沉积岩石学-河流相.

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1、第三节 河流相 Fluvial facies 教材第18章 一、概述 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 了广泛的河 流沉积。 1、水流特征 河流的水流流态属于质点运动轨迹很不规则的 紊流。 在平直河段，水流形成两个对称的横向环流。 在弯曲河道中，主流线沿河床弯曲。 2、流水作用 侵蚀作用 搬运作用 河流沉积物可按悬移、推移、和跳跃方式搬运 堆积作用 侧向加积、垂向加积 1、河流的分类 按地形及坡降，河流可分为山区河流和平原河 流。 按河流发育阶段 ，河流可分为幼年期河 流、壮年期河流、老年

2、期河流。 二、河流的类型 拉斯特(Rust, 1978)根据河道分岔参数和弯曲度 提出了一个河流分类体系。 其中弯度指数=河道长度/河谷长度 单河道 (河道分岔参数1) 低弯度(弯度指数1.5)曲流河(蛇曲河) 网状河 2、不同类型河流的主要特征 平直河Straight river 弯度小，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。 曲流河(蛇曲河)Meandering river 单河道，弯度指数1.5，河道较稳定，宽深比 低，一般小于40。 主要分布于河流的中下流地区。 侧向侵蚀和加积作用使河床向凹岸迁移，凸岸 形成点砂坝(边滩)。 辫状河Braided river 多河道，

3、多次分叉和汇聚构成辫状。 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，亦称“ 游荡性河”。 多发育在山区或河流上游河段以及冲积扇上。 网状河Anastomosing river 具弯曲的多河道特征 ，河道窄而深，顺流向下呈 网结状。 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。 多发育在河流的中、下 游地区。 河流相是河流沉积环境及其沉积特征的综合。 不同类型的河游，其沉积环境和沉积特征有所不同， 因此其沉积相也就有所差异。 1、曲流河沉积特征及其沉积模式 艾伦(Allen， 1964)根据现代河流

4、 发育地貌特征，提出 了曲流河沉积环境立 体模型。 三、河流的沉积环境及其沉积特征 根据环境和沉积物特征，将 曲流河相划分为四个亚相 河床亚相 堤岸亚相 河漫亚相 牛轭湖亚相 河床亚相 河道亚相或底层亚相 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。 特征：岩石类型以砂岩为主，次为砾岩、粒度 最粗，层理发育，类型丰富多彩。缺少动植物化石 。底部具明显冲刷界面。 河床亚相 河床滞留沉积微相 边滩沉积微相 河床滞留沉积微相 以砾石为主，成分复杂，有少量泥砾，砂很少 ，有时有硅化木。 砾石呈叠瓦状排列， 厚度不大，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。 硅化木 边

5、滩沉积微相 “点砂坝”或“内弯坝” 沉积物以砂为主，混有砾、粉砂和粘土； 沉积物成分复杂，成熟度低，不稳定组分多， 长石含量高； 层理以大型交错层理为主，尤其以板状交错层 理最发育，还有平行层理及槽状交错层理，上部可 出现沙纹层理； 垂向上，自下而上常出现由粗 至细的粒度或岩性正韵律。 砂体几何形态呈板状，厚度 1m30m，宽几十米几十公里 。 堤岸亚相 垂向上常发育在河床沉积的上部。 与河床亚相比，其岩石类型简单，粒度较细， 小型交错层理为主。 堤岸亚相 天然堤沉积微相 决口扇沉积微相 天然堤沉积微相 是在洪水期河水漫越河岸时所携带的沉积物堆 积而成。 主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成，垂向上

6、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 和槽状交错层理为特征，其垂向序 列是下部砂质岩中发育交错层理， 上部泥质岩中则发育水平层理。 泥岩中可见干裂、雨痕、虫迹 以及植物根等，常有钙质结核发育 。 决口扇沉积微相 发洪时过量的洪水可冲决 天然堤，在天然堤靠洪泛平原 一侧的斜坡上形成舌状决口扇 沉积。 主要由细砂岩和粉砂岩组成； 具小型交错层理、波状层理及水平层理，常见 冲刷和充填构造，有植物化石碎片； 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。 河漫亚相 是平原河流的亚相类型，位于天然堤的外侧， 地势地洼而平坦。又称泛滥盆地沉积。 沉积类型简单，主要为

7、粉砂岩和粘土岩，粒度 是河流沉积中最细的。 河漫亚相 河漫滩沉积微相 河漫湖泊沉积微相 层理类型单调，主要为波状层理和水平层理。 河漫沼泽沉积微相 河漫滩沉积微相 河床外侧河谷底部 较平坦的部分。 以粉砂岩为主 ，亦有泥质岩。 河漫湖泊沉积微相 以粘土岩为主，并有粉砂岩出现 ； 河漫沼泽沉积微相 沉积特征与河漫湖泊沉积相似，但有泥炭沉积 。 在河流迅速侧向迁移的情况下，天然堤 不发育，洪水泛滥可形成广阔平坦的河漫沉积 区，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。 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。 主要为粉砂岩及粘土岩。 粉砂岩中具交

8、错层理，粘土岩中发育水平层理 。 常含有淡水软体动物化石和植物残骸。 岩体呈透镜状。 曲流河沉积的垂向模式 曲流河沉积的典型垂向层序由沃克等(1976)提 出，这个标准模式由下至上可划分为四个沉积单元 。 第一沉积单元 第二沉积单元 第三沉积单元 第四沉积单元 底层沉积 顶层沉积 二 元 结 构 “二元结构” 是河流相沉积的重要特征 在一个地区的河流沉积剖面上 ，若二元结构重复出现，则可形成多 个间断性的正旋回，每个旋回即由一 个二元结构组成，通常称为河流沉积 的一个“阶”。 河流沉积旋回的多阶性是河流相 的又一重要特征。 2、辫状河沉积特征及其沉积模式 辫状河具多河道、河床坡降大、宽而浅、侧

9、向 迁移迅速的特点。 辫状河具有发育的心滩（河道砂坝），边滩沉 积不发育。 心滩沉积物一般粒度较粗，成分复杂，成熟度 低。发育巨型或大型槽状、板状交错层理。 辫状河的河道沉积中发育河床滞留沉积，以 砂砾沉积为主，其上发育心滩沉积。 辫状河河道迁移迅速，稳定性差，天然堤、 决口扇、泛滥平原沉积不发育，辫状河废弃河道一 般不形成牛轭湖。 迄今为止 ，尚未概括出 一个典型的辫 状河垂向沉积 层序模式。 与曲流河相比，辫状河沉积在垂向层序上有 以下特点： 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； 底层沉积的粒度粗，砂砾岩 发育； 由河道迁移形成的各种层理 类型发育。 3、网

10、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组成的交织河网系统。 网状河搬运方式 以悬浮负载为主，沉 积作用以垂向加积为 主，沉积物类型主要 为河道、冲积岛、泛 滥平原沉积。 网状河主要发育于坡度平缓、气候潮湿、植被 发育的河流中下游地区。 河道沉积以砂岩为主，具槽状交错层理，底 部可出现砾岩沉积。 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亚相类似，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。 网状河沉积的最大特点是泛滥平原分布极为广 泛，几乎占河流全部沉积面积的609

11、0%。 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。 四、河流沉积组合和沉积体系 向上游方向，与暂时性水流冲积作用的冲积扇 相相连接；在中下游可形成广阔的泛滥平原；向下 游继续发展，可进入海岸平原及三角洲环境。 沉积体系受同一物源和同一水动力 系统控制的、成因上有内在联系的沉积体或 沉积相在空间上有规律的组合。 从上游的冲积扇、辫状 河，至中下游的曲流河、网 状河，到湖、海形成的三角 洲，属同一沉积体系，称为 冲积沉积体系。 1、岩石类型 2、结构 五、古代河流沉积的鉴别标志 以砂岩、粉砂岩和粘土岩为主，少量砾岩，碳 酸盐岩极少出现。成分复杂，成熟度低。 粒级以砂、粉砂为主，分选

12、差中等。 3、沉积构造 层理发育，类型繁多，以板状和大型槽状交错 层理为特征。 常见流水波痕(不对称)，也可见砾石的叠瓦状 排列，扁平面向上游倾斜。 最底部常具明显的侵蚀、切割及冲刷构造，常 含泥砾。 4、生物化石 5、沉积层序 化石稀少，一般保存不好。 下粗上细的间断性正韵律或正旋回。 6、砂体形态 在平面上多呈弯曲的长条状、带状、树枝状等 。 在剖面上呈上平下凸的透镜状或板状嵌于四周 河漫泥质沉积之中。 1、滦河现代河流沉积 六、河流沉积研究实例 现代滦河中上游 辫状河沉积层序 2、黄骅坳陷古近系河流沉积 明化镇组曲流河沉积层序 河流相砂体是油气储集的良好场所。 七、河流沉积与油气的关系 古河流沉积砂体如果接近油源，可成为油气的 储集层。 古河流沉积砂体可形成岩性圈闭油藏、地层 岩性圈闭油藏、构造岩性圈闭油藏。 美国、加拿大、中国等均发现了此类油气藏， 但所占比例较少。 八、练习题 曲 流 河 相 河床滞留沉积 边滩沉积 堤岸亚相