浅议沉积学中的流体问题

李向东

昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明 650093

0 引言

近年来，随着对复杂水动力条件下沉积特征的深入研究，流体沉积机制[1--2]、不同流体交互作用[3--4]以及不同沉积环境下相似水动力沉积(如浅海环境中的波浪与深海环境中的内波，陆上河流沉积与浊流水下水道沉积等)[5--7]等问题日益突出，阻碍了沉积学的深入研究。

沉积离不开流体，在沉积学研究中始终伴随着对流体的研究，其中比较集中的是19世纪50—60年代对浊积岩(包括鲍玛序列)的水动力解释[8]和80年代前后对浅海环境中的复合流沉积的研究[9]。自2000年以来，流体的演化、沉积和不同流体之间的交互作用在沉积学研究中的作用越来越明显，通过水槽实验和野外观察，从沉积学的角度对流体结构[10--11]、流体演化(如时变加速度、位变加速度与重力流沉积作用)[12--13]、常见水动力现象(如超临界流、水跃等)[14--15]、不同流体的交互作用(如等深流和浊流)[16--17]以及流体与地形之间的相互作用(如阻塞浊流沉积)[18]等均进行了较为深入的研究。笔者从流体的角度对目前有关流体沉积的研究成果进行较为系统的总结，找出流体与沉积之间的相互关系，为复杂水动力条件下的沉积学研究提供一定的思路。

1 沉积环境中的流体

沉积环境是沉积学研究的重要基础之一，目前普遍采用“环境--沉积”的研究模式，对沉积环境的分类多沿用地理学上的分类，主要分为陆相组、过渡相组和海相组。但是随着研究的深入，由于不同环境中水动力条件的相似性(如波浪与内波、潮汐与内潮汐、异重流(hyperpycnal flow)与浊流等)，在复杂水动力环境中，传统的相标志出现混乱，近年来表现尤为突出的是海相三角洲环境、浅海环境和半深海及深海环境[6, 8, 19]。

鉴于复杂水动力环境中传统相标志的混乱，有必要考虑沉积环境中流体(一般为水体)流动问题，形成“环境--流体--沉积”的研究模式。依据目前的研究现状，可将沉积环境中的流体分为2大类(图1)，即流动流体(水体)和蓄集流体(水体)。流动流体如陆相组中的河流，水质点的流动总体上不具备循环性和周期性，而是向着一定的方向流动，这类流动可称为单向流[20--21]。风成沉积和海洋中的海流(如等深流)沉积也为单向流沉积[9]，此外，重力流为事件型单向流，单向流沉积在陆相和海相环境均广泛分布。蓄集流体主要发育在海洋(永久性)和湖泊(暂时性)中，水质点以往复循环运动为特征，周期较长的流动，如潮汐、内潮汐和海啸等，往往形成较长时间的上升流(冲流)或下降流(回流)，可称为双向流[7, 22--23]；周期短的流动，如波浪(海洋表面波和湖浪)、短周期内波(较大湖泊也可发育)等[8, 24--25]，可称为振荡流[25--26]。单向流、振荡流和双向流构成了自然界中沉积流体最基本的流动(图1)。

图1 典型沉积环境中非事件型沉积流体基本类型Fig.1 Basic types of non-event-driven sedimentary flow in typical sedimentary environment

目前沉积相标志混乱现象主要出现在海洋环境中，从图1可以看出，无论是滨岸、浅海环境，还是半深海、深海环境，均广泛发育有单向流、双向流和振荡流这3种基本沉积流体，其沉积特征自然具有相似性，再加上事件型沉积作用，如风暴、海啸和各种重力流等，使得沉积结构、构造和序列等相标志出现混乱。具体如下：就单向流沉积而言，海岸环境中入海河流在洪水期间形成的异重流沉积[10]、浅海环境中风暴形成的密度流沉积与深海环境中浊流，特别是低密度浊流沉积[15, 17, 19]，均为事件型单向流沉积；就双向流沉积而言，则包括了海岸环境和浅海环境中的潮汐沉积、海啸沉积与深海环境中的内潮汐沉积及其他长周期内波沉积均为牵引流双向交替流动沉积[7, 22]；就振荡流而言，浅海环境中的波浪，即表面波沉积与深海环境中的短周期内波沉积[23]等，均为底床上短时间的往复流动沉积[6, 26]。由于在浅海和深海环境中基本沉积流体的一致性，从而也导致了流体交互作用[9, 16--17]所形成的流体的一致性。

2 沉积学中流体分类总论

图2 牵引流、过渡流和重力流特征示意图[27, 29, 31]Fig.2 Schematic diagram of characteristics of traction flow, transition flow and gravity flow

在沉积学中，以惯性质量力主控的牵引流为牛顿流体，其典型的流动包括单向流、双向流和振荡流，如河流、波浪、等深流、潮流、内波流、低密度(经典)浊流和大部分流体泥[27](fluid mud)等；以重力(质量力)主控的重力流为非牛顿流体，常见的有蠕动、滑动、滑塌、碎屑流(宾汉流体)、高密度浊流和部分流体泥等。因此，对沉积流体的分类可用质量力中的重力和惯性力的消长变化作为分类的依据，即以牵引流和重力流作为2个端元[28]，位于两者之间，由重力和惯性力共同作用的流体可称为过渡性流体(transitional flow)[27--29](图2)。过渡性流体就流体结构而言一般介于层流和紊流之间[28--30]，包括转换紊流、低转换活塞流(plug flow)和高转换活塞流[27, 31]，垂向速度结构则由底部紊流强度增加(转换紊流速度分布与紊流相同，但底部紊流强度增加[27])开始，流体中部(图2中将层流上部的紊流层省略)发育的层流厚度逐渐增加，直至底部紊流层可以忽略为止(图2)。其性质就流体类型而言，主要包括2种类型(图2)：一是介于碎屑流和经典浊流(紊流支撑)之间，以沉积无粒序泥质砂岩为特征，包括无流水构造净砂岩粒序层，相应的流体曾称为泥浆流(slurry flow)或混合流(hybrid flow)[32--33]，目前研究较多的是小型盆地中具有双层结构的浊流[17]；二是由水溶液和其中的悬浮细粒沉积物(含黏土和粉砂)组成的流体，称为流体泥(fluid mud)[27, 31]，以沉积纹层状黏土岩为特征(图2)。这2种流体在成分上都是由相对的粗颗粒和液体混合(如砂颗粒和泥悬浮液混合，泥颗粒和水溶液混合)而成，在结构上都介于层流和紊流之间，因此被称为过渡流[27--31]。

牵引流、过渡流和重力流的转化有2种方式(图3)：从牵引流向过渡流和重力流转化则源于牵引流对底床的剥蚀，称为底床剥蚀方式[34]；而从重力流向过渡流和牵引流的转化则源于悬浮于流体中的沉积物颗粒的减少，称为悬浮降落方式，包括近底床的高密度层垮塌作用(沉积无粒序岩层)[35]。底床剥蚀和悬浮降落构成了沉积流体相互转化，目前研究较多的是大型重力流(含火山碎屑流)的连续演化[36]。

图3 沉积流体分类及相互关系简图Fig.3 Diagram for classification of sedimentary flow and their relationship

牵引流的搬运表现在2个方面：一是流体作用于碎屑颗粒上的推力，即牵引力；二是流体溶解和托举沉积物的能力，即负荷力。根据流体作用力的不同，可将牵引流的载荷类型分为溶解载荷[1]、悬浮载荷和推移载荷，相应的沉积可分为化学沉积、降落沉积和底载荷沉积。因此，只有当牵引流的作用超过底床沉积物颗粒的移动门限(movement threshold)时，沉积物颗粒开始以底载荷的形式运动，此时牵引流才发生剥蚀与沉积作用，故牵引流沉积起动的控制参数为沉积物移动门限[37]。当牵引流作用超过沉积物捕获门限(entrainment threshold)时，底床上的颗粒开始进入流体，并长时间的悬浮于流体中，该门限也可称为悬浮门限(suspension threshold)。对于同一流体来说，捕获门限值大于移动门限值，此时流体作用中的重力成分逐渐增加，流体向过渡流转化，故过渡流沉积起动的控制参数为沉积物捕获门限[38]。随着流体中悬浮物浓度的增加，重力作用逐渐增强，惯性力作用逐渐减弱，当悬浮物浓度达到一定程度，过渡流向重力流转化；其转化的界线研究非常薄弱，可能大致相当于浊流沉积鲍玛序列下平行层段底部[33]；随着流体中沉积物悬浮浓度的进一步增加，最终达到密度流的屈服强度时，流体停止发育，即“冻结”[39]，因此，“冻结沉积”为重力流的最终“整体沉积”，即屈服强度为流体的最终沉积控制参数[40]。相反的流体演化则与此类似[31, 35]。

牵引流和过渡流均具有单向流、双向流和振荡流3种基本类型的流动(图1、图3)，而重力流可称为事件型单向流，其以突发的形式形成于陆上环境(泥石流)、湖泊环境和海洋环境中[4--5, 10]，而浊流反射现象则可看作浊流遇高地形时的一种特殊的流动现象[18]。在自然界，各单一的流动均可以叠加，即流体交互作用[9, 16--17]。在沉积学中研究较为普遍的是深水环境中的底流改造作用，主要是低密度浊流与等深流的交互作用[16--17]，后来扩展到不同沉积物重力流的交互作用、浊流遇到海底高地形时的反射[18]以及潮汐与河流的交互作用[41]等。这些流体交互作用的特点是无振荡流参与，基本上是单向流的交互作用，顶多涉及到单向流与双向流的交互作用，鉴于这类交互作用基本上是单向流的相互叠置，即“流--流作用”，故可称为叠置流。

在浅海陆棚的研究中提出较早的是复合流，从广义上讲，复合流是两种或多种不同类型的流体在时间和空间上的叠加，相当于流体交互作用，但一般情况下(目前的研究文献中)，将用于叠加的流体限定为振荡流和单向流[3, 5]。复合流广泛存在于潮坪、河口湾、三角洲前缘、湖泊、海滩、陆棚及大洋中，在流体类型上主要涉及有风暴引起的波浪与地球自转科氏力引起的地转流[9]、波浪与潮汐、波浪与浊流[19]、短周期内波与低密度浊流[5]及浊流反射等[18]。笔者采用狭义的复合流定义，将复合流限定为振荡流与单向流的交互作用，即“波--流作用”[23](图3)。

除了波--流作用形成的复合流之外，在自然界中还存在有振荡流与振荡流、振荡流与双向流、双向流与双向流的作用，这种流体交互作用可以看作是短周期波动(振荡流)与长周期波动(双向流)之间的叠加作用，即“波--波作用”。在沉积学的研究中目前也有所涉及，如长周期内波与内潮汐叠加产生的沿海底斜坡向上流动的单向优势流沉积的单向交错层理(纹层倾向与区域斜方向相反)[22]。此外，海洋中的驻波则是一种简单而常见的波--波叠加作用，已有学者将驻波(内波与风暴作用)与丘状交错层理的形成联系起来[42]。因此，可将这种由“波--波”交互作用而产生的流体称为叠加流[23]。

因此，流体除了3种基本的流动外，还有3种交互流动，即叠置流、复合流和叠加流，牵引流和过渡流均具有上述6种流动；重力流本身为事件型单向流，与等深流等单向流交互均可形成叠置流[9]，与内波等振荡流交互可形成复合流[8]，故重力流有3种流动：单向流、叠置流和复合流。

3 牵引流沉积分类

在牵引流沉积研究中，可依据流体所受的主要作用力，即惯性力、重力和黏滞力对流体进行分类，从而对牵引流沉积进行宏观制约。首先是流体的流动状态，可按佛罗德数(Fr--惯性力与重力之比)的大小分为超临界流、临界流和次临界流[15]。在超临界流中惯性力起主导作用，流体能量以动能为主，流体的单位能量(比能)随流体深度的增加而减小，即沉积与剥蚀由速度主导，当速度恒定(时变加速度为0)，在空间上流体变深(厚)时发生沉积，如水跃沉积[18]；在次临界流中重力起主导作用，流体能量以势能为主[43]，流体的单位能量随流体深度的增加而增大，即沉积与剥蚀由深度主导，当速度恒定，在空间上流体变浅时发生沉积，如砂坝顶部沉积[43]；临界流代表转换点，其单位能量与流体本身的性质和流量相关。

其次是流体结构，可按雷诺数(Re--惯性力与粘滞力之比)的大小分为层流和紊流[44]。由层流转化为紊流和由紊流转化为层流，都存在一个临界流速，前者临界流速低，称为下临界流速，后者临界流速高，称为上临界流速。下临界流速值固定，可作为层流的上界；而上临界速度值不固定，不能作为紊流的下界，一般以紊流开始向层流演化作为紊流的下界。这样可以将流体的流动状态划分为层流、转换流和紊流3种。这里的转换流和前文的过渡流，在流态上一致，均介于层流和紊流之间，但转换流出现在牵引流流态转换中，而过渡流出现在牵引流与重力流的相互演化中。

综上所述，在沉积学中以牵引流的流动机制为基础，按佛罗德数可将沉积流体分为超临界流、临界流和次临界流[15]，按雷诺数可分为层流、转换流和紊流[31, 44--45]，最后再按牵引流的载荷类型分为底载荷沉积(包括推移载荷和跳跃载荷)和悬浮载荷沉积2大类。在不考虑化学沉积的情况下，共形成2大类18种沉积类型(图4)。

图4 牵引流沉积分类Fig.4 Sedimentary classification of traction flow

牵引流沉积以底载荷沉积为主，而在底载荷沉积中又以次临界紊流底载荷沉积最为常见(图4a)，该类型即为经典的牵引流沉积类型。另外，近年来有2类沉积类型引起重视，并逐渐形成研究热点，分别为次临界层流底载荷沉积和超临界紊流底载荷沉积(包括水跃沉积)[14--15, 44]，这2种类型分别构成了牵引流底载荷沉积的两个端元类型(图4a)。其他沉积类型目前尽管还没有在沉积岩(物)中识别出来，但是随着沉积研究的深入，会逐步纳入牵引流沉积研究体系之中，特别是在复杂水动力环境下进行沉积学研究，应有一个整体的沉积分类框架，这样才能更好地分析不同流体之间的交互作用。

在牵引流沉积中尽管主要为底载荷沉积，但是悬浮载荷沉积也会经常遇到，如很早就引起注意的爬升层理即为底载荷与悬浮载荷交替沉积形成的。因此，有必要将悬浮载荷沉积作为牵引流沉积的一个大类，与底载荷大类一样，也可分为9种类型(图4b)，其中次临界层流悬浮载荷沉积和超临界紊流悬浮载荷沉积为两个端元类型。细粒沉积目前已成为沉积学的研究热点[46]，随着微观和微区分析技术的发展，基于流体分类的牵引流悬浮载荷沉积类型将有可能在未来的研究中鉴别出来。

4 重力流沉积演化

与牵引流相比，重力流是由沉积物和液体(一般为水)混合而成，属于两相或多相流体，其宏观特征在于当流体静止时其中的沉积物和液体会相互分离，也就是说当流体静止时(足够长的时间)，重力流将不复存在，因此，重力流沉积主要受流体内部支撑机制的控制[28, 33, 35, 39]。对重力流沉积的研究，在其早期便从支撑机制的角度进行了分类，被广泛接受的方案是1973年Middleton and Hampton对水下沉积物重力流的分类[47]。该方案将重力流按内部支撑机制分为4类[47]：紊流支撑机制的浊流、粒间流支撑机制的液化沉积物流、颗粒支撑机制的颗粒流和基质支撑机制的碎屑流。

近几十年来，在水下沉积物重力流研究方面对低密度浊流(经典浊流)、高密度浊流[39]、砂质碎屑流[4]和流体流(即流体泥)[48]等不同流体的沉积进行了深入研究。特别是砂质碎屑流与浊流之间的争论更为引人注目[4--5]，其争论的焦点在于浊流的支撑机制与支撑机制的转化[33]。不同类型重力流之间的相互转化，已成为当前重力流沉积研究所面临的关键问题[5, 28, 34--35]，依据重力流相互转化之间的最新研究成果，可对水下沉积物重力流基本类型之间的转化作出简单图解(图5)。

图5 水下沉积物重力流类型演化示意图Fig.5 Sketch map for evolution of subaqueous gravity flow

在图5中考虑的基本变化因素有5个，分别为：① 支撑机制演化，紊流、粒间流、颗粒和基质等4种基本的支撑机制，在流速不变的情况下，从紊流支撑(含高密度浊流和低密度浊流)到基质支撑，其支撑能力逐渐增强(基质支撑中其基质的黏度则应达到使流体处于层流状态)，由于颗粒流和液化流发育有限，研究程度也不高，故粒间流支撑和颗粒支撑的演化问题尚需进一步研究，如液化碎屑流沉积[49]；② 基质浓度，在重力流中，基质的浓度基本可以代表流体的黏度，即黏滞力的作用大小，紊流支撑机制中黏滞力作用最小(雷诺数最大)，基质支撑中基质的强度和密度则影响着碎屑流的流动能力；③ 流体中悬浮颗粒的粒度，对于同类型颗粒而言(如陆源碎屑颗粒)，粒度可代表颗粒的重力相对大小，该重力与支撑机制的相互关系则决定流体的发育和颗粒的沉降；④ 流体中悬浮颗粒的浓度，对于同类型同粒级颗粒而言，浓度可代表整个流体中的重力作用，即关系到重力流和牵引流的转化问题[16, 19, 35]；⑤ 流体速度，代表流体中惯性力的大小和重力流演化及重力流和牵引流的转化问题[34]。

在图5中，支撑机制演化从碎屑流的基质支撑经颗粒流的颗粒支撑、液化流的粒间流支撑而指向低密度浊流的紊流支撑，并伴随着悬浮物粒度减小，这和不同支撑机制的支撑能力相关，同时也和相应沉积物(岩)的粒度分布相吻合[28, 45]：碎屑流沉积粒度范围宽广，可从砾级到泥级颗粒；颗粒流沉积通常以砂级颗粒为主，并含有砾石；液化流沉积以中砂、细砂颗粒为主；低密度浊流沉积常发育鲍玛序列，以中砂、细砂为主。高密度浊流沉积粒度较粗，常含细砾成分，这主要取决于较大的流体速度，即较大的惯性力作用，通常达到超临界流状态，对应于低速的颗粒流和液化流[39]。碎屑流--砂质碎屑流--流体泥的演化主要在于流体中颗粒的大小(粒度)和浓度的变化，而基质的强度变化较小，甚至可忽略，即在这一变化序列中，主控的作用力为颗粒的重力和流体的重力[4, 48]。在高密度浊流--低密度浊流--牵引流的演化中，紊流支撑机制不变，变化的是流体的速度和悬浮物的浓度，即流体的惯性力和重力的相对变化问题[19, 40]。流体泥--牵引流序列和砂质碎屑流--低密度浊流序列的演化在于基质的强度，即泥级颗粒的浓度问题，基质浓度较大，使流体呈层流状态时为流体泥和砂质碎屑流，反之呈紊流状态时为牵引流和低密度浊流[4]。

5 流体沉积机制

静止的流体中沉积物在重力(或约化重力)的作用下沿竖直方向降落到底床称为垂直降落沉积，蓄水体(如海洋和湖泊)中的原地沉积一般都是此种类型，有时也可叠加较弱的平流，相应沉积物的粒度一般都较细，多为黏土质沉积，少量为粉砂质沉积[50]；此外，非静止流体中重力与相反阻力相差悬殊的颗粒，如冰川消融中的较大砾石沉积，也可归为垂直降落沉积[51]。流动的流体对沉积物的搬运按其载荷类型可分为底载荷和悬浮载荷，相应的沉积可分为底载荷沉积和悬浮载荷沉积[1]。从沉积机制的角度讲，底载荷沉积主要是沉积物颗粒受到底床的阻碍而发生的沉积现象，可称为底床阻碍沉积；悬浮载荷沉积主要是由于流体本身能量的减弱而发生沉积，可称为能量减弱沉积，该类沉积发生时流体处于流动状态，而非静止状态，相应的沉积物(岩)粒度较粗，可形成粒序层、砂泥混积等多种沉积现象[52]。因此，流体的沉积机制可分为3种基本类型：垂直降落沉积、底床阻碍沉积和能量减弱沉积(图6)。

底床阻碍沉积主要表现为颗粒自身的重力、流体施加给颗粒的作用力(通常考虑的是惯性力)和底床对颗粒的阻力(通常为支持力和黏滞力)之间的相互作用问题。底床阻碍的沉积方式与流体的流动类型相关：波状底床上的振荡流在波谷剥蚀形成砂云，砂云越过波顶，当流体转向时在迎流面发生沉积，称为迎流面喷射沉积[53]；低速单向流(次临界流)通过波状底床时，颗粒沿迎流面上升到波顶，后在颗粒重力作用下沿背流面沉积，称为背流面崩落沉积[20--21]；高速超临界流体(以单向流最为常见)在向次临界流转换时常形成水跃现象，具体表现为流体深度的突然增加和速度的突然降低，进而形成水跃沉积[14--15]：在不稳定紊流状态下水跃向下游迁移，可形成破碎逆行沙丘或流槽凹坑(chutes-and-pools)，水跃向上游周期性迁移可形成环阶(cyclic steps)；在不稳定层流状态下向下游周期性迁移，可形成菱形模式(ridge & rhomboidal patterns)[15]。双向流为交替的单向流，叠加流、叠置流和复合流为单向流和振荡流之间的交互作用，因此，底床阻碍沉积可分为3种基本类型：迎流面喷射沉积、背流面崩落沉积和超临界流水跃沉积(图6)。底床阻碍沉积表现为底床形态，可分为砂波、砂丘(含逆行砂丘)、砂坝和平行底床(含上、下平行底床)等[6, 25, 44]。

图6 沉积流体沉积机制示意图Fig.6 Sketch map for sedimentary mechanics of sedimentary flow

流体的能量减弱主要表现在悬浮物的能量减弱(主要为势能减弱)和流体的整体能量减弱，在沉积机制方面，前者表现为重力分选沉积和分散压力沉积[39, 54]，后者表现为“冻结”沉积[39--40]。能量减弱沉积是流体在流动过程中由于自身能量的减小而导致流体中悬浮沉积物颗粒发生沉积，这一过程往往伴随着流体性质的改变，直至流体消亡，可归结为沉积流体的演化(图6)，主要包括以下4个方面：① 支撑机制演化，即基质、颗粒、粒间流和紊流等4种基本的支撑机制支撑的强度变化及转化[4, 40]；② 流体结构演化，自然界的流体从形成、发展到消亡，其流体的垂向结构的各部分的支撑机制都会发生变化，碎屑流向浊流的演化和相反的浊流向碎屑流的演化以及浊流的双层结构机制等，都是目前在沉积流体结构演化方面广泛受到关注的内容[5, 10--11, 34--35]；③流体速度在空间上的变化，流体的速度是空间位置的函数，即流体的动能受空间位置的控制，也就是流体力学中的位变加速度问题[13, 55]；④ 流体速度随时间的变化，流体的速度同时也是时间的函数，即流体的动能同时也受时间的控制，也就是流体力学中的时变加速度问题，经典的浊流沉积(具有鲍玛序列)即属此类[12, 55]。流体的空间变化沉积和时间变化沉积构成了流体流动沉积(动能减弱沉积)的2个端元，更为复杂的流体流动沉积是兼具有空间变化沉积和时间变化沉积[55]。

牵引流沉积以底载荷沉积为主，兼有少量的悬浮载荷沉积(图6)，因此底床形态及其演化构成了牵引流沉积研究的核心问题；重力流沉积以悬浮载荷沉积为主，兼有少量的底负载沉积，流体演化构成重力流沉积研究的核心问题；过渡流体兼有底载荷和悬浮载荷沉积，但就其形成的方式有2种，一是从牵引流演化而来，如风暴、海啸等作用形成的密度流；二是从重力流演化而来，如经典浊流中鲍玛序列C段及以上沉积[19]。随着流体强度的进一步增加，高密度重力流会向低密度重力流演化，而低密度的重力流和牵引流可形成立轴旋涡，并由这种水动力条件产生丘状(洼状)交错层理(沉积物浓度大时形成丘状交错层理，浓度小时形成洼状交错层理)[56]，丘状(洼状)交错层理可视为流体演化的终极沉积构造(图6)。

6 结论

(1)在沉积学中可将流体分为牵引流、过渡流和重力流3大类，其中牵引流沉积是基于流体进行沉积学研究的基础，可进一步分为单向流、双向流和振荡流3种基本类型和叠置流、复合流和叠加流3种复合类型。

(2)牵引流沉积以底载荷沉积为主，兼有少量悬浮载荷沉积，可按照流体力学的相关方法展开研究，如超临界流、临界流、次临界流及层流、紊流等，最常见的沉积类型是次临界紊流底载荷沉积，即经典的牵引流沉积。

(3)过渡流和重力流沉积的研究关键在于各种重力流类型及其和牵引流之间的相互转化，其控制因素为重力流的支撑机制、基质浓度、悬浮颗粒的粒度、浓度和流体的速度。

(4)流体的沉积机制可归纳为垂直降落沉积(静水)、底床阻碍沉积(牵引流)和能量减弱沉积(重力流)3大类；其中底床阻碍沉积又可分为振荡流迎流面喷射沉积、低速单向流背流面崩落沉积和超临界流水跃沉积；能量减弱沉积可分为重力分选沉积、分散压力沉积和冻结沉积；各种流体的交互作用最终可形成产生丘状(洼状)交错层理的水动力条件。