沉积相·第十八章 河流相

1、第十八章第十八章 河流相河流相第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式第三节第三节 古代河流的鉴别标志古代河流的鉴别标志第四节第四节 河流相与油气的关系河流相与油气的关系现今中国境内广泛发育了类型各异的河流，仅流域面积在现今中国境内广泛发育了类型各异的河流，仅流域面积在1000平方千米以上的就有平方千米以上的就有1500多条，主要河流多发源于青藏高原。多条，主要河流多发源于青藏高原。三江平原（黑龙江、三江平原（黑龙江、松花江、乌苏里江松花江、乌苏里江 ）辽辽黄黄淮淮长长珠珠三江并流（怒江、三江并流（怒江、澜沧江、金沙江）澜沧江、金沙江）黄河：

2、青海黄河：青海省巴颜喀拉省巴颜喀拉山，全长山，全长5464公里公里长江：长江：青藏青藏高原唐古拉高原唐古拉山主峰各拉山主峰各拉丹东雪山丹东雪山，6211.31公里；公里；甘甘肃肃陕西陕西河南河南第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 一、河流分类一、河流分类 河流河流（riverriver，streamstream）是陆地表面上经常或间歇有水是陆地表面上经常或间歇有水流动的线形流动的线形天然水道天然水道（channelchannel） 河流是陆地上最活跃，最有生气的侵蚀、搬运和沉积地河流是陆地上最活跃，最有生气的侵蚀、搬运和沉积地质营力。质营力。l河流的侵蚀作用使河谷不断地加深拓宽

3、、河床的左右迁移。河流的侵蚀作用使河谷不断地加深拓宽、河床的左右迁移。l河流源源不断地把沉积物由陆地搬运到湖泊和海洋中去。河流源源不断地把沉积物由陆地搬运到湖泊和海洋中去。l河流在搬运过程中，形成了广泛的河流沉积。河流在搬运过程中，形成了广泛的河流沉积。 （一）河流的类型（一）河流的类型 不同不同类型的河流，在河道的类型的河流，在河道的几何形态、横截面特征、坡几何形态、横截面特征、坡度大小、流量、沉积负载、地理位置、发育阶段等度大小、流量、沉积负载、地理位置、发育阶段等方面方面都存在着差别。这些因素通常作为河流类型划分的依据。都存在着差别。这些因素通常作为河流类型划分的依据。 山区河流山区河流

4、地形高差大、坡降度大地形高差大、坡降度大向源侵蚀作用强烈向源侵蚀作用强烈河岸陡、河谷深河岸陡、河谷深河道直、直流少河道直、直流少水流急、沉积物粗水流急、沉积物粗平原河流平原河流地形高差小、坡降度小地形高差小、坡降度小向源侵蚀停止、侧向侵蚀强烈向源侵蚀停止、侧向侵蚀强烈河道弯曲、直流多河道弯曲、直流多水流缓、沉积物粒度细水流缓、沉积物粒度细第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类u 1.按按地形及坡降地形及坡降山区山区/ /平原平原2.按按河流发育阶段河流发育阶段幼年幼年/ /壮年壮年/ /老年老年 幼年河流幼年河流山区河流山区河流；壮年和老年河流壮年和老年河流平原河流平原河流第一节第

5、一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类支流汇成主流支流汇成主流侵蚀为主侵蚀为主泛滥平原泛滥平原侧向侵蚀侧向侵蚀沉积作用沉积作用网状分叉网状分叉沉积作用沉积作用第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类3.拉斯特（拉斯特（Rust,1978）的划分方案：）的划分方案： 标准标准 ：河道分叉参数：河道分叉参数：1 单河道单河道 1 多河道多河道 弯曲度：弯曲度： 1.5 低弯度低弯度 1.5 高弯度高弯度 河道分岔参数：河道分岔参数：每个每个平均蛇曲波长中河道平均蛇曲波长中河道砂坝的数目。砂坝的数目。 单河道：分岔数单河道：分岔数1 多河道：分岔数多河道：分岔数13.拉斯特（拉斯特（R

6、ust，1978）的划分方案的划分方案： u河道弯曲度：河道弯曲度：指河道长度与河谷长度之比，通常称为指河道长度与河谷长度之比，通常称为弯度指数弯度指数，其临界值为其临界值为1.5（也有人定为（也有人定为1.3），），1.5者者称高弯度河。称高弯度河。3.拉斯特（拉斯特（Rust,1978）的划分方案的划分方案： （二）（二） 河流的主要特征河流的主要特征1、顺直河（单河道、低弯度）、顺直河（单河道、低弯度） 顺直河弯度小，顺直河弯度小，弯度指数弯度指数1.51.5，河道较稳定，宽深比低，一般小于，河道较稳定，宽深比低，一般小于4040。 河道极度弯曲，常发生截弯取直作用，形成牛轭湖和泛滥平原

7、。河道极度弯曲，常发生截弯取直作用，形成牛轭湖和泛滥平原。 侧向侵蚀强，凹岸侧向侵蚀强，凹岸- -侵蚀作用，凸岸侵蚀作用，凸岸- -侧向加积作用形成点沙坝侧向加积作用形成点沙坝 主要分布于河流的中下游地区。主要分布于河流的中下游地区。 如密西西比河和长江的中下游都具有曲流河的特征。如密西西比河和长江的中下游都具有曲流河的特征。第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类心滩心滩心滩心滩3.辫状河（多河道、低弯度）辫状河（多河道、低弯度） 多河道，多次分叉和汇聚构成辫状。多河道，多次分叉和汇聚构成辫状。 河道宽、浅，弯曲度小，弯度指数河道宽、浅，弯曲度小，弯度指数40，河道砂，河道砂坝（心

8、滩）发育。坝（心滩）发育。 河流坡降度大、河道不固定、改道频繁，天然堤和河漫滩不发育河流坡降度大、河道不固定、改道频繁，天然堤和河漫滩不发育 多发育在山区或河流上游河段以及冲积扇上。多发育在山区或河流上游河段以及冲积扇上。第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 4、网状河（多河道、高弯度、网状河（多河道、高弯度 ） 具高弯曲、多河道特征，河道窄而深，顺流向下呈网结状。具高弯曲、多河道特征，河道窄而深，顺流向下呈网结状。 河道间被半永久性的冲积岛和泛滥平原或湿地所分开，故有人称河道间被半永久性的冲积岛和泛滥平原或湿地所分开，故有人称之为限制型河道。之为限制型河道。 冲积岛和泛滥平原或

9、湿地主要由细粒物质和泥炭组成，其位置和冲积岛和泛滥平原或湿地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，占据了约大小较稳定，与狭窄的河道相比，占据了约6090%的地区。的地区。 网状河多发育在河流的中、下游地区。网状河多发育在河流的中、下游地区。 第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 二、河流沉积过程二、河流沉积过程 影响因素影响因素 地形坡度地形坡度 沉积物类型和数沙量沉积物类型和数沙量 河水流量和流态河水流量和流态 植被植被 若其他因素相对不变，则若其他因素相对不变，则水流流态水流流态会影响沉积物的搬运和沉

10、积。会影响沉积物的搬运和沉积。 常见水流流态：常见水流流态： 层流层流 紊流紊流 横向环流横向环流第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 二、河流沉积过程二、河流沉积过程 （一）层流和紊流（一）层流和紊流 层流：层流：水质点运动方向彼此平行、规则的成层流动的水流。水质点运动方向彼此平行、规则的成层流动的水流。 紊流：紊流：水质点运动方向和速度个不相同，水体内有强烈的侧水质点运动方向和速度个不相同，水体内有强烈的侧向混合作用，且水层之间发生扰动的水流。向混合作用，且水层之间发生扰动的水流。 河流的水流流态都属于质点运动轨迹很不规则的紊流。河流的水流流态都属于质点运动轨迹很不规则的紊流

11、。 水体运动可分解成水体运动可分解成平行底面和垂直底面平行底面和垂直底面的两种运动。的两种运动。 颗粒在水流中受力分析：颗粒在水流中受力分析： 搬运侵蚀：搬运侵蚀：PyW且且PxPc；沉积：；沉积： Py小于小于W且且Px小于小于Pc第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 （二）横向环流（二）横向环流 由表流和底流构成的连续的、螺旋形由表流和底流构成的连续的、螺旋形向前移动的水流。向前移动的水流。 1、弯曲河道、弯曲河道 主流线沿河床弯曲、靠近河流的凹岸；主流线沿河床弯曲、靠近河流的凹岸； 凹岸壅水，形成由凹岸向凸岸的水面凹岸壅水，形成由凹岸向凸岸的水面的横比降的横比降底部水流由凹

12、岸流向凸岸，底部水流由凹岸流向凸岸，发生侵蚀作用，河道加宽迁移发生侵蚀作用，河道加宽迁移表层表层水流由凸岸流向凹岸水流由凸岸流向凹岸加之水流的向加之水流的向前运动前运动形成连续的螺旋形前进的单形成连续的螺旋形前进的单支环向环流。支环向环流。 凹岸：侵蚀作用，河道加宽；凹岸：侵蚀作用，河道加宽； 凸岸：沉积作用，形成边滩；凸岸：沉积作用，形成边滩； 注意：凸岸沉积物来自上游凹岸。注意：凸岸沉积物来自上游凹岸。第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 （二）横向环流（二）横向环流 由表流和底流构成的连续的、螺旋形由表流和底流构成的连续的、螺旋形向前移动的水流。向前移动的水流。 2、顺直河

13、道、顺直河道 主流线沿河床中心分布主流线沿河床中心分布 河道底部水流由两侧向中心流动河道底部水流由两侧向中心流动表面水流由中心向两侧流动表面水流由中心向两侧流动水流向前运动水流向前运动形成连续的螺旋形成连续的螺旋形前进的两个环向环流。形前进的两个环向环流。 河道两侧：侵蚀作用河道两侧：侵蚀作用 河道中心：沉积作用，形成心滩河道中心：沉积作用，形成心滩第一节第一节 河流沉积过程及分类河流沉积过程及分类 （三）流水作用（三）流水作用 河流使沉积物发生侵蚀、搬运和堆积作用，被称为流水作用。河流使沉积物发生侵蚀、搬运和堆积作用，被称为流水作用。 侵蚀作用侵蚀作用 垂直侵蚀，使河床加深垂直侵蚀，使河床加

14、深 侧向侵蚀，使河床加宽、弯曲、甚至改道。侧向侵蚀，使河床加宽、弯曲、甚至改道。 搬运作用搬运作用 河流沉积物按悬浮、跳跃、推移方式搬运。河流沉积物按悬浮、跳跃、推移方式搬运。 堆积作用堆积作用 侧向加积侧向加积 使弯曲河道侧向迁移，底流搬运的推移物质和跳跃物质不断在凸使弯曲河道侧向迁移，底流搬运的推移物质和跳跃物质不断在凸岸沉积，形成边滩，并使凸岸向凹岸增长。岸沉积，形成边滩，并使凸岸向凹岸增长。 垂向加积垂向加积 洪水期河流溢出河床，悬移物质在岸外形成的沉积。洪水期河流溢出河床，悬移物质在岸外形成的沉积。第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式河流相河流相是河流沉积环境及其沉积物特征的综

15、合。不同类型河流的沉积是河流沉积环境及其沉积物特征的综合。不同类型河流的沉积环境及沉积物特征有所不同。环境及沉积物特征有所不同。 一、曲流河沉积特征及沉积模式一、曲流河沉积特征及沉积模式曲流河是最常见的河流类型，也是研究程度最高的一类河流。曲流河是最常见的河流类型，也是研究程度最高的一类河流。根据次一级环境及其沉积物特征的不同，将曲流河相进行划分为河床、根据次一级环境及其沉积物特征的不同，将曲流河相进行划分为河床、堤岸、河漫、牛轭湖四个亚相。堤岸、河漫、牛轭湖四个亚相。 河床亚相河床亚相河床滞留沉积河床滞留沉积边滩沉积边滩沉积堤岸亚相堤岸亚相天然堤天然堤决口扇决口扇河漫亚相河漫亚相河漫滩河漫滩

16、河漫湖泊河漫湖泊河漫沼泽河漫沼泽牛轭湖亚相牛轭湖亚相第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 （一）河床亚相（一）河床亚相/河道亚相河道亚相 河床：河谷中经常流水的部分，即平水期水流所占的最低部分。河床：河谷中经常流水的部分，即平水期水流所占的最低部分。 1、河床滞留沉积、河床滞留沉积 上游搬运来的或就近侧向侵蚀河岸形成的砾石等粗碎屑物质滞留在河上游搬运来的或就近侧向侵蚀河岸形成的砾石等粗碎屑物质滞留在河床底部，堆积成不连续的、厚度较薄的沉积物。床底部，堆积成不连续的、厚度较薄的沉积物。 沉积物：沉积物：以砾石等粗碎屑为主，以砾石等粗碎屑为主，时有垮塌或冲刷泥砾时有垮塌或冲刷泥砾，砂和粉砂极

17、少。，砂和粉砂极少。 结结 构：构：分选和磨圆较差。分选和磨圆较差。 构构 造：造：冲刷冲刷-充填构造；叠瓦状构造，砾石扁平面倾向河流上游。充填构造；叠瓦状构造，砾石扁平面倾向河流上游。 横向上：横向上：断续的透镜状、席状。断续的透镜状、席状。 垂向上：垂向上：河流沉积的最底部，向上过渡为边滩沉积。河流沉积的最底部，向上过渡为边滩沉积。河流沉积底部滞留沉积河流沉积底部滞留沉积1下伏沉积岩层；下伏沉积岩层；2-河流沉积砂岩；河流沉积砂岩；3下伏沉积岩层的砾石下伏沉积岩层的砾石第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式侧向侵蚀河岸形成的泥砾侧向侵蚀河岸形成的泥砾第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉

18、积模式丰丰10井；井；1434.15-1435.5m和和1461-1468.5m2 2/2岩性突变冲刷面2 1/2河床滞留沉积河道砂1 1/10 第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 （一）河床亚相（一）河床亚相/河道亚相河道亚相 2、 边滩（点沙坝、曲流沙坝）沉积边滩（点沙坝、曲流沙坝）沉积 曲流河中最重要的砂体类型曲流河中最重要的砂体类型 河道凸岸侧向加积的结果河道凸岸侧向加积的结果横向环流边滩形成机理 第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式n 边滩沉积特征边滩沉积特征沉积物：沉积物：以砂为主以砂为主 成分成熟度较低成分成熟度较低结结 构：构：跳跃和悬浮总体跳跃和悬浮总体 跳跃组

19、分为主跳跃组分为主 分选和磨圆中等分选和磨圆中等构构 造：造：大中型槽状大中型槽状、 板状交错层理，板状交错层理， 平行层理平行层理垂垂 向：向上粒度变细；向：向上粒度变细； 层理规模变小层理规模变小横横 向：板状、透镜状向：板状、透镜状平平 面：面：带状带状河谷形态？河谷形态？第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式边滩的平面形态：单一边滩复合体呈边滩的平面形态：单一边滩复合体呈“耳状耳状”第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式0m0m5.3m9.6m9.8m5.7m0m0m7.6m7.3m5.3m9m7m7m9m曲流河砂体厚度等值线示意图曲流

20、河砂体厚度等值线示意图河河道道第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式0m0m5.3m9.6m9.8m5.7m0m0m7.6m7.3m5m5m7m9m9m7m河河道道边滩边滩边滩边滩5.3m湖南澧水河中的砾石质边滩湖南澧水河中的砾石质边滩第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 （二）堤岸亚相（二）堤岸亚相 发育在河床沉积的上部，属于河流相的顶层沉积。发育在河床沉积的上部，属于河流相的顶层沉积。 与河床沉积相比，岩石类型简单，粒度较细，小型交错层理为主。与河床沉积相比，岩石类型简单，粒度较细，小型交错层理为主。 进一步可分为进一步可分为天然堤和决口

21、扇天然堤和决口扇两个沉积微相。两个沉积微相。n沉积物沉积物：粉砂、泥的薄互层粉砂、泥的薄互层，向河道，向河道方向可有方向可有细砂细砂。一般单旋回厚几。一般单旋回厚几cm-几十几十cm。n构造：构造：小型波状、攀升、槽状层理、小型波状、攀升、槽状层理、平行层理，顶部可有水平层理、暴露平行层理，顶部可有水平层理、暴露构造。构造。n垂向：垂向：边滩沉积之上边滩沉积之上n剖面：剖面：楔形楔形n平面：平面：豆荚状豆荚状第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 1、天然堤、天然堤 洪水期河水溢出河床，粉砂、泥沿河床两洪水期河水溢出河床，粉砂、泥沿河床两岸迅速堆积所形成的平行于河床的沙堤。岸迅速堆积所形成

22、的平行于河床的沙堤。 凹岸天然堤发育较好，凸岸天然堤与边滩凹岸天然堤发育较好，凸岸天然堤与边滩互层互层第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 2、决口扇、决口扇 洪水冲决天然堤，沙、泥物质在其外侧由于流速降低堆积形成的洪水冲决天然堤，沙、泥物质在其外侧由于流速降低堆积形成的扇形沉积体。扇形沉积体。 沉积物：沉积物：细砂、粉砂，较天然堤粗。细砂、粉砂，较天然堤粗。 构构 造：造：中小型交错、波状层理，冲刷中小型交错、波状层理，冲刷-充填构造。充填构造。 垂向上：垂向上：上下均为河漫泥质沉积。单旋回厚十几上下均为河漫泥质沉积。单旋回厚十几cm-几米。几米。 剖面上：剖面上：透镜状透镜状 平面上

23、：平面上：舌形或扇形舌形或扇形 垂向上：垂向上：正粒序正粒序第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 （三）河漫亚相（三）河漫亚相（泛滥盆地沉积或泛滥平原沉积）泛滥盆地沉积或泛滥平原沉积）平原河流的亚相类型，位于天然堤外侧。平原河流的亚相类型，位于天然堤外侧。地势低洼、平坦，洪水泛滥期间，水流漫溢天然堤，流速降低，使河流地势低洼、平坦，洪水泛滥期间，水流漫溢天然堤，流速降低，使河流悬浮沉积物大量堆积。悬浮沉积物大量堆积。沉积物粒度最细，主要为粉砂岩和粘土岩。沉积物粒度最细，主要为粉砂岩和粘土岩。沉积构造简单，主要为波状层理和水平层理。沉积构造简单，主要为波状层理和水平层理。平面上位于堤岸亚相

24、外侧，垂向上位于河床或堤岸亚相纸上。平面上位于堤岸亚相外侧，垂向上位于河床或堤岸亚相纸上。可进一步划分河漫滩、河漫湖泊和河漫沼泽沉积微相。可进一步划分河漫滩、河漫湖泊和河漫沼泽沉积微相。第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 1、河漫滩微相、河漫滩微相 河床外侧河谷底部较平坦的部分，河床外侧河谷底部较平坦的部分，平水期无水平水期无水，洪水期被水淹没。，洪水期被水淹没。 沉积物：沉积物：粉砂、粘土为主。粉砂、粘土为主。 构构 造：造：水平层理、波状层理、不对称波痕、各种暴露构造。水平层理、波状层理、不对称波痕、各种暴露构造。 垂向上：垂向上：垂向加积产物，位于河流相旋回的上部。垂向加积产物，

25、位于河流相旋回的上部。第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 2、河漫湖泊微相、河漫湖泊微相 河床外河床外长期积水长期积水的洼地，积水多源于河流泛滥，以及地下水。的洼地，积水多源于河流泛滥，以及地下水。 沉积物：沉积物：粘土岩为主、可有粉砂。粘土岩为主、可有粉砂。 构构 造：造：水平层理。水平层理。 干干 旱：旱：干裂、钙质和铁质结核、石膏干裂、钙质和铁质结核、石膏盐湖。盐湖。 潮潮 湿：湿：生物繁茂，有机质丰富生物繁茂，有机质丰富 。第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 3、河漫沼泽、河漫沼泽 潮湿气候条件下，河漫滩上低洼积水地带，植物繁盛，形成沼泽；潮湿气候条件下，河漫滩上低洼积水地带，植物繁盛，形成沼泽；或由潮湿气候区河漫湖泊发展而来。或由潮湿气候区河漫湖泊发展而来。 沉积物：沉积物：与河漫湖泊多相似，特别的是泥炭沉积与河漫湖泊多相似，特别的是泥炭沉积 构构 造：造：粘土岩中有时可见水平层理粘土岩中有时可见水平层理第二节第二节 河流的沉积模式河流的沉积模式 （四）牛轭湖亚相（四）牛轭湖亚相废弃的积水河道废弃的积水河道废弃作用：串沟取直废弃作用：串沟取直 颈项截直颈