0.   引言

长期以来学术界对冲积扇沉积体系进行了深入的研究（Allen，1965；Bull，1972；张春生等，1995；Blair，1997；Wu et al., 2016），早期的研究认为冲积扇是在山脚附近堆积的锥状沉积体，这种沉积体系一般发育在干旱半干旱地区，坡度陡，扇体半径较小，沉积物颗粒粗，主要发育辫状河、泥石流、漫流和筛积物（Bull，1978；Balance，1984；Harvey, 1987, 2012；Eyles and Koosis, 1988；Baltzer and Puser, 1990）.有学者根据扇体半径和坡度的大小划分出冲积扇和河流体系（Blair，1987），根据辫状河、泥石流、漫流的发育程度将冲积扇分成以河流为主、以泥石流为主和以漫流为主的冲积扇.为了区别干旱地区的冲积扇，将表面具有常年性河道水流的冲积扇称为湿扇（Nemec and Steel, 1988），将扇面上泥石流、漫流和筛积物不发育的扇体称为河流扇，将半径达到数十甚至100 km以上的河流扇称为巨型扇（Fisher et al., 2007；Fielding et al., 2012；李增学等，2018）.分支河流体系（DFS）概念的提出进一步引起了对河流扇的重视（Hartley et al.，2010, 2013, 2017；Weissmann et al., 2010, 2011, 2015；Quartero et al., 2015；Owen et al., 2016），Hartley et al.(2010)和Weissmann et al.(2010)对以前的习惯用法进行了概括，将半径小于20~30 km的扇体称为冲积扇，将半径在30~100 km之间的扇体称为河流扇，将半径大于100 km的扇体称为巨型扇.目前对河流扇的研究越来越多（Arzani, 2005; Fontana et al., 2014），但对扇体的几何形态和扇上水系的分布和演化关注较多，对河流扇进行地貌学和沉积学解剖的实例不多，目前对河流扇的相带分布、沉积物的岩石学特征、沉积构造和地层结构的认识还十分有限，影响了对地下河流扇沉积体系的认识，有必要对单个现代河流扇进行详细的考察以丰富河流扇的沉积模式.

扇三角洲是推进到稳定水体中的冲积扇（Holmes，1965；Nemec and Steel, 1988；Nemec，1990），这一定义可以推广应用于河流扇，将河流扇推进到稳定水体中形成的沉积体系称为河流扇三角洲.然而河流扇与冲积扇的末端体系具有很大的差异，冲积扇的末端体系主要发育片流沉积（Rust and Gostlin, 1981; Wells and Harvey, 1987），而河流扇的末端体系可能发育辫状河和曲流河沉积，也可能形成辫状河或曲流河三角洲.

新疆准噶尔盆地西北缘发育的现代黄羊泉扇以河流沉积为主，属于河流扇的范畴.第四纪以来随着玛纳斯湖的萎缩，黄羊泉扇逐步脱离湖泊水体由河流扇三角洲演变为河流扇，目前处于从河流扇三角洲到河流扇的过渡阶段.本次研究通过野外调查和开挖探槽，分析黄羊泉扇表面的地貌特征，描述扇上不同部位所发育的沉积物和沉积构造类型，研究现代黄羊泉扇的沉积相带分布.依据前人已发表的第四纪地质与历史地理研究结果，探讨第四纪以来黄羊泉扇的沉积演变过程，提出了一个干旱地区内河流扇三角洲向河流扇沉积体系演替的沉积模式.研究表明河流是现代黄羊泉扇的主要沉积动力，第四纪以来，随着湖平面的升降，黄羊泉扇发生了多次河流扇与河流扇三角洲体系的交替转换，所形成的砂砾岩沉积层序中可能既发育有河流扇沉积，也发育有河流扇三角洲沉积.这项研究拓宽了冲积扇研究的领域，对理解河流扇三角洲和河流扇沉积体系关系提供了借鉴，为解决扇类沉积和扇三角洲沉积能否共存的疑问提供了思路，对现代黄羊泉扇的研究为做好玛纳斯湖和艾里克湖的环境生态保护提供了地质学依据.

1.   黄羊泉扇的地质地理背景

准噶尔盆地的西北缘自二叠纪以来先后经历了早二叠世后造山伸展、中-晚二叠世强烈挤压逆冲、三叠纪继承性逆冲叠加、侏罗纪-白垩纪整体振荡升降和新生代陆内前陆等五大构造阶段（陆钢等，1987；何登发等，2004；邵雨等，2011；隋风贵，2015）, 形成了现今的构造格局（图 1a，1c）.黄羊泉扇的顶点位于扎伊尔山和哈拉阿拉特山之间（图 1b），地质构造上属于克拉玛依-百口泉断裂带和乌尔禾-夏子街断裂带的过渡地区，其间发育北西南东向展布的黄羊泉断裂，断裂形成地貌垭口，克拉苏河、达尔布特河和白杨河等3条河流经此向东南流入玛纳斯湖凹陷，注入艾里克湖.艾里克湖位于乌尔禾区东南15 km处，1972年前长为13.8 km，宽为8.3 km，平均水深为3.1 m.之后由于修建水库拦蓄，白杨河每年仅有0.33×10⁸ m³洪水入湖，克拉苏河已无入湖水量，导致湖域面积逐渐萎缩.

图  1  黄羊泉扇地质构造位置

a.准噶尔盆地西北缘的构造平面图，绿色方框显示图 1b所在位置；b.玛湖凹陷西北部以及黄羊泉扇构造位置；c.准噶尔盆地西北缘构造剖面

Fig.  1.  Structure location of Huangyangquan fluvial fan

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黄羊泉扇地理上属于白杨河流域（图 2）.白杨河流域位于亚欧大陆腹地，地理位置介于83°51′~85°59′E，45°36′~46°49′N，总面积为15 508 km²，区域气候干燥，年降水量不足100 mm，属于温带大陆性干旱、半干旱气候.流域河流水系发源于新疆额敏县境内的乌日可下亦山，主要河流有白杨河、布尔阔台河、科克塔勒河、达尔布特河和克拉苏河等5条河流.其中除白杨河干流外，其余河流水量小、流程短（阿依努尔，2010）.现代黄羊泉扇是由克拉苏河和达尔布特河形成的分支河流体系，河流具有明显的季节性河流特征（冉玲等，2010；吕辉河，2013），两河在扎依尔山北部转向南流，在山前形成黄羊泉扇（图 1b，图 3），其沉积物多为洪积砂砾石，砾石以中砾为主，颜色多为黑色或深灰色，磨圆度差-中等，层理结构复杂.

图  2  白杨河流域示意

据吕辉河等(2013)修改

Fig.  2.  The drainage basin of Baiyang river

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图  3  黄羊泉扇的形态与沉积相带分布

根据扇面河道形态和分布可以划分出上扇、中扇和扇缘三个相带.上扇辫状河道受限制较严重，中扇河道不受限制，扇缘河道化不强烈.上扇部分较为狭长，中扇扇面地形平坦开阔，扇缘部分沿径向延伸较短.蓝色线表示图 10各剖面的位置

Fig.  3.  Sedimentary facies distribution of Huangyangquan fan

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卫星照片显示，现代黄羊泉冲积扇呈南北向展布，冲积扇顶点位于85°17′35ʺE，46°8′37ʺN；最南端点位于85°35′18ʺE，45°45′39ʺN；西侧受地形限制到达百口泉地区，大约位于85°19′38ʺE，45°52′50ʺN；东部最远处延伸到85°44′31ʺE，45°55′4ʺN，接近白杨河三角洲（图 3）.黄羊泉扇平面上呈上细下粗的“葫芦型”，扇缘部分推进到艾里克湖之中，一部分终止在艾里克湖和玛纳斯湖之间的台地边缘.扇体半径为39.6 km，面积为645 km²，扇面坡度为4.04‰，河流是扇上沉积物的主要搬运动力，侧向末端发育漫流沉积，泥石流沉积和筛积物不发育，按照Hartley et al.(2010)的观点属于河流扇.总体上可以划分为上扇、中扇和扇缘3个相带（图 3）.

2.   上扇

黄羊泉扇的上扇大致分布在G217公路以北地区（图 3）.达尔布特河沿达尔布特断裂形成的河谷向北东方向流动，在扎伊尔山北端折向东南，越过扎伊尔山和哈拉阿拉特山之间的垭口后河谷变宽，河道分叉增多，由此向下游河道更加变宽变浅，直到水流逐渐消失在玛湖凹陷斜坡地带.来自和什托洛盖盆地的克拉苏河穿过垭口后分成数叉，一部分向南不断变宽变浅直至河床干涸消失在玛湖斜坡或凹陷盆地中，一部分转向东流入艾里克湖，但由于水量太小没有形成明显的三角洲朵叶体.

黄羊泉扇是由达尔布特河和克拉苏河共同形成的河流扇，但是这2条河在上扇部位没有交会点，研究中将达尔布特河沿东北向延伸到与克拉苏河交叉的位置作为黄羊泉扇的顶点（图 3）.由此获得上扇部分长为22.6 km，最大宽度达15.2 km，面积为169 km²，占扇体总面积的26.2%，扇面坡度为4.38‰（图 3）.

上扇附近的达尔布特河基本上被限制在峡谷中流动，两岸多为石炭系火山岩，河水水深流急（图 4a），转向东南之后河道变宽，水深明显减小（图 4b）.4月份之后冰雪融化，河水不断上涨，河道分叉增多，河道变宽，但由于流量不稳定，河道的数量、河宽和水深随流量变化极大，溢岸和决口频繁发生（图 4c）.河道之间发育裸露的砾石滩，或者生长低矮灌木和草地，部分地区生长胡杨林.克拉苏河在流经和什托洛盖盆地过程中，一部分细粒沉积物被沉积下来，因而河水比较清澈（图 4d）.河流经过垭口分叉增多，河道逐渐变宽变浅.

图  4  黄羊泉扇上扇河道形态与沉积特征

a.达尔布特河在限制性峡谷中流动，两岸多为石炭系火山岩；b.达尔布特河转向东南之后河道变宽，水深明显减小；c.4月份之后冰雪融化，河水不断上涨，溢岸和决口频繁发生；d.克拉苏河河水比较清澈；e.达尔布特河沉积物以粗砾为主，砾石呈次圆到次棱状；f.河漫滩地区常形成滞水洼地，发育泥裂；g.辫状河道带两侧平台的早期冲积扇砾石层，显示早期成岩作用形成的白色石膏沉淀；h.辫状河道带（照片右下部分）及其两侧的长条形台地

Fig.  4.  Morphology and sedimentary characteristics of Huangyangquan fan

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由于分支河道的增多，上扇主要由辫状河道带和沿流向延伸的河道带间台地构成（图 3）.辫状河道带宽1 km左右，又可以分为河道带和漫滩带，类似于张纪易（1985）所描述的主槽和槽滩.

上扇地区达尔布特河沉积物以粗砾为主，砾石呈次圆到次棱状（图 4e），呈颗粒支撑结构，显示较明显的定向排列特征，发育粗糙的平行层理和交错层理（图 5）.河漫滩地区常形成滞水洼地，发育泥裂（图 4f），干河床上局部可见薄层砂席发育，有植被发育的地区一般砂泥质沉积厚度较大.与之相比，克拉苏河沉积物相对较细，为粗砾到中砾沉积，砾石呈次圆到次棱状，分选较好，呈颗粒支撑结构，叠瓦状排列特征明显，砾石间填充物为细砾和粗砂.河道两侧砂泥质沉积较发育，部分被开垦为农田.河流切割第四纪早期沉积的砾石沉积物形成辫状河道带，辫状河道带间台地由早期沉积的第四纪冲积扇砾（石）岩层构成（图 4g），呈长条状平行河流走向延伸，台地顶部地形平坦，少见植被，宽度约为1 km，向冲积扇下游倾斜并略变宽（图 4h）.

图  5  黄羊泉扇上扇相带达尔布特河砾质沉积剖面

a.黄羊泉扇上扇野外剖面；b.剖面素描与解释；c.百口泉组二段的岩心照片.沉积物以粗砾为主，砾石呈次园到次棱状，呈颗粒支撑结构，显示较明显的定向排列特征，发育粗糙的平行层理和交错层理

Fig.  5.  Conglomerate deposits of upper fan facies of Huangyangquan fluvial fan

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3.   中扇

中扇是黄羊泉扇的主体部分，本段长度为12.6 km，最大宽度为33.7 km，面积为311 km²，占扇总面积的48.2%（图 3），扇面坡度为3.14‰左右.中扇主要发育暂时性河道，少有径流；辫状河道带之间的台地高度明显降低或者消失，河道愈加变宽变浅；河道与河道间地区呈过渡状，河道带中心部分略显低洼，呈顺直或低弯状向扇缘延伸；河道带内植被发育，河道带间发育砾石滩，颗粒较粗，有零星植被生长.达尔布特河在中扇地区总体上向南偏西方向流动，进一步分叉形成河道带，河道带间台地狭窄且高度较低，一般1~2 m左右，河道带内没有固定的河道，水流呈辫状在河道带内游荡，水深数厘米到数十厘米，少有超过1 m水深.克拉苏河主体向南流动，大量分支河道向南逐渐变宽变浅，水流减小，演变为暂时性河道；主流河道向东流动后进一步分叉进入艾里克湖.

与上扇相比，中扇沉积物粒度总体变细，河漫滩沉积广泛分布，但垂向上厚度较薄.探槽显示中扇剖面下部发育季节性河道形成的大型交错层理中到粗砾岩，分选良好，磨圆度较高，砾石呈颗粒接触，充填砂质和细砾质沉积物，泥质含量较少（图 6a），上部为决口和溢岸水流形成的河漫滩沉积，一般为平行层理和低角度交错层理含砾砂岩、含砾粉砂岩，以砂质和粉砂质为主，泥质含量高，砾石呈条带状或者零星分布在砂质层中（图 6b）.探槽显示中扇暂时性河道沉积一般为细砾或含砾粗砂质沉积，泥质含量较高，说明水动力非常微弱（图 6c）.中扇扇面开阔地形平坦，风对沉积物的分选作用十分明显（图 6d），局部地区堆积形成砾石质风成沙丘.大型人工剖面（图 7）显示中扇相带主要发育一套中到粗砾质沉积物，发育大型交错层理，平行层理，砾石呈颗粒支撑和颗粒-杂基支撑，磨圆度高，分选中等，为季节性砾质河流沉积物.砾石层中间和顶部各发育一层厚度约50 cm的灰白色含砾粉砂岩和泥质粉砂岩，横向上延伸长达100 m以上，属突发性洪水造成的河漫滩沉积.

图  6  黄羊泉扇中扇相带沉积剖面与沉积物

a.下部为季节性河流形成的大型交错层理砾石层，上部为河道间漫流沉积的含砾细砂岩和粉砂岩，泥质含量高；b.河道间漫流沉积发育平行层理，砾石顺层面分布，沉积物泥质含量高；c.暂时性河道形成的交错层理含砾粗砂岩层；d.风对滩面上的沉积物进一步改造形成分选良好的支撑砾石层

Fig.  6.  Conglomerate deposits of middle fan facies of Huangyangquan fluvial fan

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图  7  黄羊泉扇中扇上部地区现代沉积剖面

Fig.  7.  Modern sediment profile upper areas of middle Huangyangquan fan

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4.   扇缘

黄羊泉扇扇缘比较短小，最大径向长度为4.4 km，最大宽度为36.8 km，面积为165 km²，占扇体总面积的25.6%（图 3），扇面坡度约为2.44‰.扇缘的地貌特征分为4种类型：（1）扇缘东侧由部分分支河道不断分叉后进入艾里克湖（图 8a，图 9剖面1），但由于河流到达艾里克湖之前已经基本没有径流通过，因而没有形成明显的三角洲朵叶体，照片上可见湖泊边缘发育平行于湖岸线分布的带状沼泽，湖岸线呈齿状，这一部分属于河流扇三角洲的残余部分；（2）扇缘正南部发育暂时性河道，这些河道内一般没有常年性水流，只有在暴雨时有水流通过.河道没有明显的边界，河床和河道间地区呈过渡状.扇缘的前端推进到艾里克湖和玛纳斯湖之间的台地边缘，东部为艾里克湖的西南边缘，西部为台地边缘沼泽（图 8b，图 9剖面2）.这一部分属于从三角洲到河流扇的过渡部分；（3）在扇缘西南部的部分地区，水道没有到达小艾里克湖而在离湖泊边缘一段距离消失.扇体在陆上终止，与三角洲无关，反映出河流扇的特征（图 8c，图 9剖面3）；（4）在冲积扇西部，水道延伸到百口泉地区后，受地形的阻挡，没有继续向西延伸，在扇体的西部形成滞水洼地，洼地里只在夏季洪水期有一定滞水，其他时间干涸（图 8d，图 9剖面4）.

图  8  黄羊泉扇下扇（滨湖）地区地貌与现代沉积特征

a.羊泉扇的东部推进到艾里克湖之中；b.黄羊泉扇部分在小型湖泊前终止（照片中部），部分终止在沼泽中（照片右上角）；c.黄羊泉扇西南缘部分地区，水道没有到达小艾里克湖而在离湖泊边缘一段距离消失，扇体在陆上终止；d.黄羊泉扇西部受地形限制突然终止；e.沉积物主要由含砾细砂、粉砂以及泥质沉积构成，含有零星细小砾石颗粒，部分地区滩面分布砾石层，砂泥质沉积分选较差; f.暂时性河道分布的盐沼; g.扇缘湖泊干涸后湖底暴露，沉积的黑色泥质沉积物脱水形成干裂; h.沿着退水水位线可见鱼类残体呈条带状分布

Fig.  8.  Geomorphic and sedimentary characteristics of lower Huangyangquan fan (near the lake shore) area

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图  9  从扇顶端到侧缘和前缘不同剖面的地形和扇面坡度变化及相带划分

Fig.  9.  Cross-sections show the surface slope and the facies distribution along different directions from the apex of Huangyangquan fluvial fan

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与上扇和中扇相比，扇缘沉积物粒度明显变细.以扇缘南部地区沉积特征为例，本区沉积物主要由含砾细砂、粉砂以及泥质沉积构成，含有零星细小砾石颗粒，部分地区滩面分布砾石层，砂泥质沉积分选较差，（图 8e），可见沿暂时性河道分布的盐沼（图 8f）.扇缘湖泊干涸后湖底暴露，沉积的黑色泥质沉积物脱水形成干裂（图 8g），沿着退水水位线可见鱼类残体呈条带状分布（图 8h）.在本区开挖的探槽（图 10）显示，沉积物由细砾、含砾质砂和粉砂互层组成.细砾中发育大型交错层理，厚度大于30~ 50 cm；砂质层以中细砂为主，分选差，含有细砾石，单层厚度一般为10~50 cm；粉砂质层多为泥质粉砂，单层厚度为2~30 cm左右.砾石和砂质层是暂时性河流径流形成的河道沉积，泥质和粉砂质是在水流衰减和静止期沉淀形成的，代表了河道废弃阶段的沉积特征，剖面显示了扇缘河道沉积的特征.

图  10  黄羊泉扇扇缘地区浅层暂时性河道沉积剖面

Fig.  10.  Sedimentary profile of intermittent channel of Huangyangquan fan margin

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5.   黄羊泉扇的特殊性

对黄羊泉扇表面和浅层沉积现象观察可以发现，黄羊泉扇具有扇状体系的一般特征，包括：(1)河道从扇顶往下呈放射状展布（图 3）；(2)沉积物粒度逐步向下游减小；(3)河道的宽度不断减小，深度变浅，但数量增多；(4)扇面坡度在上扇部分最大，向中扇和扇缘减小.除了以上扇状体系的普遍特点，黄羊泉冲积扇还有其特殊性：

(1) 黄羊泉扇缺乏泥石流沉积.经典的冲积扇沉积模式认为冲积扇上发育泥石流、辫状河、片流和筛积物，但黄羊泉扇上泥石流和筛积物都不发育.黄羊泉扇的径流主要来自达尔布特河和克拉苏河，这两条河流在进入玛湖凹陷之前已流经了较长的流程，流经地区降雨量较小，河道两侧多为坚硬的变质岩和花岗岩，不利于泥石流发育.因此，黄羊泉扇与经典的冲积扇不同，属于以河流为主的河流扇.

(2) 黄羊泉扇不是常规的冲积扇.冲积扇整体在水上发育，扇缘发育片流沉积，扇上辫状河道在扇缘逐渐变小变浅，最终形成席状片流沉积.黄羊泉扇扇缘至少发育4种不同的沉积环境，一种为湖泊、一种为沼泽、一种为陆地、另一种为陆上滞水洼地（图 9）.说明黄羊泉扇既不是典型的扇三角洲（Holmes，1965），也不是典型的扇.

(3) 黄羊泉扇的沉积特征表明扇和扇三角洲之间存在成因上的联系.黄羊泉扇东部进入艾里克湖水体，根据扇三角洲的原始定义，其前缘具有扇三角洲的特征，但是进入水体的部分没有形成三角洲朵叶体，没有发育明显的分流河道和河口坝砂体.黄羊泉扇的南部前缘虽然没有广阔的湖面，但沼泽发育，湖沼相沉积与正常的滨浅湖沉积难以区分，这些湖沼沉积与含砾石的冲积物交互成层，显示了冲积环境和三角洲环境之间的交替演变.黄羊泉扇的西南部和西部边缘在陆上终止，具有扇状沉积的特征.同一扇体表现出诸多的沉积环境的信息表明一个大型扇体在空间上有可能一部分发育三角洲沉积，一部分发育扇状沉积（图 9）；在时间上可能一定阶段表现为扇状体系特征，一定阶段表现为三角洲特征.

6.   沉积模式

根据王道经（1991）研究，在准噶尔盆地西部曾经存在过一个古玛纳斯湖，面积近万平方公里.湖泊南部有呼图壁河、玛纳斯河流入，北部有和布克河从北向南流入，白杨河从西北角流入其中，西部曾有达尔布特河等河流汇入.晚更新世时期，玛湖凹陷北东向断裂活动造成玛纳斯湖西断裂与艾里克湖断裂之间所夹的楔形地块呈地垒式上升形成“隔梁”，并在艾里克湖断裂之西形成东深西浅的箕状断陷，达尔布特河与白杨河汇入其中.随着注入水量增多，水位增高，“隔梁”两侧的湖水在南部连成一体，形成向北开口的钳形玛纳斯古湖盆，达尔布特河形成的河流扇在扎伊尔山北部山前入湖形成河流扇三角洲，白杨河在扎伊尔山山前东侧形成扇状沉积体.全新世以来，由于新疆气候干旱加剧，玛纳斯古湖萎缩解体形成几个残留湖泊，“隔梁”西侧湖泊也分隔成互不相连的艾里克湖和艾兰诺尔，位于达尔布特河河口的河流扇三角洲露出水面.史兴民等（2008）认为，在110 ka玛纳斯湖是一个面积近万平方公里的大湖（图 11a）；40~30 ka湖平面下降，湖域面积减小，黄羊泉扇（河流扇）被古玛纳斯湖包围形成黄羊泉扇三角洲（图 11b）；30~10 ka气候变干冷，玛纳斯湖面积虽然大为缩小，扇体逐步向前延伸，不断淤塞艾里克湖形成河流扇（图 11c）；2.5 ka后古玛纳斯湖分解为玛纳斯湖、艾里克湖、艾兰湖和夏子街湖（今夏子街盐池），黄羊泉扇从注入艾里克湖的河流扇三角洲逐渐转换成为河流扇，部分扇体仍处于湖水之中，部分出露水面或处于沼泽之中（图 11d）.

图  11  全新世以来玛纳斯湖湖平面演化序列

据史兴民等（2008）

Fig.  11.  Evolution sequence of Manaslake level since Holocene

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据研究（史兴民等，2008），第四纪以来玛纳斯湖出现过6次高湖面，其对应时代分别为550~400 ka、300~200 ka、120~75 ka、40~30 ka、12~6 ka和4~2.5 ka.林瑞芬等（1996）根据钻孔分析也发现玛纳斯湖在5~0.6 ka有一个湖泊收缩期，其间大约3.8~3.5 ka还曾有短时间干旱，全新世最后的2.5 ka气候不稳定，逐渐过渡到湖泊的盐化阶段（图 11d）.这些数据说明，古玛纳斯湖湖平面升降十分频繁，这种变化必然影响到湖泊周边沉积体系的发育.湖平面下降引起冲积体系向湖方向进积，导致河流扇三角洲前缘逐步暴露演化为河流扇；湖平面上升导致冲积体系发生后退，湖水淹没河流扇形成河流扇三角洲，从河流扇三角洲到河流扇以及从河流扇到河流扇三角洲的变化是连续渐变的，但在不同的时空背景下转换的速率不同.根据湖平面和水位演变的定量研究成果，可以推断黄羊泉河流冲积扇-河流扇三角洲演变模式（图 12）.

图  12  第四纪以来玛纳斯湖湖平面升降对黄羊泉扇体沉积体系演化的影响

Fig.  12.  Influence of fluctuation of Manaslake level on evolution of Huangyangquan fan depositional system since the Quaternary

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显示了一个典型的从河流扇三角洲向河流扇演变的沉积过程；年代数据和湖平面升降过程参考史兴民等（2008）550~400 ka期间，古玛纳斯湖处于高水位期，黄羊泉扇进入湖泊形成河流扇三角洲，由于湖泊水深面积大，三角洲发育在紧靠山前的地区，沉积物颗粒较粗，以粗砾为主，扇三角洲前缘陡峭，有可能发育重力滑塌和块体沉积物搬运作用（图 12中的第1期）；400~300 ka期间，古玛纳斯湖水位有所下降，扇三角洲前缘部分地区露出水面，河道下切，对已经形成的三角洲前缘进行改造；300~200 ka期间，湖平面再次上升，但由于上升的时间较短，湖泊水位没有到达前一次上升的最高处，三角洲前缘分流河道继续对早期扇三角洲沉积进行冲刷改造，使得三角洲沉积的体积和面积不断扩大；200~120 ka期间，湖泊水位处于下降期，三角洲沉积体进一步向湖延伸；120~75 ka，湖泊进入第四纪以来第三个高水位阶段，三角洲沉积体相对退缩，但沉积厚度不断增加；75~40 ka期间，湖泊水位再次发生下降，三角洲前缘继续向湖盆最深处延伸（图 12中的第2期）；40~30 ka湖泊水位发生了一次较小的上升，三角洲沉积体系发生垂向加积（图 12中的第3期）；30~12 ka期间，玛纳斯湖发生了一次较大规模的湖平面下降，导致古玛纳斯湖解体形成几个小型残余湖泊；三角洲暴露出水，进入黄羊泉河流扇阶段，部分地区仍然与残余湖水相接（图 12中的第4期）；此后，在12~6 ka期间，湖泊水位再次上升，但时间短暂，湖平面上升幅度较小，对沉积体系的影响不大；6~4 ka时期湖平面再次下降，4~2.5 ka略有上升，2.5 ka至今以来，艾里克湖等湖泊进一步缩小，黄羊泉扇在艾里克湖湖平面的震荡中频繁发生进退，不断向南延伸（图 12中的第5期）.可以推断，随着这一趋势的发展，黄羊泉扇不断携带沉积物进入前缘地带，最终将促使艾里克湖淤塞消亡，20世纪90年代后期艾里克湖曾经一度干涸可能就是这一结果的提前演练.

7.   研究意义

Holmes(1965)将扇三角洲定义为推进到稳定水体中的冲积扇，意味着这一体系既包含冲积扇的特征，又具有三角洲的特点.河流扇三角洲是推进到稳定水体中的河流扇，河流扇三角洲既带有河流扇的特点，也具有三角洲特征.由于扇三角洲的两面性，在地下地质研究中常因为一套地层属于冲积扇沉积还是扇三角洲沉积发生争议.河流扇与冲积扇在地貌形态，沉积过程和沉积相带分布等方面存在差异，所形成的扇三角洲的形态和现代特征差异更大.准确识别两种扇体及其所形成的沉积特征对寻找有利的油气储层十分重要.

新疆准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系百口泉组发育一套粗粒砂砾岩沉积层序，早期的研究都认为百口泉组属于冲积扇沉积（雷德文等，1998; 宫清顺等，2010），近年来随着勘探的深入，普遍认为三叠纪百口泉期围绕玛湖凹陷周缘发育了一系列“大型缓坡扇三角洲”（Dunne et al., 1988; Friis, 1997; 唐勇等，2014；于兴河等，2014；邹妞妞等，2016）.但是地层对比显示，玛湖凹陷百口泉组一段夏子街扇体的砾岩沉积体系由北向南延伸达80 km以上（附图1），百口泉组二段继续扩大超过100 km，岩心观察显示大多数砾石具有明显和较明显定向性排列，发育粗糙的平行层理和交错层理，具有明显的河流沉积特征.借鉴现代黄羊泉扇的沉积特征，笔者认为这套地层可能属于河流扇沉积.百口泉沉积时期，玛湖凹陷周缘可能同时发育了冲积扇、河流扇、冲积扇扇三角洲和河流扇扇三角洲等多种沉积体系.随着湖泊水位的升降，沉积体系的类型、规模和形态不断演变，形成了冲积扇、河流扇、冲积扇扇三角洲和河流扇扇三角洲交替共存的复杂砂砾岩层序，大大增强了油气储层的非均质性.

8.   结论

(1）黄羊泉扇位于准噶尔盆地西北缘，区域属于温带大陆性干旱、半干旱气候，年降水量不足100 mm.现代黄羊泉扇是由克拉苏河和达尔布特河汇合形成的河流扇，扇体呈近南北向展布，平面上呈上细下粗的“葫芦型”.扇体半径为39.6 km, 面积为645 km²，扇面坡度为4.04‰，总体上可以划分为上扇、中扇和扇缘3部分.

(2）黄羊泉扇是以河流沉积为主要营力的河流扇，扇上各部分的沉积地貌、河道形态、沉积构造和沉积物特征和经典的冲积扇具有明显差异.河道从扇顶往下呈放射性展布，沉积物粒度逐步向下游减小，向下游河道的宽度不断减小，深度变浅，数量增多.黄羊泉扇缺乏泥石流沉积物，扇缘至少发育4种不同的沉积环境，一种为湖泊、一种为沼泽、一种为陆地、另一种为陆上滞水洼地.

(3）第四纪和历史地理研究表明，黄羊泉扇所在的古玛纳斯湖自第四纪以来发生多次湖平面升降变化，经历了多次沉积体系的变迁.30 ka以前黄羊泉扇处于古玛纳斯湖中形成黄羊泉扇三角洲，直到30~10 ka期间，由于湖泊水位下降，扇体逐步向前延伸，露出水面，不断淤塞艾里克湖形成河流扇.

(4）黄羊泉扇的沉积特征表明盆地的某一部位在一定的时期里可能同时发育冲积扇、河流扇、冲积扇扇三角洲和河流扇扇三角洲等多种沉积体系，随着湖泊水位的升降，沉积体系的类型、规模和形态不断演变，形成了冲积扇、河流扇、冲积扇扇三角洲和河流扇扇三角洲交替共存的复杂层序.一个大型扇体在空间上有可能一部分发育三角洲沉积，一部分发育扇状沉积；在时间上可能一定阶段表现为扇状体系特征，一定阶段表现为三角洲特征.这些特征对研究砂砾岩储层的分布及其储层非均质性具有重要的意义.

附图见本刊官网（http://www.earth-science.net）.