陸相沉積學(xué)-第二章：河流體系課件

河流體系（FluvialSystem）河流是侵蝕改造大陸地形和搬運風(fēng)化物質(zhì)到湖、海中去的主要地質(zhì)營力！河道是碎屑沉積物的主要輸送渠道。河流體系（FluvialSystem）河1上游(UpperReach)中游(MiddleReach)下游(LowerReach)一、概述（Introduction）河流類型S:

彎曲度，河道長度與河谷長度之比

BP:

分叉指數(shù)，單位波曲波長河道中沙壩的數(shù)目上游(UpperReach)中游(MiddleRe2河道分叉指數(shù)S:

彎曲度，河道長度與河谷長度之比

BP:

分叉指數(shù)，單位波曲波長河道中沙壩的數(shù)目河道分叉指數(shù)S:彎曲度，河道長度與河谷長度之比3陸相沉積學(xué)-第二章：河流體系ppt課件4長江荊江段河曲（衛(wèi)）黃河曲流河道長江荊江段河曲（衛(wèi)）黃河曲流河道5辮狀河道辮狀河道6二、河道特征辮狀河道（BraidedStream）：出現(xiàn)在河流發(fā)育的幼年期，分布于上游河段，河道不穩(wěn)定，平面形態(tài)呈辮狀，水流變化大，沉積物呈底負載搬運，所以又稱為“底負載型河道（bed-loadchannels）”。曲流河道（MeanderingStream）：發(fā)育在河流的老年期、分布于中下游河段，河道穩(wěn)定，較彎曲，水流穩(wěn)定，沉積物呈底負載和懸浮負載搬運，又呈“混合負載型河道(mixed-loadfluvialsystems)”。網(wǎng)狀河道（AnastomosingStream）：

分布于下游河道，河道窄，呈網(wǎng)狀，沉積物呈懸浮負載搬運，又呈“懸浮負載型河道(suspended-loadfluvialsystems)”。二、河道特征7沖積扇——河流體系——盆內(nèi)水體山區(qū)盆地濱岸平原三角洲（懸移質(zhì)）沖積扇（辮狀河）洪泛平原（曲流河）底負載為主混合負載為主懸浮負載為主沖積扇——河流體系——盆內(nèi)水體山區(qū)盆地濱岸平原三角洲（懸移質(zhì)8河道類型及其流態(tài)和負載特征示意圖（afterGalloway,1983)河道類型及其流態(tài)和負載特征示意圖（afterGallowa9河道類型Straight,braided,andmeanderingchannelpatterns河道類型Straight,braided,andmeand10三.辮狀河沉積特征（BraidedStream）1.1沉積作用（Process）辮狀河道在整個河道的寬度范圍（或河谷）內(nèi)發(fā)育許多被砂壩分開的河道，河道寬而淺、時分時合，遷移頻繁，游蕩不定，也稱為游蕩性河道。由于河道坡降大，流速急，對河岸侵蝕快，一般不發(fā)育邊灘和河漫灘，而發(fā)育心灘。河道內(nèi)水流也不穩(wěn)定,為了便于研究辮狀河道的沉積作用，簡單地把辮狀河道的水動力環(huán)境劃分為短期的洪泛期（floodingperiod）和長時間的低流量期（periodoflowdischarge）。

低流量期，水流僅限于河道內(nèi)，圍繞河道沙壩流動，水流速度較小，搬運能力低，較粗的沉積物都堆積下來，并發(fā)育為河道沙壩。

洪泛期，

河道內(nèi)所有沙壩均被淹沒，由于水流快，水體較淺，所有的沉積物顆粒都發(fā)生移動，沙壩向下游方向移動，沙壩上游端遭受侵蝕，下游端接受沉積。三.辮狀河沉積特征（BraidedStream）1.11洪泛期低流量期Flowpatternsassociatedwith(A)highand(B)lowdischargeoverabeddominatedbylinguoidbars.Athighstage,flowisoverthebarswhilst.atlowstageflowisconcentratedbetweenthebars(afterCollinson,1970)洪泛期低流量期Flowpatternsassociate121.2沉積特征

沉積物較粗，分選、磨圓較差，以礫石和粗沙為主；礫石發(fā)育塊狀、槽狀和面狀交錯層理，礫石呈疊瓦狀排列，向上游方向傾斜；沙質(zhì)發(fā)育槽狀、面狀、波狀交錯層理和平行層理，局部發(fā)育沖刷—充填構(gòu)造。

河道沙壩（ChannelBars）

縱向沙壩（Longitudinalbars）：

平行水流方向展布，呈長條形，主要分布于礫石質(zhì)辮狀河道中，沙壩主要由平行層理、底角度板狀交錯層理砂礫巖構(gòu)成。橫向沙壩（Transversebar）：

垂直水流方向，呈舌狀，通常發(fā)育在沙質(zhì)辮狀河道中，沙壩內(nèi)發(fā)育高角度板狀交錯層理砂礫巖。斜向沙壩（Diagonalbar）：

與水流方向斜交，斷面呈三角形，沙壩內(nèi)發(fā)育平行層理、低角度板狀交錯層理砂礫巖。點沙壩（PointBar）：分布于河道邊緣。1.2沉積特征13辮狀河道辮狀河道14辮狀河道沙壩辮狀河道沙壩151.3相構(gòu)成（Facies）垂向序列：自下而上為河道底部沖刷面－滯留礫石層－不明顯的槽狀交錯層理砂礫巖、粗砂巖－清晰的槽狀交錯層理粗砂巖－板狀交錯層理砂巖－含泥夾層的交錯紋層粉砂巖構(gòu)成的向上變細的正旋回序列。平面上，直或微彎曲的、連續(xù)分布的沙帶。剖面上，發(fā)育不明顯的正旋回，主要由礫石和粗沙構(gòu)成，泥和粉沙很少，總體上呈“沙包泥”。1.3相構(gòu)成（Facies）16砂質(zhì)辮狀河的地貌形態(tài)單元、床沙形態(tài)及垂直層序示意圖水流方向底床遷移方向砂質(zhì)辮狀河的地貌形態(tài)單元、床沙形態(tài)及垂直層序示意圖水流方向底17辮狀河道垂向序列Schematicverticalsequenceofabraidedriverdeposit.(basedondateofDoeglas,1962)Unit1-large-scale-beddingwithpebbles;Unit2-megaripplebedding,mediumsand;Unit3-smallripplebedding,finesand;Unit4-finesandandmud,horizontalbeddingoccasionalconvolutebedding.Singlecycle辮狀河道垂向序列Schematicverticalseq18辮狀河沉積特征心灘沉積河道底部滯留沉積辮狀河沉積特征心灘沉積河道底部滯留沉積19辮狀河沉積特征決口扇沉積分支間灣沉積辮狀河沉積特征決口扇沉積分支間灣沉積20陸相沉積學(xué)-第二章：河流體系ppt課件21不同類型辮狀河道垂直相序列（據(jù)Miall,1978）礫質(zhì)辮狀河道至砂質(zhì)辮狀河道沉積序列不同類型辮狀河道垂直相序列（據(jù)Miall,1978）礫質(zhì)辮狀22焉耆盆地寶浪油田焉耆盆地寶浪油田23四.曲流河的沉積特征（MeanderingStream）地貌單元（Morphology）1、河道（Singlechannel）:較彎曲，剖面上不對稱：凹岸(ConcaveBank)較陡，凸岸（ConvexBank）較緩。2、點沙壩（Pointbar）:又呈曲流沙壩或沿岸沙壩，沿曲流河道的凸岸分布。3、天然堤（Naturallevee）:由洪水期大量的底負載堆積在河道兩側(cè)形成，是曲流河內(nèi)最高的地貌單元。4、決口扇（Crevassesplay）:沿天然堤分布扇形體，由突發(fā)洪水造成天然堤決口、沉積形成。5、洪泛盆地（Floodplain）:河道間寬廣的低地。在洪水期由于水位增高、溢出河道，發(fā)育細粒懸浮負載沉積。洪泛盆地牛軛湖凹岸天然堤決口扇點沙壩河道曲流河亞環(huán)境四.曲流河的沉積特征（MeanderingStream）24曲流河道水動力特征與沉積作用在蛇曲河道，由于受慣性影響，主流線向凹岸偏移，水流產(chǎn)生一個與凹岸垂直的流體分量，使凹岸水面升高，并侵蝕凹岸；同時，受重力作用形成指向凸岸的底流。上述表流和底流構(gòu)成一環(huán)流，并與縱向水流疊加，共同形成向下游方向移動的螺旋狀環(huán)流。由于受摩擦力的影響，底流向凸岸流動過程中，流速降低，搬運能力下降，把沉積物搬運到下一個凸岸堆積下來。螺旋狀環(huán)流（Helicalflow）是曲流河道內(nèi)典型的水流樣式。曲流河道水動力特征與沉積作用在蛇曲河道，由于受慣性影25曲流河道中不對稱、螺旋形前進的橫向環(huán)流的水動力結(jié)構(gòu)示意圖（a中實線箭頭表示表流流線和流向；虛線箭頭表示底流流線和流向）順時針和逆時針交替曲流河道中不對稱、螺旋形前進的橫向環(huán)流的水動力結(jié)構(gòu)示意圖順時26沉積作用、沉積物（Sediments）河道沉積（Channeldeposits）：河道滯留沉積（Channellagdeposits）：沉積物較粗，以礫石為主（滯留礫石層），含植干、動物碎片、泥質(zhì)礫石等，常呈疊瓦狀排列，發(fā)育塊狀和不明顯交錯層理；點沙壩沉積（Pointbardeposits）：表現(xiàn)為典型的正旋回序列，自下而上依次為：大型槽狀交錯層理、板狀交錯層理中細砂巖、局部夾平行層理細砂巖，小型槽狀交錯層理細砂巖，波狀交錯層理粉砂巖及水平紋理、塊狀層理泥巖。越岸沉積（Overbankdeposits）：

天然堤沉積（Naturalleveedeposits）：主要由粉砂巖與粉沙質(zhì)泥巖組成，發(fā)育爬生波痕紋理、波狀交錯層理及潛穴、生物擾動構(gòu)造，常含細小的植物碎片；決口扇沉積（Crevassesplaydeposits）：主要由砂巖組成，沉積物底部沖刷，向上、向外變細，內(nèi)部發(fā)育正旋回的決口水道沉積；洪泛平原沉積（Floodplaindeposits）：是河流體系中分布面積最大、粒度最細的一個相，主要由薄層粉沙和粘土組成，發(fā)育水平紋理和較強的生物擾動構(gòu)造。沉積作用、沉積物（Sediments）27點沙壩示意圖點28陸相沉積學(xué)-第二章：河流體系ppt課件29陸相沉積學(xué)-第二章：河流體系ppt課件30陸相沉積學(xué)-第二章：河流體系ppt課件31黃河下游部分河段決口扇分布圖（據(jù)葉青超等，1990）黃河下游部分河段決口扇分布圖32河道廢棄與牛軛湖NaturalleveeandrelatedfeaturesofameanderoftheMississippiRiver(afterAllen1965c,originallyfromFisk,1947)河道廢棄與牛軛湖Naturalleveeandrela33懸浮泥質(zhì)緩慢沉積懸浮泥質(zhì)緩慢沉積34曲流河道沉積相構(gòu)成（Facies）平面上：彎曲帶狀砂體和寬廣的的洪泛盆地剖面上：a典型正旋回序列河道砂體；b河道砂體呈疊瓦狀疊置；c河道砂體呈透鏡狀包圍在洪泛盆地細粒沉積物中，即“泥包沙”特征。曲流河道沉積相構(gòu)成（Facies）35曲流河道垂向序列曲流河道垂向序列363.網(wǎng)狀河（Anastomosingstream）

眾多學(xué)者研究認為“網(wǎng)狀河流是被一些植被島（vegetableislands）、天然堤和濕地（wetlands）組成的洪泛平原分隔開的，具有細粒沉積物（粉沙和泥）、穩(wěn)定堤岸、低坡降、深而窄、順直到彎曲的相互聯(lián)系在一起的許多河道所形成的網(wǎng)狀水系”。實際上，網(wǎng)狀河流是快速填積的低能河道和濕地的綜合體。

3.網(wǎng)狀河（Anastomosingstream）373.網(wǎng)狀河（Anastomosingstream）

網(wǎng)狀河流的網(wǎng)狀化過程主要與河道的穩(wěn)定性有關(guān)：

（1）低的坡降和易固結(jié)的細粒河岸沉積物可以使河流水動力具有低的能量和對河岸弱的侵蝕力。（2）植被的發(fā)育對穩(wěn)定堤岸、保持河道的穩(wěn)定性具有重要作用?，F(xiàn)代網(wǎng)狀河流在我國有江西鄱陽湖盆地、黑龍江齊齊哈爾段、珠江三角洲地區(qū)以及河北灤河流域都有發(fā)育。3.網(wǎng)狀河（Anastomosingstream）38嫩江齊齊哈爾段網(wǎng)狀河體系特征：

位于平原地區(qū)，因地勢平緩寬闊，有足夠的空間供河流分汊和在橫向上擴展。所以網(wǎng)狀河流體系規(guī)模大，分汊系數(shù)一般較高，約為3～5，河道平均寬深比為10～15，坡降為0.014%，彎曲度為1.48。網(wǎng)狀河沉積速率較高，14C測年的結(jié)果為：河道17～47cm/百年，天然堤為23～165cm/百年。從區(qū)域鉆孔資料看，嫩江網(wǎng)狀河的基底是辮狀河沉積，河間漫灘是辮狀河心灘逐漸發(fā)育而成。由于該地區(qū)坡降降低，沉積速率加快，心灘逐漸露出水面，其上滋生植物，接受洪水期細粒漫溢沉積變得十分穩(wěn)定。

嫩江齊齊哈爾段網(wǎng)狀河體系特征：39網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境

網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境：河道、天然堤、決口扇、泛濫盆地、泥炭沼澤。河道：在該體系中十分發(fā)育，規(guī)模不一（寬達350m～10m），還有常年干枯的廢棄河道。這些河道彎曲度可高可低，分汊又合并，在平面上交織呈網(wǎng)狀，本身被天然堤所控制，河道之間為廣泛發(fā)育的漫灘。主河道為粗粒沉積，以含礫中粗砂和砂礫為主；季節(jié)性河道以中細砂沉積為主，局部含砂礫。河道砂體內(nèi)部見多次沖刷現(xiàn)象，砂層多具大型槽狀交錯層理，尤以上部層理最發(fā)育。砂巖以細－中砂巖為主，分選好，成熟度較高；巖性組合垂向呈正韻律，一般為薄的正韻律互相疊置，之間為侵蝕沖刷面，總體上，河道砂巖呈垂向加積特征；自然電位為鐘形、窄箱形；粒度概率曲線多呈三段式，含有一定的滾動總體，懸移組分含量較高。網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境河道：在該體系中十分發(fā)育，規(guī)模不一（寬達3540網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境

網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境：河道、天然堤、決口扇、泛濫盆地、泥炭沼澤。天然堤：河道兩側(cè)天然堤十分發(fā)育，與天然堤不發(fā)育的辮狀河和只在凹岸發(fā)育天然堤的曲流河相區(qū)別。天然堤高出河道1m～4m，寬幾m～幾十m，其上植物茂密，以泥質(zhì)沉積為主，夾薄層粉砂巖，泥巖最厚可達30cm，具水平層理，常見植物根和葉，生物擾動強烈。決口扇：也較常見，以細粒沉積為主，大多數(shù)決口扇由于被堵塞或水流梯度的降低而喪失水動力而消亡，也可演化成新的網(wǎng)狀河道或岸后湖泊。網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境天然堤：河道兩側(cè)天然堤十分發(fā)育，與天然堤不發(fā)41網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境

網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境：河道、天然堤、決口扇、泛濫盆地、泥炭沼澤。河間漫灘（江心洲）：是最發(fā)育的地貌單元，屬濕地環(huán)境。面積可達整個河流體系的85％（如嫩江），以細粒沉積為主。在網(wǎng)狀河道之間被河道分割包圍，一般具平原地貌，其上以草本植物為主，局部生長灌木和高大喬木。淺湖和天然池塘：最為常見。湖盆面積較小，5000～20000m2，常發(fā)育于天然堤的外側(cè)。湖泊周圍常伴隨大片沼澤（泥炭沼）。沉積物以泥質(zhì)為主，洪水期季節(jié)性接受粉砂質(zhì)細粒沉積。沼澤：常與湖泊、河道及廢棄河道伴生，位于湖泊周圍或天然堤外側(cè)。其上部為飽含水的黑色淤泥、富含有機質(zhì)；沼澤下部為河道或湖泊沉積物，說明其為河道演化的產(chǎn)物。網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境河間漫灘（江心洲）：是最發(fā)育的地貌單元，屬濕42相平面組合