地球科学进展, 2021, 36(4): 375-389 DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2021.041

综述与评述

复合流沉积特征的谱系研究现状及其理论框架

李向东,

昆明理工大学国土资源工程学院,云南 昆明 650093

Current Situation of Combined-flow Deposition for Sedimentary Characteristic Series and Its Theory Frame Work

LI Xiangdong,

School of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China

收稿日期: 2021-01-13   修回日期: 2021-03-25   网络出版日期: 2021-05-31

基金资助: 国家自然科学基金项目“阿拉善地块东南缘与鄂尔多斯盆地西缘中、上奥陶统浊流演化及其与内波相互作用研究”.  41272119

Received: 2021-01-13   Revised: 2021-03-25   Online: 2021-05-31

作者简介 About authors

李向东(1973-),男,陕西蓝田人,副教授,主要从事深水沉积及其应用研究.E-mail:lixiangdong614@163.com

LIXiangdong(1973-),male,LantianCounty,ShaanxiProvince,Associateprofessor.Researchareasincludemarinesedimentology.E-mail:lixiangdong614@163.com

摘要

复合流由单向流和振荡流叠加而成,属于不同流体相互作用范畴,其研究起源于水槽实验中对复合流波痕的观察,一开始便和沉积学结合在一起。复合流沉积对于复杂水动力条件下的沉积学研究具有非常重要的意义,是目前确定沉积岩沉积时流体相互作用的主要依据。以现有复合流文献为基础,从复合流底床形态与垂向序列谱系、沉积效应与层理构造谱系和泥质底床上的层面构造谱系等3个方面进行了总结。复合流沉积特征受单向流速度和振荡流速度的双重控制,各底床形态及相关的纹层构造均表现出从对称到不对称的连续变化,其不对称程度随单向流速度的增大而增加。垂向序列介于单向衰弱流悬浮沉积和双向振荡流悬浮沉积之间,鲍玛序列和风暴序列是其两个端元类型。复合流沉积虽然以粉砂和细砂颗粒为主,但是在较粗的颗粒中(如扁平砾屑)也可以形成特殊的颗粒组构。在层面构造中,由于单向流和振荡流速度的变化(包括大小和叠加方向)在泥质底床上也会形成不同的底痕谱系。因此,对复合流沉积的研究,将是注重振荡流与单向流相互作用的沉积过程研究,从而有别于传统沉积学在不同沉积环境下的模式研究。

关键词: 复合流沉积 ; 单向流 ; 振荡流 ; 沉积特征 ; 沉积过程

Abstract

Combined flows belong to the interaction between different flows, common with both a unidirectional and an oscillatory component, which were first investigated in flume experiments associated with sedimentology. Deposits of combined flows have great significance in the study of sedimentology in a complex hydrodynamic system, which includes the main evidence for the interaction between different sedimentary flows in rocks. Here we review the deposits of combined-flow from three sections based on present literatures: bed configurations and series of vertical sequences; sedimentary effects of flow and series of cross-bedding structures; and sole marks on muddy substrate. The characteristics of combined-flow deposits are controlled by velocities of unidirectional and oscillatory flow, therefore both the bed configurations and related laminated structures have a continuous variation from symmetric to asymmetric form, and become more asymmetric as the unidirectional flow velocity increases. The vertical sequence is between the vertical stratification produced by suspension of purely unidirectional flow and oscillatory flow, and Bouma sequence and tempestite sequence are their end-member cases, respectively. Although the combined-flow deposits are mainly composed of silt and fine-grained sand, some special granular fabric is produced in coarser particles such as plate-like intraclasts. Different spectrum of sole surfaces on muddy substrate is also formed among bed side sedimentary structures because of the variable velocities (including magnitude and superposition direction) of unidirectional and oscillatory flows. Therefore, in the future research area of combined-flow deposits, sedimentary processes research of the interaction of unidirectional and oscillatory flows should be paid much attention, rather than sedimentary mode research for traditional sedimentology based on the various sedimentary environment.

Keywords: Combined-flow deposits ; Unidirectional-flow ; Oscillatory-flow ; Sedimentary Characteristics ; Deposition processes

PDF (2969KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

李向东. 复合流沉积特征的谱系研究现状及其理论框架. 地球科学进展[J], 2021, 36(4): 375-389 DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2021.041

LI Xiangdong. Current Situation of Combined-flow Deposition for Sedimentary Characteristic Series and Its Theory Frame Work. Advances in Earth Science[J], 2021, 36(4): 375-389 DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2021.041

1 引 言

广义地讲,凡是2种或2种以上不同类型的流体,如重力流和牵引流,单向流、振荡流和双向流等的相互叠加均可称为复合流(combined-flow),但是一般情况下,将叠加的流体限定为单向流和振荡流,即波—流作用1~3。复合流沉积的研究起源于水槽实验4,是在已知的复合流水动力条件下,观察到既不同于流水波痕,也不同于浪成波痕的复合流波痕,其特征是具有不对称且光滑的波峰及上凸或曲线型的纹层,纹层厚度在波峰处变薄,在波谷处变厚,在底床形态上表现为不对称3D波痕5。现代沉积中的复合流最早发现于近海岸的风暴沉积之中6,随后则提出了丘状交错层理的复合流成因7~9,而地层记录中的复合流沉积最早见报道是1992年10,滞后于水槽实验和现代沉积研究。复合流主要发育在具有复杂水动力条件的环境之中,如潮坪、河口湾、三角洲前缘、滨岸、陆棚及大洋,其沉积环境具有多样化特征111,在流体相互作用的沉积学研究中,复合流沉积已成为研究较多且较为深入的一种沉积类型,对于研究地史时期的流体相互作用具有重要意义3。目前已发现的复合流沉积流体类型也同样呈现出了多样化的特征,主要包括:波浪、风暴与潮汐、洪水、异重流、富泥密度流及浊流的相互作用12~17;风暴引起的波浪与地球自转科氏力引起的地转流相互作用1819、风暴自身作用过程2021以及波浪或风暴与浊流相互作用等2223;深水环境中低密度浊流与短周期内波2425以及浊流反射形成的内波2627的相互作用。

随着对流体沉积机制研究的深入,由于不同沉积环境中水动力作用的相似性而在一定程度上导致了“相标志”的混乱,其中最为典型的就是近年来对于浊流沉积的深水环境与浅水环境之争28~30。复合流沉积的实质是在不同类型流体的相互作用下发生的沉积,有时也伴生有对已有沉积物的改造,因此,复合流沉积中记录着不同环境中流体的类型及其演化信息,这对于研究复杂水动力条件下的沉积至关重要,同时也是解决目前“相标志”混乱以及深水沉积与浅水沉积争议的关键所在。本文结合复合流沉积研究的特点,运用流体叠加与相互作用的观点,从复合流底床形态与垂向序列谱系、沉积效应与层理构造谱系和泥质底床上的层面构造谱系3个方面对复合流的沉积特征进行总结,同时给出复合流沉积研究中的理论框架。

2 底床形态与垂向序列谱系

复合流沉积的研究起源于水槽实验,早期的水槽实验主要观察了复合流波痕的特征4531,此后很长一段时间很少有复合流水槽实验的研究,直到20世纪80年代发生了丘状交错层理成因的争论之后,从90年代开始,复合流的水槽实验研究方又兴起,主要进行了复合流的底床形态变化、沉积构造、沉积序列、砂粒在复合流条件下的运动和沉积机制等方面的研究11132~38

关于复合流的底床形态,Arnott等32运用平均粒径为0.09 mm的细砂,在振荡流周期为8.5 s的条件下,给出了随振荡流速度和单向流速度变化的底床形态相图。其中振荡流是指在海洋(永久性)和湖泊(暂时性)等蓄集水体中,水质点以往复循环运动为特征且周期较短的流动,如波浪(海洋表面波和湖浪,周期一般为5~12 s)和短周期内波(在海洋和较大湖泊中发育,周期一般小于40 min)339。单向流是指流动流体中水质点在总体上不具备循环性和周期性,而是向着一定的方向流动,如河流、重力流和等深流等340

Hill等19对现代海岸近滨三角洲(水深40 m)复合流条件下粒径为0.09~0.18 mm的细砂沉积构造的观测结果与Arnott等32的底床相图非常吻合;Passchier等41对粒径为0.2~0.4 mm的砂粒(中砂为主)现代复合流沉积观测结果与Arnott等32的底床相图大同小异,只是缺少了二维(2D)波痕和转换波痕(详见后文)。Dumas等1运用平均粒径为0.14和0.22 mm的粗细砂,在振荡流周期为8.0和10.5 s的条件下进行了实验,其结果与Arnot等32的底床相图具继承性,与Passchier等41对中砂的观测结果类似,也只是缺少了2D波痕和转换波痕。Lamb等42则依据复合流中振荡流速度和单向流速度的相对大小,引入了反向流和脉动流(详见后文)。Perillo等11则用0.25 mm的砂粒(中砂)在振荡流周期为2.0~8.0 s(小周期)和单向流速度大于30 cm/s(速度较大)的条件下进行了实验,将复合流底床形态相图中的单向流速度和振荡流速度外推到了140 cm/s,给出了高能平行层理发育的底部界线,但同时使得低速区域的相态分界线变得模糊和不确定。本文根据前人的研究成果,给出了复合流底床形态相图(图1a),由于主要关注细砂级颗粒,故平行层理低部界线仍采用Dumas 等的推测界线1

图1

图1   复合流底床形态相图与垂向序列[1,32,33,42,43]

(a)复合流底床形态相图,实线由水槽实验结果绘出,短虚线为推测界线[1];(b)和(c)复合流沉积示意图[42];(d)、(e)和(f)特殊路径复合流沉积垂向序列[43],(d)为(a)中的路径1,(e)为(a)中的路径2,(f)为(a)中的路径3;NM:无颗粒移动,流体能量在主要颗粒移动门限之下,对应于鲍玛序列中的上平行层理段;CR:流水波痕;S2D:小型2D波痕;SS3D:对称小型3D波痕;AS3D:不对称小型3D波痕;SLR:对称大型3D波痕;ALR:不对称大型3D波痕;PB:平行层理(含准平行层理);CFR:复合流层理;HCS:丘状交错层理(含似丘状交错层理);MG: 块状层或粒序层;M: 泥质层(静水或近静水沉积);Uw:振荡流速度;Uc:单向流速度

Fig.1   The bed-phase graph and vertical stratification sequences of combined-flow[1,32,33,42,43]

(a)The bed-phase graph of combined-flow, solid line based on the flume experiment, short dashed line extend the experiment result[1]; (b)and(c)Cartoon for deposition of combined flow[42]; (d),(e) and (f) Vertical sequence of combined-flow for designation decelerating path[43], which is the path one, two, and three in (a) respectively; NM:No Movement, the flow energy is below transport threshold of main grains, correspond to plane bed of Bouma “d” division; CR:Current Ripples; S2D:Small 2D (two:Dimension) Ripples; SS3D:Symmetrical Small 3D (three:Dimension) Ripples; AS3D:Asymmetrical Small 3D Ripples; SLR:Symmetrical Large 3D Ripples; ALR:Asymmetrical Large 3D Ripples; PB:Plane Bed (include quasi:Planar lamination); CFR:Combined-Flow Ripple laminations; HCS:Hummocky Cross Stratification (include hummocky: Like cross stratification); MG: Massive or Graded bed; M:Mud bed (in-stu or close to in-stu deposits); Uw:Oscillatory current velocity; Uc:Unidirectional current velocity


复合流底床相图尽管在前人文献中没有标明是悬浮沉积,但就其实验过程来说均为砂粒暂短悬浮之后的沉积。各种典型的波痕及其特征详见表1。此外,转换波痕是指介于小型2D和三维(3D)波痕之间,波脊略弯曲的小型波痕32,由于其连续变化,特征并不明显44,可分别归于小型2D和3D波痕。转换波痕在相图中发育的区间极小,且在较粗粒的实验和实际观测中未出现141,Perillo等11虽然明确地给出了2.5D波痕的形态图,但在实验所获得的相图中却将2D/3D和对称波痕的区域合并,故在图1a中未给出转换波痕区域。小型2D波痕(S2D)尽管在较粗粒的实验和实际观测中也未出现141,但其特征明显(波脊平直),且在地层记录中已有发现24,故在相图中标出。小型(大型)弱不对称3D波痕由于其分布范围窄,且靠近纵坐标轴,即纯振荡流43,又考虑到自然界很难出现理想化的纯振荡流,故依据Dumas等1的水槽实验结果并入纵坐标轴上的小型(大型)对称3D波痕。在图1a中反向流是指当波浪的轨迹速度(波动引起的振荡流作用于底床的速度)大于单向流速度时,在一个波动周期内,复合流的流动方向会发生反转;脉动流是指当波浪的轨迹速度小于单向流速度时,在一个波动周期内,复合流始终流向同一方向,只是大小发生周期性的变化42。其中反向流相当于波控复合流或不对称振荡流;脉动流则相当于单向流主控的复合流或连续脉动流47

表1   复合流波痕的类型与特征[1, 2, 32]

Table 1  Types and characteristics of combined-flow ripples[1, 2, 32]

波痕类型定义特征
流水波痕波峰和波谷均较圆滑,呈不对称状,陡坡倾向指示水流方向平均波长约35 cm,平均波高1.5 cm,各波痕指数平均值分别为:RI=12,RSI=1.9,RDI=0.5
小型2D波痕规则波痕,具有平直且侧向连续的波脊,波峰尖锐、波谷圆滑,与流向垂直波长小于振荡流轨迹直径,平均长度约23 cm,平均波高约3.7 cm,6≤RI≤14,平均为10,RSI≈1,RDI平均0.38
3D波痕小型对称与小型2D波痕类似,平面上呈三维形态,具有弯曲至不规则的波脊,波谷可出现剥蚀现象,波长一般为10~50 cm平均波长21 cm,波高3.1 cm,各波痕指数平均值分别为:RI=7,RSI=1.1,RDI=0.42
不对称平均波长22 cm,波高变化较大,平均2.5 cm,4≤RI≤11,平均为8,RSI平均1.5~1.9,RDI平均0.59
大型对称具有尖锐的波峰、宽缓而圆滑的波谷以及平直的迎流面,波脊弯曲连续或平直断续,常具有波脊分岔现象其上常叠置有小型波痕,波长一般大于50 cm,8≤RI≤26,平均为13,1.0≤RSI≤1.9,平均为1.3,0.4≤RDI≤0.7,平均为0.5
不对称具有突变边界而形态模糊的波峰、深的波谷和圆滑的迎流面,平面上波脊形态多变,从弯曲连续到不规则,无平直波脊其上常叠置有小型波痕,波长一般大于50 cm,7≤RI≤19,平均为10,1.5≤RSI≤9.0,平均为3.3, RDI≥0.6,平均为0.7
丘状(似丘状)底床与大型3D波痕类似,具有特征性的宽广而圆滑的波峰,无突变的崩落点,平面上呈孤立的三维丘状形态7≤RI≤26,平均为13,0.4≤RDI≤0.9,RSI介于对称3D波痕和不对称3D波痕之间,平均为2.4

注:RI为波痕指数,波长与波高的比值;RSI为不对称指数,缓坡水平长度与陡坡水平长度的比值;RDI为圆度指数,迎流面波高1/2处的点到波顶的水平距离与迎流面长度的比值

新窗口打开| 下载CSV


依据Dumas等1的水槽实验结果,丘状交错层理(Hummocky Cross Stratification,HCS)在较大的振荡流速度和较小的单向流速度的条件下发育,但其发育位置不固定,在相图中没有独立的区域,往往重叠于各种3D底床之上,发育范围与振荡流周期和沉积物粒度有很大关系。一般情况下,长周期波浪(大于10 s)易于形成丘状交错层理且在相图中分布区域较广;短周期波浪(小于8 s)不易形成丘状交错层理,在周期为8 s的水槽实验中仅分布在靠近平行层理下边界的极窄的区域内1,在周期为4~6 s的水槽实验中没有出现丘状交错层理11。在水槽实验中,随着沉积物粒度的增大,相图中的各底床分界线会向高速方向(向上和向右)移动,当粒度为0.22 mm(较粗的细砂)时相图中丘状交错层理分布区域会迅速缩小1,与地层记录中丘状交错层理的粒度一般为粗粉砂至细砂一致21。Lamb等42则给出了一个与复合流速度和演化过程相关的底床形态示意图(图1b,c)。从图1b和c中可以看出:丘状交错层理发育位置在反向流区,即振荡流速度大于单向流速度;在一个复合流周期内,增强流(流体速度随时间而增大)阶段和衰弱流(流体速度随时间而减小)阶段均可形成HCS,其中前者应该和复合流的空间不均一性(空间上的衰减)有关45当复合流总体速度较小时形成不了HCS,其原因可能与悬浮物浓度较小(牵引流)或悬浮物浓度对涡流的抑制(低密度浊流)有关21HCS发育区域和时间段有关,当振荡流周期变小时,HCS在复合流底床相图中的发育区域迅速变小,但实验相图中没有给出HCS和沉积物粒度的变化关系1,因此,在振荡流周期较小时也不能形成HCS,其原因也可与此时流体中的涡流发育较弱有关,即短周期振荡流对砂粒悬浮的抑制作用更明显2136

关于复合流沉积的垂向沉积序列,Myrow等43根据复合流底床相图和浅海风暴沉积的实际情况,对具有衰弱性质的复合流(速度随时间而变小)沉积序列进行了预测(图1a,d,e,f)。图1a中的路径1为复合流衰减的任一路径,对应的垂向序列为图1d,该复合流初始能量较强,形成完整的复合流垂向序列,按其经过的路径,依次为平行层理(Plane Bed,PB)、不对称大型3D波痕(Asymmetrical Large 3D Ripples,ALR)、对称小型3D波痕(Symmetrical Small 3D Ripples,SS3D)和小型2D波痕(Small 2D Ripples,S2D),在某一区域的路径越长,则该底床形态的沉积厚度越大。路径2为沿横坐标轴变化的特例,即单向流衰弱(waning)悬浮沉积,其对应的垂向序列为鲍玛序列(图1e),由粒序层(进入平行层阶段之前)、下平行层理、流水层理、上平行层理(复合流速度降至主要颗粒移动门限之下,但并未达到静止)和泥质层(静水垂直降落沉积)组成。路径3为沿纵坐标轴变化的特例,即纯振荡流衰弱悬浮沉积,其对应的垂向序列为典型的风暴沉积垂向序列(图1f),由于风暴后期,流体中悬浮物浓度较高,往往不形成对称小型3D波痕。由此可见,浊流沉积和风暴沉积分别为复合流沉积在振荡流速度为0和单向流速度为0时的特例。Myrow等43根据不同的变化路径,共给出了复合流沉积20种完整的垂向序列,本文在底床相图中去掉了小型(大型)弱不对称3D波痕,故完整的垂向序列变为14种。

在深水沉积环境中,低密度浊流和短周期内波相互作用可形成复合流,在宁夏香山群徐家圈组的深水沉积中发现有小型2D波痕、小型对称和不对称3D波痕、复合流层理、准平行层理(介于丘状交错层理与水平层理之间,纹层显示出模糊但可辨的波状起伏3233)及小型似丘状交错层理(形态与丘状交错层理类似,只因最初在深水环境中发现,且和浊流沉积有关,故称为似丘状交错层理46)等复合流沉积构造。在垂向上往往形成粒序层、似丘状交错层理(或准平行层理)和复合流层理(即不对称3D波痕)2247,其中似丘状交错层理普遍是由于浊流悬浮物浓度较高,遇波动作用时易形成相应的水动力条件2147,不易出现对称3D波痕是因为内波的速度较小,一般为15~40 cm/s48。似丘状交错层理与准平行层理相间出现或相互取代则和底床形态相图中丘状交错层理发育区域不稳定吻合。此外,深水沉积环境中与内波相关的复合流在密度跃层(海洋中水体密度随深度的变化强度或梯度较大的一段水层)处所产生的振荡流最强,向斜坡和盆地方向均减小。例如,在鄂尔多斯盆地西缘上奥陶统拉什仲组深水沉积中,复合流沉积在平面上的展布以准平行层理和小型似丘状交错层理为中心:沿斜坡向上,底部发育粒序层,说明浊流沉积作用逐渐增强,粒序层之上的复合流沉积构造则由准平行层理变为复合流层理(不对称小型3D波痕),说明振荡流能量减弱,最末端则出现具有强浅化波(见后文)特征的浪成波纹层理;沿斜坡向下则只发育复合流层理,夹于深水沉积的黏土岩之中,说明单向流和振荡流的能量均减弱27

3 沉积效应与层理构造谱系

目前复合流沉积研究主要是针对细砂和粉砂,而细砂和粉砂在一般的复合流条件下均可看作悬浮载荷,那么对于推移载荷,如中砂、粗砂和砾石,在复合流的作用下又会有什么样的沉积特征?这个问题尽管目前进行的研究很少,但是非常重要,暂可称为复合流沉积效应。

目前总结出的复合流沉积构造鉴别标志主要包括复合流波痕、复合流层理、爬升型复合流层理、不对称丘状交错层理、准平行层理和不能充分发育的浪成波纹层理与流水层理的频繁交替等6类23333743,且均由悬浮砂粒(含振荡流剥蚀的短暂悬浮砂粒)在不同复合流条件下沉积而成,即与复合流中悬浮砂粒的沉积机制有关。砂粒在复合流中的临界剪切应力介于用于叠加的振荡流和单向流之间,且具有以下特点3649在波动周期相同的条件下,底床上由波动产生的轨迹速度越大,临界剪切应力越大;在波动周期和轨迹速度相同条件下,临界剪切应力随着粒度的增加而增大;波动的加入抑制了颗粒的移动,短周期波动的抑制作用更有效,因此长周期波动易于搬运较大的颗粒;单向流的加入,对于长周期波动可以有效地降低临界剪切应力,单向流与振荡流呈线性耦合,对于短周期波动,由于振荡流薄的边界层(靠近底床具有垂向流速梯度的流动薄层),两者出现脱耦,在一定的速度范围内,单向流对振荡流的临界剪切应力几乎没有影响。因此,要使中砂和粗砂级颗粒能在复合流中大量悬浮,则需要更大的波动周期和单向流分量。

以研究较多的丘状交错层理和洼状交错层理为例,形成丘状交错层理的条件有:较大的波动周期13750窄的粒度范围,一般为粗粉砂到细砂,碳酸盐岩中可到粗砂屑或鲕粒25485152大多数情况下复合流参与沉积,只有较少情况下才是纯振荡流9485354以风暴沉积为例,丘状交错层理发育位置则在风暴浪基面附近375556。由此可以看出,形成丘状交错层理同时具备了长的波动周期、低的临界剪切应力、振荡流与单向流的耦合效应和最易移动悬浮的颗粒57等4个极为有利的条件,这也从侧面说明了能使中砂和粗砂级颗粒大量悬浮形成丘状交错层理的水动力条件在自然界并不多见。

Passchier等41对现代海岸地区进行观测时,将平顶3D砂波(风暴期沉积)上依次叠加的似丘状(mound-like)3D底床(20~40 m)和小型3D巨波痕(波长小于15 m)解释为风暴影响的复合流沉积(风暴后沉积),平均粒径为0.25~0.35 mm(中砂),其中在岩心中显示出低角度会聚纹层特征的小型3D巨波痕称为大型丘状交错层理。尽管缺少形态上的证据,但由于丘状交错层理是轨道波形成的58,观察到的小型3D巨波痕大的波长所显示出的长周期波动和其相对粗的沉积物的粒度是相适应的。Cotter59则在地层记录观察到厚层中砂岩中与大量洼状交错层理伴生的少量的丘状交错层理。依据水槽实验结果,纯振荡流产生各向同性丘状交错层理(剖面上形态对称),复合流产生各向异性丘状交错层理(剖面上形态不对称),不对称程度与单向流速度有关,两者存在一个粗略的线性关系:RSI=4.40Uc+1.0(RSI为不对称指数,Uc为单向流速度,单位:m/s)11

与丘状交错层理相比,尽管洼状交错层理也多发育在细砂级岩石中4660~64,但在中砂—粗砂级岩石中也常会出现大量的洼状交错层理5965~67。Datta等66所描述的中—粗粒砂岩中的洼状交错层理,地层厚度为20~40 m,岩层厚度为0.3~1.5 m。其下地层厚度为2~10 m,以泥岩为主,细砂岩夹层中则发育丘状交错层理。该洼状交错层理在空间上具有多变性(图2),主要特征有:槽状交错层规模1~12 m,层系厚5~90 cm,顶部纹层倾角15°~26°(图2a),沿流向(向海方向)规模变小;洼状交错层为纹层对称充填,椭圆长轴0.8~7.36 m,短轴0.4~4.04 m,纹层底部倾角11°~25°(图2d);中间形态纹层介于两者之间,纹层底部变长,最终倾角发生反转,表明在迎流面沉积(图2b,c);在平面上槽状交错层理发育在靠岸一侧,洼状交错层理发育在靠海一侧,两者以中间纹层充填呈连续过渡;与细砂中的丘状和洼状交错层理相比,具有大的纹层倾角,且接近流水中的休止角。

图2

图2   洼状交错层理纹层充填谱系示意图[66]

(a)槽状交错层;(b)和(c)中间形态;(d)对称充填

Fig.2   Schematic drawing showing a continuous spectrum of cross-strata in swaley cross-stratification[66]

(a)Trough cross-strata; (b) and (c)Intermediate morphology; (d)Symmetrically filled swale


现在一般认为,丘状交错层理和洼状交错层理形成的水动力条件相同,在颗粒高悬浮时形成丘状交错层理,在颗粒低悬浮时形成洼状交错层理37。在同一地层中,通常会在极细粒—细粒砂岩中发育丘状交错层理,而在细粒—中粒砂岩中发育洼状交错层理6667,其发育位置在风暴作用下洼状交错层理比丘状交错层理更靠近海岸,风暴停止后在涌浪作用下,由于波动作用(涡流)和输砂能力均增强,洼状交错层理可以在更靠近海洋方向发育68。因此,在图2中,将槽状充填层(图2a)和对称的洼状充填层(图2d)作为2个端元,分别代表单向流和振荡流,而中间纹层充填则代表了具有不同振荡流和单向流分量的复合流充填6668,其高的纹层倾角则说明流体中的悬浮物很少966,这样就构成了复合流在洼状交错层理中对推移介质的一个充填谱系。类似的洼状交错层理在细砂岩中也有报道,只是由于当时有关复合流沉积的研究有限,作者解释为单向流形成的洼状交错层理69,但作者在其后的讨论文章中却明确指出其沉积的水动力条件为单向流边界层受波动影响60

此外,复合流对砾石的沉积也会产生一定的影响,Mount等70利用复合流对颗粒的作用、颗粒之间及颗粒与底床之间的相互作用对扁立内碎屑砾岩的成因进行了解释(图3)。这是一个风暴产生的回流与振荡流叠加的情况,由于当时尚未提出脉动复合流和反向复合流的概念42,故作者没有细分70,现依据原解释中砾石的运动方向和砾岩在横向上的变化,本文认为应属于脉动复合流(图3a)。当单向流方向与振荡流方向相反时,底床剪切力最小,扁平的砾石沿单向流的方向(向海方向)滑动(图3b);随着振荡流的转向,底床剪切力逐渐增大,在振荡流达到最大值附近(此时为同向叠加),砾石以某一点为支点发生旋转(图3c),一开始少数砾石在水平砾石之间直立,随着旋转颗粒的增多,形成杂乱的直立或大角度倾斜的砾石堆积(图3d);随着振荡流强度的减弱,杂乱的砾石堆积得到保存。

图3

图3   复合流作用下内碎屑沉积示意图[70]

(a)~(d)底床瞬时剪切应力(近底床流速)与板状内碎屑运动的关系;(a)脉动流示意图,单向流和波动传播方向相反,Uc<0, |Uc|>|Uw|;(b)底床剪切力较小时板状内碎屑的滑动;(c) 底床剪切力较大时板状内碎屑的旋转;(d) 底床剪切力逐渐减小时前期形成的粗糙底床滑动挤压形成直立或大角度倾斜的砾屑堆积;(e)内碎屑层几何形态横向变化野外素描图;Uc:单向流速度;Uw:振荡流速度;T:波动周期;FS:扇形扁立组构;C:杂乱扁立组构

Fig.3   Sketch for deposition of intraclasts under combined-flow[70]

(a)~(d) Relationship between instantaneous bed shear stress (near bed velocity) and movement of plate-like intraclasts;(a) Sketch for pulsating current, unidirectional current has an opposite direction of wave propagation, Uc<0, |Uc|>|Uw|;(b) Slide of plate-like intraclasts under lower bed shear stress;(c) Rotation of plate-like intraclasts under high bed shear stress;(d) Formation of near vertical or steeply inclined orientations from the sliding extrusion of preceding rough bed as the bed shear stress decreasing;(e)Field sketch of the lateral variation in bedding geometry of intraclast layers; Uc:Unidirectional current velocity; Uw: Oscillatory current velocity; T:Wave period; FS:Fan-Shaped edgewise fabric; C:Chaotic edgewise fabric


在横向上,从岸向海方向,对称出现平缓的低角度组构、扇形扁立组构和杂乱扁立组构,杂乱扁立组构厚度最大,位于中间部位,扇形扁立组构厚度次之,紧挨着杂乱扁立组构发育,平缓的低角度组构厚度最薄,位于两端(图3e)。这种横向上的变化可用一次复合流事件进行解释:在与海底相互作用的条件下,复合流中振荡流分量在一个波长范围内,在各点的最大速度不同,且具有对称性:在速度小的地方只能造成扁平砾石的滑移,形成平缓的低角度组构;在速度最大的地方会使大量的扁平砾石发生旋转,形成厚的杂乱扁立组构;在速度适中的地方使一部分扁平砾石发生旋转,形成薄的杂乱扁立组构,并在其后水流和砾石滑移的侧向挤压下形成扇形扁立组构70。Matheson等68则报道了颗粒石灰岩中单层形态与图3e非常类似的岩层,作者解释为振荡流或波控复合流(反向复合流)沉积,尽管没有详细地给出石灰岩内部的颗粒组构,但结合沉积环境和水动力状况,可以推测沉积过程可能与图3所示相似。

在深水沉积中,Abdi等71报道了伊朗科曼莎盆地(Kermanshah Basin)侏罗系普林斯巴阶(Pliensbachian)—阿林阶(Aalenian)夹于远洋碳酸盐岩和放射虫岩中的具有平卧状“人”字形组构的砾屑石灰岩。在空间上,沿斜坡向海方向依次出现平直的突变底(顶)面、毫米级和厘米级碳酸盐球粒、由扁平碳酸盐砾石组成的平卧状“人”字形砾屑组构再到毫米级和厘米级碳酸盐球粒,总体分布与图3所示类似。与之伴生的有不对称饥饿波痕(近底床速度偶尔达到20 cm/s的底流可形成,特征与2D波痕类似)和小型似丘状交错层理,但并没有在野外直接观察到这两种沉积构造和“人”字形砾屑组构的横向变化关系。依据作者的解释,平卧状“人”字形砾屑组构形成于内波、内潮汐破碎带,推测向海方向的不对称饥饿波痕和小型似丘状交错层理为由内潮汐产生的回流和内波产生的振荡流相互作用形成的复合流沉积71。结合复合流对砾石的沉积影响(图3),平卧状“人”字形砾屑组构可能为内潮汐产生的冲流和回流先后与内波产生的强振荡流相互作用的结果。

4 泥质底床上的层面构造谱系

实验室中对复合流的沉积研究基本局限于单向流分量与振荡流分量的共轴叠加1211323337,而在理论上,形成复合流的单向流分量与振荡流分量可以任意角度叠加72。在流动成因沉积构造中,底模反映了近底床流体的瞬时特征7374,因此可通过底模研究来探索自然界中非共轴叠加的复合流。尽管目前在这方面的研究工作不多,但却非常有效。以风暴沉积为例,主要的研究有:风暴初期平行海滩的单向流形成的底模和风暴增强期垂直海滩的振荡流形成的底模75风暴高峰期由单向流与振荡流垂直或斜交形成的底模7476在一次风暴事件中,可发育分别由单向流、振荡流和复合流形成的底模77

在浅海风暴作用过程中,与海岸线平行或近平行的底模一般由风暴初期引起的地转流形成,为单向流成因;与海岸线垂直或斜交的底模一般为振荡流或复合流成因。在形态上,由风暴引起的复合流成因底模主要表现为:曲线型(含“S”型)、回旋型、弯曲型(含内弯型)、低角度交叉型;振荡流成因底模主要表现为直线型(垂直海岸)和双向型74~77。其中Beukes等76对复合流泥质底床、底模形态和水动力之间的关系作了总结(图4)。本文将参考复合流中的波―流相互作用水动力特征和悬浮砂粒的运动机制1211354978~81,并参照前人对深水环境中浊流形成的槽模和各种工具模的水动力解释82,对图4a~f所得出的结论进行过程解释(原文未做解释)。

图4

图4   泥质底床上复合流底痕谱系及形成机制[76]

(a)槽痕;(b)纵向冲刷痕;(c)阶梯状冲刷痕;(d)复合流工具痕;(e)丘状和洼状底床;(f)波痕(垂直叠加);(g)复合流底痕形成机制示意图;A、B和C:流体与相应的底痕

Fig 4   spectrum of sole surfaces on muddy substrate of combined-flow [76]

(a) Flute marks;(b) Longiludinal scours;(c) Step-like scours;(d) Combined-flow tool marking;(e) Hummocks and swales;(f) Ripple marks (perpendicular superposition);(g) Mechanisms for the origin of some of the sole marks in combined-flow;A, B and C:Sole marks and its generation flow


图4a~f中,从左到右,流体对泥质底床的剥蚀逐渐减弱。前3个为单向流及单向流与振荡流共轴叠加的情形,其中单向流对底床的剥蚀最强,可形成槽痕(图4a),振荡流的叠加,相当于给单向流边界层增加一个保护层36,故在图4b和c中,流体对底床的剥蚀要小于图4a。由于风暴产生的振荡流速度较大,故当单向流与浅化波传播方向同向叠加:当单向流速度较小时,在单向流与振荡流分量同向和异向的两个半周期中均具有较大的剪切速度,均可对泥质底床造成剥蚀,故总体上剥蚀较强,可形成纵向冲刷痕(图4b);当单向流速度较大时,只有在单向流与振荡流分量同向的半个周期内具有大的剪切速度,可对底床造成强的剥蚀,但作用时间很短,故总体上对泥质底床的剥蚀较弱,可形成似阶梯状冲刷痕(图4c)。后3个为单向流与振荡流垂直或大角度叠加的情形76:其中强的振荡流与相对较弱的单向流垂直或大角度叠加,可形成回旋型、低角度交叉型沟痕等复合流工具痕(图4d);丘状交错层理一般为高悬浮的一种沉积构造37,对泥质底床剥蚀很弱(图4e);浪成波纹层理则代表了无剥蚀的泥质底床,和图4a相对应,为水动力序列的另一个端元(图4f)。

对复合流中单向流分量和振荡流分量进行矢量分析(图4g),可以对一些复合流底痕的形成机制作出解释76,反之,利用底痕形态则以能对复合流的瞬时状态进行分析。当单向流与振荡流垂直叠加时,底部边界层在振荡流转向时不会沿原路往返,而是沿一定方向呈“蝴蝶”状分布72,可形成的底痕,以沟痕为例76当单向流弱到不能独立搬运颗粒,颗粒在转弯时出现停歇,形成“Z”型沟痕。当单向流较强,颗粒在转弯时不停歇时,形成“S”型沟痕。单向流足够强时,当振荡流发生方向反转时,颗粒会沿着单向流的方向移动,可形成回旋型沟痕。当复合流整体速度较强时,颗粒会被抛起而形成低角度交叉型沟痕,有时会表现为低角度会聚型7477。关于第4种类型,Beukes76解释为振荡流底痕和单向流沟痕的叠置,如果是2种流体作用结果的叠置,则会以任意角度出现,而不单是低角度,而且这种机制无法解释其变化后的收敛型底痕,故本文采取了另一种成因解释。此外,当复合流中振荡流分量较弱,小的涡动临时触及底床,可形成弯曲状槽痕;单向流主控的复合流也可形成似阶梯状冲刷痕76

5 复合流沉积研究理论框架

尽管目前复合流沉积研究很薄弱,但其研究却很有特色,与典型的单向流沉积(如河流、异重流、浊流、地转流和等深流等)、振荡流沉积(如风暴、海面波浪、随机内波和孤立内波等)和双向流沉积(如潮汐、内潮汐和海啸等)相比,不能给出特定的沉积构造和沉积序列,而是形成一个演化谱系,更多地需要从沉积构造和沉积序列等沉积特征的空间演化进行综合判断。因此,对于复合流沉积,可以从振荡流和单向流叠加与演化的角度出发,着重流体作用过程研究,从而有别于传统沉积学的沉积模式研究。

形成复合流的振荡流,依其波动特征及波动与地形的相互作用,可分为对称波动引起的对称型振荡流、浅化波引起的弱不对称型振荡流和强浅化波引起的不对称型振荡流。浅化波是指波浪在与海底相互作用时可使波形发生变化,形成尖的波峰和宽的波谷,在近底床产生不对称振荡流,一般向岸方向为强的短程流动,向海方向为弱的长程流动。弱浅化波在波状底床上以迎流面沉积为主,背流面沉积为辅,形成弱不对称的底床形态;强浅化波在波状底床上主要为背流面沉积,少量波顶沉积,很少在迎流面发生沉积,形成不对称且波峰光滑的底床形态83。振荡流与单向流的叠加方式,依据波动传播方向和单向流的流动方向则可分为4类:同向叠加、异向叠加、垂直叠加和成一定角度的斜交叠加72,而前人对复合流底模谱系的研究(图4)则在这一方面作了一个有益的尝试。因此,按照波动类型和叠加方式,可以对复合流的类型进行进一步划分(图5a)。

图5

图5   复合流沉积研究理论框架图

(a)复合流分类;(b)对称共轴叠加沉积特征谱系框架图

Fig.5   Frame chart for the study of combined-flow deposits

(a)The classification of combined-flow; (b)Frame chart for sedimentary characteristic series of co-linear superimposed symmetrical wave and unidirectional current


在划分方案中采用了对称波、浅化波和强浅化波,而没有采用对称型、弱不对称型和不对称型振荡流(图5a),主要是考虑到在流体相互作用中,可分为波动与单向流相互作用(波―流作用)、波动与波动相互作用(波―波作用)和单向流与单向流相互作用(流―流作用),这样的表述不至于和流―流作用相混淆。此外,在对称波与单向流同向和异向叠加中,其作用过程相似,单向流在半个周期内和振荡流同向叠加,在另半个周期内和振荡流异向叠加(振荡流流动方向),故两者可归并为一类,这样划分出的复合流类型共计有11类(图5a)。

由于复合流沉积研究起源于水槽实验研究4,受水槽实验装置和研究者思路的限制,目前的研究多集中在对称波共轴叠加方面。因此,依据现有的资料,仅可给出对称波共轴叠加沉积特征的谱系框架图。参照复合流底床形态相图,以单向流速度为x轴,振荡流速度为y轴(如果能找出一个与沉积物粒度和流体速度等因素有关的无量纲参数作为x轴和y轴最好,但目前还没有这样的参数),以流体中的沉积物悬浮浓度为z轴,这样就构成一个立体空间(图5b)。

xoy平面上,代表形成复合流的振荡流和单向流的速度变化,依据前面的综述,在这个平面上存在2个变化谱系(图5b):复合流垂向序列谱系,该谱系是以鲍玛序列(单向流)和风暴序列(振荡流)为2个端元,依据不同的底床形态和沉积流体的衰减路径,其垂向沉积序列可达几十种之多(图1);洼状交错层理纹层充填特征谱系,该谱系以槽状充填层(单向流)和对称的洼状充填层(振荡流)作为2个端元,一系列连续的中间纹层充填则代表了具有不同振荡流和单向流分量的复合流充填(图2)。

yoz平面上,代表在不同沉积物悬浮浓度下的振荡流沉积,依据前面的综述,丘状交错层理和洼状交错层理形成的水动力条件相同,在颗粒高悬浮时形成丘状交错层理,在颗粒低悬浮时形成洼状交错层理37,再加上爬升型丘状交错层理84,可构成一个平行于z轴的高速度振荡流变化谱系(图5b)。此外,在该平面上,其他的变化路径也是值得进一步研究的,如从丘状交错层理向浪成波纹层理的转化58

xoz平面上,代表在不同沉积物悬浮浓度下的单向流沉积,脉状、波状、透镜状复合层理和爬升波纹交错层理或许是该平面上的一个变化谱系。尽管单向流沉积研究比较深入,但是在以沉积流体演化为基础的新的研究思路下,仍然需要重新做一些细致的工作。

在坐标平面以外,则是复合流沉积的空间,由于丘状交错层理的不对称性对单向流分量的作用非常敏感3237,因此,在靠近y轴的竖直平面上,如图5b中的ABzo平面,则可能会出现弱不对称型洼状至丘状交错层理变化谱系。此外,从复合流层理至爬升型复合流层理42的变化谱系则更值得进一步研究。前人对复合流作用下扁平砾屑的研究(图3),则说明复合流在沉积过程中可对沉积物的颗粒组构产生一定的效应,那么砂岩中的粒度、颗粒组构等在复合流作用下的效应将是一个非常值得研究的课题。

6 结 论

复合流沉积特征总体上受单向流速度和振荡流速度的双重控制,均表现出一个连续的谱系变化,虽然目前复合流沉积谱系研究还比较局限,仅有底床形态、垂向序列以及个别沉积构造(如洼状交错层理纹层充填和泥质底床上底痕形态)等方面的研究成果,但是也在一定程度上揭示了今后对复合流沉积的研究应更加关注振荡流与单向流相互作用的沉积学过程。

形成复合流的波动可分为对称波、浅化波和强浅化波3类;振荡流分量与单向流分量的叠加方式可分为与波动传播方向同向叠加、异向叠加、垂直叠加和斜交叠加4类;据此可将复合流分为:对称共轴叠加、对称垂直叠加、对称斜交叠加、浅化同向叠加、浅化异向叠加、浅化垂直叠加、浅化斜交叠加、强浅化同向叠加、强浅化异向叠加、强浅化垂直叠加和强浅化斜交叠加11类。

依据现有的资料,就单向流与对称波共轴叠加情况而言,由于单向流和振荡的速度大小变化,可形成以鲍玛序列(单向流)和风暴序列(振荡流)为端元的复合流的垂向序列谱系以及以槽状充填层(单向流)和对称洼状充填层(振荡流)为端元的洼状交错层理纹层充填特征谱系。若考虑到流体中沉积物悬浮浓度的变化,在振荡流作用下有可能构成洼状交错层理、丘状交错层理和爬升型丘状交错层理的高速度振荡流变化谱系,在单向流作用下有可能构成脉状、波状、透镜状复合层理和爬升波纹交错层理的单向流变化谱系。此外,在非共轴叠加时也可形成相应的泥质底床上的层面构造谱系。

参考文献

DUMAS SARNOTT R W CSOUTHARD J B.

Experiments on oscillatory-flow and combined-flow bed forms:Implications for interpreting parts of the shallow-marine sedimentary record

[J]. Journal of Sedimentary Research,2005753):501-513

[本文引用: 21]

PERILLO M MBEST J LYOKOKAWA Met al.

A unified model for bedform development and equilibrium under unidirectional,oscillatory and combined-flows

[J]. Sedimentology,2014617):2 063-2 085

[本文引用: 4]

LI Xiangdong.

An overview of hydromechanics in sedimentology

[J]. Global Geology,2020391):45-55

[本文引用: 4]

李向东.

浅议沉积学中的流体问题

[J]. 世界地质,2020391):45-55

[本文引用: 4]

HARMS J C.

Hydraulic significance of some sand ripples

[J]. Geological Society of America Bulletin,1969803):363-396

[本文引用: 4]

WUNDERLICH F.

Genesis and environment of the ''Nellenkoepfchenschichten'' (Lower Emsian, Rheinian Devon) at locus typicus in comparison with modern coastal environments of the German Bay

[J]. Journal of Sedimentary Petrology,1970401):102-130

[本文引用: 2]

MURRAY S P.

Bottom currents near the coast during Hurricane Camille

[J]. Journal of Geophysical Research,19707524):4 579-4 582

[本文引用: 1]

SWIFT D J PFIGUEIREDO A GFREELAND G Let al.

Hummocky cross-stratification and megaripples:A geological double standard

[J]. Journal of Sedimentary Petrology,1983534):1 295-1 317

[本文引用: 2]

GREENWOOD B.

Hummocky cross-stratification in the surf zone: Flow parameters and bedding genesis

[J]. Sedimentology,1986331):33-45

NØTTVEDT AKREISA R D.

Model for the combined-flow origin of hummocky cross-stratification

[J]. Geology,1987154):357-361

[本文引用: 3]

WALKER R GPLINT A G.

Wave- and storm-dominated shallow marine systems

[C]//WALKER R G,JAMES N P. Facies models. Geological Association of Canada1992219-238

[本文引用: 1]

PERILLO M MBEST J LGARCIA M H.

A new phase diagram for combined-flow bedforms

[J]. Journal of Sedimentary Research,2014844):301-313

[本文引用: 8]

MOLGAT MARNOTT R W C.

Combined tide and wave influence on sedimentation patterns in the Upper Jurassic Swift Formation, south-eastern Alberta

[J]. Sedimentology,2001486):1 353-1 369

[本文引用: 1]

PATTISON S A J.

Storm-influenced prodelta turbidite complex in the Lower Kenilworth Member at Hatch Mesa,Book cliffs,Utah,USA:Implications for shallow marine facies models

[J].Journal of Sedimentary Research,2005753):420-439

BOWMAN A PHOWARD DJOHNSON H D.

Storm-dominated shelf-edge delta successions in a high accommodation setting:The palaeo-Orinoco delta (Mayaro Formation),Columbus Basin,South-East Trinidad

[J]. Sedimentology,2014613):792-835

HARAZIM DMCILROY D.

Mud-rich density-driven flows along an early Ordovician storm-dominated shoreline:Implications for shallow-marine facies models

[J]. Journal of Sedimentary Research,2015855):509-528

COLLINS D SJOHNSON H DALLISON P Aet al.

Coupled 'storm-flood' depositional model:Application to the Miocene-Modern Baram Delta Province,north-west Borneo

[J]. Sedimentology,2017645):1 203-1 235

WU XuxuPARSONS D R.

Field investigation of bedform morphodynamics under combined flow

[J]. Geomorphology,201933919-30

[本文引用: 1]

LI M ZAMOS C L.

Sheet flow and large wave ripples under combined wave and currents:Field observations,model predictions and effects on boundary layer dynamics

[J]. Continental Shelf Research,1999195):637-663

[本文引用: 1]

HILL P RMEULÉ SLONGUÉPÉE H.

Combined-flow processes and sedimentary structures on the shoreface of the wave-dominated grande-riviére-de-la-baleine delta

[J]. Journal of Sedimentary Research,2003732):217-226

[本文引用: 2]

PENG YangSTEEL R JOLARIU C.

Transition from storm wave-dominated outer shelf to gullied upper slope:The mid-Pliocene Orinoco shelf margin,South Trinidad

[J]. Sedimentology,2017646):1 511-1 539

[本文引用: 1]

LI Xiangdong.

Advances in genetic mechanism research on hummocky and hummocky-like cross- stratifications

[J]. Journal of Palaeogeography,2020226):1 065-1 080

[本文引用: 5]

李向东.

丘状和似丘状交错层理成因机制研究进展

[J].古地理学报,2020226):1 065-1 080

[本文引用: 5]

MYROW P MFISCHER WGOODGE J W.

Wave-modified turbidites: Combined-flow shoreline and shelf deposits,Cambrian,Antarctica

[J]. Journal of Sedimentary Research,2002725):641-656

[本文引用: 2]

PLINT A GMACQUAKER J H SVARBAN B L.

Bedload transport of mud across a wide,storm-influenced ramp:Cenomanian-Turonian Kaskapau Formation,Western Canada foreland basin

[J]. Journal of Sedimentary Research,20128211):801-822

[本文引用: 2]

LI XiangdongHE YoubinZHENG Zhaochanget al.

Deep-water combined-flow sedimentary structures in Xujiajuan Formation of Xiangshan Group,Ningxia

[J]. Acta Geologica Sinica,2010842):221-232

[本文引用: 2]

李向东何幼斌郑昭昌.

宁夏香山群徐家圈组发现深水复合流沉积构造

[J].地质学报,2010842):221-232

[本文引用: 2]

POMAR LMOLINA J MRUIZ-ORTIZ P Aet al.

Storms in the deep:Tempestite-and beach-like deposits in pelagic sequences (Jurassic,Subbetic,South of Spain)

[J]. Marine and Petroleum Geology,2019107365-381

[本文引用: 2]

TINTERRI RMAGALHAES P MTAGLIAFERRI Aet al

Convolute laminations and load structures in turbidites as indicators of flow reflections and decelerations against bounding slopes:Examples from the Marnoso-arenacea Formation (northern Italy) and Annot Sandstones (south eastern France)

[J]. Sedimentary Geology,2016344382-407

[本文引用: 1]

LI XiangdongCHEN HaiyanCHEN Hongda.

Deep-water combined-flow deposits of the upper ordovician Lashen-zhong Formation in Zhuozishan area,western margin of Ordos Basin

[J]. Advances in Earth Science,20193412):1 301-1 305

[本文引用: 2]

李向东陈海燕陈洪达.

鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区上奥陶统拉什仲组深水复合流沉积

[J].地球科学进展,20193412):1 301-1 305

[本文引用: 2]

BASILICI Gde LUCA P H VPOIRÉ D G.

Hummocky cross-stratification-like structures and combined-flow ripples in the Punta Negra Formation (Lower-Middle Devonian, Argentine Precordillera):A turbiditic deep-water or storm-dominated prodelta inner-shelf system?

[J]. Sedimentary Geology,2012267/26873-92

[本文引用: 1]

JOBE Z RHOWES N CAUCHTER N C.

Comparing submarine and fluvial channel kinematics:Implications for stratigraphic architecture

[J]. Geology,20164411):931-934

DEREUIL A ABIRGENHEIER L P.

Sediment dispersal and organic carbon preservation in a dynamic mudstone-dominated system,Juana Lopez Member,Mancos Shale

[J]. Sedimentology,2019663):1 002-1 041

[本文引用: 1]

INMAN D LBOWEN A J.

Flume experiments on sand transport by waves and currents

[C]//Process 8th conference on Coastal Engineering1963137-150

[本文引用: 1]

ARNOTT R WSOUTHARD J B.

Exploratory flow-duct experiments on combined-flow bed configurations and some implications for interpreting storm-event stratification

[J]. Journal of Sedimentary Petrology,1990602):211-219

[本文引用: 13]

ARNOTT R W C.

Quasi-planar-laminated sandstone beds of the Lower Cretaceous Bootlegger Member, North-Central Montana: Evidence of combined-flow sedimentation

[J]. Journal of Sedimentary Research,1993633):488-494

[本文引用: 5]

PANAGIOTOPOULOS ISYLAIOS GCOLLINS M B

Threshold studies of gravel size particles under the co-linear combined action of waves and currents

[J]. Sedimentology,1994415):951-962

YOKOKAWA MMASUDA FENDO N.

Sand particle movement on migrating combined-flow ripples

[J]. Journal of Sedimentary Research,1995,A651):40-44

[本文引用: 1]

PAPHITIS DVELEGRAKIS A FCOLLINS M Bet al.

Laboratory investigations into the threshold of movement of natural sand-sized sediments under unidirectional,oscillatory and combined-flows

[J]. Sedimentology,2001483):645-659

[本文引用: 3]

DUMAS SARNOTT R W C.

Origin of hummocky and swaley cross-stratification-the controlling influence of unidirectional current strength and aggradation rate

[J]. Geology,20063412):1 073-1 076

[本文引用: 8]

YOVANNI ACATAÑO-LOPERALANDRY B Jet al.

Scour and burial mechanics of conical frustums on a sandy bed under combined flow conditions

[J]. Ocean Engineering,20113810):1 256-1 268

[本文引用: 1]

LI Xiangdong

Proposed classification of internal-wave and internal-tide deposits in deep-water environment

[J]. Geological Review,2013596):1 097-1 109

[本文引用: 1]

李向东.

关于深水环境下内波、内潮汐沉积分类的探讨

[J]. 地质论评,2013596):1 097-1 109

[本文引用: 1]

HAGADORN J WMCDOWELL C.

Microbial influence on erosion,grain transport and bedform genesis in sandy substrates under unidirectional flow

[J]. Sedimentology,2012593):795-808

[本文引用: 1]

PASSCHIER SKLEINHANS M G.

Observations of sand waves,megaripples,and hummocks in the Dutch coastal area and their relation to currents and combined flow conditions

[J]. Journal of Geophysical Research,2005110F4):F04S15. DOI:10.1029/2004JF000215.

[本文引用: 5]

LAMB M PMYROW P MLUKENS Cet al.

Deposits from wave-influenced turbidity currents:Pennsylvanian Minturn Formation,Colorado,USA

[J]. Journal of Sedimentary Research,2008787):480-498

[本文引用: 9]

MYROW P MSOUTHARD J B.

Combined-flow model for vertical stratification sequences in shallow marine storm-deposited beds

[J]. Journal of Sedimentary Petrology,1991612):202-210

[本文引用: 8]

VENDITTI J GCHURCH MBENNETT S J.

On the transition between 2D and 3D dunes

[J]. Sedimentology,2005526):1 343-1 359

[本文引用: 1]

KNELLER B CBRANNEY M J.

Sustained high-density turbidity currents and the deposition of thick massive sands

[J]. Sedimentology,1995424):607-616

[本文引用: 1]

MULDER TRAZIN PFAUGERES J C.

Hummocky cross-stratification-like structures in deep-sea turbidites:Upper Cretaceous Basque basins (Western Pyrenees,France)

[J]. Sedimentology,2009564):997-1 015

[本文引用: 2]

LI XiangdongHE YoubinLUO Jinxionget al.

Basic sedimentary unit of Xujiajuan Formation,Xiangshan Group,Ningxia,China

[J]. Acta Geologica Sinica,2011854):516-525

[本文引用: 2]

李向东何幼斌罗进雄.

宁夏香山群徐家圈组基本沉积单元

[J]. 地质学报,2011854):516-525

[本文引用: 2]

MORSILLI MPOMAR L.

Internal waves vs surface storm waves:A review on the origin of hummocky cross-stratification

[J]. Terra Nova,2012244):273-282

[本文引用: 3]

RAUSHAN P KSINGH S KDEBNATH Ket al.

Distribution of turbulent energy in combined wave current flow

[J]. Ocean Engineering,2018167310-316

[本文引用: 2]

SOUTHARD J BLAMBIE J MFEDERICO D Cet al.

Experiments on bed configurations in fine sands under bidirectional purely oscillatory flow,and the origin of hummocky cross-stratification

[J]. Journal of Sedimentary Petrology,1990601):1-17

[本文引用: 1]

LECKIE D.

Wave-formed,coarse-grained ripples and their relationship to hummocky cross- stratification

[J]. Journal of Sedimentary Petrology,1988584):607-622

[本文引用: 1]

CUMMINGS D IDUMAS SDALRYMPLE R W.

Fine-grained versus coarse-grained wave ripples generated experimentally under large-scale oscillatory flow

[J]. Journal of Sedimentary Research,2009792):83-93

[本文引用: 1]

MIDTGAARD H.

Inner-shelf to lower-shoreface hummocky sandstone bodies with evidence for geostrophic influenced combined flow,Lower Cretaceous,West Greenland

[J]. Journal of Sedimentary Research,1996662):343-353

[本文引用: 1]

QUIN J M.

Is most hummocky cross-stratification formed by large-scale ripples?

[J]. Sedimentology,2011586):1 414-1 433

[本文引用: 1]

ZHONG JianhuaNI LiangtianSHAO Zhufuet al.

Tempestites and storm deposites in the Lower Cretaceous from Lingshan Island, Qingdao

[J]. Journal of Palaeogeography,2016183):381-398

[本文引用: 1]

钟建华倪良田邵珠福.

青岛灵山岛下白垩统风暴岩与风暴沉积的发现及意义

[J]. 古地理学报,2016183):381-398

[本文引用: 1]

XU AntaoLI FengjieLIU Kuiet al.

The characteristics and sedimentary model of storm deposits in the Lower Devonian strata of Beichuan

[J]. Geology in China,2018455):1 049-1 062

[本文引用: 1]

许安涛李凤杰刘奎.

北川甘溪下泥盆统风暴岩沉积特征及其沉积模式

[J]. 中国地质,2018455):1 049-1 062

[本文引用: 1]

NIÑO YLOPEZ FGARCIA M.

Threshold for particle entrainment into suspension

[J]. Sedimentology,2003502):247-263

[本文引用: 1]

YANG BDALRYMPLE R WCHUN S.

The significance of Hummocky Cross-Stratification (HCS) wavelengths: Evidence from an open-coast tidal flat, South Korea

[J]. Journal of Sedimentary Research,2006761): 2-8

[本文引用: 2]

COTTER E.

Gravel-topped offshore bar sequences inthe Lower Carboniferous of southern Ireland

[J]. Sedimentology,1985322):195-213

[本文引用: 2]

ALLEN P AUNDERHILL J R.

Reply on swaley cross-stratification produced by unidirectional flows,Bencliff Grit (Upper Jurassic),Dorset,UK

[J]. Journal of the Geological Society London,19901473):398-400

[本文引用: 2]

ARNOTT R W C.

Ripple cross-stratification in swaley crossstratified sandstones of the Chungo Member,Mount Yamnuska,Alberta

[J]. Canadian Journal of Earth Science,1992298):1 802-1 805

CASAS J EWALKER R G.

Sedimentology and depositional history of Units C and D of the Falher Member,Spirit River Formation,west-central Alberta

[J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology,1997452):218-238

JOHNSON M Eda SILVA C MSANTOS Aet al.

Rhodolith transport and immobilization on a volcanically active rocky shore:Middle Miocene at Cabeço das Laranjas on Ilhéu de Cima (Madeira Archipelago, Portugal)

[J]. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology,20113001/4):113-127

ZHANG Lijun.

Lower Devonian tempestites in western Yangtze, South China:Insight from Zoophycos ichnofabrics

[J].Geological Journal,2014492):177-187

[本文引用: 1]

MCCRORY V L CWALKER R G.

A storm and tidally-influenced prograding shoreline-Upper Cretaceous Milk River Formation of southern Alberta,Canada

[J]. Sedimentology,1986331):47-60

[本文引用: 1]

DATTA BSARKAR SCHAUDHURI A K.

Swaley cross-stratification in medium to coarse sandstone produced by oscillatory and combined flows:Examples from the Proterozoic Kansapathar Formation,Chhattisgarh Basin,M. P.,India

[J]. Sedimentary Geology,19991291/2):51-70

[本文引用: 6]

PAYENBERG T H DBRAMAN D RMILL A D.

Depositional environments and stratigraphic architecture of the Late Cretaceous Milk River and Eagle formations,southern Alberta and north-central Montana:Relationships to shallow biogenic gas

[J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology,2003512):155-176

[本文引用: 2]

MATHESON E JDALRYMPLE R WJAMES N P.

Swell-dominated carbonates on a Mississippian ramp in the Canadian rocky mountain front ranges

[J]. Journal of Sedimentary Research,2016868):843-862

[本文引用: 3]

ALLEN P AUNDERHILL J R.

Swaley cross-stratification produced by unidirectional flows,Bencliff Grit (Upper Jurassic),Dorset,UK

[J]. Journal of the Geological Society London,19891462):241-252

[本文引用: 1]

MOUNT J FKIDDER D.

Combined flow origin of edgewise intraclast conglomerates:Sellick Hill Formation (Lower Cambrian),South Australia

[J]. Sedimentology,1993402):315-329

[本文引用: 5]

ABDI AGHARAIE M H MBÁDENAS B.

Internal wave deposits in Jurassic Kermanshah pelagic carbonates and radiolarites (Kermanshah area,West Iran)

[J]. Sedimentary Geology,201431447-59

[本文引用: 2]

DAVIES A GSOULSBY R LKING H L.

A numerical model of the combined wave and current bottom boundary layer

[J]. Journal of Geophysical Research,198893C1):491-508

[本文引用: 3]

DUKE W L.

Geostrophic circulation or shallow marine turbidity currents? The dilemma of paleoflow patterns in storminfluenced prograding shoreline systems

[J].Journal of Sedimentary Petrology,1990606):870-883

[本文引用: 1]

MARTEL A TGIBLING M R.

Combined-flow generation of sole structures,including recurved groove casts,associated with lower Carboniferous lacustrine storm deposits in Nova Scotia,Canada

[J]. Journal of Sedimentary Research,1994,A643):480-498

[本文引用: 4]

SARKAR SBANERJEE SCHAKRABORTY Set al.

Shelf storm flow dynamics: Insight from the Mesoproterozoic Rampur shale,central India

[J]. Sedimentary Geology,20021471/2):89-104

[本文引用: 1]

BEUKES N J.

Sole marks and combined-flow storm event beds in the Brixton Formation of the siliciclastic Archean Witwatersread Supergroup,South Africa

[J]. Journal of Sedimentary Research,1996663):567-576

[本文引用: 9]

BHATTACHARYA H NBHATTACHARYA BCHAKRABORTY Iet al.

Sole marks in storm event beds in the Permo-Carboniferous Talchir Formation,Raniganj Basin,India

[J]. Sedimentary Geology,20041663/4):209-222

[本文引用: 3]

LIN MianYUAN Zhida.

nvestigation of characteristics of fluid field over wavy beds under oscillatory flow

[J]. Chinese Journal of Geophysics,2005486):1 466-1 474

[本文引用: 1]

林缅袁志达

振荡流作用下波状底床上流场特性的实验研究

[J].地球物理学报,2005486):1 466-1 474

[本文引用: 1]

SINGH S KDEBNATH K.

Combined effects of wave and current in free surface turbulent flow

[J]. Ocean Engineering,2016127170-189

LU JWANG X HBABANIN A Vet al.

Modeling of suspended sediment concentrations under combined wave-current flow over rippled bed

[J]. Estuarine,Coastal and Shelf Science,201719959-73

SMITH EDANILLER-VARGHESE M SMYROW P Met al.

Experimental investigations of combined flow sediment transport

[J]. Journal of Sedimentary Research,2019898):808-814

[本文引用: 1]

PEAKALL JBEST JBAAS J Het al.

An integrated process-based model of flutes and tool marks in deep-water environments:implications for palaeohydraulics,the Bouma sequence and hybrid event beds

[J]. Sedimentology,2020674):1 601-1 666

[本文引用: 1]

YAMAGUCHI NSEKIGUCHI H.

Effects of settling and preferential deposition of sediment on ripple roundness under shoaling waves

[J]. Journal of Sedimentary Research,2010809):781-790

[本文引用: 1]

CHAUDHURI A K.

Climbing ripple structure and associated storm-lamination from a Proterozoic carbonate platform succession:Their environmental and petrogenetic significance

[J]. Journal of Earth System Science,20051143):199-209

[本文引用: 1]

/