(一)河流的沉积作用
河流的沉积作用,自上游至下游普遍存在。发生沉积作用的原因,归纳起来有 3 点:一是流速减小,二是流量减小,这二者都会使河流活力降低而发生沉积;三是进入河流的碎屑过多,超出河流的搬运能力而发生沉积。据此分析,河流发生沉积作用有三个主要场所:一是河流汇入其它相对静止的水体处,如河流入海、入湖以及支流入主流处;二是河床纵剖面坡度由陡变缓处,一般来说河流中、下游地势较平坦,沉积作用明显;三是河流的凸岸, 由单向环流侵蚀凹岸,其产生的碎屑在凸岸沉积。
滞留砾石沉积 在河流上游,由于坡降大,河流具有较大的动能。细粒物质被冲走,粗粒物质留下来成为滞留沉积。其沉积物以河床砾石为主,成分复杂,砾石呈叠瓦状排列,一般厚度不大,常呈透镜体分布于河道之中。边滩沉积与河漫滩 河流在迁移弯曲的过程中,所携带的碎屑物在凸岸
一侧沉积下来。开始仅仅形成浅滩,随着河流不断侧向迁移,浅滩也不断增长,最后形成宽阔的边滩(图 6.5)。边滩沉积物成分复杂,常含有植物碎片。粒度变化范围大,规模较大河流的边滩沉积,都是以砂为主,有少量的砾石和粉砂;较小河流的边滩沉积,粒度可粗至砾石级。边滩沉积中的层理以大型板状交错层理为主。边滩沉积是单向环流侧向加积的产物,当洪水期来到时,水位增高,边滩被没于水下,洪水中的细粒物质(粉砂、亚粘土等) 就会叠积在边滩沉积物之上,形成河漫滩,并一般具有水平薄层层理。因此, 河漫滩具有二元结构,即底部为边滩沉积,顶部为河漫滩沉积(图 6.6)。
心滩沉积 辫状河或网状河的特点是发育一系列心滩。心滩形成于洪水期,此期间形成双向环流,表流从中央向两侧流,底流从两侧向中心汇聚, 然后上升,由于水流的相互抵触和重力作用,使碎屑在河心发生沉积(图6.7)。每一次洪水期,使心滩扩展、加高,最后露出水面,造成河流分叉。这种分叉过程在河道内反复进行,即形成了心滩密布的、网 状的游荡性河流。心滩沉积物成分复杂。粒度变化范围比边滩大得多,也更粗一些,可以有砾石、粗砂,有时还有粉砂和粘土夹层。心滩沉积物中的层理发育,常见大型槽状交错层理,层理的底界面常为明显的冲刷面,并有砾石分布。
天然堤与决口扇沉积洪水期河水漫越河岸,由于河水变浅、流速骤减, 河水所携带的大量悬浮物质,很快在岸边沉积下来,形成天然堤。天然堤主要发育在蛇曲河流中,沉积物为粉砂和泥,两者常呈互层。决口扇是洪水冲决天然堤,在天然堤外侧斜坡上形成的扇状堆积物。它在剖面上呈透镜状, 厚度自数十厘米到几米。沉积物的粒度比天然堤的粗,主要为细砂和粉砂(见图 6.5)。
牛轭湖沉积 由河流的改道、截弯取直或由于河流衰老所形成的湖泊称为牛轭湖。其沉积物底部是侧向加积形成的河道沉积物,往上为垂向加积的粉砂和粘土,富含有机质,一般具水平层理。这些垂向加积的细粒物质是由洪水期河流所带来的。
山口沉积来自山区的河流,在流出山口时,由于坡降明显减小,水流无地形约束而散开,河流的搬运能力显著降低,所携带的大量碎屑物便堆积在山口开阔的平地上。沉积物堆积成半圆锥形或扇状地貌,称为冲积锥或冲积扇。山口沉积是在水位突然退落,动力变小过程中沉积的。因此在锥顶的沉积物粒度粗,以砾石、砂为主,向边缘逐渐变细。
河口沉积河流入海、入湖的地方叫河口,它是河流重要的沉积场所。当河流进入河口时,水域骤然变宽,再加上海水或湖水对河流的阻挡作用,流速减小,机械搬运物便大量沉积下来。所形成的沉积体形态,从平面上看像三角形,故称为三角洲(图 6.8)。三角洲内部从纵剖面上看常具有三层构造,即顶积层、前积层和底积层(图 6.9)。
前积层是河水到达河口后,最先在汇水盆地边缘沉积的较粗泥、砂沉积物,它向海洋(或湖泊)方向倾斜,近岸处较陡,随着离岸渐远而逐渐变缓。底积层是河流带来的悬浮物,在前积层的前方形成的水平沉积层,由粉砂和粘土组成,粒细、层薄。顶积层是前积层增长到河底高度时,随着三角洲向海推进,在前积层之上沉积的、近水平的冲积物。值得指出的是,三角洲处于海陆过渡地带,沉积环境较为复杂,既有河流的沉积作用,又有海水的沉积作用,很难把它们分开。
河流的沉积物统称为冲积物。对于正在形成的冲积物人们很容易认识, 但在研究古河流沉积时,就有较大的困难。因为在漫长的地质历史中,这些冲积物经历了沧桑之变,因此,掌握冲积物一些最基本的鉴别标志显得尤为重要。冲积物的主要鉴别标志是:①砾石成分复杂,往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中,不稳定组分较多。②碎屑物质的分选性较好。碎屑颗粒随水动力条件的改变,按大小、比重依次沉积。由于这种分选作用,一些比重大而稳定的矿物,如金、锡石、金刚石、钨砂等,便可富集形成冲积砂矿床。③碎屑颗粒的磨圆度较高。冲积物通常经过长距离和多次的再搬运, 由于磨蚀和碰撞造成较高的磨圆度。④冲积物层理发育,类型丰富,层理一般倾向河流下游。⑤冲积物常呈透镜状或豆荚状,少数呈板片状。⑥冲积物往往具有二元结构,下部为河床沉积,上部为河漫滩沉积。