沉积岩石学-河流相.

第三节河流相Fluvialfacies教材第18章一、概述河流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营力。在河流搬运过程中伴随有沉积作用，形成了广泛的河流沉积。1、水流特征河流的水流流态属于质点运动轨迹很不规则的紊流。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、流水作用⑴侵蚀作用⑵搬运作用河流沉积物可按悬移、推移、和跳跃方式搬运⑶堆积作用侧向加积、垂向加积1、河流的分类按地形及坡降，河流可分为山区河流和平原河流。按河流发育阶段，河流可分为幼年期河流、壮年期河流、老年期河流。二、河流的类型拉斯特(Rust,1978)根据河道分岔参数和弯曲度提出了一个河流分类体系。其中弯度指数=河道长度/河谷长度单河道(河道分岔参数1)多河道(河道分岔参数1)低弯度(弯度指数1.5)平直河辫状河高弯度(弯度指数1.5)曲流河(蛇曲河)网状河2、不同类型河流的主要特征⑴平直河Straightriver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。⑵曲流河(蛇曲河)Meanderingriver单河道，弯度指数1.5，河道较稳定，宽深比低，一般小于40。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，凸岸形成点砂坝(边滩)。⑶辫状河Braidedriver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/深比值40，弯度指数1.5，河道砂坝(心滩)发育。河流坡降大，河道不固定，迁移迅速，亦称“游荡性河”。多发育在山区或河流上游河段以及冲积扇上。⑷网状河Anastomosingriver具弯曲的多河道特征，河道窄而深，顺流向下呈网结状。河道沉积物搬运方式以悬浮负载为主，沉积厚度与河道宽度成比例变化。多发育在河流的中、下游地区。河流相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，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艾伦(Allen，1964)根据现代河流发育地貌特征，提出了曲流河沉积环境立体模型。三、河流的沉积环境及其沉积特征根据环境和沉积物特征，将曲流河相划分为四个亚相河床亚相堤岸亚相河漫亚相牛轭湖亚相⑴河床亚相河道亚相或底层亚相河床是河谷中经常流水的部分，即平水期水流所占的最低部分。特征：岩石类型以砂岩为主，次为砾岩、粒度最粗，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。河床亚相河床滞留沉积微相边滩沉积微相①河床滞留沉积微相以砾石为主，成分复杂，有少量泥砾，砂很少，有时有硅化木。砾石呈叠瓦状排列，厚度不大，呈透镜状断续分布于河床最底部，向上过渡为边滩或心滩沉积。硅化木②边滩沉积微相“点砂坝”或“内弯坝”沉积物以砂为主，混有砾、粉砂和粘土；沉积物成分复杂，成熟度低，不稳定组分多，长石含量高；层理以大型交错层理为主，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，上部可出现沙纹层理；垂向上，自下而上常出现由粗至细的粒度或岩性正韵律。砂体几何形态呈板状，厚度1m～30m，宽几十米～几十公里。⑵堤岸亚相垂向上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，小型交错层理为主。堤岸亚相天然堤沉积微相决口扇沉积微相①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积而成。主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成，垂向上突出的特点是砂、泥岩组成薄互层。层理构造以小型波状交错层理和槽状交错层理为特征，其垂向序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。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。②决口扇沉积微相发洪时过量的洪水可冲决天然堤，在天然堤靠洪泛平原一侧的斜坡上形成舌状决口扇沉积。主要由细砂岩和粉砂岩组成；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；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。⑶河漫亚相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。又称泛滥盆地沉积。沉积类型简单，主要为粉砂岩和粘土岩，粒度是河流沉积中最细的。河漫亚相河漫滩沉积微相河漫湖泊沉积微相层理类型单调，主要为波状层理和水平层理。河漫沼泽沉积微相①河漫滩沉积微相河床外侧河谷底部较平坦的部分。以粉砂岩为主，亦有泥质岩。②河漫湖泊沉积微相以粘土岩为主，并有粉砂岩出现；③河漫沼泽沉积微相沉积特征与河漫湖泊沉积相似，但有泥炭沉积。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区，这时堤岸亚相与河漫亚相，已无什么区别，故统称为泛滥平原沉积。⑷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废弃，形成牛轭湖。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。常含有淡水软体动物化石和植物残骸。岩体呈透镜状。⑸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(1976)提出，这个标准模式由下至上可划分为四个沉积单元。第一沉积单元第二沉积单元第三沉积单元第四沉积单元底层沉积顶层沉积二元结构“二元结构”是河流相沉积的重要特征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一个“阶”。河流沉积旋回的多阶性是河流相的又一重要特征。2、辫状河沉积特征及其沉积模式辫状河具多河道、河床坡降大、宽而浅、侧向迁移迅速的特点。辫状河具有发育的心滩（河道砂坝），边滩沉积不发育。心滩沉积物一般粒度较粗，成分复杂，成熟度低。发育巨型或大型槽状、板状交错层理。辫状河的河道沉积中发育河床滞留沉积，以砂砾沉积为主，其上发育心滩沉积。辫状河河道迁移迅速，稳定性差，天然堤、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。迄今为止，尚未概括出一个典型的辫状河垂向沉积层序模式。与曲流河相比，辫状河沉积在垂向层序上有以下特点：①二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；②底层沉积的粒度粗，砂砾岩发育；③由河道迁移形成的各种层理类型发育。3、网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。网状河搬运方式以悬浮负载为主，沉积作用以垂向加积为主，沉积物类型主要为河道、冲积岛、泛滥平原沉积。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。河道沉积以砂岩为主，具槽状交错层理，底部可出现砾岩沉积。网状河的河道间大量发育着冲积岛和泛滥平原沉积，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，又称河道间“湿地”，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泛滥平原分布极为广泛，几乎占河流全部沉积面积的60～90%。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。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。沉积体系——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沉积相在空间上有规律的组合。从上游的冲积扇、辫状河，至中下游的曲流河、网状河，到湖、海形成的三角洲，属同一沉积体系，称为冲积沉积体系。1、岩石类型2、结构五、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。3、沉积构造层理发育，类型繁多，以板状和大型槽状交错层理为特征。常见流水波痕(不对称)，也可见砾石的叠瓦状排列，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，常含泥砾。4、生物化石5、沉积层序化石稀少，一般保存不好。下粗上细的间断性正韵律或正旋回。6、砂体形态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河漫泥质沉积之中。1、滦河现代河流沉积六、河流沉积研究实例现代滦河中上游辫状河沉积层序2、黄骅坳陷古近系河流沉积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。七、河流沉积与油气的关系古河流沉积砂体如果接近油源，可成为油气的储集层。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。美国、加拿大、中国等均发现了此类油气藏，但所占比例较少。八、练习题曲流河相河床滞留沉积边滩沉积堤岸亚相