一条河从山里流到平原,留下的沉积可以分成三段:河床、堤岸、泛滥平原。三段在剖面上叠成一套下粗上细的序列,这套序列是判河流相的主线。只看一层砂,往往认不出河。
河床段在最下面,砂体粗、底面有冲刷
河床沉积位于序列底部,是河道不断下切与侧向摆动的产物。底部常见冲刷面,面上残留砾石与泥砾,粒径 2–50 毫米。往上为边滩砂岩,粒度向上变细,层理由槽状转为平行。
砂体形态能帮上忙。曲流河边滩砂体宽厚比大,横向可追 数百米,厚度多在 3–20 米,宽厚比常在 20–50。辫状河心滩砂体更粗、更碎,垂向上由多个砂体叠置,中间夹薄层泥,单层厚往往不足 5 米。
堤岸段是过渡,粉砂与泥互层
堤岸位于河道两侧,洪水漫溢时先在这里卸下粗粉砂。天然堤沉积以粉砂岩为主,夹薄层泥,常见向上变细的小韵律,单层厚 5 厘米 至 50 厘米。层理多为波状与水平。
堤岸段厚度不大,却是判曲流河的关键。它把下部的河道砂与上部的泛滥平原泥分开,形成二元结构中的过渡。天然堤宽一般为河道宽的 1–3 倍,高 1–5 米。缺了这一段,上下两套沉积直接接触,判读就容易滑向三角洲或滨海。
泛滥平原段在最上面,泥岩夹根土与钙结
泛滥平原是洪水期大面积漫流形成的细粒沉积,以泥岩、粉砂质泥岩为主,颜色多为红、紫、杂色,氧化程度高。层理不发育,常见生物扰动与植物根迹,根迹垂直向下,能穿透 数十厘米。
钙质结核是另一条线索。干旱气候下的泛滥平原会在土层中形成结核,直径 1–10 厘米,形态不规则。结核与根迹同时出现,基本可以定陆相暴露环境,不必再等化石佐证。
三段叠置才成序列,单段不能定相
下粗上细是方向,冲刷面是起点。三段按河床、堤岸、泛滥平原的次序自下而上叠置,构成一个完整的河流旋回。旋回厚度多在 5–30 米,底部冲刷、顶部暴露,向上整体变细。这套序列重复出现,就是河流相最可靠的面貌。
识别时看三个界面:底冲刷面、堤岸底界、暴露面。三个界面齐全,序列完整;缺一个,就要考虑河道改道或后期剥蚀。单看一段砂或一段泥,都不足以定相。
关键数据
下列厚度与粒径取自常见曲流河剖面,辫状河与干旱区河流的数值会明显偏大或偏小。
- 河床滞留砾石 2–50 毫米
- 边滩砂体厚 3–20 米
- 天然堤单层厚 5 厘米 至 50 厘米
- 钙质结核直径 1–10 厘米
- 完整旋回厚 5–30 米
- 根迹可穿透 数十厘米
- 辫状河单砂体厚常小于 5 米
序列被削断时,河流相只能降级为可能
多期河道叠加会把序列打乱。后一期河道下切前期沉积,底冲刷面直接切进泛滥平原泥,三段被削成两段甚至一段。此时垂向序列不再完整,只能靠砂体形态与区域相带来补。
构造抬升与后期剥蚀同样破坏序列。地层被剥到河床砂出露,上覆两段全无,单点判读会得出厚层砂体的错印象。河流相靠序列成立,序列不全时只能降级为可能,此为本文判断。
参考文献
- 姜在兴 主编.《沉积学》(第二版). 石油工业出版社, 2010.
- 赵澄林, 朱筱敏 主编.《沉积岩石学》(第三版). 石油工业出版社, 2001.
- 里丁 H.G. 主编,周明鉴 等译.《沉积环境与相》. 科学出版社, 1985.