趙 蕓 張昌民 朱 銳 馮文杰 趙 康

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 湖北武漢 430100）

0 引 言

2010 年G.S.Weissmann 等［1］在《Geology》 上以“Fluvial Form in Modern Continental Sedimentary Basin： Distributive Fluvial Systems” 為題發(fā)表文章，首次提出了分支河流體系（Distributive Fluvial Systems， 簡稱DFS） 這一新的河流沉積學(xué)術(shù)語， 它指河流從某一頂點進(jìn)入盆地并呈放射狀展布的沉積體系。 同年， A.J.Hartley 等［2］運用Google Earth 系統(tǒng)對全球沉積盆地中的河流沉積體系進(jìn)行統(tǒng)計， 通過平面形態(tài)特征識別出415 個大型DFS。 雖然受到一些質(zhì)疑， 比如現(xiàn)代DFS 研究中， 通過衛(wèi)星圖像或無人機(jī)等識別出來的河道分布等暫時缺乏關(guān)于地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。 但近年來， DFS 概念得到更多學(xué)者的認(rèn)可和應(yīng)用， 越來越多的地質(zhì)工作者開始使用DFS 這一概念并開展相關(guān)研究， DFS 的提出是對陸相沉積盆地內(nèi)沉積體系研究的補(bǔ)充， 使得人們能夠更全面深入地認(rèn)識陸相沉積盆地內(nèi)發(fā)育的一系列沉積體系。

G.S.Weissmann 最早從第四紀(jì)河流沉積中認(rèn)識到 DFS， 后續(xù)不斷有學(xué)者， 如 H.Zania 等［3］、H.A.Buehler 等［4］、 M.L.Assine 等［5］、 F.N.Pupim等［6］、T.J.Pietsch 等［7-8］、S.Sahu 等［9］、M.M.Mcglue等［10］、 A.Bilmes 等［11］、 S.K.Davidson 等［12］發(fā)現(xiàn)南美洲巴西潘塔納爾塔夸里、 澳大利亞新南威爾士北部的圭迪爾、 印度中部恒河南部、 安第斯山前陸盆地貝爾梅霍河、 阿根廷加斯特雷盆地均發(fā)育有現(xiàn)代沉積DFS。

同時，A.M.Trendell 等［13］、G.S.Weissmann 等［14］、A.Owen 等［15-16］、 J.T.Chesley 等［17］、 T.F.Lawton等［18］、 A.Rittersbacher 等［19］、 A.R.Gulliford 等［20］、A.R.Gulliford 等［21］一些學(xué)者開始對露頭DFS 進(jìn)行分析研究， 如美國亞利桑那州Chinle 組DFS、 猶他州東南部Morrison 組Salt Wash DFS、 猶他州Straight Cliffs 組 DFS、 猶他州瓦薩奇高原Blackhawk 組DFS、 法國南部二疊系Lode've 盆地的Graissessac 組到La Lieude 組DFS 等。 2015 年開始， E.M.Quartero 等［22］、 D.Shields 等［23］、 A.Owen等［24］少數(shù)學(xué)者對地層中可能存在的DFS 也進(jìn)行了研究， 如加拿大阿爾伯達(dá)科迪勒拉盆地中部古新統(tǒng)Paskapoo 組和澳大利亞東部蘇拉特盆地昆士蘭侏羅統(tǒng)Walloon 組等。

國內(nèi)對DFS 的研究尚處于起步階段， 如張昌民等［25-26］在2017 年對分支河流體系（DFS） 的研究進(jìn)展進(jìn)行了評述， 指出DFS 研究對油氣勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。 張祥輝等［27］對蘇干湖盆地周緣分支河流體系的幾何形態(tài)及影響因素進(jìn)行了分析。 呂峻嶺等［28］通過水槽沉積實驗?zāi)M并探討了干旱型分支河流體系沉積特征與演化過程。 張昌民等［29］對陸相含油氣盆地分支河流體系進(jìn)行了系統(tǒng)梳理， 啟發(fā)人們對陸相盆地沉積體系展布模式、河流沉積作用、 巖相古地理格局以及油氣勘探潛力的再思考。 何苗等［30］把分支河流體系理論應(yīng)用在東海西湖凹陷南部， 并對該區(qū)油氣潛力進(jìn)行了預(yù)測。

中國西部陸相盆地， 如柴達(dá)木盆地、 河西走廊盆地、 塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地等多個大型含油氣盆地周緣及其鄰區(qū)均發(fā)育有大量的DFS， 所以非常有必要對DFS 的沉積特征、 控制因素、 演化過程展開研究， 并建立DFS 沉積模式， 為中國陸相盆地沉積體系的研究拓展新思路， 指導(dǎo)油氣資源勘探。

1 DFS 的概念及特征

從地貌學(xué)和沉積學(xué)角度分析， DFS 具有早期認(rèn)識的巨型扇、 沖積扇以及河流扇的特征， 區(qū)別在于DFS 可表征的沉積規(guī)模更大、 意義更廣。 它與沖積扇的區(qū)別和關(guān)系為： DFS 包括沖積扇， 但不限于沖積扇。 DFS 將沖積扇和河流體系綜合在一個相互有機(jī)聯(lián)系的沉積體系之中。 G.S.Weissmann 等［1］發(fā)現(xiàn)DFS 在壓陷盆地、 裂陷盆地和走滑盆地內(nèi)都有分布， 認(rèn)為DFS 的特征包括： ①分支河道為非受限河道； ②從頂點開始河道呈放射狀； ③橫剖面上呈上凸?fàn)睢?縱剖面上呈下凹狀、 整體自頂點向盆地中心呈下傾的半丘狀扇體； ④頂點之上河流表現(xiàn)為以侵蝕為主， 頂點之下分支河流以卸載為主； ⑤單個DFS 的發(fā)育長度差別較大（1～700 km）。

A.J.Hartley 等［2］運用Google Earth 衛(wèi)星圖像和文獻(xiàn)資料， 對現(xiàn)代陸相沉積盆地中河流體系的地貌特征進(jìn)行了研究， 對所測量的415 個大型DFS 的形態(tài)和分布進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計（圖1）， 并對DFS 的形態(tài)參數(shù)（長度、 坡降、 終端類型等） 與盆地構(gòu)造及氣候背景的關(guān)系進(jìn)行了分析。 它進(jìn)一步總結(jié)了大型DFS 的特征： 存在明顯的頂點， 河流體系從頂點向下游方向逐漸分汊； 頂點周邊形成明顯的正地形， 從頂點向發(fā)散的下游方向坡度下降； DFS 內(nèi)部的河流呈發(fā)散的分支狀， 常常分汊形成小河道；從頂點向下沒有支流匯入； 下游河道呈分支狀或弧形展布； 大型DFS 半徑大于30 km。 A.J.Hartley等［2］將DFS 上發(fā)育的河道歸納為6 種沉積模式，并且統(tǒng)計了每種模式所占比例： 單個辮狀河道向下游方向發(fā)生分汊呈辮狀或者順直河道模式（比例40%）； 單辮狀河道模式（比例14%）； 單辮狀主河道往下游方向分汊或轉(zhuǎn)變?yōu)榍骱幽Ｊ剑ū壤?0%）； 單曲流河道模式（比例10%）； 單曲流河道分汊形成小型曲流河模式（比例9%）； 多曲流河道且其中無主導(dǎo)性的河道模式（比例7%）。

圖1 全球范圍大型DFS分布(據(jù)文獻(xiàn)[ 2])Fig.1 Distribution of large DFS in the world(Ref [ 2])

S.K.Davidson 等［31］進(jìn)一步對陸相沉積盆地中400 多個大型DFS （長度大于30 km 的DFS） 開展， 認(rèn)為從頂點開始向下游， 隨著距離的增加， 可以預(yù)測出FS 河道與泛濫平原的變化特征。 這些特征包括： 從頂點向遠(yuǎn)端方向， 河道流量逐漸變小、水流動力減弱， 河道寬度整體變窄、 深度變淺、 決口現(xiàn)象增加以及河道彎度多變。 基于河流的河型轉(zhuǎn)換規(guī)律， S.K.Davidson 等［31］在精簡了A.J.Hartley等［2］提出的6 種河道沉積模式的基礎(chǔ)上， 歸納出種地貌單元沉積模式（圖2）： ①分汊辮狀型DFS；②分汊多支型DFS； ③單支高彎型DFS。 認(rèn)為這3種地貌單元模式可解釋河流沉積過程， 也可預(yù)測DFS 地貌單元向下游以及橫向的變化。

圖2 不同類型DFS的沉積環(huán)境及分區(qū)特征Fig.2 Sedimentary environments and zoned characteristics for different types of DFS

綜上， 通過對DFS 文獻(xiàn)的比較和分析， 認(rèn)為河流從某一頂點向下游呈放射狀展布的沉積體系稱為分支河流體系（DFS）。

DFS 從形態(tài)、 規(guī)模、 類型、 內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 沉積現(xiàn)象等方面， 具有以下基本特征：

（1） 河道從頂點的單一河道向下游呈放射狀多河道轉(zhuǎn)換， 河道以分汊為主、 偶有合并；

（2） 自頂點向盆地中心平面上呈下傾的扇形，橫剖面上呈上凸?fàn)睿?縱剖面上呈下凹狀、 且坡降逐漸減小；

（3） 自單一河道頂點至分支河道末端的單個DFS 規(guī)模受河道大小影響， 可發(fā)育巨型DFS （長度大于100 km）、 大型DFS （多為河流扇， 長度大于30 km）、小型 DFS （多為沖積型， 長度小于30 km）， 且同一盆地中可形成多個DFS 及不同級次DFS 的疊置、 遷移等；

（4） 分支河道以辮狀河和曲流河為主， DFS坡降越大、 沉積物供給越豐富、 相對流量越大， 越容易形成分汊狀辮狀分支河道； 反之容易發(fā)育曲流分支河道；

（5） 頂點之上為受限河流， 以侵蝕、 下切作用為主， 頂點之下為非受限的分支河流， 以卸載沉積為主；

（6） DFS 從頂點向遠(yuǎn)端分支河道數(shù)量增加，但單河道流量、 寬度、 深度、 水動力、 搬運能力都有明顯降低；

（7） DFS 平面上從頂點向遠(yuǎn)端為一個連續(xù)沉積體系，沉積物粒度逐漸變小，分選、磨圓越來越好。

2 DFS 成因

DFS 發(fā)育于不同構(gòu)造背景（如擠壓、 拉張和剪切） 和氣候環(huán)境下， 且現(xiàn)代陸相沉積盆地中河流沉積地區(qū)90%以上均發(fā)育DFS［32-33］， 現(xiàn)代陸相沉積盆地中DFS 覆蓋的區(qū)域通常要比匯流體系覆蓋的區(qū)域大得多（圖3）。 對DFS 的成因條件進(jìn)行分析， 有助于對古地質(zhì)時期的陸相沉積盆地中潛在DFS 做出定量追蹤和推測， 以及對DFS 未來發(fā)育演化趨勢做出預(yù)判。 基于不同盆地中DFS 的發(fā)育特征， 結(jié)合A.J.Hartley［2］、 S.K.Davidson［31］等建立的DFS 沉積模式， G.S.Weissmann 等［33］認(rèn)為，DFS 的形態(tài)、 大小和沉積過程受諸多因素影響， 如上游流域特征、 氣候、 坡度以及盆地規(guī)模和幾何形態(tài)［34-37］。 本文從構(gòu)造活動和氣候變化進(jìn)行論述。

圖3 沉積盆地中大型DFS平面展布示意（據(jù)文獻(xiàn)[ 33]）Fig.3 Schematic diagram of the planar distribution of middle -large DFS in the sedimentary basins (Ref [ 33])

2.1 構(gòu)造活動

構(gòu)造活動是DFS 形成的最根本因素， 它既直接影響了DFS 的產(chǎn)生， 又間接通過其他因素影響DFS 的發(fā)育過程。 所以， 構(gòu)造活動對DFS 的影響包括DFS 形成前的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展演變和DFS形成時的構(gòu)造運動特點2 個方面。 前者主要通過其他因素間接對DFS 產(chǎn)生影響， 后者則更多地表現(xiàn)為直接影響。 從全球范圍來看， 在擠壓、 伸展、 走滑和克拉通這4 種構(gòu)造背景下均發(fā)育大型DFS。57%以上的DFS 發(fā)育于擠壓構(gòu)造背景， 其中37%發(fā)育于前陸到造山帶， 20%發(fā)育于造山帶背馱型盆地； 19%發(fā)育于構(gòu)造不活躍的克拉通環(huán)境中； 以伸展構(gòu)造為主的地區(qū)占13%； 另外11%發(fā)生在以走滑變形為主的地區(qū)。 DFS 是擠壓盆地主要的河流沉積模式， 此類型的大多DFS 頂點之上位于下切谷，向下活動于沉積朵體上， 形成多個小河道， 遠(yuǎn)端終止于軸向河流或干鹽湖。 伸展構(gòu)造背景下發(fā)育的DFS， 大多由泥石流、 片流和不受限制的辮狀河沉積組成。 在走滑盆地中， DFS 覆蓋了現(xiàn)今河流沉積的大部分地區(qū)。 另外， 小型DFS （長度小于30 km）在所有這些構(gòu)造背景中均有分布。

現(xiàn)代DFS 在南美洲的大型盆地和喜馬拉雅南麓平原最為發(fā)育， 其中最為典型DFS 位于南美洲潘塔納爾盆地和印度恒河平原等。 塔夸里巨型DFS是潘塔納爾盆地最大的DFS， 位于巴西中西部的上巴拉圭河盆地， 面積達(dá)49 000 km2。 從其河道向下游的決口演化過程來看， 當(dāng)限制性河流進(jìn)入潘塔納爾盆地而不再受限時， 塔夸里DFS 開始發(fā)育， 河道隨坡度減小發(fā)生決口和分汊， 形成塔夸里DFS早期的決口和溢流地貌［33］。 基底地形沉降導(dǎo)致河道發(fā)生分汊， 最終主河道遷移到早期的泛濫平原。可見， 構(gòu)造是基準(zhǔn)面活動的主要控制因素， 通過沉積盆地的沉降來產(chǎn)生可容空間， 從而影響DFS 從近端到遠(yuǎn)端的河道形態(tài)和流量大?。?］。 同樣位于潘塔納爾濕地的第2 個巨型DFS——庫亞巴巨型DFS， 覆蓋面積達(dá)15 300 km2。 從近端向下游， 隨著河道流量和沉積物供給的大幅增加， 引發(fā)DFS上扇區(qū)河道決口， 新的扇體開始沉積； 在遠(yuǎn)端， 受多條曲流河道遷移擺動影響， 形成了現(xiàn)代沉積的朵體。 庫亞巴DFS 發(fā)育于構(gòu)造沉降區(qū)， 表明區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造為沉積物堆積和持續(xù)的洪泛事件提供了足夠的可容空間， 有利于分支河道的形成。 可見， 構(gòu)造背景對庫亞巴巨型DFS 的演化過程和沉積特征具有至關(guān)重要的影響。

松河DFS 是位于恒河平原南部邊緣克拉通的河流沉積體系。 Sahu 等［9］對松河巨型DFS 進(jìn)行研究， 描述了該巨型DFS 地表露頭的地貌、 古河道的分布、 沉積特征等。 除受季風(fēng)氣候影響之外， 斷層構(gòu)造使得松河DFS 在河道的一些節(jié)點（圖4 中a、b、c、d） 處發(fā)生改道和分汊， 因此， 構(gòu)造活動控制了松河DFS 的水動力機(jī)制以及發(fā)育形態(tài)［38］。

圖4 松河巨型DFS表面河道遷移的典型模式（據(jù)文獻(xiàn)[ 39]）Fig.4 Typical model of the channel migration over Sohe mega -DFS surface (Ref [ 39])

2.2 氣候條件

從全球DFS 分布比例來看， 78%發(fā)育在干旱地區(qū)和熱帶， 其發(fā)育位置與緯度之間存在明顯的相關(guān)性。 氣候是控制流量和沉積物供給的重要因素，當(dāng)構(gòu)造背景及物源供給一定時， 如果源區(qū)雨水豐富， 則易形成大型DFS； 如果源區(qū)少雨， 則沉積物不易被搬運， 僅形成小型DFS 或不發(fā)育。

安第斯山前陸盆地的沉積物主要為沖積扇和河流巨型扇的沉積， 均屬于DFS 沉積體系。 物源區(qū)阿根廷的山間高原具有干旱氣候、 干旱草原和灌木叢植被等特征， 年平均氣溫為9 ～11 ℃。 東部山脈是一個表面濕潤的褶皺沖斷帶， 急劇傾斜的東西向斷層是該區(qū)域由合并到分離的主導(dǎo)變形模式， 年降水量變化大， 植被主要是高溫濕潤氣候帶的山地森林。 M.M.Mcglue 等［10］通過遙感數(shù)據(jù)集（SRTM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)） 整合到地理信息系統(tǒng)（GIS） 的方法， 分析認(rèn)為貝爾梅霍河大型DFS 整體上為一個受氣候和構(gòu)造活動共同控制的陸相沉積地層。A.L.Leier［39］指出恒河平原上的DFS 是由季風(fēng)性降水引起的具有明顯流量波動的河流形成的。

2.3 成因總結(jié)

通過總結(jié)、 對比和分析（表1） 發(fā)現(xiàn)， 目前已經(jīng)發(fā)表的DFS 研究實例以大型或巨型為主要尺度，注重河道規(guī)模、 形態(tài)演化過程以及對未來河道形態(tài)發(fā)育的預(yù)測， 還側(cè)重于對DFS 發(fā)育成因機(jī)理探討，明確了流域特征、 構(gòu)造、 氣候、 盆地規(guī)模等對DFS河道類型和沉積過程的重要影響， 其中構(gòu)造作用對DFS 發(fā)育的影響最大， 它塑造了盆地形態(tài)， 影響盆地可容納空間， 也影響了沉積物物源。 可見， DFS的形態(tài)和分布是構(gòu)造和氣候共同作用的產(chǎn)物， 其中構(gòu)造活動是DFS 發(fā)育的前提和決定性因素。

表1 典型現(xiàn)代DFS 的規(guī)模、 形態(tài)、 成因及主要研究方法Table 1 Sizes， shapes， formation and main research methods of the typical modern DFS

3 DFS 沉積模式

現(xiàn)代DFS 沉積特征和演化規(guī)律是建立DFS 沉積模式的基礎(chǔ)和依據(jù)， 而野外露頭考察和地下儲層尺度上砂體構(gòu)型的描述對研究DFS 沉積模式同樣具有重要意義。 地質(zhì)工作者必須結(jié)合盆地規(guī)模及相關(guān)露頭， 判斷DFS 近端、 中段、 遠(yuǎn)端在時間和空間上的連接關(guān)系， 了解古地質(zhì)時期DFS 河道及充填過程的演化， 分析河道砂體構(gòu)型， 從而建立有效的DFS 沉積模式。

美國西部保存有世界上最完整的野外露頭， 所揭露的地層單元包括從寒武系到第四系， 地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定， 發(fā)育有亞利桑那州Chinle 組DFS， 以及猶他州的Morrison 組、 Straight Cliffs 組和Blackhawk組DFS。 Morrison 組自下而上由Tidwell 段、 Salt Wash 段和Brushy Basin 段組成。 G.S.Weissmann等［14］認(rèn)為， Tidwell 段之上沉積的Salt Wash 段， 由進(jìn)積作用形成， 而Tidwell 段是Salt Wash 段沉積的遠(yuǎn)端部分。 從近端到遠(yuǎn)端的地層和相帶的變化來看， 這個古盆地中曾發(fā)育進(jìn)積型DFS。 A.Owen等［15］基于實地觀測、 無人機(jī)和SFM 攝影測量的數(shù)據(jù)， 描述了Salt Wash 段DFS 中代表不同規(guī)模和類型的河道沉積的4 類砂巖體。 從近端到遠(yuǎn)端， 河流的厚度由近端的174 m 演變到遠(yuǎn)端的40 m， 沉積物的平均粒序由粗砂至粉砂， 而砂巖比例從近端區(qū)的70%降低到遠(yuǎn)端區(qū)的8%； 疊置河道帶沉積物的比例由67%下降到0， 泛濫平原和湖相沉積物比例分別為38%～94%和0.1%～7%。 同時河道帶平均厚度（從最厚處15 m 至最薄處3.8 m） 和巖層平均厚度（從最厚處7.7 m 至最薄處2.3 m） 向遠(yuǎn)端逐漸減小。 近端區(qū)域以高度疊置的河道帶堆積物為主； 遠(yuǎn)端沉積物主要為泛濫平原泥質(zhì)沉積、 片狀砂巖以及稀疏的帶狀河道沉積， 幾乎沒有任何河道沉積物發(fā)生疊置， 整個Salt Wash 段DFS 的結(jié)構(gòu)差異很大。 通過對疊置河道帶比例、 泛濫平原巖相組合及砂泥比等方面的分析， 探討了DFS 成因機(jī)理，建立有效的沉積相模式（圖5）。

圖5 Salt Wash段DFS的沉積模式 （據(jù)文獻(xiàn)[ 16]）Fig.5 Depositional model of DFS in the Salt Wash Section (Ref [ 16])

前人研究發(fā)現(xiàn)， 在中國塔里木盆地［40］、 鄂爾多斯盆地［41］等大型含油氣盆地都曾發(fā)育大型DFS沉積， 并提出了相應(yīng)的沉積模式。 由于DFS 復(fù)雜多變的沉積過程， 受到多種因素控制和影響， 事實上很難建立一個普遍適用且可應(yīng)用于生產(chǎn)實際的沉積模式。 基于相同或相似的地貌學(xué)和沉積學(xué)基礎(chǔ)，將現(xiàn)代DFS 與古代DFS 沉積特征結(jié)合起來， 從總體上看， DFS 沉積模式概括為： 近端區(qū)域多發(fā)育疊置河道帶， 粒度最粗、 河道寬度最大； 中段區(qū)域的河道規(guī)模較大，多為疊置河道帶和單個層狀砂礫體發(fā)育，粒度中等，河道帶多被橫向延伸的泛濫平原隔開；在遠(yuǎn)端區(qū)域通常以洪泛平原沉積為主，可見濕地和孤立河道，粒度較細(xì)，河道沉積僅占很少的部分，而且是孤立的帶狀河道樣式。 在沉積垂向序列從上至下，河道密度、疊置河道數(shù)量以及河道沉積物厚度逐漸降低；從近端相向遠(yuǎn)端相，土壤含水量逐漸增加。 古水流分析顯示了從頂點開始河道呈放射狀。以上DFS 沉積模式可看作復(fù)雜地層層序的一個簡化的理想版本，不同DFS 間的差異以及DFS 內(nèi)部不同河道的沉積差異等具體實例還需進(jìn)一步研究。

4 DFS 研究技術(shù)與方法

4.1 衛(wèi)星圖像解釋

衛(wèi)星圖像作為一種新的沉積學(xué)研究手段， 使得人們能夠觀察到沉積體系的整體面貌， 并對局部的特征進(jìn)行描述。 在DFS 研究中可以用來評估沉積過程（如決口） 有關(guān)的大范圍內(nèi)的變化。 在難以取樣或者難以獲得第一手資料的地區(qū)， 大量衛(wèi)星圖像有助于獲得空間和時間上的數(shù)據(jù)， 可精確分析不同年代發(fā)生的地貌演化。 有了這些大型的數(shù)據(jù)集，就可以去定性地描述正在發(fā)生的沉積過程。 衛(wèi)星圖像的分析結(jié)果可以建立沉積過程和沉積特征之間的對應(yīng)關(guān)系， 從而提高解釋沉積地層的能力。 在現(xiàn)代DFS 的大多數(shù)研究中［1-7］， 重點就是利用衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)來評估與現(xiàn)代DFS 有關(guān)的地貌和水文變化。

潘塔納爾盆地的塔夸里DFS 研究案例中［4］，通過匯編陸地衛(wèi)星5 號、 7 號的時間序列衛(wèi)星圖像， 分析河道沉積和河漫灘的時空變化， 解釋了塔夸里河卡拉決口的演化過程。 該方法優(yōu)點在于從視覺上區(qū)分決口河道和洪泛盆地， 便于合成河道、 決口等地貌單元， 編制一系列沉積環(huán)境圖， 勾勒出DFS 沉積模式的演化過程。

4.2 數(shù)字露頭建立

除衛(wèi)星圖像分析外， 近10 a 來露頭沉積學(xué)描述技術(shù)取得重大進(jìn)步， 可建立亞米級三維數(shù)字露頭。 激光雷達(dá)、 無人機(jī)等便攜式遙感技術(shù)， 可顯著提高實地數(shù)據(jù)的收集和分析效率［42-45］。 遙感技術(shù)提高了對大面積相組合的幾何形狀和分布的識別能力， 所獲得的三維數(shù)字露頭是河流沉積構(gòu)型分析的一種有效方法， 幫助人們對大規(guī)模的河流沉積體系進(jìn)行評估。 這種新應(yīng)用是對其他沉積學(xué)研究工具的有力補(bǔ)充， 為大型露頭研究提供了前所未有的準(zhǔn)確性， 并可進(jìn)行幾何特征的精準(zhǔn)測量。 F.N.Pupim［6］等在庫亞巴DFS 研究中， 從航天雷達(dá)地形測繪的數(shù)字高程模型和數(shù)字圖像中提取地貌形態(tài)特征和海拔改進(jìn)了對較小地貌特征的遙感解釋。A.Rittersbacher 等［19］基于直升機(jī)傾斜攝影對猶他州中東部陸相blackhawk 組進(jìn)行了研究， 獲得了砂體規(guī)模和展布的大量數(shù)據(jù)。 J.T.Chesley 等［45］在猶他州采用SFM 攝影測量方法， 描繪了侏羅系河道砂的復(fù)雜特征。 數(shù)字露頭可以有效地表征大型DFS沉積特征， 包括沉積演化模型的開發(fā)。

4.3 沉積構(gòu)型分析

沉積構(gòu)型分析是A.D.Miall［46］提出的用于解剖沉積體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種沉積學(xué)研究方法， 也稱為儲層構(gòu)型分析。 目前已經(jīng)發(fā)展成為研究沉積體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要手段。 沉積砂體也是由不同的砂體構(gòu)型組成的， 通過分析砂體各構(gòu)型要素及其組合方式可以重建砂體的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 A.Owen 等［16］在對Salt Wash 段DFS 展開研究時， 發(fā)現(xiàn)從近端至遠(yuǎn)端沉積構(gòu)型存在明顯差異。 T.F.Lawton 等［18］在Straight Cliff 組的Drip Tank 段識別了6 種構(gòu)型。A.R.Gulliford 等［20］對南非Beaufort 組發(fā)育的DFS進(jìn)行了三維構(gòu)型重建， 根據(jù)巖相組合、 沉積結(jié)構(gòu)、古水流觀測、 構(gòu)型等要素分析， 通過垂向、 橫向剖面和幾何形狀辨識出8 種構(gòu)型， 揭示了該地區(qū)地層反映的高頻氣候周期性變化影響的加積型DFS。

4.4 測年法應(yīng)用

在DFS 研究中尤其注重古代環(huán)境標(biāo)志物（如氣候或生物地層學(xué)證據(jù)） 的年代測定， 這些標(biāo)志物對于古環(huán)境重建以及對不同區(qū)域的地層對比具有重要意義。 光釋光測年（OSL） 和鋯石U-PB 測年是2 種應(yīng)用最廣泛的地質(zhì)測年工具。 光釋光測年是用光來激發(fā)樣品， 此時樣品所獲得的輻射劑量也會以光的形式釋放出來， 再對釋放出來的光線加以測量， 便可了解地質(zhì)樣品的年齡情況［47］。 自20 世紀(jì)80 年代該方法提出以來， 在國內(nèi)外得到了廣泛地應(yīng)用。 經(jīng)過近30 a 的發(fā)展， 尤其是進(jìn)入21 世紀(jì)后， OSL 測年法在測試技術(shù)和方法上有了長足的發(fā)展， 使得其測試的準(zhǔn)確性和精度不斷提高， 成為一種廣泛用于第四紀(jì)地質(zhì)與環(huán)境、 古河道沉積等研究中的重要手段［48］。 F.N.Pupim 等［6］在巴西潘塔納爾晚第四紀(jì)庫亞巴DFS 河道樣式與古環(huán)境演化的研究應(yīng)用了光釋光測年方法。 從不同深度的古扇河道中獲取沉積物巖心， 對獲取的沉積物樣品進(jìn)行了OSL 測定， 以確定每個古河道的年齡和活動時期，可以解釋庫亞巴巨型扇的沉積地貌變化的時間框架。 T.F.Lawton 等［18］通過地層中的碎屑鋯石測年，確定了美國南猶他州Straight Cliffs 組Drip Tank 段DFS 的演化序列。 可見， 光釋光測年（OSL） 和鋯石U-PB 測年等年代學(xué)技術(shù)應(yīng)用于DFS 沉積物，有助于把DFS 研究納入更大范圍的盆地地貌和沉積演化模型。

4.5 古土壤分析

古土壤作為沉積地層的一部分， 其中蘊含了豐富的沉積環(huán)境和古氣候信息。 古土壤（paleosol 或fossil soil） 是指形成于古代地貌中的土壤， 反映了地層記錄中的沉積間斷或不整合［49］。G.S.Weissmann 等［14］在研究亞利桑那州Chinle 組、猶他州Morrison 組Salt Wash 段和法國南部二疊紀(jì)Lode've 盆地的Graissessac 組—La Lieude 組DFS 的進(jìn)積模式時， 發(fā)現(xiàn)在垂向序列中遠(yuǎn)端相古土壤含水較多， 向近端相過渡后古土壤含水逐漸減少。A.J.Hartley 等［32］對阿根廷安第斯山前陸的皮科馬約河和貝爾梅霍DFS、 印度北部喜馬拉雅前陸盆地的伊斯塔河DFS 以及博茨瓦納陸內(nèi)裂谷盆地發(fā)育的奧卡萬戈DFS 進(jìn)行了考察和研究。 這3 個現(xiàn)代沉積盆地中DFS 研究實例表明， 從DFS 近端到遠(yuǎn)端區(qū)域的土壤類型變化明顯， 存在從排水良好到排水逐漸變差的趨勢， 這與DFS 上河道帶的分布、粒徑變化和沉積物滲透性相關(guān)。

4.6 三維地震沉積學(xué)應(yīng)用

三維地震數(shù)據(jù)使得地質(zhì)工作者能夠沿著選定的時間、 平面和地層切片對地層記錄進(jìn)行成像， 這些切片可以提供古代沉積體系的平面幾何形狀的詳細(xì)圖像。 近幾年， 人們在運用DFS 概念指導(dǎo)沉積體系的地質(zhì)分析時做了一些嘗試。 F.A.Alqahtani等［49］基于東南亞陸架的馬來盆地從更新世至今沉積地層的高分辨率三維地震數(shù)據(jù)， 用來評估潮濕的熱帶河流沉積體系的幾何結(jié)構(gòu)、 尺度、 分布和演化。 通過詳細(xì)分析研究區(qū)的高分辨率三維地震反射資料， 從而對河流沉積體系在時間和空間上的演化有了更好地解釋， 尤其是三維地震資料在河道幾何形態(tài)、 尺度和方向上可以比地表數(shù)據(jù)更具準(zhǔn)確性。地震沉積學(xué)已經(jīng)成為研究DFS 河道砂體幾何形態(tài)和沉積特征的有效手段。

5 結(jié) 論

（1） DFS 作為一個新概念， 是指河流從某一頂點進(jìn)入盆地并呈放射狀展布的沉積體系， 包括最大規(guī)模的巨型扇、 中等規(guī)模的河流扇以及最小規(guī)模的沖積扇。 越來越多的地質(zhì)工作者開始使用DFS 這一概念并不斷開展相關(guān)研究， 使得人們能夠?qū)﹃懴喑练e盆地內(nèi)發(fā)育的一系列沉積體系進(jìn)行總體的理解和把握。

（2） DFS 的形態(tài)和分布是構(gòu)造和氣候共同作用的產(chǎn)物， 構(gòu)造活動是DFS 發(fā)育的前提和決定性因素。 DFS 發(fā)育受盆地構(gòu)造、 氣候、 流域大小、 源區(qū)母巖性質(zhì)等盆地外部和內(nèi)部因素的影響， 其中構(gòu)造作用對DFS 的發(fā)育形態(tài)影響最大， 它塑造了盆地形態(tài)、 影響盆地可容納空間， 也影響了沉積物物源和河道樣式。

（3） DFS 沉積模式表現(xiàn)為近端、 中段、 遠(yuǎn)端在時間和空間上的演化關(guān)系。 近端為大規(guī)模疊置河道帶， 粒度最粗， 河道寬度最大； 中段為疊置河道帶和單個層狀砂礫體發(fā)育， 粒度中等， 河道帶被泛濫平原隔開； 遠(yuǎn)端以單個層狀砂體為主， 粒度較細(xì)， 河道寬度較小。

（4） DFS 研究技術(shù)與方法包括衛(wèi)星圖像解釋、數(shù)字露頭建立、 沉積構(gòu)型分析、 測年法、 古土壤分析和三維地震沉積學(xué)等， 可以看出這些研究從野外的定性描述向定量發(fā)展。 這將地理學(xué)、 地貌學(xué)、 第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)與沉積學(xué)研究相結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)分析， 還需要涉及地球化學(xué)方法、 古構(gòu)造恢復(fù)、 層序地層學(xué)分析、 沉積盆地動力學(xué)等。 DFS 研究技術(shù)發(fā)展的同時對基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)精度的要求也提高了， 以構(gòu)建準(zhǔn)確的DFS 外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的綜合數(shù)據(jù)庫， 這需要在今后的研究中付出更多的努力。

（5） DFS 沉積涵蓋了廣闊的時空尺度， 該領(lǐng)域尚有許多科學(xué)問題值得深入研究。 如何把現(xiàn)代時間尺度內(nèi)進(jìn)行的觀察和量化所得到的認(rèn)識應(yīng)用到對地層層序的解釋中， 進(jìn)而應(yīng)用于儲層定量化模型的建立， 以指導(dǎo)油氣資源勘查等實際生產(chǎn)， 將是下一步深入研究的難點和重點。