沉積巖石學(xué)-河流相

1、第三節(jié)第三節(jié) 河流相河流相Fluvial facies教材第教材第18章章一、概述一、概述河流河流是流水由陸地流向湖泊和海洋的通道，是流水由陸地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉積物由陸地搬運(yùn)到海洋和湖泊中去的主要也是把沉積物由陸地搬運(yùn)到海洋和湖泊中去的主要營(yíng)力。營(yíng)力。 在河流在河流搬運(yùn)過(guò)程中搬運(yùn)過(guò)程中伴隨有沉積伴隨有沉積作用，形成作用，形成了廣泛的河了廣泛的河流沉積。流沉積。1、水流特征、水流特征河流的水流流態(tài)屬于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡很不規(guī)則的河流的水流流態(tài)屬于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡很不規(guī)則的紊流。紊流。在平直河段，水流形成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的橫向環(huán)流。在平直河段，水流形成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的橫向環(huán)流。在彎曲河道中，主流線沿河床彎曲

2、。在彎曲河道中，主流線沿河床彎曲。2、流水作用、流水作用侵蝕作用侵蝕作用搬運(yùn)作用搬運(yùn)作用河流沉積物可按懸移、推移、和跳躍方式搬運(yùn)河流沉積物可按懸移、推移、和跳躍方式搬運(yùn)堆積作用堆積作用側(cè)向加積、垂向加積側(cè)向加積、垂向加積1、河流的分類(lèi)、河流的分類(lèi)按地形及坡降，河流可分為按地形及坡降，河流可分為山區(qū)河流山區(qū)河流和和平原河平原河流流。按河流發(fā)育階段，按河流發(fā)育階段，河流可分為河流可分為幼年期幼年期河流、河流、壯年期壯年期河流、河流、老年期老年期河河流。流。二、河流的類(lèi)型二、河流的類(lèi)型拉斯特拉斯特(Rust, 1978)根據(jù)河道分岔參數(shù)和彎曲度根據(jù)河道分岔參數(shù)和彎曲度提出了一個(gè)河流分類(lèi)體系。提出了一

3、個(gè)河流分類(lèi)體系。其中彎度指數(shù)其中彎度指數(shù)=河道長(zhǎng)度河道長(zhǎng)度/河谷長(zhǎng)度河谷長(zhǎng)度單河道單河道(河道分岔參數(shù)河道分岔參數(shù)1)低彎度低彎度(彎度指數(shù)彎度指數(shù)1.5)曲流河曲流河(蛇曲河蛇曲河) 網(wǎng)狀河網(wǎng)狀河 2、不同類(lèi)型河流的主要特征、不同類(lèi)型河流的主要特征平直河平直河Straight river彎度小，僅出現(xiàn)于大型河流某一河段的較短距彎度小，僅出現(xiàn)于大型河流某一河段的較短距離內(nèi)，或?qū)儆谛⌒秃恿鳌ｋx內(nèi)，或?qū)儆谛⌒秃恿?。曲流河曲流?蛇曲河蛇曲河)Meandering river單河道，彎度指數(shù)單河道，彎度指數(shù)1.5，河道較穩(wěn)定，寬深比，河道較穩(wěn)定，寬深比低，一般小于低，一般小于40。主要分布于河流的中

4、下流地區(qū)。主要分布于河流的中下流地區(qū)。側(cè)向侵蝕和加積作用使河床向凹岸遷移，凸岸側(cè)向侵蝕和加積作用使河床向凹岸遷移，凸岸形成點(diǎn)砂壩形成點(diǎn)砂壩(邊灘邊灘)。辮狀河辮狀河Braided river多河道，多次分叉和匯聚構(gòu)成辮狀。多河道，多次分叉和匯聚構(gòu)成辮狀。河道寬而淺，彎曲度小，其寬河道寬而淺，彎曲度小，其寬/深比值深比值40，彎，彎度指數(shù)度指數(shù)1.5，河道砂壩，河道砂壩(心灘心灘)發(fā)育。發(fā)育。河流坡降大，河道不固定，遷移迅速，亦稱(chēng)河流坡降大，河道不固定，遷移迅速，亦稱(chēng)“游蕩性河游蕩性河”。多發(fā)育在山區(qū)或河流上游河段以及沖積扇上。多發(fā)育在山區(qū)或河流上游河段以及沖積扇上。網(wǎng)狀河網(wǎng)狀河Anastomo

5、sing river具彎曲的多河道特征，具彎曲的多河道特征，河道窄而深，順流向下呈河道窄而深，順流向下呈網(wǎng)結(jié)狀。網(wǎng)結(jié)狀。河道沉積物搬運(yùn)方式以河道沉積物搬運(yùn)方式以懸浮負(fù)載為主，沉積厚度與懸浮負(fù)載為主，沉積厚度與河道寬度成比例變化。河道寬度成比例變化。多發(fā)育在河流的中、下多發(fā)育在河流的中、下游地區(qū)。游地區(qū)。河流相河流相是河流沉積環(huán)境及其沉積特征的綜合。是河流沉積環(huán)境及其沉積特征的綜合。不同類(lèi)型的河游，其沉積環(huán)境和沉積特征有所不同，不同類(lèi)型的河游，其沉積環(huán)境和沉積特征有所不同，因此其沉積相也就有所差異。因此其沉積相也就有所差異。1、曲流河沉積特征及其沉積模式、曲流河沉積特征及其沉積模式艾倫艾倫(Al

6、len，1964)根據(jù)現(xiàn)代河流根據(jù)現(xiàn)代河流發(fā)育地貌特征，提出發(fā)育地貌特征，提出了曲流河沉積環(huán)境立了曲流河沉積環(huán)境立體模型。體模型。三、河流的沉積環(huán)境及其沉積特征三、河流的沉積環(huán)境及其沉積特征根據(jù)環(huán)境和沉積物特征，將根據(jù)環(huán)境和沉積物特征，將曲流河相曲流河相劃分為四個(gè)亞相劃分為四個(gè)亞相河床亞相河床亞相堤岸亞相堤岸亞相河漫亞相河漫亞相牛軛湖亞相牛軛湖亞相河床亞相河床亞相河道亞相或底層亞相河道亞相或底層亞相河床河床是河谷中經(jīng)常流水的部分，即平水期水流是河谷中經(jīng)常流水的部分，即平水期水流所占的最低部分。所占的最低部分。特征特征：巖石類(lèi)型以砂巖為主，次為礫巖、粒度：巖石類(lèi)型以砂巖為主，次為礫巖、粒度最粗，

7、層理發(fā)育，類(lèi)型豐富多彩。缺少動(dòng)植物化石。最粗，層理發(fā)育，類(lèi)型豐富多彩。缺少動(dòng)植物化石。底部具明顯沖刷界面。底部具明顯沖刷界面。河床亞相河床亞相河床滯留河床滯留沉積微相沉積微相邊灘邊灘沉積微相沉積微相河床滯留沉積微相河床滯留沉積微相以礫石為主以礫石為主，成分復(fù)雜，有少量泥礫，砂很少，成分復(fù)雜，有少量泥礫，砂很少，有時(shí)有硅化木。有時(shí)有硅化木。礫石呈疊瓦狀排列，礫石呈疊瓦狀排列，厚度不大，呈透鏡狀斷續(xù)厚度不大，呈透鏡狀斷續(xù)分布于河床最底部，向上分布于河床最底部，向上過(guò)渡為邊灘或心灘沉積。過(guò)渡為邊灘或心灘沉積。硅化木硅化木邊灘沉積微相邊灘沉積微相“點(diǎn)砂壩點(diǎn)砂壩”或或“內(nèi)彎壩內(nèi)彎壩” 沉積物沉積物以砂為

8、主以砂為主，混有礫、粉砂和粘土；，混有礫、粉砂和粘土；沉積物成分復(fù)雜，沉積物成分復(fù)雜，成熟度低成熟度低，不穩(wěn)定組分多，不穩(wěn)定組分多，長(zhǎng)石含量高；長(zhǎng)石含量高；層理層理以大型交錯(cuò)層理為主以大型交錯(cuò)層理為主，尤其以板狀交錯(cuò)層，尤其以板狀交錯(cuò)層理最發(fā)育，還有平行層理及槽狀交錯(cuò)層理，上部可理最發(fā)育，還有平行層理及槽狀交錯(cuò)層理，上部可出現(xiàn)沙紋層理；出現(xiàn)沙紋層理；垂向上，自下而上常出現(xiàn)垂向上，自下而上常出現(xiàn)由粗由粗至細(xì)至細(xì)的粒度或巖性的粒度或巖性正韻律正韻律。砂體幾何形態(tài)呈板狀，厚度砂體幾何形態(tài)呈板狀，厚度1m30m，寬幾十米幾十公里。，寬幾十米幾十公里。堤岸亞相堤岸亞相垂向上常發(fā)育在河床沉積的上部。垂向上

9、常發(fā)育在河床沉積的上部。與河床亞相比，其巖石類(lèi)型簡(jiǎn)單，粒度較細(xì)，與河床亞相比，其巖石類(lèi)型簡(jiǎn)單，粒度較細(xì)，小型交錯(cuò)層理為主。小型交錯(cuò)層理為主。堤岸亞相堤岸亞相天然堤天然堤沉積微相沉積微相決口扇決口扇沉積微相沉積微相天然堤沉積微相天然堤沉積微相是在洪水期河水漫越河岸時(shí)所攜帶的沉積物堆是在洪水期河水漫越河岸時(shí)所攜帶的沉積物堆積而成。積而成。主要由主要由細(xì)砂巖細(xì)砂巖、粉砂巖粉砂巖、泥巖泥巖組成，垂向上突組成，垂向上突出的特點(diǎn)是出的特點(diǎn)是砂、泥巖組成薄互層砂、泥巖組成薄互層。層理構(gòu)造以層理構(gòu)造以小型波狀交錯(cuò)層理小型波狀交錯(cuò)層理和和槽狀交錯(cuò)層理槽狀交錯(cuò)層理為特征，其垂向序?yàn)樘卣鳎浯瓜蛐蛄惺窍虏可百|(zhì)巖中發(fā)

10、育交錯(cuò)層理，列是下部砂質(zhì)巖中發(fā)育交錯(cuò)層理，上部泥質(zhì)巖中則發(fā)育水平層理。上部泥質(zhì)巖中則發(fā)育水平層理。泥巖中可見(jiàn)干裂、雨痕、蟲(chóng)跡泥巖中可見(jiàn)干裂、雨痕、蟲(chóng)跡以及植物根等，常有鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育。以及植物根等，常有鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育。決口扇沉積微相決口扇沉積微相發(fā)洪時(shí)過(guò)量的洪水可沖決發(fā)洪時(shí)過(guò)量的洪水可沖決天然堤，在天然堤靠洪泛平原天然堤，在天然堤靠洪泛平原一側(cè)的斜坡上形成舌狀決口扇一側(cè)的斜坡上形成舌狀決口扇沉積。沉積。主要由主要由細(xì)砂巖細(xì)砂巖和和粉砂巖粉砂巖組成；組成；具小型交錯(cuò)層理、波狀層理及水平層理，常見(jiàn)具小型交錯(cuò)層理、波狀層理及水平層理，常見(jiàn)沖刷和充填構(gòu)造，有植物化石碎片；沖刷和充填構(gòu)造，有植物化石碎片；巖

11、體形態(tài)呈舌狀，向河漫平原方向變薄、尖巖體形態(tài)呈舌狀，向河漫平原方向變薄、尖滅，剖面上呈透鏡狀。滅，剖面上呈透鏡狀。河漫亞相河漫亞相是平原河流的亞相類(lèi)型，位于天然堤的外側(cè)，是平原河流的亞相類(lèi)型，位于天然堤的外側(cè)，地勢(shì)地洼而平坦。又稱(chēng)地勢(shì)地洼而平坦。又稱(chēng)泛濫盆地沉積泛濫盆地沉積。沉積類(lèi)型簡(jiǎn)單，主要為沉積類(lèi)型簡(jiǎn)單，主要為粉砂巖粉砂巖和和粘土巖粘土巖，粒度，粒度是河流沉積中最細(xì)的。是河流沉積中最細(xì)的。河漫亞相河漫亞相河漫灘河漫灘沉積微相沉積微相河漫湖泊河漫湖泊沉積微相沉積微相層理類(lèi)型單調(diào)，主要為層理類(lèi)型單調(diào)，主要為波狀層理波狀層理和和水平層理水平層理。河漫沼澤河漫沼澤沉積微相沉積微相河漫灘沉積微相河漫

12、灘沉積微相河床外側(cè)河谷底部河床外側(cè)河谷底部較平坦的部分。較平坦的部分。以以粉砂巖粉砂巖為主，為主，亦有泥質(zhì)巖。亦有泥質(zhì)巖。河漫湖泊沉積微相河漫湖泊沉積微相以以粘土巖粘土巖為主，并有粉砂巖出現(xiàn)為主，并有粉砂巖出現(xiàn) ；河漫沼澤沉積微相河漫沼澤沉積微相沉積特征與河漫湖泊沉積相似，但有沉積特征與河漫湖泊沉積相似，但有泥炭泥炭沉積。沉積。在河流迅速側(cè)向遷移的情況下，天然堤在河流迅速側(cè)向遷移的情況下，天然堤不發(fā)育，洪水泛濫可形成廣闊平坦的河漫沉積不發(fā)育，洪水泛濫可形成廣闊平坦的河漫沉積區(qū)，這時(shí)堤岸亞相與河漫亞相，已無(wú)什么區(qū)別，區(qū)，這時(shí)堤岸亞相與河漫亞相，已無(wú)什么區(qū)別，故統(tǒng)稱(chēng)為故統(tǒng)稱(chēng)為泛濫平原沉積泛濫平原沉

13、積。牛軛湖亞相牛軛湖亞相彎曲河流的截彎取直作用使被截掉的彎曲河道彎曲河流的截彎取直作用使被截掉的彎曲河道廢棄，形成廢棄，形成牛軛湖牛軛湖。主要為粉砂巖及粘土巖。主要為粉砂巖及粘土巖。粉砂巖中具交錯(cuò)層理，粘土巖中發(fā)育水平層理。粉砂巖中具交錯(cuò)層理，粘土巖中發(fā)育水平層理。常含有淡水軟體動(dòng)物化石和植物殘骸。常含有淡水軟體動(dòng)物化石和植物殘骸。巖體呈透鏡狀。巖體呈透鏡狀。曲流河沉積的垂向模式曲流河沉積的垂向模式曲流河沉積的典型垂向?qū)有蛴晌挚说惹骱映练e的典型垂向?qū)有蛴晌挚说?1976)提提出，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式由下至上可劃分為四個(gè)沉積單元。出，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式由下至上可劃分為四個(gè)沉積單元。第一沉積單元第一沉積單元第

14、二沉積單元第二沉積單元第三沉積單元第三沉積單元第四沉積單元第四沉積單元底層沉積底層沉積頂層沉積頂層沉積二二元元結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)“二元結(jié)構(gòu)二元結(jié)構(gòu)” 是河流相沉積的重要特是河流相沉積的重要特征征在一個(gè)地區(qū)的河流沉積剖面上，在一個(gè)地區(qū)的河流沉積剖面上，若二元結(jié)構(gòu)重復(fù)出現(xiàn)，則可形成多個(gè)若二元結(jié)構(gòu)重復(fù)出現(xiàn)，則可形成多個(gè)間斷性的正旋回，每個(gè)旋回即由一個(gè)間斷性的正旋回，每個(gè)旋回即由一個(gè)二元結(jié)構(gòu)組成，通常稱(chēng)為河流沉積的二元結(jié)構(gòu)組成，通常稱(chēng)為河流沉積的一個(gè)一個(gè)“階階”。河流沉積旋回的河流沉積旋回的多階性多階性是河流相是河流相的又一重要特征。的又一重要特征。2、辮狀河沉積特征及其沉積模式、辮狀河沉積特征及其沉積模式辮狀

15、河具多河道、河床坡降大、寬而淺、側(cè)向辮狀河具多河道、河床坡降大、寬而淺、側(cè)向遷移迅速的特點(diǎn)。遷移迅速的特點(diǎn)。辮狀河具有發(fā)育的心灘（河道砂壩），邊灘沉辮狀河具有發(fā)育的心灘（河道砂壩），邊灘沉積不發(fā)育。積不發(fā)育。 心灘沉積物一般粒度心灘沉積物一般粒度較粗較粗，成分復(fù)雜，成熟，成分復(fù)雜，成熟度低。發(fā)育巨型或大型槽狀、板狀交錯(cuò)層理。度低。發(fā)育巨型或大型槽狀、板狀交錯(cuò)層理。辮狀河的河道沉積中辮狀河的河道沉積中發(fā)育河床滯留沉積發(fā)育河床滯留沉積，以，以砂礫沉積為主，其上發(fā)育心灘沉積。砂礫沉積為主，其上發(fā)育心灘沉積。辮狀河河道遷移迅速，穩(wěn)定性差，天然堤、辮狀河河道遷移迅速，穩(wěn)定性差，天然堤、決口扇、泛濫平原沉

16、積不發(fā)育，辮狀河廢棄河道一決口扇、泛濫平原沉積不發(fā)育，辮狀河廢棄河道一般不形成牛軛湖。般不形成牛軛湖。迄今為止，迄今為止，尚未概括出一尚未概括出一個(gè)典型的辮狀個(gè)典型的辮狀河垂向沉積層河垂向沉積層序模式。序模式。與曲流河相比，辮狀河沉積在垂向?qū)有蛏嫌信c曲流河相比，辮狀河沉積在垂向?qū)有蛏嫌幸韵绿攸c(diǎn)：以下特點(diǎn)：二元結(jié)構(gòu)的底層沉積發(fā)育良好、厚度較大，二元結(jié)構(gòu)的底層沉積發(fā)育良好、厚度較大，而頂層沉積不發(fā)育或厚度較小；而頂層沉積不發(fā)育或厚度較??；底層沉積的粒度粗，砂礫巖底層沉積的粒度粗，砂礫巖發(fā)育；發(fā)育；由河道遷移形成的各種層理由河道遷移形成的各種層理類(lèi)型發(fā)育。類(lèi)型發(fā)育。3、網(wǎng)狀河沉積特征及其沉積模式、網(wǎng)

17、狀河沉積特征及其沉積模式網(wǎng)狀河是由窄而深及順直到彎曲的、相互連接網(wǎng)狀河是由窄而深及順直到彎曲的、相互連接的低坡度網(wǎng)狀穩(wěn)定水道組成的交織河網(wǎng)系統(tǒng)。的低坡度網(wǎng)狀穩(wěn)定水道組成的交織河網(wǎng)系統(tǒng)。網(wǎng)狀河搬運(yùn)方式網(wǎng)狀河搬運(yùn)方式以以懸浮負(fù)載懸浮負(fù)載為主，沉為主，沉積作用以積作用以垂向加積垂向加積為為主，沉積物類(lèi)型主要主，沉積物類(lèi)型主要為河道、沖積島、泛為河道、沖積島、泛濫平原沉積。濫平原沉積。網(wǎng)狀河主要發(fā)育于坡度平緩、氣候潮濕、植被網(wǎng)狀河主要發(fā)育于坡度平緩、氣候潮濕、植被發(fā)育的河流中下游地區(qū)。發(fā)育的河流中下游地區(qū)。河道沉積河道沉積以砂巖為主，具槽狀交錯(cuò)層理，底以砂巖為主，具槽狀交錯(cuò)層理，底部可出現(xiàn)礫巖沉積。部

18、可出現(xiàn)礫巖沉積。網(wǎng)狀河的河道間大量發(fā)育著網(wǎng)狀河的河道間大量發(fā)育著沖積島和泛濫平?jīng)_積島和泛濫平原沉積原沉積，其特征與曲流河的河漫亞相類(lèi)似，系由河，其特征與曲流河的河漫亞相類(lèi)似，系由河漫沼澤、泥炭沼澤、河漫湖泊組成，又稱(chēng)漫沼澤、泥炭沼澤、河漫湖泊組成，又稱(chēng)河道間河道間“濕地濕地”，沉積物質(zhì)主要為富含泥炭的粉砂和粘土。，沉積物質(zhì)主要為富含泥炭的粉砂和粘土。網(wǎng)狀河沉積的最大特點(diǎn)是網(wǎng)狀河沉積的最大特點(diǎn)是泛濫平原分布極為廣泛濫平原分布極為廣泛泛，幾乎占河流全部沉積面積的，幾乎占河流全部沉積面積的6090%。厚度巨大的富含泥炭的粉砂和粘土是網(wǎng)狀河流厚度巨大的富含泥炭的粉砂和粘土是網(wǎng)狀河流占優(yōu)勢(shì)的沉積物。占優(yōu)

19、勢(shì)的沉積物。四、河流沉積組合和沉積體系四、河流沉積組合和沉積體系 向上游方向，與暫時(shí)性水流沖積作用的沖積扇向上游方向，與暫時(shí)性水流沖積作用的沖積扇相相連接；在中下游可形成廣闊的泛濫平原；向下相相連接；在中下游可形成廣闊的泛濫平原；向下游繼續(xù)發(fā)展，可進(jìn)入海岸平原及三角洲環(huán)境。游繼續(xù)發(fā)展，可進(jìn)入海岸平原及三角洲環(huán)境。沉積體系沉積體系受同一物源和同一水動(dòng)力受同一物源和同一水動(dòng)力系統(tǒng)控制的、成因上有內(nèi)在聯(lián)系的沉積體或系統(tǒng)控制的、成因上有內(nèi)在聯(lián)系的沉積體或沉積相在空間上有規(guī)律的組合。沉積相在空間上有規(guī)律的組合。從上游的沖積扇、辮狀從上游的沖積扇、辮狀河，至中下游的曲流河、網(wǎng)河，至中下游的曲流河、網(wǎng)狀河，到湖、海形成的三角狀河，到湖、海形成的三角洲，屬同一沉積體系，稱(chēng)為洲，屬同一沉積體系，稱(chēng)為沖積沉積體系沖積沉積體系。1、巖石類(lèi)型、巖石類(lèi)型2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)五、古代河流沉積的鑒別標(biāo)志五、古代河流沉積的鑒別標(biāo)志以砂巖、粉砂巖和粘土巖為主，少量礫巖，碳以砂巖、粉砂巖和粘土巖為主，少量礫巖，碳酸鹽巖極少出現(xiàn)。成分復(fù)雜，成熟度低。酸鹽巖極少出現(xiàn)。成分復(fù)雜，成熟度低。粒級(jí)以砂、粉砂為主，分選差中等。粒級(jí)以砂、粉砂為主，分選差中等。3、沉積構(gòu)造、沉積構(gòu)造層理發(fā)育，類(lèi)型繁多，以板狀和大型槽狀交錯(cuò)層理發(fā)育，類(lèi)型繁多，以板狀和大型槽狀交錯(cuò)層理為特征。層理為特征。常見(jiàn)流水波痕常見(jiàn)流水波痕(不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng))，也可見(jiàn)礫石