曲流河道沉積相特點(diǎn)

曲流河道沉積根據(jù)沉積環(huán)境和沉積物特征可將曲流河相進(jìn)一步劃分為河床，堤岸、河漫、廢棄河道充填四個(gè)亞相。

河床亞相又稱(chēng)河道亞相或底層亞相，它構(gòu)成河流沉積單元的基底，是曲流河道沉積中的主要砂體和有利儲(chǔ)集地帶。巖石類(lèi)型以砂巖為主，次為礫巖，碎屑粒度是河流沉積物中最粗的。河床亞相內(nèi)部發(fā)育多種層理，但缺少動(dòng)植物化石，僅見(jiàn)破碎的植物枝干等殘?bào)w，巖體形態(tài)多具透鏡狀，底部具明顯的沖刷界面。

堤岸亞相垂向上常發(fā)育在河床沉積的上部，相對(duì)河床亞相而言，屬頂層沉積，與河床沉積相比，其巖石類(lèi)型簡(jiǎn)單，粒度較細(xì)，可進(jìn)一步分為天然堤和決口扇兩個(gè)沉積微相。

河漫亞相指河漫沉積位于天然堤外側(cè)，是泛濫洪水在河床外廣闊平原上垂向加積的產(chǎn)物，充當(dāng)蓋層和隔層，又稱(chēng)泛濫盆地沉積。

廢棄河道充填亞相是曲流河道沉積體系中一種特有的沉積相，河道廢棄的方式通常有三種：曲流截直、流槽截直和沖裂作用。

曲流河道一般為單河道，河道坡降緩，較穩(wěn)定，彎曲強(qiáng)烈，彎度指數(shù)一般大于1.5，寬深比低，一般小于40。曲流河流量穩(wěn)定，搬運(yùn)方式以懸浮負(fù)載和混合負(fù)載為主，因此沉積物較細(xì)，一般為泥砂沉積。河道中的水動(dòng)力結(jié)構(gòu)是螺旋型前進(jìn)的不對(duì)稱(chēng)橫向環(huán)流體系。沉積物持續(xù)的側(cè)向加積最終在凸岸形成點(diǎn)沙壩。點(diǎn)沙壩是河床側(cè)向遷移和沉積物側(cè)向加積的結(jié)果，是曲流河沉積中主要的沉積單元和儲(chǔ)集層。

曲流河道又稱(chēng)蛇曲河道，指平面上呈條帶狀分布的河道，多出現(xiàn)在流域較大的河流中下游的平原地帶（尤其是近?；蚪皆?。

曲流河道寬深計(jì)算方法的經(jīng)驗(yàn)公式如下所述：

（1）ω=6.8d^1.54

（2）ω=1.5d/tanβ

（3）ω=7.44d^1.01

（4）ω=64.6d^1.54

（5）ω=0.01d^2.9

（6）ω=0.95d^2.07

（7）ω=12.1d^1.85

（8）ω=513d^1.35

（9）ω=59.9d^1.8

式（1）對(duì)彎曲度大于1.7的曲流河較為適用，且計(jì)算得到的滿岸河道寬度為河流滿岸時(shí)期的單河道寬度。

式（2）是利用河道側(cè)積層傾角計(jì)算河道寬度，適用于露頭研究。根據(jù)鄂爾多斯盆地特有的露頭條件，國(guó)內(nèi)學(xué)者詳細(xì)描述了曲流河沉積體系的內(nèi)部構(gòu)成，建立了點(diǎn)壩側(cè)積面傾角與砂體寬度之間的關(guān)系式，為砂體寬度預(yù)測(cè)提供了新途徑；另外，國(guó)內(nèi)學(xué)者應(yīng)用此公式對(duì)孤島油田曲流河點(diǎn)壩儲(chǔ)層的空間展布進(jìn)行了合理的預(yù)測(cè)。

式（3）是Lorenz應(yīng)用Leopold、Wolman（1960）和Carlston（1965）的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到的曲流帶寬度與深度之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，較準(zhǔn)確地反映了曲流河沉積特征。

式（4）為Collinson統(tǒng)計(jì)得到的曲流河道寬深關(guān)系公式，適用于發(fā)育程度較高的曲流河沉積體系。此公式擬合的過(guò)程中并未排除非曲流河道砂巖數(shù)據(jù)，因此在應(yīng)用時(shí)需要進(jìn)行多方面驗(yàn)證，才能達(dá)到理想效果。

式（5）適用于低寬深比河流（網(wǎng)狀河）的寬深定量計(jì)算。

式（6）適用于確定曲流河的最小寬深比。

式（7）適用于多河型共存的河流沉積體系。

式（8）、式（9）適用于辮狀河等在沉積時(shí)側(cè)向上未受限制的河流體系。 2100433B

曲流河的主要亞環(huán)境類(lèi)型（即微地貌單元）有河道（包括河床滯留和邊灘—Point bar）、牛軛湖（Oxbow lake）、天然堤（Natural levee）、決口扇（Crevasse splay）、河漫灘等類(lèi)型。

曲流河沉積河道

（1）河床滯留沉積

又稱(chēng)河道滯留沉積，它由粗礫巖和底部河床滯留礫巖組成，是在河流流量最高時(shí)短距離搬運(yùn)的產(chǎn)物。在正常流動(dòng)情況下，由于流水沖刷與分選作用，細(xì)粒物質(zhì)不斷被帶走，礫石則滯留在河床底部。這類(lèi)沉積常位于河流沉積剖面的底部，其特征明顯，向上顆粒逐漸變細(xì)過(guò)渡為邊灘沉積。

（2）邊灘

邊灘沉積又稱(chēng)點(diǎn)砂壩沉積，是蛇曲河流最主要的地貌單元，也是河床側(cè)向遷移作用的必然產(chǎn)物。河水在河道中呈螺旋狀前進(jìn)，并不斷對(duì)外岸（或凹岸）進(jìn)行沖刷作用，又由于橫向環(huán)流將河流中的搬運(yùn)物帶到內(nèi)岸（或凸岸）沉積下來(lái)，這就形成了以側(cè)向加積為主的沉積特征。開(kāi)始僅僅形成淺灘（Riffles），隨著河流的不斷側(cè)向遷移，淺灘也不斷增長(zhǎng)，并在河流內(nèi)彎部分形成寬闊的邊灘。凹岸水深，則流速大，凸岸則水淺，流速小。底流在側(cè)向運(yùn)動(dòng)中強(qiáng)度逐漸減弱，因而引起了碎屑的沉積分異作用，使其沉積物具有明顯的特點(diǎn)。在邊灘下部比較靠近河心的部位，沉積較粗的顆粒（以砂粒為主）；上部離河心較遠(yuǎn)，沉積較細(xì)物質(zhì)。

邊灘的大小和形態(tài)是隨著河流的大小和彎曲度而變化，在較小的河流中，邊灘較為簡(jiǎn)單，位于河曲的凸岸一側(cè)，并平緩地向河道傾斜。在大的河流中，相對(duì)較為復(fù)雜，主要是在洪水期，當(dāng)部分河流經(jīng)過(guò)點(diǎn)砂壩表面時(shí)，便形成流槽和流槽砂壩，每一個(gè)流槽砂壩代表河道在一次洪水期中遷移的結(jié)果。

邊灘的厚度近似于河床的深度，其寬度則決定河流的大小與彎曲度，河道寬、彎曲度大，邊灘發(fā)育就寬闊，反之亦然。

曲流河沉積牛軛湖

牛軛湖沉積屬?gòu)U棄河道沉積，主要是洪水期帶來(lái)的細(xì)粒物質(zhì)，如粉砂和泥質(zhì)等。蛇曲河道在發(fā)育過(guò)程中，由于截直作用或沖裂作用，可以使某一段河道或整個(gè)河道廢棄，從而形成牛軛湖沉積或廢棄河道沉積。

牛軛湖的形成與河流截直作用相關(guān)聯(lián)，而河道的廢棄除了與截直作用有關(guān)外，還有沖裂作用：截直又可分為串溝截直與頸項(xiàng)截直。

（1）串溝截直

河道逐漸占據(jù)邊灘上的老洼地（淺槽）而壓縮短期流程的現(xiàn)象稱(chēng)為串溝截直。在逐漸廢棄的河道中的水流量逐漸減少，沉積了較厚的粉、細(xì)砂，這就構(gòu)成了這種砂多泥少的層序結(jié)構(gòu)特征。

（2）頸部截直

在曲流環(huán)最狹窄的頸部突然截?cái)?，形成新的河道后?

被截?cái)嗟那鳝h(huán)的出口和入口很快地被砂淤塞，水流量也很快減為零。隨后便堆積了粉砂、粘土等細(xì)粒懸浮沉積物。因此，不同的截直作用所造成的沉積序列不同。

（3）沖裂作用

在彎曲度較大的曲流河中，由于曲流河道反復(fù)不斷地被截?cái)?、廢棄，并堆積了細(xì)粒物質(zhì)。這些堵塞物一般難以被侵蝕掉，而是愈積愈多，到一定階段，它們便將曲流帶封閉起來(lái)。這時(shí)整個(gè)曲流帶由于垂向加積而高出泛濫平原的通常高度，當(dāng)洪水時(shí)期，天然堤一次大的決口就可以使河流發(fā)生沖裂作用。

曲流河沉積天然堤

天然堤沉積也是曲流河的主要特征之一，它分布于蛇曲河道兩岸。天然堤是由于洪水期河水漫越河岸，當(dāng)河水流速降低時(shí)，攜帶的大量懸浮物質(zhì)在岸邊很快沉積下來(lái)所形成。其沉積物質(zhì)比邊灘細(xì)，隨著遠(yuǎn)離河道，其粒度相應(yīng)減小。

天然堤在平面上的形態(tài)隨河道彎曲呈條帶狀彎曲體，是一種楔形脊?fàn)畛练e物。在橫剖面上為不對(duì)稱(chēng)的三角形，向河道一側(cè)較陡，向泛濫平原一側(cè)平緩。并逐漸向后過(guò)渡。天然堤的頂面代表了最大洪水期所達(dá)到的水位高度。其巖石的粒度比邊灘要細(xì)，但比運(yùn)離河道的洪泛平原或泛濫平原沉積要粗，垂向上緊靠邊灘沉積之上，沉積構(gòu)造發(fā)育，可見(jiàn)各種小型沙紋層理、不規(guī)則的水平紋層、干裂和植物根等。

曲流河沉積河漫灘

河漫灘也叫泛濫平原（Overbank，F(xiàn)loodplain）是曲流河系中面積分布最廣的部分。在現(xiàn)代地貌學(xué)中，泛濫平原與沖積平原（Alluvial plain）可謂同意詞，但在沉積學(xué)中，沖積平原多是指從沖積扇上或辮狀河周?chē)钠皆?。因此，河漫灘是在洪水泛濫期間，河水溢出到曲流河兩岸平原中最低洼部分，故又稱(chēng)河漫灘為泛濫盆地。這里的沉積物主要是洪水帶來(lái)的懸浮載荷，沉積的巖石有泥巖、粉砂巖以及薄層泥質(zhì)灰?guī)r，是典型的漫積產(chǎn)物。在氣候干燥地區(qū)，可見(jiàn)泥裂構(gòu)造和鈣質(zhì)及鐵質(zhì)結(jié)核。在潮濕條件下，植物生長(zhǎng)茂盛。進(jìn)一步可發(fā)展成沼澤，形成大量有機(jī)物質(zhì)堆積，甚至出現(xiàn)泥炭層或煤層沉積。

在剖面上，它位于沖積相旋回的上部，河流的彎度愈大，剖面上代表洪泛平原的細(xì)屑沉積愈厚。另外，在泛濫平原中常可形成洪泛（泛濫）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，因而起著沉積盆地的作用。在洪水期，越岸的水流經(jīng)過(guò)天然提和決口扇沉積了較粗的物質(zhì)之后，懸浮的細(xì)粒物質(zhì)主要在洪泛盆地中沉積下來(lái)。但其沉積速度較慢，一次洪水期的沉積厚度約1～2cm。

曲流河沉積決口扇

在高水位時(shí)，過(guò)量的洪水沖決天然堤，并在堤岸靠平原方向的斜坡上形成樹(shù)枝狀水系的扇狀堆積物，稱(chēng)之為決口扇。

決口扇沉積是一種舌狀體的砂體，剖面上呈透鏡體狀。厚度一般不大，從十幾厘米到幾米，粒度常常都比與之相連的堤岸沉積要粗。

20世紀(jì)60年代，Allen（1963）提出的曲流河的沉積模式，至今仍被看作是曲流河的經(jīng)典沉積模式，其特點(diǎn)可如下：

①以陸源碎屑巖為主。從下到上依次為礫巖、砂巖和泥巖。巖性變化頻繁，極不穩(wěn)定，上部偶見(jiàn)泥質(zhì)灰?guī)r薄層。

②沉積構(gòu)造向上變小，交錯(cuò)層理類(lèi)型由大型變到小型，向上逐漸出現(xiàn)波狀和爬升波狀層理，中間夾有水平層理，并可發(fā)育泥裂、雨痕等。

③常見(jiàn)植物印痕和植物根，可能有泥炭和煤，也見(jiàn)少量淡水軟體動(dòng)物，如腹足類(lèi)和雙殼類(lèi)等。以上沉積模式反映曲流河宏觀標(biāo)志組合。在微觀上，這些巖層特別是砂巖，在粒度分布、它生和自生礦物成分及其組合特點(diǎn)等方面都比較明顯。 2100433B

曲流河各微相在剖面上的出現(xiàn)順序，自下而上可分為四個(gè)沉積單元：

①河道底部的滯留沉積；

②邊灘沉積，ε－型板狀交錯(cuò)層理；

③邊灘頂部或叫壩頂，發(fā)育有良好的爬升波痕紋理或小型槽狀交錯(cuò)層理；

④垂向加積或漫積，具體為天然堤和泛濫平原沉積。主要由斷續(xù)波狀（小型流水沙紋）交錯(cuò)層理粉砂巖和水平紋理粉砂質(zhì)泥巖及塊狀泥巖組成。