第十八章 河流相§18-1 河流沉积过程及河流分类河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的 通道，它不仅是 侵蚀改造大陆地形和将风化物质由陆地 搬运到湖海中去的主要地质营力，而且是大陆区重要的 沉积营力在适宜的构造条件和沉积背景下，有时甚至可发育 上千米厚 的河流沉积河流相是 陆相组中最重要的油气储层，更是我国陆相含油气盆地中的 最重要的特色相带 之一一、河流沉积过程河流沉积过程主要受地形坡度、 沉积物类型和输砂量、 河水流量和流态以及植被等多种因素的影响 若其他控制因素相对不变， 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下述三种类型1． 层流和紊流 （ p17. 图 2－6）层流是水质点运动方向彼此 平行、规则成层 流动的水流紊流是一种充满了 漩涡的急湍流动，流体质点运动的运动轨迹 极不规则 ，方向和速度随时间而 变化，彼此互相掺混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水流态属于紊流 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 ＞泥砂之间的阻力时，泥砂 搬运，否则沉积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 ［如图18－1（a）］在弯曲河道 中，主流线沿河床弯曲 主流受惯性作用，在凹岸产生塞水现象，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 ［如图 18－1（b）］表流是辐聚水流，在回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，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 ＜ 0.1mm，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 ～0.25mm当向上垂直分力 ＞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） 堆积作用有侧向加积 和垂向加积 两种类型侧向加使弯曲河道 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 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←┐●按照地形及坡降，可将河流分为 山区河流 和平原河流—↓地形高差及坡降小， 向糠侵蚀停止， 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┌→（ Youth stage ）属河流发育的初期阶段，山区问流多属此类型● Davis 按河流发育阶段 ，又可分为 幼年期 、壮年期、老年期河流壮年期（ Maturity stage ）或老年期 (Old stage) 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● Powell(1875) 和 Davis(1898) 按构造控制因素 （河流与区域构造的成因联系和空间分布关系），划分为顺向河，逆向河，先成河，后成河和叠置河 5 类consequent river)(obsequent river)(antecedent river)(subsequent river)(subperimposed river)● 舒姆（ Schumm,1963）按沉积“作用－响应” （把河流地貌形态和流量、沉积物联系起来，据河流的主要负载形式） ，分为：底负载型 (Bed load)、悬浮负载型 (Suspended load)、混合负载型 (Mixed load)● 据地貌形态分类在 19’的文献中都已逐渐出现，但含义不同较混乱，在发展中趋向统一 1957 年， L.B.Leopold 和 M.G.Wolman综合野外工作和水槽实验提出三种河型的分类方岸：辫状河、曲流河、顺直河。
通常描述河道型式的参数有三个：弯曲度 (S) : 指河道长度 (l) 与河谷长度 (L) 之比，由通常称为弯度指数越大，越弯曲临界值小于或等于 1.5 （也有人定为 1.3 ）为低弯度河，大于 1.5 为高弯度河河道分岔参数 ：指在每个平均蛇曲波长中河道砂坝的数目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河道，＞ 1 者为多河道 （图 18－ 2）这些河道砂坝是1，＜ 1 者为单游荡性指数（ B） =2×各河心滩总长 / 河道长 (l) 曲流河 S＞2.0,B ≈ 0；顺直河 2.0 ＞S＞1.3 ；游荡性河流 S＜1.3,B ＞0 ● 拉斯特（ B.R.Rust ， 1978）应用河道分岔参数 和弯曲度 对上述三种河型的分类作了补充、完善，提出：将河流分为 顺直河、曲流河 、辫状河、网状河四种类型 （表 18－1）该方案得到了普遍认可，目前仍使用该方案 其中以蛇曲河和辫状河分布最广，而平直河和网状词较少见2． 不同类型河流的主要特征（1） 平直河（Straight river ）河流弯度小，弯度指数 S＜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（Meandering ）又称为蛇曲河，为 单河道，弯度指数 S＞ 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）] 因河道的极度弯曲，常发生河道 截弯取直 作用河道坡缓，流量稳定，距物源远，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， 侧向迁移速度较慢， 故泛滥平原 和点砂坝较为发育，其主要分布于河流的 中下游地区世界上一些著名大河的中下游， 如密西西比词和长江，都具有曲流河的特征3） 辫状河（Braided ）过去也有人译为“网状河” 近来的研究表明，两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 ＞40，弯度指数 S＜1．5，心滩发育 河流坡降大，河道不固定，迁移迅速 ，故又称为“ 游荡性河 ”因河流经常改道，心滩位置不固定，故 天然堤和河漫滩不发育 。
因坡降大，沉积物搬运量大 ，并以底负载搬运形式为主 这种河流多发育在山区或河流上游以及冲积扇上4） 网状河（Anastomosing ）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└→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 地区因受地形坡度、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，其河道形式 可有不同变化 甚至在同一时期 的同一河段 ，因水位不同 ，河形亦有变化， 如高水位 时表现为网状河，低水位时表现为 辫状河§18-2 河流沉积模式一、顺直河和曲流河沉积特征及其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性 曲流河是现代和古代 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）。
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为 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，类型丰富多彩缺少动植物化石，仅见破碎的植物枝、干等残体，岩体形态具有透镜状，底部具有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1） 河床滞留沉积河床中流水的 选择性搬运 ，细粒物质→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，称为河床滞留沉积 其特点是：● 以砾石等粗碎屑物质为主，砂、粉砂极少● 砾石成分复杂 ，源区砾石居多，亦有河床 下伏岩层的砾石 ● 砾石常具 叠瓦状定向 排列，倾向上游 ● 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2） 边滩沉积又称为“ 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。