更新时间:2024-07-01 09:02
曲流河沉积(meandering river deposit)又称蛇曲河沉积、高弯度河沉积,是指弯度指数2~13,坡降小,河床稳定,凸岸坝发育,滨河床沙坝不发育,宽深比较小(<10)的河流的沉积。
曲流河的主要亚环境类型(即微地貌单元)有河道(包括河床滞留和边滩—Point bar)、牛轭湖(Oxbow lake)、天然堤(Natural levee)、决口扇(Crevasse splay)、河漫滩等类型。
(1)河床滞留沉积
又称河道滞留沉积,它由粗砾岩和底部河床滞留砾岩组成,是在河流流量最高时短距离搬运的产物。在正常流动情况下,由于流水冲刷与分选作用,细粒物质不断被带走,砾石则滞留在河床底部。这类沉积常位于河流沉积剖面的底部,其特征明显,向上颗粒逐渐变细过渡为边滩沉积。
(2)边滩
边滩沉积又称点砂坝沉积,是蛇曲河流最主要的地貌单元,也是河床侧向迁移作用的必然产物。河水在河道中呈螺旋状前进,并不断对外岸(或凹岸)进行冲刷作用,又由于横向环流将河流中的搬运物带到内岸(或凸岸)沉积下来,这就形成了以侧向加积为主的沉积特征。开始仅仅形成浅滩(Riffles),随着河流的不断侧向迁移,浅滩也不断增长,并在河流内弯部分形成宽阔的边滩。凹岸水深,则流速大,凸岸则水浅,流速小。底流在侧向运动中强度逐渐减弱,因而引起了碎屑的沉积分异作用,使其沉积物具有明显的特点。在边滩下部比较靠近河心的部位,沉积较粗的颗粒(以砂粒为主);上部离河心较远,沉积较细物质。
边滩的大小和形态是随着河流的大小和弯曲度而变化,在较小的河流中,边滩较为简单,位于河曲的凸岸一侧,并平缓地向河道倾斜。在大的河流中,相对较为复杂,主要是在洪水期,当部分河流经过点砂坝表面时,便形成流槽和流槽砂坝,每一个流槽砂坝代表河道在一次洪水期中迁移的结果。
边滩的厚度近似于河床的深度,其宽度则决定河流的大小与弯曲度,河道宽、弯曲度大,边滩发育就宽阔,反之亦然。
牛轭湖沉积属废弃河道沉积,主要是洪水期带来的细粒物质,如粉砂和泥质等。蛇曲河道在发育过程中,由于截直作用或冲裂作用,可以使某一段河道或整个河道废弃,从而形成牛轭湖沉积或废弃河道沉积。
牛轭湖的形成与河流截直作用相关联,而河道的废弃除了与截直作用有关外,还有冲裂作用:截直又可分为串沟截直与颈项截直。
(1)串沟截直
河道逐渐占据边滩上的老洼地(浅槽)而压缩短期流程的现象称为串沟截直。在逐渐废弃的河道中的水流量逐渐减少,沉积了较厚的粉、细砂,这就构成了这种砂多泥少的层序结构特征。
(2)颈部截直
在曲流环最狭窄的颈部突然截断,形成新的河道后,
被截断的曲流环的出口和入口很快地被砂淤塞,水流量也很快减为零。随后便堆积了粉砂、粘土等细粒悬浮沉积物。因此,不同的截直作用所造成的沉积序列不同。
(3)冲裂作用
在弯曲度较大的曲流河中,由于曲流河道反复不断地被截断、废弃,并堆积了细粒物质。这些堵塞物一般难以被侵蚀掉,而是愈积愈多,到一定阶段,它们便将曲流带封闭起来。这时整个曲流带由于垂向加积而高出泛滥平原的通常高度,当洪水时期,天然堤一次大的决口就可以使河流发生冲裂作用。
天然堤沉积也是曲流河的主要特征之一,它分布于蛇曲河道两岸。天然堤是由于洪水期河水漫越河岸,当河水流速降低时,携带的大量悬浮物质在岸边很快沉积下来所形成。其沉积物质比边滩细,随着远离河道,其粒度相应减小。
天然堤在平面上的形态随河道弯曲呈条带状弯曲体,是一种楔形脊状沉积物。在横剖面上为不对称的三角形,向河道一侧较陡,向泛滥平原一侧平缓。并逐渐向后过渡。天然堤的顶面代表了最大洪水期所达到的水位高度。其岩石的粒度比边滩要细,但比运离河道的洪泛平原或泛滥平原沉积要粗,垂向上紧靠边滩沉积之上,沉积构造发育,可见各种小型沙纹层理、不规则的水平纹层、干裂和植物根等。
河漫滩也叫泛滥平原(Overbank,Floodplain)是曲流河系中面积分布最广的部分。在现代地貌学中,泛滥平原与冲积平原(Alluvial plain)可谓同意词,但在沉积学中,冲积平原多是指从冲积扇上或辫状河周围的平原。因此,河漫滩是在洪水泛滥期间,河水溢出到曲流河两岸平原中最低洼部分,故又称河漫滩为泛滥盆地。这里的沉积物主要是洪水带来的悬浮载荷,沉积的岩石有泥岩、粉砂岩以及薄层泥质灰岩,是典型的漫积产物。在气候干燥地区,可见泥裂构造和钙质及铁质结核。在潮湿条件下,植物生长茂盛。进一步可发展成沼泽,形成大量有机物质堆积,甚至出现泥炭层或煤层沉积。
在剖面上,它位于冲积相旋回的上部,河流的弯度愈大,剖面上代表洪泛平原的细屑沉积愈厚。另外,在泛滥平原中常可形成洪泛(泛滥)盆地或叫河漫湖,它是洪泛平原中的最低部分。其地形平坦,排水性差,因而起着沉积盆地的作用。在洪水期,越岸的水流经过天然提和决口扇沉积了较粗的物质之后,悬浮的细粒物质主要在洪泛盆地中沉积下来。但其沉积速度较慢,一次洪水期的沉积厚度约1~2cm。
在高水位时,过量的洪水冲决天然堤,并在堤岸靠平原方向的斜坡上形成树枝状水系的扇状堆积物,称之为决口扇。
决口扇沉积是一种舌状体的砂体,剖面上呈透镜体状。厚度一般不大,从十几厘米到几米,粒度常常都比与之相连的堤岸沉积要粗。
曲流河各微相在剖面上的出现顺序,自下而上可分为四个沉积单元:
①河道底部的滞留沉积;
②边滩沉积,ε-型板状交错层理;
③边滩顶部或叫坝顶,发育有良好的爬升波痕纹理或小型槽状交错层理;
④垂向加积或漫积,具体为天然堤和泛滥平原沉积。主要由断续波状(小型流水沙纹)交错层理粉砂岩和水平纹理粉砂质泥岩及块状泥岩组成。
20世纪60年代,Allen(1963)提出的曲流河的沉积模式,至今仍被看作是曲流河的经典沉积模式,其特点可如下:
①以陆源碎屑岩为主。从下到上依次为砾岩、砂岩和泥岩。岩性变化频繁,极不稳定,上部偶见泥质灰岩薄层。
②沉积构造向上变小,交错层理类型由大型变到小型,向上逐渐出现波状和爬升波状层理,中间夹有水平层理,并可发育泥裂、雨痕等。
③常见植物印痕和植物根,可能有泥炭和煤,也见少量淡水软体动物,如腹足类和双壳类等。以上沉积模式反映曲流河宏观标志组合。在微观上,这些岩层特别是砂岩,在粒度分布、它生和自生矿物成分及其组合特点等方面都比较明显。