河流環境內形成的一套有成因聯繫的沉積相組合。其沉積特徵取決於河流類型。河流類型則根據河道型式確定。河道型式通常是指河道在平面上的形態特徵，它受河道坡度、負載搬運方式和碎屑性質等多種因素控制，並隨這些因素的變化而變化。河道型式一般分為順直河道、曲流河道、辮狀河道、網結河道等四種。其中，前三種為單河道型式，第四種為複合河道型式。鑒於順直河道沉積比較少見，且往往只構成局部河段，因而通常只有曲流河、辮狀河和網結河等三種河流沉積體系。
基本介紹
- 中文名：河流沉積體系
- 外文名：fluvial depositional systems
- 學科：地質學
- 環境：河流
- 河道類型：曲流河道、辮狀河道、網結河道
- 領域：沉積學
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曲流河及其沉積特徵
一般，曲流河多發育在沖積平原上，其河道呈明顯的彎曲形態，發育了一系列的深潭和淺灘;從凹岸侵蝕下來的物質被搬運、堆積在下一個河曲段的淺灘上，形成曲流砂壩;當河道彎曲度很高時，常出現截彎取直現象並形成牛軛湖;河道的河床坡度較小，沉積物搬運量比較穩定。曲流河道一般出現在河流的中、下游地區。
由河道充填沉積、河道邊緣沉積和泛濫盆地沉積等三部分沉積物(沉積相)組成。其中，河道充填沉積是河流沉積最特徵的組成部分，它們的正確鑑定是解釋河流沉積體系的關鍵。曲流河沉積類型進一步細分如下 ：
河道充填沉積河道處於活動階段的充填物。它主要由河道底沉積和曲流砂壩沉積組成。當洪水期一部分河水直接切割、穿過曲流砂壩表面時，將發育流槽和流槽壩沉積。河道底是河流所搬運的最粗粒物質的堆積場所。
(1)河道底沉積。由移動的水下砂丘所形成的砂質沉積物，以中至大型的槽狀交錯層理為特徵。其最下部緊靠河流侵蝕面之上，堆積了一些只經過局部搬運的漂流樹木、大泥礫、生物遺體、泥炭碎塊以及粗粒底負載礫石和粗砂等物質。這些堆積物，稱為河道滯留沉積。
(2) 曲流砂壩沉積。曲流河沉積的最主要組成部分，它是在曲流河的凸岸處由沉積物的側向加積所造成的，逐次覆蓋在河道底沉積物之上。一個完整的曲流砂壩沉積，其厚度可以和河道的深度相當，並具有粒度向上變細的特點，變化範圍可由礫石、粗砂直到細砂、粉砂。下部和中部曲流砂壩的沉積物較粗，以中到大型槽狀交錯層理為特徵。上部曲流砂壩的沉積物以細粒為主，發育板狀交錯層理，攀升波痕層理以及波痕交錯層理等沉積構造。
河道邊緣沉積包括天然堤和決口扇沉積。天然堤分布於河道兩岸，它高於河道並分隔泛濫盆地，是在洪水期由洪水中攜帶的沉積物在河道兩岸堆積而成的。靠河道一側，沉積物顆粒較粗，厚度較大。靠泛濫盆地一側，沉積物顆粒較細，厚度較薄。總體上以細砂和粉砂為主，夾有一些粘土。洪水期天然堤決口導致部分河水挾帶懸浮負載和底負載物進入泛濫盆地，形成扇狀堆積物，稱為決口扇。決口扇沉積物的內部構造，是多期洪泛、淺水水流及快速堆積的反映，表現為波痕交錯層理，攀升波痕層理，板狀、波狀及槽狀交錯層理以及沖刷—充填構造等。
泛濫盆地沉積通常由泛濫平原、岸後沼澤及湖泊沉積組成。①泛濫平原。地勢稍高，平時未覆水，只在洪泛時接受沉積物。②岸後沼澤。地勢較低，大體與地下水位相當，是植物遺體堆積和保存的有利場所。③湖泊。地勢更低。泛濫盆地沉積是全部河流沉積物中最細的部分，以細粉砂和粘土為主。由於沉積速度小，生物擾動構造、原生水平紋層構造常受到不同程度破壞。
曲流河模式的垂向層序(圖2)，底部為一衝刷面，其上是具水平層狀或大型交錯層狀的粗砂或含礫砂的河道底及下部曲流砂壩沉積; 向上漸變為曲流砂壩頂部的小型交錯層狀細砂; 再向上被垂向加積的河岸和泛濫盆地沉積物所覆蓋。可以說，在沖刷面以上是一個典型的向上變細層序。隨著粒度的變細，交錯層理的規模也由大變小，層理類型由大型交錯層理過渡到小型交錯層理、攀升波痕層理以至水平層理。
曲流河發育過程中，由於反覆地經歷截彎取直和廢棄作用，河道兩側不斷地被細粒的粉砂和粘土物質所充填，這些細粒沉積物限制了河道的側向遷移，可使整個曲流河由於淤積而變得高出泛濫盆地。這種環境可以保持到突然性的天然堤決口。這時，整個河道突然改道流過泛濫盆地的低處，造成河流襲奪現象。舊的河道廢棄後，砂質沉積的狹長條帶將逐漸被細粒的泛濫盆地沉積物所覆蓋，使原先的泛濫盆地沉積物之上出現新的河道沉積。當具有不斷下沉的構造條件時，這種過程可重複多次，其結果，整個曲流河沉積體系可達到相當大的厚度。許多條帶狀的砂體被泛濫盆地沉積物所環繞，細粒沉積物的總量在整個沉積體系中遠遠超過砂質沉積物 (圖3)。
曲流河沉積體系是重要的含煤沉積體系。聚煤作用發生在岸後沼澤和廢棄河道充填沼澤中，岸後沼澤是河流環境中的主要聚煤場所。
辮狀河及其沉積特徵
辮狀河形成於中—陡坡度的地表面，河道彎度不大，但寬度很大，水流繞著心灘不斷地分支和重新匯合，使主河道被分成若干次級河道。心灘是辮狀河道的主要地貌特徵，它們在低水位時暴露，高水位時則被淹沒。辮狀河洪水期夾帶的泥砂量大，河岸常遭受侵蝕，河道遷移快。
辮狀河沉積也像曲流河一樣，包括河道充填沉積、河道邊緣沉積和泛濫盆地沉積三種類型，但其特徵和發育程度與曲流河有較明顯的差別。
辮狀河道以發育各種類型的河道沙壩為特徵。在壩間地區的河道深處，呈透鏡狀產出底部滯留沉積及一些粗粒底負載沉積物，通常不顯示沉積構造，但當水的深度允許形成移動的水下砂丘時，將顯示槽狀交錯層理。河道砂壩根據其地貌形態、大小以及它們與河岸的關係，可細分為側砂壩、橫向砂壩和縱向砂壩 (圖4)。①側砂壩。沿低彎度河道段的邊緣發育，原生構造包括面狀的和低角度加積的前積層層理。②橫向砂壩。垂交水流方向，向下游移動的砂壩，是砂質辮狀河中最為典型的一類砂壩。洪水期，沉積物沿著大砂坡平緩的向流面向上運動，爾後堆積到背流面，形成崩落的或板狀的交錯層;低水位時，橫向砂壩將被切割。③縱向砂壩。顯示平行於水流方向的長軸，也是辮狀河中常見的砂壩類型。洪水期，淺水水流經過砂壩表面，形成大量的水平層，而沿砂壩邊緣和下游端則形成低—中等傾角的交錯層; 低水位期，砂壩的邊緣受到局部沖刷。
由於河道經常發生遷移，因而既沒有明顯的天然堤發育，也沒有很好的泛濫盆地發育。造成泛濫盆地不很發育的另一重要原因是，洪水期河流往往重新利用廢棄的河道，而只在主要的洪水期，河水才從它們的主河道體系中溢流到周圍的泛濫盆地。其沉積物是一些具小型交錯層理和水平層理的粉砂岩和泥岩，常見泥裂、雨痕和生物擾動構造等。
迄今為止，尚未概括出一個典型的辮狀河垂直層序模式。或者說，很難用一個統一的模式來表示辮狀河的層序特徵。由洪水引起的反覆的沖刷和充填，使整個河道沉積物的粒度和交錯層理的規模由下而上無規律地變化。只有在河道廢棄時，沉積物的粒度和交錯層理的規模才都向上變小。總的結構型式，可能是一個槽狀層理和板狀層理的雜亂互層，其中偶爾還夾有波痕交錯紋理的互層單元。
辮狀河流的河道具有寬/深比值比較大的特點，再加上河岸易於侵蝕，河道側向遷移速度快，因此河道砂體具有側向連續的趨勢，順古地面坡向呈寬條帶狀分布，底部沖刷面比較平緩。由於垂向加積的細粒沉積物厚度不大，又易受侵蝕，因而多呈不連續狀。在整個辮狀河沉積體系中，砂所占比例明顯地多於泥，這與曲流河沉積體系形成鮮明對照 (圖5)。
一般認為，辮狀河沉積體系含煤性較差。
網結河及其沉積特徵
網結河是河道在平面上呈 交織網狀，河道十分穩定，河道間發育有河心島或植被島的河流。其河道坡度小，彎度多變，導致頻繁的溢岸洪泛和粉砂、粘土在濕地中的堆積。濕地環境(泥炭沼澤、岸後沼澤和洪水湖)占據了網結河體系的最廣大地區(60%～90%)，而河道、天然堤和決口扇的分布則要局限得多(圖6)。濕地通常覆水，有稠密的植物生長，並被天然堤沉積所包圍。洪水湖靠窄而深的通道與網結河中的某一條相連通，充水和排水與河流水位的漲落相一致。
網結河沉積可分別劃分為三種與河道有關的相，即河道相、決口扇相和天然堤相; 三種與濕地有關的相，即湖泊相、沼澤相和泥炭沼澤相。①河道相。以厚而窄、多層疊置的線狀砂為特徵，說明河道是非常穩定的，其沉積物可能主要是垂向上填積的產物。②決口扇相。以席狀的砂質沉積物為特徵，近端厚度較大，向外逐漸變薄。③天然堤相。由砂質粉砂和粉砂質砂組成，含大量的植物根。④湖泊相。由紋層狀粘土和粉砂質粘土組成。⑤沼澤相。由粉砂質泥或泥質粉砂組成，含不同數量的有機碎屑，植物根系穿插擾動現象常見。⑥泥炭沼澤相。以含厚度不大、灰分較高的煤層為特徵。且分布範圍不廣。
加拿大艾伯塔煤田的下白堊統上曼維爾亞群是古代網結河沉積。這裡，30m厚的河道砂岩被粉砂岩、頁岩、煤和薄的席狀砂岩組成的50m厚層序所包圍。河道砂岩的寬度小於150m，主要由垂向加積形成。根據測井資料推斷的網結河道砂的分布情況如圖7所示，其範圍為80km×300km。總之，呈網狀交織的厚而窄的河道砂及近乎垂直的相的接觸面，是網結河沉積最顯著的特徵。人們對網結河體系與聚煤作用的關係，有不同的見解，有待進一步研究。
