滑塌体少见，最常见的是弯曲纹层和痕迹。中下部是主要堆积场所，可分为水道亚相和水道间亚相。水道亚相包括厚层的泥石流沉积，ABC序列的浊积，AE序列的浊积，颗粒流沉积，两层重力流沉积，直接与侵蚀面接触。底部：浊积为主，有AE、ABCDE序列，还有A序列的过渡类型，泥石流沉积少，且细。
（2）盆地边缘相：以CDE序列的有序沉积——浊积最为发育，泥石流沉积罕见。
（3）盆地平原相：以硅质、碳质页岩为主，少量泥灰岩、灰岩透镜体，偶夹极薄的粉砂级浊积岩。
三、山地—扇形地—盆地
从发生学角度看，混杂堆积的是分布在物源区的堆积物，基本上始终处于搬运状态，并非“终极”沉积物。
对盆地沉积而言，无论气下或水下陡坡处都是盆地的边缘，是沉积岩的陆源地，是处在风化和搬运的过程而不是沉积的过程。故也可以说，混杂堆积是在搬运过程中的“暂时停息”，当其在一路“磨细”以后最终才会成为盆地沉积物，并进入“盆地”中的沉积行列。因此，也可以说这一过程主要是地貌第四纪地质学研究的领域。
人所共知，没有构造运动，就无所谓地势高低，也不会有山地盆地，更不会有长尺度和大尺度的沉积和沉积量。故无论对地貌学或沉积学，“山地”、“盆地”永远都是我们关注的对象（图134）。
混杂堆积的发生过程与构造抬升是同步的。可以说，绝大多数混杂堆积都是构造抬升的产物，如崩塌、滑坡、泥石流、冰川堆积都是。作为构造活动主要形式的地震则总在山区催生崩塌、滑坡、泥石流和形成堰塞湖和溃坝堆积。它们共同谱写了混杂堆积的各个篇章。
混杂堆积与气候变化关系密切，气候控制沉积物的产生和海面变化。从第四纪各时期的黄土堆积剖面上可以看到，在我国北方地区无论马兰黄土、离石黄土或午城黄土，它们都覆盖在河流或泥石流砾石层之上。在大青山南麓大窑遗址午城黄土之下的以燧石为主的（来自大青山）泥石流堆积成为了古人打制石器的场所（照片1215）。在昆仑山小南川三叉河马兰黄土顶部，也发现由古人利用黑色硅质岩打制石器的场所（照片1216）。这说明，泥石流堆积基本对应温暖的间冰期，也是人类活动频繁打制的石器的时代，而黄土层则基本对应冰期。同理，在同样临空面的条件下，多雨湿热的间冰期也有利于崩塌、滑坡的发生。而对于水下大陆斜坡而言，冰期、间冰期海面升降则会带来层序地层的演替等。海面变化对于高山、高原上的地貌或沉积过程直接而快速的影响有限。
当海面降低时，侵蚀会发生在原陆架沉积区，原来广泛的平原上会出现下切的河谷，并把沉积物带向深水区，也同在河口处形成堆积区，而海面上升时则陆架上又会出现相反的沉积过程。在盆地分析的全貌中，“沉积物通道”（堆积物通道）总是生动反映混杂堆积物对盆地分析的意义。可以说，各类混杂堆积物都是由此进入盆地，连同各种影响因素也进入盆地分析之中，粒度愈细走得愈远，最终由堆积的无序系列进入沉积的有序系列。山地系列和陆架系列满足了“盆地边缘”之研究内容，至少可以起到一点边缘效应。正如Prothero等（2004）所指出“地貌与第四纪地质学家研究冰川地貌环境和沉积远甚于沉积地质学家”。其实对整个气下混杂堆积研究而言也颇近似这一说法。Prothero和Schwab通过对美国圣安德烈斯大断层一侧的Ridge盆地的沉积物来源和沉积历史的分析，很生动地说明了山地的混杂堆积通过断层崖和冲积三角洲并坠落深水盆地，诠释了从无序沉积到有序的很快的转变。
本以为是遥远的想象，突然近在咫尺，原来混杂堆积和盆地沉积是如此呈现为同一整体，混杂堆积研究与盆地分析竟是如此密切。
据Prothero和Schwab（2004）介绍，美国西部紧挨圣安德烈斯断层的垄脊断楔盆地，另一侧与圣加布埃尔断层为界，形成一个典型的挤压转换盆地（ridgebasin）。作为剪切构造盆地类型之一，在它的周边形成了强烈的混杂堆积带。正如杨景春和李有利（2011）报道，由于圣加布埃尔断层的活动盆地不断下降而西侧不断抬升（图135，图136），沿盆地边缘堆积大量混杂角砾岩。同时，该盆地的东北方沿圣安德烈斯断层一侧也获得大量混杂堆积物（图135）。各沉积相带呈带状分布，从盆边的多种混杂堆积（断层角砾、泥石流等）向冲积扇—河流沉积—湖滨相及深水相递变。可以说，随着时间变化，盆地沉积物变得更为复杂，盆地沉积中心也因构造活动而随之迁移。
沉积盆地中心和边缘的沉积相在构造气候控制下的发育状况，其中“堆积物（沉积物）通道一栏”则具体显示了从混杂堆积到盆地沉积的具体部位。