第二部分沉積相模式

PAGEPAGE120第二部分沉積相模式第八章沉積相的概念及分類

第一節(jié)沉積相的概念

相這一概念是由丹麥地質(zhì)學(xué)家斯丹諾（Steno，1669）引入地質(zhì)文獻，并認為是在一定地質(zhì)時期內(nèi)地表某一部分的全貌。1838年瑞士地質(zhì)學(xué)家格列斯利（Gress1y）開始把相的概念用于沉積巖研究中，他認為“相是沉積物變化的總和，它表現(xiàn)為這種或那種巖性的、地質(zhì)的或古生物的差異”。自此以后，相的概念逐漸為地質(zhì)界所接受和使用。二十世紀以來，相的概念隨著沉積巖石學(xué)和古地理學(xué)的發(fā)展而廣為流行，對相的概念的理解也隨之形成了不同的觀點。一種認為相是地層的概念，把相簡單地看作“地層的橫向變化”，另一觀點則把相理解為環(huán)境的同義語，認為相即環(huán)境；還有認為相是巖石特征和古生物特征的總和。油氣田勘探及其他沉積礦產(chǎn)勘探事業(yè)的飛速發(fā)展促進了相的研究，使人們對相這一概念的認識更加深入。目前較為普遍的看法是，相的概念中應(yīng)包含沉積環(huán)境和沉積特征這兩個方面的內(nèi)容，而不應(yīng)當把相簡單地理解為環(huán)境，更不應(yīng)當把它與地層概念相混淆。鑒于上述，我們把相定義為沉積環(huán)境及在該環(huán)境中形成的沉積巖（物）特征的綜合。沉積環(huán)境是在物理上、化學(xué)上和生物上均有別于相鄰地區(qū)的一塊地表，是發(fā)生沉積作用的場所。沉積環(huán)境系由下述一系列環(huán)境條件（要素）所組成：①自然地理條件，包括海、陸、河、湖、沼澤、冰川、沙漠等的分布及地勢的高低；②氣候條件，包括氣候的冷、熱、干旱、潮濕；③構(gòu)造條件，包括大地構(gòu)造背景及沉積盆地的隆起與坳陷；④沉積介質(zhì)的物理條件，包括介質(zhì)的性質(zhì)（如水、風(fēng)、冰川、清水、渾水、濁流）、運動方式和能量大小以及水介質(zhì)的溫度和深度；⑤介質(zhì)的地球化學(xué)條件，包括介質(zhì)的氧化還原電位（Eh）、酸堿度（pH）以及介質(zhì)的含鹽度及化學(xué)組成等。上述條件的綜合即為沉積環(huán)境。沉積巖特征包括巖性特征（如巖石的顏色、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖石類型及其組合）、古生物特征（如生物的種屬和生態(tài)）以及地球化學(xué)特征。沉積巖特征的這些要素是相應(yīng)各種環(huán)境條件的物質(zhì)記錄，通常構(gòu)成最主要的相標志。綜上所述，沉積環(huán)境是形成沉積巖特征的決定因素，沉積巖特征則是沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)。換句話說，前者是形成后者的基本原因，后者乃是前者發(fā)展變化的必然結(jié)果。這就是相的概念中沉積環(huán)境和沉積巖特征的辯證關(guān)系。與相的概念同時存在的還有沉積相、巖相等這些流行的術(shù)語。在沉積學(xué)中，相就是沉積相，二者是同義語。巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，它是沉積相的主要組成部分。巖相和沉積相是從屬關(guān)系而不是同義關(guān)系。沉積模式或相模式則是以圖解、文字或數(shù)學(xué)等方法表現(xiàn)的一種理想的和概括的沉積相，并能有助于了解復(fù)雜的自然現(xiàn)象和作用過程，是近幾十年來不斷建立起來的一個新內(nèi)容。波特和佩蒂莊（PotterandPettijohn,1963，1977）認為：“沉積模式是在原來形式上加以構(gòu)思的，事實上就是描述和再現(xiàn)了沉積作用的面貌?！蔽挚耍╓alker，1967）認為沉積模式是“刪去其地方性的細節(jié)，而保留其純粹本質(zhì)上的東西。”所以，沉積模式就是對于沉積環(huán)境及其產(chǎn)物及作用過程的高度概括。沉積模式還有具廣泛概括性和代表性的模式，也有只代表區(qū)域性特征的地方性模式。沃克認為作為一個沉積模式還必須起到以下四方面的作用：（1）它必須起到作為對比標準的作用；（2）它必須起到進一步觀察的提綱和指南的作用；（3）它必須起到對新的地質(zhì)環(huán)境的“予測者”的作用；（4）它必須起到水動力學(xué)解釋的基礎(chǔ)的作用。所以，沉積模式是從許多實例中經(jīng)過提煉和概括的，可以反映沉積物的空間、時間的變化規(guī)律，以及和沉積環(huán)境的成因聯(lián)系，可以作為研究其他實例時對比的標準。沃克還認為艾倫（Allen,1964）所作的曲流河的三維模式圖和柱狀模式圖充分起到了一個相模式的作用，它是一個被充分肯定的可作為對比的標準，是進一步觀察的指南，并已被用來作為水動力學(xué)解釋的基礎(chǔ)，很多研究者還用它來予測新的油氣遠景區(qū)。但目前這樣高度概括的成功的模式還不多，一般還常常使用地方性模式或典型實例進行對比研究，其中有些也可以用來作水動力學(xué)解釋的基礎(chǔ)。對沉積模式可以采用不同的分析方法和不同的表現(xiàn)形式（據(jù)Reading,1978）：（1）直觀模式：以簡化的圖式直觀地表現(xiàn)出沉積環(huán)境、作用過程和最終產(chǎn)物之間的復(fù)雜關(guān)系。（2）事實模式（或譯實際模式）：以現(xiàn)代的有代表性的地區(qū)或古代的沉積巖層的相組相序為基礎(chǔ)而建立的模式。例如北海模式是以北海為基礎(chǔ)歸納出的大致可表示潮汐作用為主的一種淺海沉積的模式。（3）動態(tài)模式：又叫相層序，能表示形成一個特征的沉積體的沉積作用全過程的沉積模式。例如一個推進的堡島模式為一個向上變粗的垂直層序；又如一個曲流河模式為一個向上變細的垂直層序；又如一套沉積層代表雨量逐漸增加而造成的從碎屑旋回過渡到化學(xué)旋回的變化等。（4）靜態(tài)模式：表示在一個特定時間的沉積層內(nèi)的沉積環(huán)境特征和沉積物的相變規(guī)律。這種模式能用來予測物源區(qū)的位置，予測資料不足地區(qū)的古沉積環(huán)境，以及再造古地理。以現(xiàn)有資料不斷檢驗這個模式，還可以不斷修改和提煉，使之更精確、完善。（5）比擬實驗?zāi)Ｊ剑阂阅M實驗所獲得的沉積特征為基礎(chǔ)而作成沉積模式，有助于查明有特殊沉積特征的沉積物成因的可靠準則。（6）數(shù)學(xué)模式：為以數(shù)學(xué)方法模擬復(fù)雜的沉積作用過程的模式。如以數(shù)學(xué)方法表示海平面上升或降雨量增加和沉積物供給量增加的相互關(guān)系而作成的模式，有助于對比和預(yù)測。近年來隨著沉積學(xué)向成因方面深入發(fā)展，“沉積體系”被廣泛用于沉積相研究中。它指的是成因上相關(guān)的沉積環(huán)境的組合。第二節(jié)沉積相的分類

沉積相可根據(jù)沉積巖原始物質(zhì)的不同，分為碎屑巖沉積相和碳酸鹽沉積相。前者以砂、粉砂、粘土等碎屑物質(zhì)為主，沉積介質(zhì)以渾水為特征，巖性以碎屑巖為主；后者以化學(xué)溶解物質(zhì)（尤以碳酸鹽物質(zhì)）為主，介質(zhì)以清水為特征，巖性以碳酸鹽巖為主。目前沉積相的分類通常以沉積環(huán)境中占主導(dǎo)地位的自然地理條件為主要依據(jù)，并結(jié)合沉積動力、沉積特征和其他沉積條件進行劃分。本教材對陸源碎屑沉積相的劃分如表8－1所示和圖8－1。分類表中的“相組”和“相”分別為一級相和二級相。在此基礎(chǔ)上可進一步劃分出“亞相”和“微相”，即三級相和四級相，這將在以后章節(jié)中分別介紹。碳酸鹽沉積相見第十二章。表8－1沉積相的分類相組I、陸相組II、海相組III、過渡相組相1.殘積相2.坡積－墜積相3.沙漠（風(fēng)成）相4.冰川5.沖積扇相6.河流相7.湖泊相8.沼澤相1.濱岸相2.淺海陸棚相3.半深海相及深海相1.三角洲相2.扇三角洲相3.河口灣

圖8－1常見沉積相的分布

1．冰2．露頭3．沖積扇4．點砂壩5．河道充填6．曲流河7．絕口扇8．洪泛盆地9．海岸平原10．沿海沙丘11．海灘12．天然堤13．湖泊14．沼澤15．沖越扇16．瀉湖17．坡積18．風(fēng)成沙丘19．鹽沼20．潮坪21．沙咀22．障壁壩23．辮狀河24．內(nèi)陸湖25．內(nèi)陸間歇河26．沙漠沙丘27．卵石沙漠28．石質(zhì)沙漠29．鹽沼30．鹽坪31．海岸沙丘32．河口壩33．風(fēng)暴沉積34．分流間灣35．分流河口壩36．海灘沙堤37．沿岸砂壩38．河口灣39．牛軛湖40．滑塌41．塊體流(濁積)42．海底峽谷43．扇內(nèi)水道44．深海扇45．遠端濁積46．深海海道47．深海濁積48．等深流沉積I三角洲前緣II前三角洲III過渡帶IV陸棚V陸棚邊緣VI陸坡VII盆底VIII半深海沉積甲曲流河—三角洲乙辮狀河—三角洲

第九章陸相組

陸相沉積發(fā)生在大陸上，包括殘積相、坡積－墜積相、沙漠（風(fēng)成）相、冰川相、沖積扇相、河流相、湖泊相、沼澤相。殘積相是風(fēng)化殘余的產(chǎn)物，分布于不整合面上；而坡積－墜積相是由山上高處的巖石墜落在山坡或山腳下堆積而成，分布局限，故本章不作介紹。

第一節(jié)沙漠（風(fēng)成）相一、沙漠的環(huán)境特點圖9-1世界沙漠分布圖（據(jù)Glennie,1970）沙漠是大陸上雨量稀少、生物難于生存的干旱地區(qū)。因其蒸發(fā)量很大，又缺乏植被，所以風(fēng)的作用十分強烈。沙漠分布的面積很大，可達數(shù)百至數(shù)萬平方公里，厚達幾十米至數(shù)百米。與沙漠有關(guān)的干旱與半干旱氣候區(qū)，約占現(xiàn)代大陸面積的三分之一。它們主要分布在赤道兩側(cè)15°～30°范圍內(nèi)的副熱高壓帶及信風(fēng)帶（圖9-1）。在高山環(huán)繞的大陸內(nèi)部，因山脈阻擋，濕空氣難以達到，也可出現(xiàn)干旱帶。例如，我國的新疆、內(nèi)蒙和北美的西部大陸等地。如果按照將今論古的原則推論，沙漠在地質(zhì)歷史時期也應(yīng)是十分普遍的現(xiàn)象。因為不論地球表面的大陸是相對固定的，還是活動的，其大氣圈的循環(huán)樣式應(yīng)該是類似的。因此，地質(zhì)記錄中的沙漠沉積可以作為一種古氣候和古緯度的標志用于判斷大陸塊在地質(zhì)歷史的演變過程中所處的地理位置。風(fēng)成砂巖具有很高的孔隙度，它可以作為良好的含水層，也能成為油氣聚集的場所。例如，美國西部的賓夕法尼亞系和侏羅系以及北海油田的三疊系赤底統(tǒng)等，均已發(fā)現(xiàn)有這種類型的油氣儲集層（Galloway和Hobday，1983）。

在沙漠地區(qū)，風(fēng)及溫度的日變化和季節(jié)變化很大，年平均降雨量極低，降雨頻率每年幾次或每隔10～20年一次，而且常常是劇烈降雨，蒸發(fā)量常是降雨量的數(shù)倍，故極少或幾乎沒有植物生長。由于缺少植被及土壤的覆蓋，可形成暫時性地表湍急逕流，并在沙漠中形成間歇性水道（河流），稱為“旱谷”。水流流向沙漠低洼處發(fā)育成沙漠湖，這種湖泊在一年的絕大部分時間是干涸的。如果某些地區(qū)先是有水積聚，后又干涸，形成鹽結(jié)殼，則稱為內(nèi)陸鹽堿灘或內(nèi)陸薩布哈（圖9-2）。圖9-2與山脈相鄰的沙漠盆地沉積環(huán)境格局圖（據(jù)Friedman和Sanders，1978）

沙漠中由于風(fēng)的吹揚作用使基巖裸露，并伴有崩裂的巨礫出現(xiàn)，形成“巖漠”。它常位于沙漠層序的最底部，分布于風(fēng)蝕盆地和旱谷深處。風(fēng)的吹揚和搬運，使沙質(zhì)物質(zhì)集中堆積，形成風(fēng)成砂沉積，不能被搬運的礫石、卵石、粗砂殘留下來，堆積而成“石漠”或稱“戈壁”。塵土或粉砂被風(fēng)攜帶至沙漠附近地區(qū)堆積下來形成黃土沉積，但這種黃土沉積實際已不屬于沙漠沉積的范疇了。二、沙漠的沉積類型及特征沙漠按其沉積性質(zhì)的不同，可分為巖漠、石漠（戈壁）、風(fēng)成砂、旱谷、沙漠湖和內(nèi)陸鹽堿灘等沉積類型，下面簡述它們的特征。（一）巖漠沉積巖漠是以剝蝕作用為主的平坦的巖石裸露地區(qū)，風(fēng)的吹揚作用帶走了細粒物質(zhì)，僅在大石塊背后的風(fēng)影區(qū)偶爾殘留有少量棱角狀礫石堆積或石塊。巖漠沉積位于沙漠沉積層序的最底部，但在地層剖面中很難見到其保存。（二）石漠沉積石漠又稱為“戈壁”，是在地勢平緩地區(qū)風(fēng)蝕殘留地面上的殘余堆積，即風(fēng)力以懸浮和跳躍方式所不能搬運走的殘留粗粒沉積。主要組分為礫石和粗砂，分選差至中等，頻率曲線為雙峰式。礫石以穩(wěn)定組分為主，其表面有撞擊痕和破裂現(xiàn)象，風(fēng)的磨蝕作用可形成風(fēng)棱石。細礫石在強風(fēng)作用下可形成礫石丘，常具有大型交錯層理。沉積厚度較薄，一般僅數(shù)厘米，但分布和延伸較遠。石漠沉積也可以與沙丘砂成互層產(chǎn)出，或呈沙丘砂層間的薄礫石夾層（圖9－3）?，F(xiàn)代石漠在中亞和非洲均有分布，我國西北地區(qū)的戈壁亦屬石漠沉積。圖9－3石漠沉積與沙丘砂的剖面層序（據(jù)賴內(nèi)克等，1971）（三）風(fēng)成砂沉積風(fēng)成砂沉積，實際上是狹義的沙漠沉積。主要沉積物為風(fēng)成砂，成熟度高，穩(wěn)定礦物組分多，粘土含量低，分選極好，頻率曲線為單峰，若為雙峰，就有兩種分選好的砂粒存在。風(fēng)成砂的粒度中值為0.15～0.25mm，顆粒磨圓度高。風(fēng)的磨蝕作用使砂粒（主要是石英）表面呈毛玻璃狀。顆粒表面還可見因搬運過程中彼此撞擊遺留下來的不規(guī)則顯微凹坑，以及因鐵質(zhì)浸染形成的氧化鐵薄膜。風(fēng)成砂可進一步分為沙流、沙蓋和沙丘三種沉積類型。沙流又稱沙影，是指挾砂風(fēng)在障礙物后所形成的堆積，砂體呈舌狀，內(nèi)部具傾斜紋層。沙蓋是一種分布廣而又平緩的堆積。砂的分選良好，具水平層理，常夾薄礫石層。沙丘是風(fēng)成砂的最主要堆積類型。其內(nèi)部具有特征的風(fēng)成交錯層理，前積細層傾角為25o～34o，細層厚一般為2～5cm，層系厚可達1～2m，最厚達數(shù)米（圖9－4）。此外還可見厚為數(shù)毫米的極薄的水平紋層，紋理清晰，有時為重礦物與輕礦物分別富集的紋層顯現(xiàn)而成。沙丘沉積層序的底部為分選差至中等、水平或傾角很小的粗粒層狀沉積物，其上為分選好具大型交錯層理的砂層，交錯層細層傾角陡、傾斜度極為一致。在沙漠盆地邊緣，風(fēng)成層序底部具石漠或戈壁沉積物，其上為旱谷（干河床）與風(fēng)砂沉積的互層，再上部為沙丘沉積，常與局部的內(nèi)陸鹽堿灘沉積共生。

圖9-4風(fēng)成沙丘交錯層理，陜西銅川白堊系石英砂巖（據(jù)沉積構(gòu)造與環(huán)境解釋編著組，1991）

（四）旱谷沉積旱谷又稱干河洼地，是沙漠中長期干旱的河流，只有降雨才會有水流過。旱谷沉積是一種間歇性辮狀河流沉積作用的產(chǎn)物。因具有暴洪特點，河道不固定、沉積速度快，順坡堆積呈扇狀，故稱旱谷沖積扇。一場雨后，扇狀沉積又被辮狀水流切開，在旱谷中又形成類似辮狀河的沉積，沉積物粒度粗，礫石可具疊瓦狀排列。如果旱谷沒有礫石沉積，則可由分選好、具各種層理的砂質(zhì)沉積組成。在一個沉積旋回中有向上變細的趨勢，其頂部為粘土或泥質(zhì)沉積物，具泥裂，雨痕等構(gòu)造。旱谷干涸無水時?？杀伙L(fēng)成沉積掩埋，下次洪水到來時，若風(fēng)成沉積未被全部蝕去，則會被掩埋在新的水流沉積之下。故在剖面上，旱谷的水流沉積常與風(fēng)成沉積交替呈互層出現(xiàn)（圖9－5）。（五）沙漠湖和內(nèi)陸鹽堿灘沉積在許多沙漠的低洼地區(qū)，其潛水面已接近地表，其中有一些地方成為很淺的暫時性湖泊，稱為沙漠湖。湖水湖水主要來自間歇性洪水或滲入地下的地下水。這些湖泊在一年中大部分時間是干涸的，但也有半永久性的。沉積物由流水或風(fēng)搬運而來，主要為粉砂或粘土沉積，各薄層常見遞變層理。湖水干涸后，頂部粘土層發(fā)生干裂和卷曲碎片，因風(fēng)沙覆蓋而保存，常有石膏和石鹽與其相伴生。圖9－5風(fēng)成沉積和水流沉積交替出現(xiàn)的旱谷沉積層序（據(jù)Glennic，1970）

如果沙漠中的風(fēng)蝕洼地不積水成湖而只出現(xiàn)潮濕的鹽殼，就稱之為內(nèi)陸鹽堿灘或干鹽湖、內(nèi)陸薩布哈，在我國西北地區(qū)的塔里木盆地、吐魯番盆地的柴達木盆地的大沙漠中均有內(nèi)陸鹽堿灘存在。沉積物常為砂、粉砂、粘土和蒸發(fā)礦物組成的韻律層，蒸發(fā)礦物包括方解石、白云石、石膏、硬石膏和巖鹽等。

第二節(jié)冰川相一、概述冰川是陸地上的降雪經(jīng)過堆積和變質(zhì)而成的一種流動的冰體體系?，F(xiàn)代的冰川在世界上分布不廣，據(jù)統(tǒng)計約占地表面積的3％。然而在地質(zhì)歷史時期，卻出現(xiàn)過幾次規(guī)模巨大的冰期，它們在地層中保存有廣泛的遺跡。冰川環(huán)境是指直接同冰川冰接觸的地區(qū)。其主要地質(zhì)營力是冰川作用，突出的環(huán)境特征是溫度很低，降水量大，蒸發(fā)量很小。冰川的出現(xiàn)可以破壞自然界的水文系統(tǒng)，使許多地質(zhì)作用發(fā)生重大的變化或中斷。在冰川時期，大量的降水聚集在冰川區(qū)，不能直接注入海洋，結(jié)果海面開始下降，河流系統(tǒng)被重新改造。冰川運動可以強烈地侵蝕、改造原有的大陸地形，并將侵蝕下來的碎屑物搬運到冰緣地區(qū)沉積。在冰蓋區(qū)，巨厚的冰體重力可將地殼壓迫成洼地；融化的冰水流向冰緣則可形成冰水湖。在冰體覆蓋的地區(qū)，生物遭到毀滅性打擊，有的因不能適應(yīng)冰期環(huán)境而滅絕，有的雖能幸存，但其種屬與個體的數(shù)量卻大大減少。因此，冰期是地質(zhì)歷史上一種罕有的災(zāi)難性事件。冰川的分類一直沒有得到很好的解決。目前常用的是將冰川分為山谷冰川、山麓冰川和冰蓋與冰帽三種類型。也有人將冰川分為山谷冰川和大陸冰川兩種類型。（一）山谷冰川：指冰塊被堵阻在高山谷壁中的冰川。冰塊的厚度可達數(shù)百米，一般由冰斗和位于較高處的冰原補給。（二）山麓冰川：指由一些山谷冰川會合形成的冰蓋。這些冰蓋是山谷冰川流至山下低地擴展而成的寬廣的冰體。（三）冰蓋或冰帽：冰蓋是擴展到大面積陸地或高原的巨大冰塊。這種冰塊出現(xiàn)在雪線特別低的地區(qū)。厚度可達千米。與冰川有關(guān)的沉積環(huán)境，是圍繞冰川邊緣并受其強烈影響的冰前環(huán)境，其中包括冰河、冰湖和冰海等（圖9-6）。冰川沉積是寒冷氣候的標志。研究冰川作用有助于人們了解歷史上氣候演變的規(guī)律和全球性板塊運動的規(guī)模。我們?nèi)祟惉F(xiàn)在還生活在一個尚末完結(jié)的冰期之中，今后的氣候?qū)⑷绾巫兓?，直接影響到人類的生存條件，所以詳細地研究冰川作用，特別是更新世以來的冰川進退的過程具有重大的價值。冰川沉積的油氣潛力也已引起了人們的重視。圖9－6冰川環(huán)境及相關(guān)地貌示意圖（據(jù)Edwards，1978）

二、冰川的侵蝕、搬運和堆積作用冰川發(fā)育在雪線以上的積雪地帶。當降雪聚積時，呈六邊形冰晶的雪片尖端開始融化，并移向中心最后形成大小約lmm的重結(jié)晶的橢園形冰粒，這種冰粒稱為雪粒。積雪加厚時，松散的雪粒被上覆積雪壓縮，同時每天溫度的變化和因上覆壓力融化的水滲入孔隙并凍結(jié)，使之變成彼此鑲嵌的冰晶塊體。冰體稍受壓力，冰晶之間即可出現(xiàn)暫時性融水（薄膜水），引起冰晶變形。因此，當冰體達到某一臨界厚度時，只要有相應(yīng)的坡度，即可發(fā)生流動。冰川是一種流速極其緩慢的層流。其流速每天只有幾毫米至幾米，偶爾也可因底面突然發(fā)生滑動引起急沖。在雪線以上的冰川累積區(qū)，由于冰川近底部分受壓力較大，塑性變形也強烈，所以其最大流速靠近底部。而在雪線以下的消融區(qū)，最大流速則在冰川的近表層部分。冰川以其與流水作用顯著不同的特殊方式搬運和堆積沉積物。在活動冰體之下，融水滲入到巖石的節(jié)理和裂隙之中，并在其中凍結(jié)膨脹，使巖石松散、破裂。松散的巖塊凍結(jié)在冰川底部，并被冰川體從基巖上拔掘出來混入到活動的冰體之中（圖9-7）。這種作用稱為刨蝕作用。帶棱角的巖塊和冰體凍結(jié)在一起，鑲嵌在冰川體上，成為象挫刀一樣研磨與刨蝕基巖的工具。在上覆冰體的壓力作用下，帶棱角的巖塊變成侵蝕作用很強的營力，它能把基巖上大量的巖塊磨蝕下來，并在基巖表面刻劃成溝槽和擦痕。磨蝕產(chǎn)生的細粒巖粉尤如磨料，能把基巖表面磨光，同時碎屑本身也可因磨蝕形成帶擦痕的磨光面。冰川的這種作用稱為磨蝕作用。在冰川活動過的基巖面上，可以找到冰川侵蝕的證據(jù)，如磨光面、羊背石和擦痕等。羊背石是冰川磨蝕成的流線形小丘，小丘的上游部分平緩圓滑，下游部分則因冰川刨蝕呈陡坎和凹凸不平狀?；鶐r上的冰川擦痕大小不一，小者僅僅是些頭發(fā)絲狀的擦線，大者可以是長達一公里以上的擦溝，其方向與冰流方向一致。圖9-7冰川的刨蝕作用混入在冰體中的碎屑呈“懸浮”狀態(tài)隨冰川整體運動。處于搬運狀態(tài)的冰川沉積物，地貌工作者稱為冰流，有時也指沉積下來的沉積物（圖9-8）。沿冰川邊緣搬運的沉積物稱為側(cè)磧。二個冰川匯合在一起，側(cè)磧匯合成中磧。陷入冰川裂隙或冰洞中的碎屑稱內(nèi)磧。內(nèi)磧降落或冰川刨蝕產(chǎn)生的底部碎屑稱為底磧。當冰川消融時，各種冰磧混合在一起，最終在冰川前緣沉積，稱為終磧（圖9-9）。終磧不是一種搬運產(chǎn)物，而是一種沉積物。圖9-8冰川搬運的類型（據(jù)Sharp，1966，修改）

圖9-9因冰川間歌后退形成的終磧（據(jù)Flint，1977）

直接由冰川堆積的沉積物稱為冰磧物。它是一種未經(jīng)分選的由泥質(zhì)質(zhì)點、砂粒、礫石以至巨大的巖塊混合而成的塊狀堆積物。其中細粒的碎屑主要是由冰研磨而成，沒有明顯的風(fēng)化痕跡。較粗的顆粒表面常具釘子形擦痕和光面。冰磧物的石化產(chǎn)物稱為冰磧巖（tillit）。冰磧巖常常與碎屑流沉積混淆，但是，如果這類沉積停積在具溝槽、擦痕和磨光面的基底之上，那么就無疑是冰川成因的了。三、冰水沉積由冰川搬運來的后經(jīng)融冰水再搬運并沉積下來的物質(zhì)稱為冰水沉積。冰水沉積既有冰川作用的痕跡，又有流水改造作用的特征。冰水沉積的重要特征是具有一定的層理和分選性。因此，又稱層狀冰磧。按其堆積的位置可分為二類：（1）冰前沉積在冰川界限以外形成的沉積，如冰水平原、冰湖和冰海沉積。（2）冰界層狀沉積是在與冰川接觸部分形成的一種融冰水沉積，如蛇丘、冰磧阜等。（一）蛇丘和冰磧阜沉積蛇丘主要是由冰體下部隧洞流出的融冰水堆積的沉積物，形態(tài)呈伸長的曲線狀，象一道墻。其方向大致與冰體運動方向一致。如果蛇丘沉積物經(jīng)過分選，有時也可具粒序、沖淤構(gòu)造、交錯層理及水平層理。底磧被運動的冰川改造成的流線狀小丘稱鼓丘。冰磧阜是冰川表面的冰水沉積，在冰體融化后，沉落在底床上的沉積體。因此多呈孤立的丘狀，內(nèi)部常具同心狀構(gòu)造，層理與冰磧阜外形一致（圖9-10）。圖9-10冰川作用區(qū)的地貌特征（據(jù)Holmes，1965修改）

（二）冰水平原當融冰水切過終磧堤，在外圍所形成的扇形堆積體稱為冰水扇。幾個冰水扇相連接可以構(gòu)成起伏平緩的冰水平原。冰水平原沉積主要是由砂礫組成的層狀的冰河沉積。相鄰沉積層間粒度變化很大，其中偶爾也可見到大的冰川漂礫。特征的沉積構(gòu)造有沖淤構(gòu)造、水平層理與交錯層理等，冰水平原向下可過渡為辮狀河沉積。（三）冰湖流積在冰前地帶冰融水因為受阻可以聚集成冰水湖。其規(guī)模與歷史長短可以有很大不同，但是該湖可以隨著逐漸后退的冰緣擴展，以致冰湖沉積覆蓋很大的區(qū)域。在冰川湖的邊緣可以形成旋回構(gòu)造發(fā)育的小型扇三角洲，通常其前積層陡傾，向下坡漸變?yōu)榧毩５暮壮练e物。如果波浪作用活躍，在湖濱地帶也可發(fā)育薄層的分選良好的砂和礫（圖9-11）。當冰川在靜滯的湖泊中終止時，水下可以形成粗粒的冰水沉積。在淡水湖或半咸水湖中，這些沉積物很快就過渡為紋泥。淺湖底部的典型沉積是紋泥。紋泥是一種由薄的淺色的細砂、粉砂層和暗色的泥質(zhì)層交替而成的向上變細的韻律沉積。淡色的粗粒紋層代表春夏溫暖季節(jié)的沉積，暗色的細粒紋層代表秋冬季節(jié)的沉積。淡色的粗沉積也可以是高密度的冰河沿湖底注入而成的。在冰湖紋泥中偶爾也可見到少數(shù)墜落石，它們是從浮冰中墜落的。（四）冰海沉積冰海環(huán)境是指漂浮有冰川冰以及與冰川和冰架鄰接的海。這些冰塊通過筏運和對海水的溫度、鹽度、密度、懸浮沉積物的濃度的改變，影響沉積物的搬運。圖9-11冰湖沉積作用示意圖（據(jù)Edwards，1978）

冰海沉積突出的特征是墜落石、它是隨浮冰（冰山和冰架）筏運入海，沉積在較細?；|(zhì)中的較粗碎屑物。如果基質(zhì)是紋層狀的，那么墜落石可以刺穿或者壓彎下伏的紋層。在差異壓實作用下，墜落石周圍的紋層被壓縮。墜落物也可以是冰川冰融化釋放的冰債物團塊。與冰海有關(guān)的沉積物主要有三種類型：在冰川末端的下面，大量的冰磧物釋放，形成無層理的基底冰磧物。向海方為層狀冰磧物，只含少量粗粒沉積物，它們可能是冰山搬運來的，或者是冰｝；冰釋放的。最外帶為具有墜落石的紋層泥?；妆兾餆o層理，缺乏分選，不含原地的生物，而冰海沉積含有原地的生物化石，粘土含量較多，但有分選，具層理。四、冰川沉積相（一）主要沉積相Edwards（1978）將冰川沉積物歸納為五種沉積相（表9-1）：（l）塊狀冰磧巖；（2）層狀礫巖和砂巖；（3）紋層狀泥巖，其中含或者不含墜落石；（4）與巖相（2）和（3）相伴生的冰磧巖，（5）帶狀冰磧巖。其中（l）（2）（3）三種相最為常見。對于大陸上的第四紀沉積來說，這些相的解釋比較明確：塊狀冰磧巖是冰下環(huán)境沉積的底積物；層狀礫巖和砂巖是冰河或冰界冰前沉積；具紋泥、墜落石或特征化石的紋層狀泥是冰湖或冰海沉積。呈塊體流方式侵位的冰磧物或混積物，通常是冰界帶層狀礫巖或冰前水下環(huán)境的紋層泥的夾層。l、塊狀冰磧巖塊狀冰債巖是冰川作用最特征的一個沉積相，其主要特征可歸納為以下幾點：①結(jié)構(gòu)雜亂，無分選或分選很差，粒度分布呈雙眾數(shù)或多眾數(shù)。在研究冰磧物結(jié)構(gòu)時，通常把基質(zhì)與碎屑的界限定在2mm。②內(nèi)部不具層理，但是其中可以夾有具層理的孤立的層狀沉積物透鏡體，通常為砂巖或礫巖，它們是冰下或冰內(nèi)河在原地沉積的。③碎屑物類型極其復(fù)雜，表面具光面及擦痕．其中可以有盆地外的各種巖石和盆地內(nèi)的沉積巖及層內(nèi)的經(jīng)過再搬運的冰川沉積物。表9-1主要的冰川相、沉積作用和形成環(huán)境相沉積作用環(huán)境塊狀冰磧巖條帶狀冰磧巖在活動冰下面沉積的底磧冰下環(huán)境層狀砂巖和礫巖砂巖和礫巖中的雜亂沉積層或透鏡體流動水中沉積的亂雜沉積物塊替流（冰磧流）和流動的水體冰上、冰內(nèi)、冰前（包括水下）冰上、冰界、冰前（包括水下）韻律的紋層狀粉砂巖和粘土巖，紋層狀泥巖，具墜落石塊狀混雜巖紋泥，季節(jié)性沉積由擾動水中的懸浮體及冰浮物質(zhì)沉積的水成冰磧巖，靜水中的懸浮體及冰浮物質(zhì)沉積

冰湖

冰海④可以在較大范圍內(nèi)追索。至少可以追索數(shù)公里。⑤厚度可達數(shù)米至數(shù)十米，呈層狀、楔狀或舌狀產(chǎn)出。⑥下伏基巖具有磨光面、擦痕和溝槽．2、帶狀冰磧巖帶狀冰磧巖具條帶狀構(gòu)造。這種條帶是由于顏色、成分、粒度的變化引起的。單個條帶厚幾十毫米至幾十厘米，常呈褶皺狀，軸面平行于區(qū)域?qū)永矸较?，褶皺一般是等斜狀的。帶狀冰磧巖是二種不同的沉積體混合成的，一種是外來的，一種是當?shù)氐?，二者在冰川之下因冰川的塑性活動局部混合，并被剪切成帶狀。帶狀冰磧巖分布不廣，它可能是冰川內(nèi)早期混合作用的產(chǎn)物。當其進一步混合時，最后形成均一的基底冰磧巖。3、層狀的礫巖和砂巖同冰磧巖和泥巖交互的砂巖和礫巖是一種冰融水沉積，它們可以是冰上、冰下以至冰前的冰河環(huán)境的產(chǎn)物，如蛇丘、冰水平原等。其主要特征可歸納為：（1）由泥、砂和礫石幾種組分構(gòu)成；（2）層理類型和數(shù)量變化大；（3）分布范圍局限，但可達幾公里至數(shù)百公里；（4）厚度變化大，通常達幾十米。4、紋層巖紋層巖由砂、粉砂和粘土紋層交替而成。紋層的清晰程度取決于紋層的成分、結(jié)構(gòu)和厚度。最重要的紋層有兩類，一類是韻律狀的屬于季節(jié)性紋層泥，多見冰川湖沉積，沒有韻律構(gòu)造的紋層狀沉積形成于海洋。紋層巖除了具有紋層外，尚具下列特征：①具有墜落石，冰磧巖礫巖團塊和散布在紋巖層中的大量墜落石是浮冰筏運的有力證據(jù)，但是缺乏墜落石并不能作為反對冰川成因的證據(jù)。在第四紀的許多韻律狀紋泥巖中往往只含少數(shù)或者就根本不含墜落石。②具有砂巖或混積巖的夾層。紋層巖同帶狀冰磧巖有可能混淆。墜落石并非總是很容易鑒定。一般來說，為紋層包圍的墜落石的直徑總是大于紋層的厚度，墜落石上有擦痕、刻蝕面等特征，同時與之共生的還可能有冰磧物團塊或礫石組合等，都可作為附加的證據(jù)。在某些無規(guī)律的紋層巖中，紋層粗糙模糊，類似于冰磧巖的產(chǎn)狀。它們可以漸變?yōu)樗杀儙r或塊狀冰海冰磧巖。5、塊狀冰海冰磧巖是一種缺乏內(nèi)部層理、分選差的塊狀巖石，含有各種原地生活的生物，但生物擾動構(gòu)造罕見，其在橫向上同成層清楚、分選良好的正常海沉積呈指狀交錯。塊狀冰海冰磧巖與塊狀的基底冰磧巖相比有以下特點：①含有未破碎的原地化石，②與正常的層狀沉積物的界限是漸變的，③具有濁積巖或其它橫向上連續(xù)的沉積層，④缺乏層狀沉積物組成的孤立包體，⑤碎屑排列無一定方位，③粒度比共生的基底冰磧巖更細。二、冰川相模式冰川沉積相根據(jù)其共生關(guān)系可以分為陸相組合與海相組合兩類。陸相組合又可分為：①內(nèi)部相組合，②邊緣相組合和③外部相組合（圖9-12A）。內(nèi)部相組合主要為基底冰磧巖，在局部洼地也可有紋泥巖。邊緣相組合由冰上的、冰界的冰水沉積、冰河沉積和基底冰磧巖組成。外部組合主要為冰緣以外的冰河沉積，沒有基底冰磧巖。海相組合也可分內(nèi)部相組合、邊緣相組合和外部相組合（圖9-12B）。內(nèi)部相組合包括基底冰磧巖、無規(guī)律的紋層或冰海塊狀冰磧巖。邊緣相組合主要由無規(guī)律的紋層巖和冰海塊狀冰磧巖組成，具有數(shù)量不定的水下沉積和少數(shù)基底冰磧巖，外部相組合由無規(guī)律的紋層巖或冰海塊狀冰磧巖組成，其中可以夾有濁積巖和碎屑流混積巖。反映基底冰磧巖與冰前相交替的相組合，可指示地質(zhì)歷史上冰川范圍的變動情況。每個基底冰磧巖單位代表冰川的擴大期，而冰前沉積（及冰間沉積）反映冰川的消退或縮小。圖9-12冰川的沉積相組合與層序示意圖（據(jù)Edwards，1978）

第三節(jié)沼澤相

沼澤是長期積水的洼地，或為較豐富的植物占據(jù)的低洼而潮濕的地面，水流不暢，介質(zhì)處于還原條件。許多大的沉積環(huán)境中都可以有沼澤，如在河流環(huán)境中有河漫沼澤；湖泊的某些部位也可以沼澤化；三角洲平原上的分流河道間也可廣泛發(fā)育沼澤；瀉湖環(huán)境在潮間帶中也可形成紅樹林群落的沼澤，海岸淺灘、海灣潮灘都可形成沼澤等等。沼澤的沉積物主要是粘土，有機質(zhì)淤泥和粉砂質(zhì)沉積，由于在還原條件下，沉積物中的氧化鐵在微生物作用下發(fā)生去氧作用，變成亞鐵化合物，故沉積物呈現(xiàn)藍灰色。但由于積水很淺，且草類植物茂盛，故一部分游離氧可沿植物根系進入沉積物中，部分亞鐵化合物又被氧化成三價鐵，因而在沉積物內(nèi)根系周圍形成黃褐色的銹紋、銹班，但有些粉砂質(zhì)的沼澤沉積物，因透水較快，沉積物的顏色呈棕灰。沼澤中一般含有大量的植物遺體和根部化石，有大量泥炭和腐泥沉積，常有菱鐵礦、黃鐵礦結(jié)核或呈細晶分散狀態(tài)分布（圖9-13，14）。圖9-13沼澤相泥巖，含有小瘤狀的菱鐵礦結(jié)核和根化石（石炭紀，河北峰峰）圖9-14沼澤相粉砂巖，含有植物根化石（石炭紀，河北峰峰）

根據(jù)沼澤水動力條件、巖性組合及以及沉積物特點，沼澤相可劃分為三種基本類型：閉流沼澤相、覆水沼澤相和泥炭沼澤相。一、閉流沼澤相以深灰色、黑色粉砂巖、粘土巖和粉砂質(zhì)粘土巖為主。閉流沼澤中水體較淺，水介質(zhì)運動微弱，—般層理不發(fā)育，局部有不清晰的透鏡狀、波狀、水平層理，含豐富炭化植物根莖化石碎片，雜亂排列，形成團狀構(gòu)造，或者含有保存較完好的垂直的植物根化石，常見菱鐵礦、黃鐵礦結(jié)核，局部含少量淡水動物化石，泥巖的B含量低，—般不超過15ppm，Sr／Ba比值小于1。多見于煤層底板，亦可見于煤層頂板或夾矸中，在我國華北中北部地區(qū)山西組中常見。二、覆水沼澤相以黑色炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)泥巖為主，部分可為含炭質(zhì)較高的粉砂質(zhì)粘土巖或炭質(zhì)粉砂巖，發(fā)育水平層理或緩波狀層理，沿層面可見大量炭化植物葉、莖碎片，偶含淡水動物化石，也含菱鐵礦、黃鐵礦結(jié)核。多見于煤層頂板，亦可見于煤層底板或夾矸中。在我國華北中北部地區(qū)山西組及華北南部下石盒子組中常見。三、泥炭沼澤相為閉流沼澤相和覆水沼澤相的過渡環(huán)境，也是主要的成煤環(huán)境，當泥炭沼澤中水體變淺時，則形成閉流沼澤相，水體變深時則轉(zhuǎn)變?yōu)楦菜訚上?。泥炭沼澤相是河漫灘、三角洲平原、濱湖等地區(qū)主要的聚煤環(huán)境，所形成的煤層分布較連續(xù)，但厚度變化大，灰分含量中—高，硫分—般較低。我國石炭二疊紀部分煤層、侏羅紀煤層和第三紀煤層都是在泥炭沼澤相中形成的。（一）河流泛濫盆地泥炭沼澤圖9－15河流泛濫盆地泥炭沼澤成煤垂向序列（據(jù)陳世悅等，2000）河流泛濫盆地泥炭沼澤系發(fā)育于河流的泛濫平原及岸后沼澤等微環(huán)境上的成煤環(huán)境。在適宜的氣候條件下植物生長、死亡，導(dǎo)致泥炭沼澤化，從而成為大規(guī)模聚煤的環(huán)境。其垂向序列—般由河床滯留相或邊灘相開始，向上過渡為天然堤相，進而形成煤層；煤層之上為漫灘湖泊相或邊灘相沉積物所覆蓋（圖9－15）。泛濫盆地泥炭沼澤成煤的特點是：煤層層位較穩(wěn)定，厚度變化大，硫分含量低，灰分含量變化較大，常有沖刷現(xiàn)象。吉林南部地區(qū)晚石炭世3#煤層是該區(qū)的可采煤層，全區(qū)發(fā)育，平均厚度1.2m，最厚可達6－18m，灰分15－24％，硫分0.43－1.33％。該區(qū)在晚石炭世沉積時，已經(jīng)演化為河流沉積體系，故屬于在河流泛濫盆地基礎(chǔ)上形成的煤層。（二）三角洲平原泥炭沼澤三角洲平原泥炭沼澤是三角洲水上平原或部分水下平原或部分泥炭沼澤化而形成的聚煤環(huán)境。隨著三角洲不斷向盆地方向推進，聚煤作用的范圍也逐漸擴大。三角洲平原泥炭沼澤成煤的垂向序列—般為：底部由三角洲前緣分流河口砂壩相或分流河道相開始，向上過渡為分流間灣相或泛濫平原相，進而形成沼澤相和泥炭沼澤相，煤層上面過渡為沼澤相、分流河道相（圖9－16）。三角洲平原泥炭沼澤形成的煤層分布面積廣、厚度較大，但變化也較大，常被分流河道沖刷，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，灰分中—高，硫分—般較低?；茨厦禾锏?3#煤層是典型的三角洲平原泥炭沼澤所形成的煤層，煤層厚度大，—般為4～6m，為該區(qū)最主要的可采煤層。厚度變化穩(wěn)定，總體上具有由南東向北西變薄的趨勢。煤層灰分為14～30％，硫分低，為0.19～0.30％。圖9－16三角洲平原泥炭沼澤成煤垂向序列（據(jù)陳世悅等，2000）

第四節(jié)沖積扇相一、概述在干熱氣候條件下，地殼升降運動較強烈的地區(qū)，風(fēng)化、剝蝕作用劇烈，其形成的產(chǎn)物被山區(qū)的暫時性水流（雨水或洪水）或山區(qū)河流帶走，當水流流出山口，地形坡度急劇變緩，水流向四方散開，流速驟減，碎屑物質(zhì)大量沉積，形成錐狀或扇狀堆積體，稱為洪積錐或洪積扇，它具有山區(qū)河流沖積成因的特點，故又稱為沖積扇。在縱向剖面上，沖積扇呈下凹的透鏡狀的或呈楔形，橫剖面是上凸狀。沖積扇的表面坡度扇根處可達5－10°，遠離山口變緩，為2－6°。通常是許多沖積扇彼此相連和重疊，形成沿山麓分布的帶狀或裙邊狀的沖積扇群或山麓堆積。在干旱或半干旱氣候條件下，上升的隆起區(qū)，由于物理風(fēng)化作用強烈，可以提供大量的近源碎屑物質(zhì)；山口外開闊而平緩的地形是接受沉積的有利場所，這為形成沖積扇提供了必要的先決條件。當山谷中的季節(jié)性洪水進入盆地時、由于坡降變緩，水的流速急劇降低，水流分散，形成許多分流河道于是洪水所攜帶的大量碎屑物質(zhì)便在山口外，順坡向下堆積，形成沖積扇沉積。上升的隆起區(qū)或山區(qū)與盆地之間往往有同生斷層發(fā)育，當斷層持續(xù)活動時，可發(fā)育很厚的沖積扇，形成其獨特的沉積層序。沖積扇的面積變化較大，其半徑可從小于100m到大于150km以上。但通常它們平均小于10km。其沉積物的厚度變化范圍可以從幾米到8000m左右，如挪威西部荷內(nèi)萊盆地泥盆紀老紅砂巖的沖積扇沉積即可達此巨大的厚度。沖積扇沉積為陸上沉積體系中最粗的、分選最差的近源沉積，通常向下傾方向進入細粒、低坡度的河流體系。然而，有些沖積扇可以直接進入湖泊或海盆中，形成水下扇或扇三角洲沉積?，F(xiàn)代沖積扇廣泛分布于世界各地的干旱和半干旱地區(qū)，例如我國的廣大西北地區(qū)。但在像日本、喜馬拉雅山脈和加拿大等這樣一些潮濕地區(qū)，以及在斯堪的納維亞和加拿大的北極地區(qū)沖積扇也有發(fā)育。我國自中新生代以來形成許多內(nèi)陸盆地（特別是一些斷陷盆地），在盆地邊緣經(jīng)常有沖積扇沉積，如克拉瑪依的二疊系、三疊系，酒泉盆地的白堊系，渤海灣盆地的第三系等都發(fā)育有這種類型的沉積。其中有的地區(qū)已發(fā)現(xiàn)次生油氣藏。二、沖積扇的沉積作用及沉積物類型單個沖積扇的古水流型式通常是較規(guī)則和簡單的，即從扇根由單一的或2—3個主河道向扇端方向以分支河道方式呈放射狀散開。這是因為水流在重力作用下直接順坡流動，而不受其他因素，如風(fēng)、波浪、潮汐的影響。但其最初時期的古水流型式可能復(fù)雜些，因為沖積扇是在不規(guī)則的地形表面上發(fā)育的；由相鄰沖積扇結(jié)合而形成的沖積扇群體，可產(chǎn)生復(fù)雜的古水流型式。主河道一般較寬且深，幾乎所有堆積在沖積扇上的沉積物都是通過它進行搬運的。分流河道較淺，它們可能呈辮狀、直的或彎曲狀，但以辮狀型式為主。沖積扇沉積中的許多特征皆可作為測定其古流向的指示標志，如河道的方向，縱向和橫向砂壩的方向，礫巖碎屑長軸方向和疊瓦狀構(gòu)造、交錯層理、波痕、原始水流線理以及砂巖顆粒的方向等。沖積扇的沉積作用基本有二種類型：一種類型起因于暫時性水流作用；另一種起因于泥石流及其有關(guān)的作用。暫時性水流作用主要是指那些發(fā)生在河流體系中的作用，它們以懸浮、跳躍和滾動方式搬運其沉積物為特征。因此，暫時性水流沉積一般成層性好，含有指示不同流態(tài)的各種沉積構(gòu)造，而且雜基含量少，呈碎屑支撐，并含有疊瓦狀及與流動方向有關(guān)的其他定向構(gòu)造。泥石流及其有關(guān)作用的特點是含有大量泥質(zhì)和粉砂質(zhì)雜基。這些細粒物質(zhì)支撐碎屑和巖塊，并以粘性流體的塊體方式進行搬運。因而泥石流及其有關(guān)沉積通常成層性差，幾乎很少顯示沉積構(gòu)造和疊瓦狀組構(gòu)，但具有大量粘土雜基，呈雜基支撐。根據(jù)上述沖積扇沉積物的成因，布爾（Bull，1972）提出如下的沉積物分類：（l）泥石流沉積物：其沉積物主要由泥石流或泥流沉積而成；（2）水攜沉積物：其沉積物主要由暫時性水流沉積而成，可進一步劃分為河道沉積物，漫流沉積物和篩積物。（一）泥石流沉積如上所述，這里所說的泥石流是指陸地上的一種高密度和高粘度的塊體流，其碎屑顆粒由雜基支撐，并在重力作用下呈塊體搬運，有人也稱其為碎屑流。促使泥石流產(chǎn)生的主要因素是：1）坡度陡，植被不發(fā)育；2）源區(qū)能供應(yīng)大量的泥質(zhì)和碎屑物質(zhì)；3）季節(jié)性的洪水短期內(nèi)使水量劇增。因此，在干旱或半干旱地帶泥石流沉積更為發(fā)育。泥石流沉積是沖積扇的主要沉積類型之一。其最大的沉積特征是分選極差，礫、砂、泥混雜，而且粒級大小相差懸殊，甚至可含有幾噸重的巨礫。礫石多呈棱角狀至半棱角狀。層理不發(fā)育或不清楚，一般呈塊狀，但有時可見不明顯的遞變層理。其組構(gòu)特征，或者是板狀、長條形礫石以垂直于泥石流流向的直立定向排列為主，或者是呈水平或疊瓦狀排列。上述構(gòu)造和組構(gòu)特征與泥石流的粘度有關(guān)。一般來講，粘度不大的泥石流沉積可具有遞變層理，礫石呈水平或具疊瓦狀構(gòu)造：粘度大的泥石流多是塊狀．其礫石以垂直走向排列為主。泥石流沉積可局限于一定的河道內(nèi)，也可在側(cè)向上呈席狀或朵狀體延伸到河道間或扇端地區(qū)。它們的典型特征是其邊緣明顯而陡厚，這與泥石流的粘度大有關(guān)。但席狀沉積物中部的厚度較均一，因而在露頭上泥石流的沉積較穩(wěn)定。單個泥石流可以有明顯的水道軸向部分，以及在流體最發(fā)育時期由水道側(cè)翼沉積作用所產(chǎn)生的發(fā)育良好的天然堤。沿著泥石流沉積的邊緣或脊，有時還可見到墻式的粗粒物質(zhì)。另外．泥石流沉積常與水攜沉積交互出現(xiàn)，因而在這兩種沉積互層的沉積剖面中，泥石流沉積表現(xiàn)得相當明顯，往往成為判做古沖積扇的一個重要標志。所謂泥流是泥石流的一個變種，其沉積物較細，主要由砂和泥混合而組成。一般不含4mm以上粒徑的顆粒。龜裂是富含粘土質(zhì)泥流沉積的一個特征。由于泥流的粘度變化可以很大，與泥石流沉積相類似、其沉積形態(tài)的變化范圍也可以從薄而廣的席狀到具有明顯邊緣的、厚的朵狀體。泥流沉積既可沉積在沖積扇的河道中，也可以發(fā)育在非河道地區(qū)。（二）河道沉積這是指暫時切入沖積扇內(nèi)的河道的充填沉積物，故又稱為河道充填沉積。它們是水攜沉積物中粗粒的和分選差的沉積部分，但向扇端方向，沉積物變細。典型的扇根河道直而深；至扇中和扇端地區(qū)則河道變淺，大多為辮狀河道；平面形態(tài)上一般為窄而長的砂體。通常，河道沉積物由礫石和砂組成，分選較差，層理不發(fā)育，多呈塊狀。其單層厚度一般為5—60cm，有時可達2

m以上。但有時發(fā)育有不明顯的單向板狀交錯層理，或不明顯的水平層理，具疊瓦狀構(gòu)造。有時在剖面中也可見到明顯的河道沖刷－充填構(gòu)造。河道沉積的底部一般是凸凹不平或呈上凹狀；與側(cè)翼和下伏沉積物呈沖刷侵蝕接觸關(guān)系；并且向周圍常常過渡為泥石流或泥流沉積。（三）漫流沉積漫流沉積又稱片流沉積。它們主要是指由辮狀河流所沉積的席狀砂、粉砂和礫石沉積物。這是沖積扇中最常見的一種沉積類型。其沉積作用是：攜帶著沉積物的水流，從沖積扇上的河道末端漫出，形成了寬闊的淺水帶，或席狀漫流（其水深一般不超過30cm）。由于水深和水流速度同時減小，以及扇端地區(qū)坡度較低緩，而使其所攜帶的沉積物迅速地沉積下來。首先是淺的支流河道被很快地充填，然后向旁側(cè)遷移，彼此相互疊加和切割。從而形成了席狀的砂、礫沉積物，但有時可被低洪時期小而淺的河道切開。漫流沉積物通常由砂、礫石和含少量粘土的粉砂組成，分選中等。其沉積構(gòu)造為塊狀層理、交錯層理和水平或平行紋理，有時也見有小型沖刷一充填構(gòu)造。漫流沉積常與上述的河道充填沉積物相伴而生、與河道沉積物相比較，其粒度較細，分選性變好。（四）篩狀沉積篩狀沉積是沖積扇表層上呈舌狀的礫石沉積物。當物源區(qū)幾乎沒有為沖積扇提供砂、粉砂和粘土物質(zhì)，而是以礫石為主時，由于礫石層具有較好的滲透性，使洪水在流到?jīng)_積扇趾部以前就從其中完全滲漏到地下，從而形成舌狀的礫石層堆積，但向斜坡上方變細。因為水是從礫石層中滲掉，而不是從上面流走，所以它們就像篩子—樣，只允許水滲走，而阻止粗粒物質(zhì)繼續(xù)搬運并堆積下來，故稱為篩狀沉積，可見，篩狀沉積要求獨特的物源條件，即源區(qū)主要為節(jié)理發(fā)育的堅硬巖石（如石英巖），以便提供大量的礫石塊。篩狀沉積主要由棱角狀至次棱角狀的單成分礫石組成，其中充填以砂粒，分選中等到較好。其層與層之間的接觸界線不清，故呈塊狀構(gòu)造。顯然，篩狀沉積的分布不如其他水攜沉積物普遍，只是局部的堆積現(xiàn)象。在古代扇沉積中可能由于膠結(jié)作用和發(fā)生沉積作用充填其孔隙空間，而變得致密堅硬。上述沉積物類型在空間分布上具有一定的規(guī)律性。泥石流沉積常產(chǎn)出在扇根附近；而漫流沉積則分布于扇中和扇端地區(qū)；篩積物恰好集中分布在沖積扇河道交叉點以下；而河道沉積主要分布在該區(qū)交叉點以上。但沉積后的沖刷侵蝕作用和突然出現(xiàn)的地下水，也可以使河道沉積堆積在更下游的地區(qū)。圖9圖9－17沖積扇的幾何形態(tài)類型（據(jù)布爾，1972修改）三、沖積扇的幾何形態(tài)特征沖積扇的幾何形態(tài)主要取決于盆地邊緣的構(gòu)造背景，布爾（1972）根據(jù)其縱向剖面特征，提出三種主要形態(tài)類型。1．楔狀體其特點是緊靠山前沉積厚，而遠離山前沉積物變薄或尖滅（圖9－17上），這種形態(tài)特征反映了山脈的升降主要發(fā)生在沖積扇沉積作用開始之前，其結(jié)果導(dǎo)致源區(qū)供給大量的沉積物碎屑而形成典型的楔形沉積體。與第一種類型的楔形沉積體相反，第二種類型楔狀體是在鄰接山前地區(qū)沉積較薄，而遠離山前沉積突然增厚。這種楔形體通常發(fā)育在構(gòu)造活動趨于穩(wěn)定的地區(qū)。由于構(gòu)造穩(wěn)定而使得山前的沉積環(huán)境主要變成剝蝕環(huán)境，于是隨著山前不斷地被侵蝕后退，使可以逆坡而上形成寬廣的山前侵蝕平面，這是主要發(fā)育了薄層的漫流沉積。沿山前順坡而下堆積的沉積物（圖9－17下），則是早先沉積的沖積扇的一部分，這種殘存的沉積體便形成由山前向盆地方向增厚的楔狀體。2．透鏡體狀其形態(tài)特征是向著山前和遠離山前沉積厚度都變?。▓D9－17中）。這反映沖積扇沉積作用發(fā)生時期山脈不斷地連續(xù)上升。由于山脈的持續(xù)上升，其山前不僅因接受了大量的沉積物質(zhì)，而沉積厚度較大，而且緊靠山前地區(qū)也同時遭受侵蝕，致使扇根沉積變薄而形成下凹的透鏡狀沉積體。沖積扇幾何形態(tài)在其內(nèi)部特征上可以是很復(fù)雜的，因為大多數(shù)沖積扇在隨著源區(qū)上升和水系形成之后便迅速地向前推進，并不斷地在側(cè)向上往返遷移。在洪水泛濫時期，主河道大致沿著沖積扇的軸部分布，由河流攜帶的大量沉積物主要堆積在這一部位，也就是說其沉積厚度較大；而在沖積扇兩側(cè)由漫流所沉積的沉積物厚度較小。隨著沖積扇向盆地方向繼續(xù)推進，河道便不斷地發(fā)生側(cè)向遷移，并逐漸構(gòu)成了橫剖面上呈上凸的透鏡體狀沉積體（圖9－18）。

圖9－18一個理想沖積扇的地貌剖面和沉積物分布（據(jù)斯皮林，1974）沖積扇的形態(tài)和規(guī)模大小除受構(gòu)造因素控制外，還受到下列幾種因素的影響，其中包括流域面積大小、補給水系所攜帶沉積物的數(shù)量和粒級，源區(qū)母巖的成分和地形以及氣候條件等。1．流域面積較大的沖積扇，通常比較小源區(qū)的同樣物質(zhì)所形成的扇具有較低的坡度；2．當碎屑的粒級和流體中沉積物的濃度增加時，沖積扇的坡度較陡；3．在高降水量地區(qū)，沖積扇的坡度較緩，而在干旱地區(qū)則較陡，這可能是由于在干旱區(qū)泥石流沉積比河流沉積更為發(fā)育所致；4．如果沖積扇所流經(jīng)的地區(qū)為頁巖或泥質(zhì)母巖等細粒物質(zhì)時，其面積和坡度就比流域為砂巖或結(jié)晶巖等較粗粒沉積巖的沖積扇要大和陡。四、沖積扇的亞相類型及沉積層序特征根據(jù)現(xiàn)代沖積扇地貌及沉積物的分布特征，陸上沖積扇可進一布劃分為扇根、扇中和扇端三個亞相（圖9－18）。（一）扇根扇根或扇頂分布在鄰近沖積扇頂部地帶的斷崖處，其特點是沉積坡角最大，并發(fā)育有單一的或2—3個直而深的主河道。其沉積物主要是由分選極差的、無組構(gòu)的混雜礫巖或具疊瓦狀的礫巖、砂礫巖組成。一般呈塊狀構(gòu)造，其礫石之間為粘土、粉砂和砂的雜基所充填。但有時也可見到不明顯的平行層理、大型單組板狀交錯層理以及流速衰減而形成的遞變層理。也就是說，扇根的沉積物主要為泥石流沉積和河道充填沉積（二）扇中扇中位于沖積扇的中部，并為其主要組成部分。它以具有中到較低的沉積坡角和發(fā)育的辮狀河道為特征。因此，沉積物主要由砂巖、礫狀砂巖和礫巖組成。與扇根沉積相比較，砂與礫比率增加。礫石碎屑多呈疊瓦狀排列；在交錯層中，它們的扁平面則順傾斜的前積紋層分布。在砂和礫狀砂巖中則出現(xiàn)主要由辮狀河流作用形成的不明顯的平行層理和交錯層理，甚至局部可見逆行沙丘交錯層理。河道沖刷一充填構(gòu)造較發(fā)育，也是扇中沉積的特征之一。沉積物的分選性相對于扇根來說，有所變好，但仍然較差。（三）扇端出現(xiàn)在沖積扇的趾部，其地貌特征是具有最低的沉積坡角和地形較平緩。沉積物通常由砂巖和含礫砂巖組成，中夾粉砂巖和粘土巖；但有時細粒沉積物較發(fā)育，局部也可見有膏鹽層。其砂巖粒級變細，分選性變好。除在砂巖和含礫砂巖中仍可見到不明顯的平行層理、交錯層理和沖刷一充填構(gòu)造外。粉砂巖和泥巖則可顯示塊狀層理、水平紋理以及變形構(gòu)造和暴露構(gòu)造（如干裂、雨痕）。

圖9－19沖積扇沉積的正旋回沉積序列(引自孫永傳等，1986)在沖積扇形成和發(fā)育過程中，由于沉積物堆積速度和盆地沉降速度不同，可以使沖積扇砂體發(fā)生進積和退積或側(cè)向轉(zhuǎn)移過程。這種過程明顯地反映在沖積扇的沉積層序中。當沉積物的堆積速度大于盆地的沉降速度時，沖積扇砂體逐漸不斷地向盆地方向推進，使扇根沉積置于扇中沉積之上，而扇中沉積又置于扇端沉積之上，因而形成自下而上由細變粗的進積型反旋回層序。相反，當沉積物的堆積速度小于盆地的沉降速度時，沖積扇砂體則向源區(qū)方向退積，或者向側(cè)向轉(zhuǎn)移，其結(jié)果便形成下粗上細的退積型的正旋回沉積層序（圖9－19）。在沖積扇的不同部位，其沉積序列也不同（圖9－20）。扇根的沉積序列主要為塊狀混雜礫巖和具疊瓦狀組構(gòu)礫巖組成的正韻律沉積組合。扇中的沉積序列自下而上為具疊瓦狀組構(gòu)的礫巖及不明顯的平行層理、交錯層理礫狀砂巖、砂巖組成。扇端的沉積序列通常為具沖刷一充填構(gòu)造的含礫砂巖、交錯層理和平行紋理砂巖，以及水平紋理粉砂巖和塊狀層理泥巖；但有時也發(fā)育有變形構(gòu)造，如旋卷紋理及球枕構(gòu)造。

圖9－20沖積扇各亞環(huán)境的沉積序列(引自孫永傳等，1985)五、相帶細分1980年，新疆石油管理局提出了沖積扇沉積相的細分（圖9－21、表9－2）。實踐檢驗證明，該劃分系統(tǒng)較成功地解決了油田開發(fā)中的一些問題，較客觀地反映了沖積扇內(nèi)部的非均質(zhì)性。六、沖積扇的鑒定標志l.巖性沖積扇在巖性上差別較大，這主要是由于源區(qū)母巖性質(zhì)不同造成的。大部分沖積扇多以礫巖為主，礫石間充填有砂、粉砂和粘土級的物質(zhì)，有些沖積扇也可由合礫的砂、粉砂巖組成。扇頂部分以礫、砂巖為主，扇緣部分礫巖減少，砂、粉砂、泥質(zhì)巖增多，層的厚度變薄，扇體與平原過渡地帶，以粘土沉積為主。沖積扇沉積中常含有碳酸鹽、硫酸鹽等礦物，如方解石、石膏等。它們是和碎屑沉積同時沉積?；蚴亲鳛榈乇砦镔|(zhì)風(fēng)化結(jié)果而堆積下來的。沖積扇的源區(qū)母巖性質(zhì)不同，則所含的鹽類礦物就可能出現(xiàn)明顯的變化。故根據(jù)鹽類礦物的差異，在一定條件下有可能推斷出源區(qū)母巖的性質(zhì)。2.結(jié)構(gòu)粒度粗、成熟度低、圓度不好、分選差是沖積扇沉積的重要特征。然而不同沉積類型，其分選亦有較大差別。布爾（Bull，1960）曾將沖積扇各沉積類型的碎屑物質(zhì)的分選作了定量對比，發(fā)現(xiàn)泥石流沉積是其中分選最差的。在垂向上和平面上，粒度變化較快。從扇頂至扇緣粒度逐漸變細，分選、圓度逐漸變好。但有時因河床切割一充填沉積的影啊，也會使粗粒沉積物位于扇體的中部或下部。

圖9－21沖積扇環(huán)境細分示意圖

3.沉積構(gòu)造及顏色沖積扇沉積由于屬間歇性急流成因，故層理發(fā)育程度較差或中等。泥石流沉積顯示塊狀層或不顯層理，細粒泥質(zhì)沉積物可見薄的水平層理，粗粒碎屑沉積有時亦可見不太明顯和不太規(guī)則的交錯層理，斜層傾向扇緣，傾角為10°～15°。在垂向上，層理構(gòu)造表現(xiàn)為流水沉積物與泥質(zhì)沉積物復(fù)雜交互的構(gòu)造序列（圖9－22）。沖積扇的粗碎屑沉積中常見沖刷一充填構(gòu)造，主要發(fā)育在扇頂附近。砂質(zhì)沉積局部可見水流波痕。礫石若有定向排列，則呈“向源傾斜”，傾角30～40°。泥質(zhì)表層可發(fā)育泥裂、雨痕、流痕等。

圖9－22沖積扇層理構(gòu)造的垂向序列（據(jù)Blissenbach,1954）沖積扇是間歇性急流堆積的產(chǎn)物。沉積物質(zhì)經(jīng)常暴露地表，遭受著不同程度的氧化作用，故缺少還原性的暗色沉積物，泥質(zhì)沉積的顏色一般帶有紅色，這是干旱和半干旱地區(qū)沖積扇的重要特征。4.生物化石沖積扇中幾乎不含動植物化石，、也很少含有機質(zhì)。

圖9－23加利福尼亞弗斯諾郡西部沖積扇各沉積類型的C－M圖（據(jù)布爾，1964）A-蘇格蘭老紅砂巖(據(jù)布盧克，1967)；B和C-赫布里底群島新紅砂巖(據(jù)斯蒂爾；1974)

圖9－24半干旱氣候條件下的沖積扇層序5.C—M圖特征沖積扇的各種沉積類型在C—M圖上都有一定的特征（圖9－23）。漫流沉積與河床充填沉積在C一M圖上為一彎曲圖形，與帕塞加牽引流標準C一M圖相比，缺少RS段，而只有P－Q－R段圖形，說明均勻懸浮沉積對沖積扇來說是不特征的。圖形PQ代表沖積扇河床充填沉積；QR段大致與C＝M線平行，C與M成比例增加，C與M值接近，說明分選好，這一段代表淺的面狀水流沉積，即漫流沉積。泥流沉積是一個近于與C＝M線平行的長條狀圖形，與帕塞加的濁流沉積C－M圖接近。所不同者，濁流C－M圖中線（線兩邊的樣品點數(shù)相等）上的樣品點，C是M值的2.3～4.2倍，而泥流C－M圖中線上各點，C是M值的40～80倍，這說明泥流比濁流在分選上要差得多，粘度和密度也大得多。6.垂向?qū)有蚣俺练e相組合沖積扇在形成和發(fā)育過程中發(fā)生進積和退積作用，使其垂向沉積層序有著明顯的不同。當沖積扇向源區(qū)退積，則形成下粗上細的退積正旋回層序（圖9－24），否則，相反。在扇體的不同部位，其沉積層序也不相同。沖積扇在橫向上，向源區(qū)方向與殘積、坡積相鄰接，向沉積區(qū)常與沖積平原組合或風(fēng)成－干鹽湖相相接（圖9－25），與河流或湖泊、沼澤沉積呈超覆或舌狀交錯接觸。有時也可直接與濱海（湖）平原共生。甚至有些扇體可以直按進入湖泊或海盆地的安靜水體，形成水下扇或扇三角洲。七、沖積扇沉積的實例及其與油氣關(guān)系新疆克拉瑪依油田二疊系和三疊系為厚的砂礫巖沉積，可作為古代沖積扇的良好實例。

圖9－25沖積扇沉積的相組合剖面（據(jù)尼爾森，1969）

克拉瑪依二疊系為一套巨厚的灰綠色－棕紅色礫巖，厚300－2500m；下三疊統(tǒng)僅見于油田東部，幾乎全為礫巖和礫狀砂巖；厚130－200m；中三疊統(tǒng)分布廣泛，下組為厚層礫巖－砂巖、礫巖和泥巖互層到細粉砂巖－泥巖的正旋回沉積；上組為一套砂礫巖和泥巖交替沉積，共厚50－450m。經(jīng)克拉馬依油田地質(zhì)研究所研究確定，二疊紀－中三疊紀底部礫巖為沖積扇環(huán)境的產(chǎn)物。其根據(jù)是：1.它們呈條帶狀分布于沉積時期的古盆地邊緣；2.巖性特征為一套較厚－巨厚的粗粒碎屑沉積，礫巖厚度占總沉積厚度的60－90%以上；3.礫石直徑為1－60mm，分選極差，多呈棱角狀。該地區(qū)的礫石成分90%以上為緊鄰物源區(qū)的母巖碎塊（變質(zhì)砂泥巖塊）。雜亂堆積的礫石在剖面上頻繁地粗細交替，組成不明顯的洪積層理和韻律層，并具清晰的沖刷面。其中所夾的棕紅色－灰色、紫色泥巖透鏡體含有礫石、粗砂和較多的粉細砂，無層理，無生物化石。圖9－圖9－26克拉瑪依油田沖積扇及含油情況示意圖1-沖積扇頂部；2-沖積扇中部；3-沖積扇前緣；4-斷裂；5-地層尖滅線；6-老山邊界；7-陸源方向；8-含油良好地帶上述巖性組成七個沖積扇，并沿老山山前的斷裂帶分布，彼此相互連接構(gòu)成一個沖積裙帶。目前已在沖積扇沉積中發(fā)現(xiàn)了油氣藏（圖9－26）。每個扇形體的主體部分發(fā)育的厚度大、顆粒粗的河床砂礫巖層、向兩側(cè)變薄變細。根據(jù)巖性、物理及水動力特征，它們也可分為扇根、扇中和扇端幾部分。其中扇中部分的連片河床砂礫巖層，粒度適中，分選較好，泥質(zhì)膠結(jié)，比較疏松，孔隙度和滲透率最好，含油面積最大。但同生斷裂帶的發(fā)育和不整合面的存在，也是該油氣藏形成所不可缺少的地質(zhì)條件。

第五節(jié)河流相一、河流的分類河流是陸地上最活躍，最有生氣的侵蝕、搬運和沉積地質(zhì)營力。河流的侵蝕作用使河谷不斷地加深和拓寬，導(dǎo)致河床的左右遷移。河流源源不斷地把沉積物由陸地搬運到湖泊和海洋中去。同時，在搬運過程中，形成了廣泛的河流沉積。（一）河流的類型不同類型的河流，在河道的幾何形態(tài)、橫截面特征、坡度大小、流量、沉積負載、地理位置、發(fā)育階段等方面都存在著差別。這些因素通常作為河流類型劃分的依據(jù)。按照地形及坡降，將河流分為山區(qū)河流和平原河流。前者地形高差和坡降大，向源侵蝕作用強烈，河岸陡而河谷深，河道直而支流少，水流急而沉積物粗；后者地形高差及坡降小，向源侵蝕停止，側(cè)向侵蝕強烈，河道彎曲而支流多。故平原河流多為彎曲河流。

圖圖9－28單河道和多河道系統(tǒng)及其辮參數(shù)（Rust,1978）圖圖9－27同一河系河流發(fā)育的幼年、狀年、老年期三個階段按照河流的發(fā)育階段，將河流分為幼年期、壯年期和老年期（圖9－27）。同一河系，上游河流屬幼年期，多為山區(qū)河流，以侵蝕作用為主，許多支流匯成主流；中游河流為壯年期，形成泛濫平原；下游的海、湖岸邊的河流屬老年期，與幼年期支流匯集河網(wǎng)的情況相反，產(chǎn)生很多的分流，呈網(wǎng)狀分叉，最后流入湖泊或海洋。大量的沉積作用發(fā)育在壯年期和老年期的平原河流。拉斯特（Rust,1978）根據(jù)河道分岔參數(shù)和彎曲度提出了一個新的河流分類方案。河道分岔參數(shù)是指在每個平均蛇曲波長中河道砂壩的數(shù)目。這些河道砂壩是被河流中線所圍繞和限制的河道砂體。河道分岔參數(shù)的臨界值為1，<1者為單河道，>1者為多河道（圖9－28）。河道彎曲度是指河道長度與河谷長度之比，通常稱為彎度指數(shù)，其臨界值為1.5（也有人定為1.3），<1.5者為低彎度河，>1.5者稱高彎度河。根據(jù)上述兩個參數(shù)，可將河流分為平直、蛇曲、辮狀、網(wǎng)狀四種類型（表9－3）。其中以曲流河和辮狀河分布最廣，而順直河和網(wǎng)狀河較少見。表9－3河流分類（據(jù)拉斯特，1978）分岔參數(shù)彎度單河道（河道分岔參數(shù)<1）多河道（河道分岔參數(shù)>1）低彎度（彎度指數(shù)<1.5）高彎度（彎度指數(shù)>1.5）曲流河順直河（蛇曲河）辮狀河網(wǎng)狀河（二）河流的主要特征1.順直河順直河彎度小，彎度指數(shù)<1.5，通常僅出現(xiàn)于大型河流某一河段的較短距離內(nèi)，或?qū)儆谛⌒秃恿鳌：拥纼?nèi)凹岸為沖坑（深槽），沿此發(fā)生侵蝕作用，凸岸因加積作用形成淺灘（圖9－29,a），可產(chǎn)生側(cè)向遷移而逐漸向曲流河發(fā)展。2.曲流河曲流河又稱蛇曲河，為單河道，其彎度指數(shù)>1.5，河道較穩(wěn)定，寬深比低，一般<40。側(cè)向侵蝕和加積作用使河床向凹岸遷移，凸岸形成點砂壩（圖9－29，b）。由于河道的極度彎曲，常發(fā)生河道截彎取直作用。曲流河河道坡度較緩，流量穩(wěn)定，搬運形式以懸浮負載和混合負載為主，故沉積物較細，一般為泥、砂沉積。因河道較為固定，其側(cè)向遷移速度較慢，故泛濫平原和點砂壩較為發(fā)育。曲流河主要分布于河流的中下游地區(qū)?，F(xiàn)代世界上一些著名大河的中下游，如密西西比河和長江，都具有曲流河的特征。由于受地形坡度、流域巖性、氣候條件、構(gòu)造運動以及河水流量、負載方式等因素的影響，在同一河流的不同河段或同一河流發(fā)育過程的早期和晚期，其河道形式可有不同變化。甚至在同一時期的同一河段，因水位不同，河型亦有變化。如高水位時為曲流河，低水位時表現(xiàn)為辮狀河。3.辮狀河辮狀河多發(fā)育在山區(qū)或河流上游河段以及沖積扇上。多河道，多次分叉和匯聚構(gòu)成辮狀（圖9－29,c）。河道寬而淺，彎曲度小，其寬/深比值>40，彎度指數(shù)<1.5，河道砂壩（心灘）發(fā)育。河流坡降大，河道不固定，遷移迅速，故又稱“游蕩性河”。由于河流經(jīng)常改道，河道砂壩位置不固定，故天然堤和河漫灘不發(fā)育。由于坡降大，沉積物搬運量大，并以底負載搬運型式為主。4.網(wǎng)狀河網(wǎng)狀河具彎曲的多河道特征，河道窄而深，順流向下呈網(wǎng)結(jié)狀（圖9－29，d）。河道沉積物搬運方式以懸浮負載為主，沉積厚度與河道寬度成比例變化。河道間被半永久性的沖積島和泛濫平原或濕地所分開，故有人稱之為限制型河道。沖積島和泛濫平原或濕地主要由細粒物質(zhì)和泥炭組成，其位置和大小較穩(wěn)定，與狹窄的河道相比，占據(jù)了約60～90%的地區(qū)。網(wǎng)狀河多發(fā)育在河流的中、下游地區(qū)。

圖9－圖9－30曲流河段流速及渦流的分布圖9－29四類河道的形態(tài)(a)順直河；（b）曲流河；（c）辮狀河；（d）網(wǎng)狀河；（d）據(jù)Smith(1983)照片簡化繪制外，其他據(jù)Reineck和Singh（1978）

二、河道流動體制河道內(nèi)流水的侵蝕、搬運和沉積作用是由水流速度和渦流的分布所決定的。最大流速和渦流區(qū)是易受侵蝕的地區(qū)；相反，相對低速和少渦流區(qū)是底床穩(wěn)定和接受沉積的地區(qū)。在曲流河道中，主流線靠近河流的凹岸（圖9－30），最大渦流出現(xiàn)在凹岸的底部，發(fā)生最大強度的侵蝕作用，使凹岸產(chǎn)生外移下切，這是河道加寬的普遍機制。主流線在拐彎處，既有一個向下游的流速分量，又有一個弱的側(cè)流分量，也就是說，在水面上水流向凹岸，在河底附近水流向凸岸，形成向前運動的螺旋形環(huán)流（縱軸環(huán)流）。這樣，沉積物在搬運過程中，穿過河道，到達凸岸，在相對低流速、低渦流區(qū)沉積下來。凹岸侵蝕的物質(zhì)，在橫向水流和向下游水流的作用下，被帶到緊鄰的下游曲流砂壩上，而不是沉積在凹岸對面的曲流砂壩上。河水蜿蜒流動，日益增加了河道的彎度，這是曲流河中水流速度和渦流不對稱分布的自然過程。最終河道彎曲到一定程度，被直線流動的洪水取直。在直河段中，主流線位于靠近河道中心上部，最大渦流區(qū)出現(xiàn)在河道兩側(cè)，侵蝕作用發(fā)生在沿岸渦流高的地區(qū)，沉積作用形成在河床的底部。低彎度的河道趨向于側(cè)向侵蝕，中部加積形成心灘。一條河道在某一點的橫斷面形態(tài)是水流、通過橫斷面運動的沉積物的數(shù)量與特性，以及組成河岸與河床的物質(zhì)特性的函數(shù)，是隨著這些因素的變化而改變的。在河段中流動的流體的體積決定了河道的橫截面積和平均流速。平均流速又依次為水壓頭的函數(shù)。水壓頭一般用水面坡度近似表示（可以通過單位距離高度的變化來測量）。水流線通過縮短距離，使單位距離坡度的增大來增加水壓頭。因而平直河道和沖積表面的斜坡具有相同的水壓梯度。底床和河岸的沖刷增加了河道的橫截面積。河岸的沖刷和河岸的不斷拓寬在低彎度河段中更為顯著；相反，曲流河則以河道的加深為特征。如果沖刷和取直不足以控制水流，河水將漫過河岸進入周圍的河谷或沖積平原。河道橫截面的幾何形態(tài)也由沉積載荷所決定。懸浮載荷搬運通常受限于供應(yīng)量，底床載荷的搬運則受搬運能力的限制。淺河道中剪切力較大，這樣砂和礫質(zhì)的河床既淺又寬。富粘土及植被的河岸穩(wěn)定，增加了河床的沖刷，更有利于形成相對深而窄的河道。

圖9－31彎曲河流沉積環(huán)境模型（據(jù)艾倫，1964）三、河流沉積相及相模式河流相是河流沉積環(huán)境及其沉積物特征的綜合。不同類型河流的沉積環(huán)境及沉積物特征有所不同。（一）曲流河沉積相模式曲流河是最常見的河流類型，也是研究程度最高的一類河流。根據(jù)次一級環(huán)境及其沉積物特征的不同，將曲流河相進行劃分為河床、堤岸、河漫、牛軛湖四個亞相（圖9－31）。1.河床亞相河床是河谷中經(jīng)常流水的部分，即平水期水流所占的最低部分。其橫剖面呈槽形，上游較窄，下游較寬，底部顯示明顯的沖刷界面，構(gòu)成河流沉積單元的基底。河床亞相又稱河道亞相或底層亞相。其巖石類型以砂巖為主，次為礫巖，碎屑粒度是河

圖圖9－32邊灘沉積的層理垂向序列（據(jù)倫納克，1973）

流相中最粗的。層理發(fā)育，類型豐富多彩。缺少動植物化石，僅見破碎的植物枝、干等殘體，巖體形態(tài)多具透鏡狀，底部具明顯的沖刷界面。河床亞相進一步劃分為河床滯留沉積和邊灘沉積兩個微相。1)河床滯流沉積從上游搬運來的以及就地侵蝕的物質(zhì)，細粒的被帶走，粗粒物質(zhì)被留下堆積成不連續(xù)的透鏡體，稱河床滯流沉積。其成分復(fù)雜，既有陸源礫石，也有河床下伏早期沉積未固結(jié)而再沉積的同生泥礫，砂、粉砂極少。礫石呈疊瓦狀排列，傾斜方向指向上游。礫巖難以形成厚層，呈透鏡狀斷續(xù)分布于河床最底部，向上漸變?yōu)檫厼┗蛐臑┏练e。2)邊灘沉積圖9－33側(cè)蝕擴寬河谷示意圖（據(jù)C.R.Longwell等，1956）邊灘又稱點沙壩或圖9－33側(cè)蝕擴寬河谷示意圖（據(jù)C.R.Longwell等，1956）邊灘沉積的厚度近似于河床的深度，小型河流邊灘的厚度僅數(shù)米，大型河流的邊灘厚度可達30～40m，邊灘的寬度取決于河流的大小及側(cè)向遷移的規(guī)模。大型河流邊灘發(fā)育寬闊，小型河流則相反。3)側(cè)向侵蝕與側(cè)向加積作用河流側(cè)蝕作用不斷掏挖河床兩側(cè)的谷坡，使谷坡后退，谷底加寬（圖9－33），最終引起河床的左、右遷移。引起側(cè)蝕作用的主要原因主要是河流彎曲所致，另外科里奧利（Corioris）力的作用可使河流的一側(cè)侵蝕加強。A.科里奧利力的作用科里奧利力是一種假想的力，是由地球自轉(zhuǎn)引起的，又稱地轉(zhuǎn)偏向力。其作用使得地球上一切運動著的物體，都將產(chǎn)生運動方向上的偏離，北半球向右，南半球向左（圖9－34）。流向近于南北向的河流，在科里奧利力的作用下，北半球河流的側(cè)蝕中的水流總是偏向右岸，南半球總是偏向左岸。北半球的河流如由南向北流動，因低緯度處的水體有較大的自西向東的線速度（由地球自轉(zhuǎn)引起），水體向北流向線速度越來越小的高緯度區(qū)，產(chǎn)生一個北東方向的超前力，沖蝕右側(cè)河岸。如由北向南流動的河流，右岸的線速度越來越大有一個增大的阻滯力，因而右岸的被侵蝕。南半球與北半球關(guān)系正好相反，左岸受到侵蝕。由于科里奧利力較小，而且河道曲折多變不會永遠保持南北向，因而對側(cè)蝕作用影響不是很大。圖9－35曲流河的水動力結(jié)構(gòu)及邊灘的形成B.彎道環(huán)流作用在河道的彎曲處，主流線因慣性而偏向凹岸（圖9－30），在凹岸一側(cè)產(chǎn)生雍水（圖9－35），使水位高于凸岸，在河床橫斷面上，凹岸水體承受的壓力大于凸岸，這種壓力的不平衡產(chǎn)生了從凹岸流向凸岸的底流和從凸岸流向凹岸的表流，構(gòu)成了連續(xù)螺旋形前進的單支橫向環(huán)流。表流是強烈下降的輻聚水流，慣性力強，對凹岸起著強烈沖刷侵蝕作用；底流是輻散水流，它攜帶由表流對凹岸側(cè)向侵蝕形成的沉積物流向凸岸，并在凸岸堆積下來。隨著凹岸的側(cè)向侵蝕加劇，凸岸出現(xiàn)持續(xù)的沉積物側(cè)向加積作用而形成邊灘（圖9－35），導(dǎo)致河流不斷地側(cè)向遷移。我國長江中、下游總體是由西向東流動的，但在有些地段，河道極度彎曲，常發(fā)生左、右擺動，其中的一些河段為由南向北，另一些河段為由北向南，這時除上述彎道環(huán)流的作用外，又有科里奧利力的疊加，使河床擺動更加迅速。河流側(cè)向侵蝕和側(cè)向加積作用的第一個直接結(jié)果是使河谷谷底不斷拓寬；第二個結(jié)果是使河床的曲度增加，輾轉(zhuǎn)流動于開闊的谷底上（圖9－36），形成一個曲流帶；第三個結(jié)果是當相鄰兩個凹岸會逐步靠近，而且可以使河道發(fā)生截彎取直現(xiàn)象，原先的舊河彎被廢棄形成牛軛湖或演化為沼澤。

圖圖9－37天然堤層理構(gòu)造垂直序列（據(jù)柯爾曼，1969）圖9－36河谷及河漫灘的發(fā)育過程2.堤岸亞相堤岸亞相在垂向上發(fā)育在河床沉積的上部，屬于河流相的頂層沉積。與河床沉積相比，其巖石類型簡單，粒度較細，小型交錯層理為主。進一步可分為天然堤和決口扇兩個沉積微相。1）天然堤洪水期河水漫過河岸時攜帶的細、粉砂級物質(zhì)沿河床兩岸堆積，形成平行河床的砂堤，稱天然堤。天然堤兩側(cè)不對稱，向河床一側(cè)坡度較陡。每次隨洪水上漲，天然堤不斷加高，最大高度代表最高水位。彎曲河流的凹岸天然堤一般發(fā)育較好，凸岸天然堤逐漸變?yōu)檫厼┑纳喜?，尤其在較小河流中，天然堤和邊灘上部交互出現(xiàn)，很難分開。天然堤主要由細砂巖、粉砂巖、泥巖組成，粒度較邊灘沉積細，比河漫灘沉積粗，垂向上突出的特點是砂、泥巖組成薄互層。層理構(gòu)造以小型波狀交錯層理、槽狀交錯層理為特征，其垂向序列是下部砂質(zhì)巖發(fā)育交錯層理，上部泥質(zhì)巖則發(fā)育水平紋層（圖9－37）。由于間歇性出露水面，鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育，泥巖中可見干裂、雨痕、蟲跡以及植物根等。巖體形態(tài)沿河床兩側(cè)呈彎曲的砂壟。隨著河床遷移，天然堤不斷擴大、增長，形成覆蓋邊灘之上的蓋層，使天然堤巖體呈面狀分布。2）決口扇河床隨沉積物迅速增厚而升高，最后反而高出旁側(cè)的河漫灘，洪水期河水沖決天然堤，部分水流由決口流向河漫灘，砂、泥物質(zhì)在決口處堆積成扇形沉積體，稱為決口扇。位于河床外側(cè)，與天然堤共生。決口扇沉積主要由細砂巖、粉砂巖組成。粒度比天然堤沉積物稍粗。具小型交錯層理、波狀層理及水平層理，沖蝕與充填構(gòu)造常見。常有河水帶來的植物化石碎片。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。3.河漫亞相河漫亞相是平原河流的亞相類型，位于天然堤外側(cè)，這里地勢低洼而平坦，洪水泛濫期間，水流漫溢天然堤，流速降低，使河流懸浮沉積物大量堆積。由于它是洪水泛濫期間沉積物垂向加積的結(jié)果，故又稱泛濫盆地沉積。河漫亞相沉積類型簡單，主要為粉砂巖和粘土巖。粒度是河流沉積中最細的，層理類型單調(diào)，主要為波狀層理和水平層理。平面上位于堤岸亞相外側(cè)，分布面積廣泛，垂向上位于河床或堤岸亞相之上，屬河流頂層沉積組合。根據(jù)環(huán)境和沉積特征，可進一步劃分為河漫灘、河漫湖泊和河漫沼澤三個沉積微相。1）河漫灘河漫灘是河床外側(cè)河谷底部較平坦的部分。平水期無水，洪水期水漫溢出河床，淹沒平坦的谷底，形成河漫灘沉積。河漫灘的發(fā)育與河谷的發(fā)育階段有關(guān)。河谷發(fā)育初期，即河流幼年期，以侵蝕下切為主，河谷呈“V”字形，且主要為河床所占據(jù)；河谷發(fā)育的中后期，即壯年和老年期，河流以側(cè)向侵蝕為主，河谷加寬，河床在河谷中僅局限于較窄的部分，這時，河漫灘才能較好地發(fā)育（圖9－36）。河漫灘沉積以粉砂巖為主，亦有粘土巖的沉積。平面上距河床越遠粒度越