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河流相
第十八章河流相
第一节河流沉积过程及河流分类
一、河流沉积过程
河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道,也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。
在河流搬运过程中伴随有沉积作用,形成广泛的河流沉积,在构造条件适宜的情况下,沉积厚度可达千米以上。
河流沉积过程主要受地形坡度、沉积物类型和输砂量、河水流量及流态以及植被等多种因素的影响。
若其它控制因素相对不变,侧水流流态会影响沉积物的搬运和沉积方式。
常见的水流流态有以下三种类型。
1、层流和紊流
层流是水质点运动方向彼此平行规则成层流动的水流。
紊流的水质点运动方向和速度是各向不等的。
紊流水体内有强烈的侧向混合作用。
且水层之间发生扰动。
河流的水流流态实际上都属于质点运动轨迹很不规则的紊流。
水体运动可分解成平行底面和垂直底面的两种运动。
当垂直向上的分力超过泥砂之间的阻力时,泥砂就发生搬运,否则就发生沉积。
2、横向环流
是由表流和底流构成的连续的、螺旋形向前移动的水流。
在平直河段,水流形成两个对称的横向环流,主流线沿河床中心分布(图18-1)。
在弯曲河道中,主流线沿河床弯曲。
主流受惯性作用,在凹岸产生壅水现象,形成水面的横比降。
在横断面上,水体两侧受到不等的压力作用,使得底部水流由凹岸流向凸岸,它与由凸岸流向凹岸的河面水流一道构成连续螺旋形前进的单支环向环流(图18-1)。
表流是辐聚水流,在凹岸处产生强烈的下降水流,是冲刷凹岸的主要因素。
底流是辐散水流,使泥砂在凸岸发生堆积。
图18-1顺直河与曲流河的水流结构
3、流水作用
河流作为沉积物搬运的重要地质营力,可使沉积物发生侵蚀、搬运和堆积作用。
(1)侵蚀作用
流水冲刷河床物质,产生垂直地面的下切侵蚀,使河床加深,或产生向着河岸的侧方侵蚀,使河谷展宽。
(2)搬运作用
河流中沉积物可按悬移、跃移和推移方式进行。
悬移搬运物质粒径一般小于0.1毫米,这些细小颗粒一旦被水流掀起后就不易沉降。
跃移搬运物质是在近底部水流不稳定旋涡所具有的向上垂直分力与迎面压力同时作用下产生的移动,其粒径一般为0.1-0.25毫米。
当向上垂直分力大于颗粒重力时,颗粒呈跳跃式前进。
推移搬运物质是指沿底面滚动或滑动的较粗粒物质。
(3)堆积作用
河流的堆积作用有侧向加积和垂向加积两种类型。
侧向加积使弯曲河道侧向迁移,底流搬运的推移质和跃移质不断地在凸岸沉积,形成边滩,并使凸岸向凹岸方向增长。
侧向加积作用形成河床沉积或底积层,并构成河流沉积剖面的下部旋回。
垂向加积是洪水期河水溢出河床,悬移质在岸外形成的沉积。
由于沉积物在垂向上不断增厚,形成天然堤、决口扇和泛滥平原堆积等河流顶积层或漫岸沉积,构成河流沉积剖面的上部旋回。
二、河流类型及划分
1、河流的分类
不同类型的河流,在河道的几何形态、横截面特征、坡降大小、流量、沉积负载、地理位置、发育阶段等方面都存在着差别。
这些因素通常作为河流类型划分的依据。
按照地形及坡降,也可将河流分为山区河流和平原河流。
前者地形高差和坡降大,向源侵蚀作用强烈,河岸陡而河谷深,河道直而支流少,水流急而沉积物粗;后者地形高差及坡降小,向源侵蚀停止,侧向侵蚀强烈,河道弯曲而支流多。
故平原河流多为弯曲河流。
按河流发育阶段,又可将河流分为幼年期、壮年期、老年期河流。
幼年期河流属河流发育的初期阶段,山区河流多属此类型;壮年或老年期河流多属平原河流。
同一河系,上游可属幼年期,中游属壮年期,下游则属老年期。
河系上游的幼年期河流由许多支流汇成主流,以侵蚀作用为主,至中游发育成壮年期,形成泛滥平原,至下游的海、湖岸边发育成老年期,呈网状分叉,恰与幼年期支流汇集河网的情况相反,产生很多分流和分泄,最后汇集于湖泊和海洋。
从沉积角度看,大量的沉积作用发育在河流的壮年期和老年期。
拉斯特(Rust,1978)根据河道分岔参数和弯曲度提出了一个新的河流分类体系,所谓河道分岔参数是指在每个平均蛇曲波长中河道砂坝的数目。
这些河道砂坝是被河流中线所围绕和限制的河道砂体。
河道分岔参数的临界值为1和<1者为单河道,>1者为多河道(图18-2)。
河道弯曲度是指河道长度与河谷长度之比,通常称为弯度指数,其临界值为1.5(也有人定为1.3)和1.5者为低弯度河,>1.5者称高弯度河。
根据上述两个参数,可将河流分为平直、蛇曲、辫状、网状四种类型(表18-1)。
其中以蛇曲河和辫状河分布最广,而平直河和网状河较少见。
图18-2单河道和多河道(中等和高辫状)河流示意图(据拉斯特,1978)
表18-1河流分类(据拉斯特,1978)
单河道
(河道分岔参数<1)
多河道
(河道分岔参数>1)
低弯度(弯度指数<1.5)
高弯度(弯度指数>1.5)
平直河
曲流河(蛇曲河)
辫状河
网状河
2、不同类型河流的主要特征
(1)平直河
平直河流弯度小、弯度指数<1.5,通常仅出现于大型河流某一河段的较短距离内,或属于小型河流。
河道内凹岸为冲坑(深槽),沿此发生侵蚀作用,凸岸因加积作用形成砂坝(图18-3,a),从而可产生侧向迁移而逐渐向蛇曲河发展。
(2)曲流河
曲流河又称蛇曲河,为单河道,其弯度指数>1.5,河道较稳定,宽深比低,一般<40。
侧向侵蚀和加积作用使河床向凹岸迁移,凸岸形成点砂坝(图18-3,b)。
由于河道的极度弯曲,常发生河道截弯取直作用。
曲流河河道坡度较缓,流量稳定,搬运形式以悬浮负载和混合负载为主,故沉积物较细,一般为泥、砂沉积。
因河道较为固定,其侧向迁移速度较慢,故泛滥平原和点砂坝较为发育,它主要分布于河流的中下游地区。
现代世界上一些著名大河的中下游,如密西西比河和长江,都具有曲流河的特征。
(3)辫状河
辫状河过去也有人译为“网状河”。
近来的研究表明,二者在特征上有所不同,因此应将它们区别开来。
辫状河为多河道,而且多次分叉和汇聚构成辫状(图18-3,C)。
河道宽而浅,弯曲度小,其宽/深比值>40,弯度指数<1.5,河道砂坝(心滩)发育。
河流坡降大,河道不固定,迁移迅速,故又称“游荡性河”。
由于河流经常改道,河道砂坝位置不固定,故天然堤和河漫滩不发育。
由于坡降大,沉积物搬运量大,并以底负载搬运型式为主。
这种河流多发育在山区或河流上游河段以及冲积扇上。
(4)网状河
网状河具弯曲的多河道特征,河道窄而深,顺流向下呈网结状(图18-3,d)。
河道沉积物搬运方式以悬浮负载为主,沉积厚度与河道宽度成比例变化。
河道间被半永久性的冲积岛和泛滥平原或湿地所分开。
冲积岛和泛滥平原或湿地主要由细粒物质和泥炭组成,其位置和大小较稳定,与狭窄的河道相比,它们占据了约60~90%的地区。
网状河多发育在河流的中、下游地区。
目前对网状河的认识尚不一致。
有人认为河流中下游三角洲平原地区的分流河网系统属网状河;也有人认为网状河即是辫状河,河流中下游分流河网亦属辫状河;还有人将史密斯和拉斯特等人分别在加拿大阿尔伯达和澳大利亚南部发现的所谓“交织河”理解为网状河。
这种交织河是由两个或多个深而稳走的高弯度河道组成的河系,井伴有大而稳定的、有植被覆盖的岛或粘结性的滩。
由于受地形坡度、流域岩性、气候条件、构造运动以及河水流量、负载方式等因素的影响,在同一河流的不同河段或同一河流发育过程的早期和晚期,其河道型式可有不同变化。
甚至在同一时期的同一河段,因水位不同,河型亦有变化。
如高水位时表现为网状河,低水位时表现为辫状河。
图18-3河流类型示意图(据迈尔,1977,)
第二节河流沉积模式
一、顺直河和曲流河沉积特征及沉积模式
在自然界顺直河是不常见的,其沉积特征与曲流河具有一定的相似形。
曲流河不论是现代还是古代都是最常见和最重要的河流类型,也是目前研究程度最高最详细的一种河流。
艾伦(Allen,1964)根据现代河流发育的地貌特征,提出了曲流河沉积环境立体模型,并根据微地貌划分出各类次级环境(图18-4)。
图18-4弯曲河流沉积环境模型(据艾伦,1964)
根据环境和沉积物特征可将曲流河相进一步划分为河床、堤岸、河漫、牛轭湖四个亚相。
1、河床亚相
河床是河谷中经常流水的部分,即平水期水流所占的最低部分。
其横剖面呈槽形,上游较窄,下游较宽,流水的冲刷使河床底部显示明显的冲刷界面,构成河流沉积单元的基底。
河床亚相又称河道亚相。
其岩石类型以砂岩为主,次为砾岩,碎屑粒度是河流相中最粗的。
层理发育,类型丰富多采。
缺少动植物化石,仅见破碎的植物枝、干等残体,岩体形态多具透镜状,底部具明显的冲刷界面。
河床亚相可进一步划分为河床滞留沉积和边滩沉积两个微相。
河床滞留沉积:
河床中流水的选择性搬运,使细粒物质被悬浮和带走,而将上游搬来的或就近侧向侵蚀河岸形成的砾石等粗碎屑物质留在河床底部,集中堆积成不连续的透镜体,称河床滞留沉积。
其特点是砾石以粗碎屑物质为主,砂、粉砂极少。
砾石成分复杂,源区砾石居多,亦有河床下伏基岩砾石。
且常具叠瓦状定向排列,倾斜方向指向上游。
砾岩很难形成厚层,一般呈透镜状断续分布于河床最底部,向上过渡为边滩或心滩沉积。
边滩沉积:
边滩又称“点砂坝”,是曲流河中主要的沉积单元,是河床侧向迁移和沉积物侧向加积的结果(图18-1)。
由于曲流河河床中水流对沉积物的搬运以底负载搬运(滚动和跳跃)方式为主,故边滩沉积的岩性以砂岩为主,其矿物成分复杂,成熟度低,不稳定组分多,长石含量高。
如陕北侏罗系河床亚相砂岩,长石含量可高达49%以上。
垂向上,自下而上常出现由粗至细的粒度或岩性正韵律。
其层理类型主要为水流波痕成因的大、中型槽状或板状交错层理,间或出现平行层理(图18-5)。
图18-5边滩沉积的层理垂向序列(据伦纳克,1973)
1一河底滞留沉积;2一大型交错层理;3一水平纹理;
4一叠覆波痕状纹理;5一小型波状交错层理;6一泥层
2、堤岸亚相
堤岸沉积垂向上常发育在河床沉积的上部,相对河床亚相而言,属顶层沉积。
与河床沉积相比,其岩石类型简单,粒度较细,小型交错层理为主。
进一步可分为天然堤和决口扇两个沉积微相(图18-4)。
天然堤沉积:
河流在洪水期因水位较高,河水携带的细、粉砂级物质溢出河道沿河床两岸堆积,形成平行河床的砂堤,称天然堤。
它高于河床,并把河床与河漫滩分开。
天然堤两侧不对称,向河床一侧坡度较陡。
每次随洪水上涨,天然堤不断加高,其高度范围与河流大小成正比,最大高度代表最高水位。
弯曲河流的凹岸天然堤一般发育较好,凸岸天然堤逐渐变为边滩的上部,尤其在较小河流中,天然堤和边滩上部交互出现,很难分开。
天然堤主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成,粒度较边滩沉积的细,比河漫滩沉积粗,垂向上突出的特点是砂、泥岩组成薄互层。
层理构造以小型波状交错层理、上攀交错层理、槽状交错层理为特征,其垂向序列是下部砂质岩发育交错层理,上部泥质岩则发育水平纹层(图18-6)。
天然堤常间歇性出露水面,故常有钙质结核的发育,泥岩中可见干裂、雨痕、虫迹以及植物根等。
岩体形态沿河床两侧呈弯曲的砂垄。
随着河床迁移,天然堤随边滩不断扩大、增长,形成覆盖边滩之上的盖层,故古代天然堤岩体呈面状分布。
决口扇沉积:
如果天然堤不被破坏,河床随沉积物迅速增厚而升高,最后反而高出旁侧的河漫滩,洪水期河水冲决天然堤,部分水流由决口流向河漫滩,砂、泥物质在决口处堆积成扇形沉积体,称为决口扇。
它附属于河床之侧,与天然堤共生。
决口扇沉积主要由细砂岩、粉砂岩组成。
粒度比天然堤沉积物稍粗。
具小型交错层理、波状层理及水平层理,冲蚀与充填构造常见。
常有河水带来的植物化石碎片。
岩体形态呈舌状,向河漫平原方向变薄、尖灭,剖面上呈透镜状。
图18-6天然堤层理构造垂向序列(据柯尔曼,1969)
1-无内部构造的砂和粉砂,分选差,偶有波状层理;2-大型交错层理;
3-水平层理;4-小型波状交错层理;5-叠瓦状波状层理;
6-平行层理的粉砂质粘土,具虫孔
3、河漫亚相
河漫亚相是平原河流的亚相类型,位于天然堤外侧,这里地势低洼而平坦,洪水泛滥期间,水流漫溢天然堤,流速降低,使河流悬浮沉积物大量堆积。
由于它是洪水泛滥期间沉积物垂向加积的结果,故又称泛滥盆地沉积(图18-4)。
河漫亚相沉积类型简单,主要为粉砂岩和粘上岩。
粒度是河流沉积中最细的,层理类型单调,主要为波状层理和水平层理。
平面上位于堤岸亚相外侧,分布面积广泛,垂向上位于河床或堤岸亚相之上,属河流顶层沉积组合。
根据环境和沉积特征,可将河漫亚相进一步划分为河漫滩、河漫湖泊和河漫沼泽三个沉积微相。
河漫滩沉积:
河漫滩是河床外侧河谷底部较平坦的部分。
平水期无水,洪水期水漫溢出河床,淹没平坦的谷底,形成河漫滩沉积。
河漫滩的发育与河谷的发育阶段有关。
河谷发育初期,即河流幼年期,以侵蚀下切为主,河谷呈“V”字形,且主要为河床所占据;河谷发育的中后期,即壮年和老年期,河流以侧向侵蚀为主,河谷加宽,河床在河谷中仅局限于较窄的部分,只有在这时,河漫滩才能较好地发育。
河漫滩沉积以粉砂岩为主,亦有粘土岩的沉积。
平面上距河床愈远粒度愈细,垂向上亦有向上变细的趋势,波状层理和斜波状层理(洪水层理)为主,亦见水平层理。
可见不对称波痕。
河漫滩常因间歇出露水面而在泥岩中保留干裂和雨痕。
化石稀少,一般仅见植物碎片。
岩体形态常沿河流方向呈板状延伸。
河漫湖泊:
在平原区的弯曲河流中,当河床因天然堤的围限和本身的沉积作用而逐渐抬高时,河床往往在一个比河岸两侧地形较高的“冲脊”上流动,洪水漫溢至两侧河漫滩上,洪水期后,低洼地区就会积水,加上冲积脊上河床水平面高于两侧低地,亦构成低地积水区的地下水的源泉。
因此、长期积水的低洼地带就形成了河漫湖泊。
河漫湖泊以粘土岩沉积为主,并有粉砂岩出现,是河流相中最细的沉积类型。
层理一般发育不好,有时可见到薄的水平纹层。
泥岩中泥裂、干缩裂缝常见。
干旱气候条件下,地下水面下降,表面急速蒸发,常形成钙质及铁质结核,在潮湿气候区的河漫湖泊中,生物繁茂,可形成丰富的有机质沉积,并可保存较完整的动植物化石。
在气候干旱地区,蒸发量增大,河漫湖泊可发展成盐湖,形成盐类沉积~河漫沼泽:
又称岸后沼泽。
它是在潮湿气候条件下,河漫滩上低洼积水地带植物生长繁茂并逐渐淤积而成,或是由潮湿气候区河漫湖泊发展而来。
在河流迅速侧向迁移的情况下,天然堤发育不良,洪水泛滥可形成广阔平坦的河漫沉积区,沉积物不仅有泥质,而且有大量砂质沉积,这时堤岸亚相与河漫亚相已无什么区别,故统称为泛滥平原沉积。
4、牛轭湖亚相
弯曲河流的截弯取直作用使被截掉的弯曲河道废弃,形成牛轭湖。
截弯取直作用可有两种情况:
其一是随着河流的弯度愈来愈大,形成很窄的“地峡”,这时可由一次特大洪水作用冲掉“地峡”,使河道取直,称“曲颈取直”;其二是沿着冲沟冲刷出一个新河床,使河道取直,称“冲沟取直”,有人也称“串沟取直”(图18-7)。
牛轭湖沉积主要为粉砂岩及粘上岩,粉砂岩中具交错层理,粘土岩中发育有水平层理。
常含有淡水软体动物化石和植物残骸。
岩体呈透镜状,延伸最大可达数十公里,厚可达数十米。
图18-7截弯取直和曲颈取直作用及其沉积层序(据沃克,1976)
V.A-垂向加积;AB.-河道废弃期沉积;ACT.-活动河道沉积
5、曲流河沉积的垂向模式
曲流河沉积的典型垂向模式由沃克(1976)等人提出,这个标准相模式由下至上可划分为四个沉积单元(图18-8)。
第一沉积单元为块状含砾砂岩或砾岩,属河床底部滞留沉积,与下伏层呈冲刷侵蚀接触,底部具明显的冲刷面,粗砂岩中含泥砾,可见有不清晰的大型槽状交错层理。
第二沉积单元为具大型槽状交错层理的中、细砂岩,层理规模向上逐渐变小,中夹具水平层理的粉细砂岩,沿层面可发育剥离线理,为点砂坝(心滩)沉积。
第三沉积单元为粉细砂岩组成,发育有小型槽状交错层理和上攀波纹交错层理,为点砂坝或边滩顶部沉积。
第四沉积单元主要由断续波状交错层理的粉砂岩和水平纹理的粉砂质泥岩及块状泥岩组成,块状泥岩中常发育有泥裂、钙质结核或植物的立生根,属天然堤和泛滥盆地沉积。
上述曲流河沉积的理想垂向层序由下至上,粒度由粗变细,层理规模由大变小,层理类型由大型槽状交错层理变为小型交错层理、上攀层理、水平层理,底部具冲刷面,从而构成了一个典型的间断性正韵律或正旋回。
韵律的下段为河床亚相的底部滞留沉积和点砂坝沉积组成,是由于河道迁移而引起的沉积物侧向加积的结果,构成了河流沉积剖面下部层序故称为底层沉积。
韵律的上段由堤岸亚相和河漫亚相(泛滥盆地)组成,属泛滥平原沉积,主要是大量细粒悬浮物质在洪泛期垂向加积的结果,构成了河流沉积剖面的上部层序,故又称为顶层沉积。
底层沉积和顶层沉积的垂向叠置,构成了河流沉积的所谓“二元结构”。
它是河流相沉积的重要特征。
在曲流河沉积中,二元结构较为明显,顶层沉积和底层沉积厚度近于相等或前者大于后者。
图18-8曲流河沉积的标准垂向模式(据沃克,1976)
二、辫状河沉积特征及沉积模式
目前对辫状河形成的机理尚不十分清楚,但比较统一的认识是辫状河具多河道、河床坡降大,宽而浅、侧向迁移迅速等特点。
按河流的微地貌特征,沃克和坎特提出了辫状河沉积的立体模型(图18-9)。
它突出地反映了辫状河具有发育的心滩,或称河道砂坝,边滩沉积不发育,这是与曲流环境的重要区别。
图18-9辫状河沉积环境立体模型(据沃克,1979)
心滩的形成与河流的水动力结构有一定关系。
因辫状河弯曲度较低,在短距离内河床近似于顺直河道。
在这种河道中,沿主流线两侧形成两个螺旋式前进的对称环流(图18-1),这种环流是由表流和底流构成的连续的螺旋形前进的横向环形水流,表流为发散水流,由中部向两岸流动,并冲刷侵蚀两岸,底流由两岸向河流中心辐聚,并携带沉积物在河床中部堆积下来。
遇河流的洪水季节,这种堆积作用尤为显著,从而形成心滩。
心滩的上游方向较陡,沉积物较粗,并遭受侵蚀作用,而下游方向较平缓,主要发生沉积作用。
上游的不断侵蚀和下游的不断沉积,导致了心滩不断向下游迁移。
由于沉积物的快速堆积,在低水位时期出露水面,并有植被的生长和发育,形成了相对固定的河心冲积岛,或称江心洲。
心滩沉积物一般粒度较粗,成分复杂,成熟度低。
对称的螺旋形横向环流亦导致心滩发生侧向加积作用。
由此而形成的巨波痕、大波痕等各种底形经过不断迁移,可形成各种类型的交错层理,如巨型或大型槽状、板状交错层理,在低水位时期亦发生细粒物质的垂向加积作用(图18-10)。
图18-10布拉马普特拉河心滩垂向序列(据柯尔曼,1969)
1-主要为大型交错层理;2-主要是叠瓦状波状层理和小型波状层理,间或有水平层理;
3-粉砂质粘土和粉砂主要为水平层理,有时有包卷层理
辫状河除有发育的心滩外,在河道沉积亦发育与曲流河相同的河床滞留沉积,出现在河床底部,沙砾沉积为主,其上发育心滩。
辫状河河道迁移迅速,稳定性差,所以天然堤、决口扇、泛滥平原沉积不发育,而且辫状河废弃河道一般不形成牛轭湖,这也是辫状河有曲流河沉积的重要区别。
至今,尚未概括出得到大家认同的辫状河沉积模式,但常以加拿大魁北克省泥盆系巴特里角辫状河垂向序列作为辫状河沉积模式的代表(图18-11)。
该沉积层序的最底部为河床滞留沉积,以含泥砾的粗砂岩和砾质砂岩为主,与下伏层呈侵蚀冲刷接触(SS)。
其上为不清晰的大型槽状交错层理含砾粗砂岩(A)和具清楚槽状交锗层理的粗砂岩(B)以及板状交错层理砂岩(C)。
再向上主要由小型板状交错层理砂岩(D)组成,偶见大型水道冲刷充填交错层理砂岩(E)。
顶部山垂向加积沉积的波状交错层理粉砂岩和泥岩互层(F)及一些具模糊不清的、角度平缓的交错层理的砂岩(G)组成。
由SS至E为河床滞留沉积和心滩或河道砂坝沉积,构成了辫状河的河床亚相,F代表了垂向加积的泛滥平原沉积。
从上述可以看出,与曲流河相比,辫状河在垂向层序上有以下特点:
第一,河流二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大,而顶层沉积不发育或厚度较小;
第二,底层沉积的粒度粗,砂砾岩发育;
第三,由河道迁移形成的各种层理类型发育,如块状或不明显的水平层理,巨型槽状交锗层理、单组大型板状交错层理等。
图18-11加拿大魁北克省泥盆纪巴特里角辫状河垂向沉积层序
(据坎特和沃克,1976)
三、网状河沉积特征及其沉积模式
网状河是由窄而深及顺直到弯曲的、相互连接的低坡度网状稳定水道形成的交织河网系统。
它通常由河道、天然堤、决口扇、湿地、湖泊和沼泽等地貌单元组成,在沉积记录中表现出细粒溢岸沉积物为主的特点。
网状河主要发育于坡度平缓气候湿润、植被发育的河流中下游地区,它是由几条弯度多变的、相互连通的、宽深比值较小的、分叉系数较高的、河道组成的低能复合体,沉积环境较为稳定。
网状河发育主河道、季节性河道、废弃河道、边滩、心滩、天然堤、决口扇、河漫滩、湖泊、沼泽、池塘、及风成砂丘沉积次环境。
河流搬运方式以悬浮负载为主,沉积作用多以垂向加积为主,沉积物类型主要为河道、冲积岛、泛滥平原沉积(图18-12)。
河道沉积与其他类型河流的河道沉积物类似,以砂岩为主,具槽状交错层理,底部可出现砾岩沉积,泛滥平原的发育使河道侧向迁移受到限制,甚至很少发生。
因此,垂向层序上呈现出向上变细但分带不明显的旋回。
网状河的河道间大量发育着冲积岛和泛滥平原沉积,其特征与曲流河的河漫沉积相类似,系由河漫沼泽、泥炭沼泽、河漫湖泊组成,又称河道间“湿地”,沉积物质主要为富含泥炭的粉砂和粘土,侧向上可相变为粗粒河道沉积,垂向上可与因洪水漫溢作用形成的决口扇沉积交互成层。
由于河道、冲积岛、泛滥平原等环境能保持长时期的相对稳定,致使各种沉积相在垂向上增生,并叠加成较厚的沉积。
其中,河道沉积在平面上呈鞋带状、剖面上呈相互叠置的透镜状,决口扇沉积为不规则的席状,它们都被较厚的泛滥平原的细粒沉积物所包围。
网状河沉积的最大特点及与其他河流类型的主要区别是泛滥平原分布极为广泛,几乎占河流全部沉积面积的60%~90%。
因此,厚度巨大的富含泥炭的粉砂和粘土是网状河流占优势的沉积物。
网状河与曲流河、辫状河沉积特征还存在着较为明显的区别(表18-2)。
图18-12赣江现代网状河沉积模式图(据管守锐、谢庆宾,1999)
第三节古代河流鉴别标志及河流与油气关系
一、鉴别标志
1、矿物成分复杂,成熟度低
河流相发育的岩石类型以碎屑岩为主,次为粘土岩,碳酸盐岩较少出现。
在碎屑岩中,又以砂岩和粉砂岩为主,砾岩多出现在山区河流和平原河流的河床沉积中。
碎屑岩的物质成分复杂,它与源区以及河流流域的基岩成分有关。
一般不稳定组分高,成熟度低。
砾岩多为复成分的,砂岩以长石砂岩、岩屑砂岩为主,个别也出现石英砂岩,泥质胶结者居多,间或有钙、铁质胶结者。
大多数河流的水介质是弱氧化的,并几乎是中性至弱酸性的,故河流相沉积中不出现海绿石。
菱铁矿等二价铁矿物也不常见。
粘土矿物以高岭石较多,伊利石较少。
2、粒度资料反映了特征的牵引流性质
河流相碎屑沉积物以砂、粉砂为主,分选差至中等,分选系数一般大于1.2。
粒度频率曲线常为双峰。
粒度概率曲线显示明显的两段型(图18-13),且以跳跃总体为特征,其分布范围为1.75φ~3φ之间,跳跃总体与悬浮总体之间的截点在2.75φ~3.5φ之间,悬浮总体的含量为2~30%。
河流的水流属牵引流,故河流相沉积在牵引流综合C-M图上呈S形,它有较发育的PQ、QR和RS段。
图18-13是鄂尔多斯盆地侏罗系延安组砂岩的C-M图,样品点几乎全部落在PQ和QR区内,相当于河道和砂坝区,显示为河流相特征。
表18-2网状河与曲流河、辫状河沉积特征对比
河型
地貌单元
坡降
曲率
宽/深比
沉积速率
水流及能量
沉积作用
沉积物粒度
沉积构造
粒度特征
泥炭
岩性序列
形态砂体
分叉系数
网状河
河道、决口扇、天然堤、湖泊、沼泽、泥炭沼
低,多小于0.12%
低,但可变
8-15
高,大于2mm/年
水较深流缓
垂向加积作用为主
可
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