沉积岩石学-河流相

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1、第三节第三节 河流相河流相Fluvial facies教材第教材第18章章一、概述一、概述河流河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道，是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。营力。 在河流在河流搬运过程中搬运过程中伴随有沉积伴随有沉积作用，形成作用，形成了广泛的河了广泛的河流沉积。流沉积。1、水流特征、水流特征河流的水流流态属于质点运动轨迹很不规则的河流的水流流态属于质点运动轨迹很不规则的紊流。紊流。在平直河段，水流形成两个对称的横向环流。在平直河段，水流形成两个对称的横向环流。在弯曲河道中，主流线沿河床弯曲

2、。在弯曲河道中，主流线沿河床弯曲。2、流水作用、流水作用侵蚀作用侵蚀作用搬运作用搬运作用河流沉积物可按悬移、推移、和跳跃方式搬运河流沉积物可按悬移、推移、和跳跃方式搬运堆积作用堆积作用侧向加积、垂向加积侧向加积、垂向加积1、河流的分类、河流的分类按地形及坡降，河流可分为按地形及坡降，河流可分为山区河流山区河流和和平原河平原河流流。按河流发育阶段，按河流发育阶段，河流可分为河流可分为幼年期幼年期河流、河流、壮年期壮年期河流、河流、老年期老年期河河流。流。二、河流的类型二、河流的类型拉斯特拉斯特(Rust, 1978)根据河道分岔参数和弯曲度根据河道分岔参数和弯曲度提出了一个河流分类体系。提出了一

3、个河流分类体系。其中弯度指数其中弯度指数=河道长度河道长度/河谷长度河谷长度单河道单河道(河道分岔参数河道分岔参数1)低弯度低弯度(弯度指数弯度指数1.5)曲流河曲流河(蛇曲河蛇曲河) 网状河网状河 2、不同类型河流的主要特征、不同类型河流的主要特征平直河平直河Straight river弯度小，仅出现于大型河流某一河段的较短距弯度小，仅出现于大型河流某一河段的较短距离内，或属于小型河流。离内，或属于小型河流。曲流河曲流河(蛇曲河蛇曲河)Meandering river单河道，弯度指数单河道，弯度指数1.5，河道较稳定，宽深比，河道较稳定，宽深比低，一般小于低，一般小于40。主要分布于河流的中

4、下流地区。主要分布于河流的中下流地区。侧向侵蚀和加积作用使河床向凹岸迁移，凸岸侧向侵蚀和加积作用使河床向凹岸迁移，凸岸形成点砂坝形成点砂坝(边滩边滩)。辫状河辫状河Braided river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。河道宽而浅，弯曲度小，其宽河道宽而浅，弯曲度小，其宽/深比值深比值40，弯，弯度指数度指数1.5，河道砂坝，河道砂坝(心滩心滩)发育。发育。河流坡降大，河道不固定，迁移迅速，亦称河流坡降大，河道不固定，迁移迅速，亦称“游荡性河游荡性河”。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。网状河网状河Anastomo

5、sing river具弯曲的多河道特征，具弯曲的多河道特征，河道窄而深，顺流向下呈河道窄而深，顺流向下呈网结状。网结状。河道沉积物搬运方式以河道沉积物搬运方式以悬浮负载为主，沉积厚度与悬浮负载为主，沉积厚度与河道宽度成比例变化。河道宽度成比例变化。多发育在河流的中、下多发育在河流的中、下游地区。游地区。河流相河流相是河流沉积环境及其沉积特征的综合。是河流沉积环境及其沉积特征的综合。不同类型的河游，其沉积环境和沉积特征有所不同，不同类型的河游，其沉积环境和沉积特征有所不同，因此其沉积相也就有所差异。因此其沉积相也就有所差异。1、曲流河沉积特征及其沉积模式、曲流河沉积特征及其沉积模式艾伦艾伦(Al

6、len，1964)根据现代河流根据现代河流发育地貌特征，提出发育地貌特征，提出了曲流河沉积环境立了曲流河沉积环境立体模型。体模型。三、河流的沉积环境及其沉积特征三、河流的沉积环境及其沉积特征根据环境和沉积物特征，将根据环境和沉积物特征，将曲流河相曲流河相划分为四个亚相划分为四个亚相河床亚相河床亚相堤岸亚相堤岸亚相河漫亚相河漫亚相牛轭湖亚相牛轭湖亚相河床亚相河床亚相河道亚相或底层亚相河道亚相或底层亚相河床河床是河谷中经常流水的部分，即平水期水流是河谷中经常流水的部分，即平水期水流所占的最低部分。所占的最低部分。特征特征：岩石类型以砂岩为主，次为砾岩、粒度：岩石类型以砂岩为主，次为砾岩、粒度最粗，

7、层理发育，类型丰富多彩。缺少动植物化石。最粗，层理发育，类型丰富多彩。缺少动植物化石。底部具明显冲刷界面。底部具明显冲刷界面。河床亚相河床亚相河床滞留河床滞留沉积微相沉积微相边滩边滩沉积微相沉积微相河床滞留沉积微相河床滞留沉积微相以砾石为主以砾石为主，成分复杂，有少量泥砾，砂很少，成分复杂，有少量泥砾，砂很少，有时有硅化木。有时有硅化木。砾石呈叠瓦状排列，砾石呈叠瓦状排列，厚度不大，呈透镜状断续厚度不大，呈透镜状断续分布于河床最底部，向上分布于河床最底部，向上过渡为边滩或心滩沉积。过渡为边滩或心滩沉积。硅化木硅化木边滩沉积微相边滩沉积微相“点砂坝点砂坝”或或“内弯坝内弯坝” 沉积物沉积物以砂为

8、主以砂为主，混有砾、粉砂和粘土；，混有砾、粉砂和粘土；沉积物成分复杂，沉积物成分复杂，成熟度低成熟度低，不稳定组分多，不稳定组分多，长石含量高；长石含量高；层理层理以大型交错层理为主以大型交错层理为主，尤其以板状交错层，尤其以板状交错层理最发育，还有平行层理及槽状交错层理，上部可理最发育，还有平行层理及槽状交错层理，上部可出现沙纹层理；出现沙纹层理；垂向上，自下而上常出现垂向上，自下而上常出现由粗由粗至细至细的粒度或岩性的粒度或岩性正韵律正韵律。砂体几何形态呈板状，厚度砂体几何形态呈板状，厚度1m30m，宽几十米几十公里。，宽几十米几十公里。堤岸亚相堤岸亚相垂向上常发育在河床沉积的上部。垂向上

9、常发育在河床沉积的上部。与河床亚相比，其岩石类型简单，粒度较细，与河床亚相比，其岩石类型简单，粒度较细，小型交错层理为主。小型交错层理为主。堤岸亚相堤岸亚相天然堤天然堤沉积微相沉积微相决口扇决口扇沉积微相沉积微相天然堤沉积微相天然堤沉积微相是在洪水期河水漫越河岸时所携带的沉积物堆是在洪水期河水漫越河岸时所携带的沉积物堆积而成。积而成。主要由主要由细砂岩细砂岩、粉砂岩粉砂岩、泥岩泥岩组成，垂向上突组成，垂向上突出的特点是出的特点是砂、泥岩组成薄互层砂、泥岩组成薄互层。层理构造以层理构造以小型波状交错层理小型波状交错层理和和槽状交错层理槽状交错层理为特征，其垂向序为特征，其垂向序列是下部砂质岩中发

10、育交错层理，列是下部砂质岩中发育交错层理，上部泥质岩中则发育水平层理。上部泥质岩中则发育水平层理。泥岩中可见干裂、雨痕、虫迹泥岩中可见干裂、雨痕、虫迹以及植物根等，常有钙质结核发育。以及植物根等，常有钙质结核发育。决口扇沉积微相决口扇沉积微相发洪时过量的洪水可冲决发洪时过量的洪水可冲决天然堤，在天然堤靠洪泛平原天然堤，在天然堤靠洪泛平原一侧的斜坡上形成舌状决口扇一侧的斜坡上形成舌状决口扇沉积。沉积。主要由主要由细砂岩细砂岩和和粉砂岩粉砂岩组成；组成；具小型交错层理、波状层理及水平层理，常见具小型交错层理、波状层理及水平层理，常见冲刷和充填构造，有植物化石碎片；冲刷和充填构造，有植物化石碎片；岩

11、体形态呈舌状，向河漫平原方向变薄、尖岩体形态呈舌状，向河漫平原方向变薄、尖灭，剖面上呈透镜状。灭，剖面上呈透镜状。河漫亚相河漫亚相是平原河流的亚相类型，位于天然堤的外侧，是平原河流的亚相类型，位于天然堤的外侧，地势地洼而平坦。又称地势地洼而平坦。又称泛滥盆地沉积泛滥盆地沉积。沉积类型简单，主要为沉积类型简单，主要为粉砂岩粉砂岩和和粘土岩粘土岩，粒度，粒度是河流沉积中最细的。是河流沉积中最细的。河漫亚相河漫亚相河漫滩河漫滩沉积微相沉积微相河漫湖泊河漫湖泊沉积微相沉积微相层理类型单调，主要为层理类型单调，主要为波状层理波状层理和和水平层理水平层理。河漫沼泽河漫沼泽沉积微相沉积微相河漫滩沉积微相河漫

12、滩沉积微相河床外侧河谷底部河床外侧河谷底部较平坦的部分。较平坦的部分。以以粉砂岩粉砂岩为主，为主，亦有泥质岩。亦有泥质岩。河漫湖泊沉积微相河漫湖泊沉积微相以以粘土岩粘土岩为主，并有粉砂岩出现为主，并有粉砂岩出现 ；河漫沼泽沉积微相河漫沼泽沉积微相沉积特征与河漫湖泊沉积相似，但有沉积特征与河漫湖泊沉积相似，但有泥炭泥炭沉积。沉积。在河流迅速侧向迁移的情况下，天然堤在河流迅速侧向迁移的情况下，天然堤不发育，洪水泛滥可形成广阔平坦的河漫沉积不发育，洪水泛滥可形成广阔平坦的河漫沉积区，这时堤岸亚相与河漫亚相，已无什么区别，区，这时堤岸亚相与河漫亚相，已无什么区别，故统称为故统称为泛滥平原沉积泛滥平原沉

13、积。牛轭湖亚相牛轭湖亚相弯曲河流的截弯取直作用使被截掉的弯曲河道弯曲河流的截弯取直作用使被截掉的弯曲河道废弃，形成废弃，形成牛轭湖牛轭湖。主要为粉砂岩及粘土岩。主要为粉砂岩及粘土岩。粉砂岩中具交错层理，粘土岩中发育水平层理。粉砂岩中具交错层理，粘土岩中发育水平层理。常含有淡水软体动物化石和植物残骸。常含有淡水软体动物化石和植物残骸。岩体呈透镜状。岩体呈透镜状。曲流河沉积的垂向模式曲流河沉积的垂向模式曲流河沉积的典型垂向层序由沃克等曲流河沉积的典型垂向层序由沃克等(1976)提提出，这个标准模式由下至上可划分为四个沉积单元。出，这个标准模式由下至上可划分为四个沉积单元。第一沉积单元第一沉积单元第

14、二沉积单元第二沉积单元第三沉积单元第三沉积单元第四沉积单元第四沉积单元底层沉积底层沉积顶层沉积顶层沉积二二元元结结构构“二元结构二元结构” 是河流相沉积的重要特是河流相沉积的重要特征征在一个地区的河流沉积剖面上，在一个地区的河流沉积剖面上，若二元结构重复出现，则可形成多个若二元结构重复出现，则可形成多个间断性的正旋回，每个旋回即由一个间断性的正旋回，每个旋回即由一个二元结构组成，通常称为河流沉积的二元结构组成，通常称为河流沉积的一个一个“阶阶”。河流沉积旋回的河流沉积旋回的多阶性多阶性是河流相是河流相的又一重要特征。的又一重要特征。2、辫状河沉积特征及其沉积模式、辫状河沉积特征及其沉积模式辫状

15、河具多河道、河床坡降大、宽而浅、侧向辫状河具多河道、河床坡降大、宽而浅、侧向迁移迅速的特点。迁移迅速的特点。辫状河具有发育的心滩（河道砂坝），边滩沉辫状河具有发育的心滩（河道砂坝），边滩沉积不发育。积不发育。 心滩沉积物一般粒度心滩沉积物一般粒度较粗较粗，成分复杂，成熟，成分复杂，成熟度低。发育巨型或大型槽状、板状交错层理。度低。发育巨型或大型槽状、板状交错层理。辫状河的河道沉积中辫状河的河道沉积中发育河床滞留沉积发育河床滞留沉积，以，以砂砾沉积为主，其上发育心滩沉积。砂砾沉积为主，其上发育心滩沉积。辫状河河道迁移迅速，稳定性差，天然堤、辫状河河道迁移迅速，稳定性差，天然堤、决口扇、泛滥平原沉

16、积不发育，辫状河废弃河道一决口扇、泛滥平原沉积不发育，辫状河废弃河道一般不形成牛轭湖。般不形成牛轭湖。迄今为止，迄今为止，尚未概括出一尚未概括出一个典型的辫状个典型的辫状河垂向沉积层河垂向沉积层序模式。序模式。与曲流河相比，辫状河沉积在垂向层序上有与曲流河相比，辫状河沉积在垂向层序上有以下特点：以下特点：二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大，二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大，而顶层沉积不发育或厚度较小；而顶层沉积不发育或厚度较小；底层沉积的粒度粗，砂砾岩底层沉积的粒度粗，砂砾岩发育；发育；由河道迁移形成的各种层理由河道迁移形成的各种层理类型发育。类型发育。3、网状河沉积特征及其沉积模式、网

17、状河沉积特征及其沉积模式网状河是由窄而深及顺直到弯曲的、相互连接网状河是由窄而深及顺直到弯曲的、相互连接的低坡度网状稳定水道组成的交织河网系统。的低坡度网状稳定水道组成的交织河网系统。网状河搬运方式网状河搬运方式以以悬浮负载悬浮负载为主，沉为主，沉积作用以积作用以垂向加积垂向加积为为主，沉积物类型主要主，沉积物类型主要为河道、冲积岛、泛为河道、冲积岛、泛滥平原沉积。滥平原沉积。网状河主要发育于坡度平缓、气候潮湿、植被网状河主要发育于坡度平缓、气候潮湿、植被发育的河流中下游地区。发育的河流中下游地区。河道沉积河道沉积以砂岩为主，具槽状交错层理，底以砂岩为主，具槽状交错层理，底部可出现砾岩沉积。部

18、可出现砾岩沉积。网状河的河道间大量发育着网状河的河道间大量发育着冲积岛和泛滥平冲积岛和泛滥平原沉积原沉积，其特征与曲流河的河漫亚相类似，系由河，其特征与曲流河的河漫亚相类似，系由河漫沼泽、泥炭沼泽、河漫湖泊组成，又称漫沼泽、泥炭沼泽、河漫湖泊组成，又称河道间河道间“湿地湿地”，沉积物质主要为富含泥炭的粉砂和粘土。，沉积物质主要为富含泥炭的粉砂和粘土。网状河沉积的最大特点是网状河沉积的最大特点是泛滥平原分布极为广泛滥平原分布极为广泛泛，几乎占河流全部沉积面积的，几乎占河流全部沉积面积的6090%。厚度巨大的富含泥炭的粉砂和粘土是网状河流厚度巨大的富含泥炭的粉砂和粘土是网状河流占优势的沉积物。占优

19、势的沉积物。四、河流沉积组合和沉积体系四、河流沉积组合和沉积体系 向上游方向，与暂时性水流冲积作用的冲积扇向上游方向，与暂时性水流冲积作用的冲积扇相相连接；在中下游可形成广阔的泛滥平原；向下相相连接；在中下游可形成广阔的泛滥平原；向下游继续发展，可进入海岸平原及三角洲环境。游继续发展，可进入海岸平原及三角洲环境。沉积体系沉积体系受同一物源和同一水动力受同一物源和同一水动力系统控制的、成因上有内在联系的沉积体或系统控制的、成因上有内在联系的沉积体或沉积相在空间上有规律的组合。沉积相在空间上有规律的组合。从上游的冲积扇、辫状从上游的冲积扇、辫状河，至中下游的曲流河、网河，至中下游的曲流河、网状河，

20、到湖、海形成的三角状河，到湖、海形成的三角洲，属同一沉积体系，称为洲，属同一沉积体系，称为冲积沉积体系冲积沉积体系。1、岩石类型、岩石类型2、结构、结构五、古代河流沉积的鉴别标志五、古代河流沉积的鉴别标志以砂岩、粉砂岩和粘土岩为主，少量砾岩，碳以砂岩、粉砂岩和粘土岩为主，少量砾岩，碳酸盐岩极少出现。成分复杂，成熟度低。酸盐岩极少出现。成分复杂，成熟度低。粒级以砂、粉砂为主，分选差中等。粒级以砂、粉砂为主，分选差中等。3、沉积构造、沉积构造层理发育，类型繁多，以板状和大型槽状交错层理发育，类型繁多，以板状和大型槽状交错层理为特征。层理为特征。常见流水波痕常见流水波痕(不对称不对称)，也可见砾石的

21、叠瓦状，也可见砾石的叠瓦状排列，扁平面向上游倾斜。排列，扁平面向上游倾斜。最底部常具明显的侵蚀、切割及冲刷构造，常最底部常具明显的侵蚀、切割及冲刷构造，常含泥砾。含泥砾。4、生物化石、生物化石5、沉积层序、沉积层序化石稀少，一般保存不好。化石稀少，一般保存不好。下粗上细的间断性正韵律或正旋回。下粗上细的间断性正韵律或正旋回。6、砂体形态、砂体形态在平面上多呈弯曲的长条状、带状、树枝状等。在平面上多呈弯曲的长条状、带状、树枝状等。 在剖面上呈上平下凸的透镜状或板状嵌于四周在剖面上呈上平下凸的透镜状或板状嵌于四周河漫泥质沉积之中。河漫泥质沉积之中。1、滦河现代河流沉积、滦河现代河流沉积六、河流沉积

22、研究实例六、河流沉积研究实例现代滦河中上游现代滦河中上游辫状河沉积层序辫状河沉积层序2、黄骅坳陷古近系河流沉积、黄骅坳陷古近系河流沉积明化镇组曲流河沉积层序明化镇组曲流河沉积层序河流相砂体是油气储集的良好场所。河流相砂体是油气储集的良好场所。七、河流沉积与油气的关系七、河流沉积与油气的关系古河流沉积砂体如果接近油源，可成为油气的古河流沉积砂体如果接近油源，可成为油气的储集层。储集层。古河流沉积砂体可形成岩性圈闭油藏、地层古河流沉积砂体可形成岩性圈闭油藏、地层岩性圈闭油藏、构造岩性圈闭油藏、构造岩性圈闭油藏。岩性圈闭油藏。美国、加拿大、中国等均发现了此类油气藏，美国、加拿大、中国等均发现了此类油气藏，但所占比例较少。但所占比例较少。八、练习题八、练习题曲曲流流河河相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