网状河(anastomosingriver)是什么?

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创闻用户 2022-08-17 15:52:50

网状河是指具高弯度、多河道的特征,河道窄而深,顺流向下呈网结状的河流,图1。河道沉积物多以悬浮负载方式搬运,沉积厚度与河道宽度成比例变化。河道间被半永久性的冲积岛和泛滥平原或湿地所分开。冲积岛和泛滥平原或湿地主要由细粒物质和泥炭组成,其位置和规模较稳定,与狭窄的河道相比,它们占据了约60%-90%的河流沉积地区。网状河多发育在河流的中、下游地区。

网状河的沉积环境和沉积作用

网状河(anastomosing river )这个术语最早是由 Jackson 提出来的,但其后的相当长时间里没有得到沉积学者的足够重视,甚至被错误地当作辫状河看待。Schumann 第一次提出网状河不同于辫状河。自20世纪70年代以来,国外许多学者开展了对网状河的研究,包括Smith;Rust;Nanson ;Schumann;Makaske 等学者对网状河的沉积作用与沉积模式均做了研究。Smith 把网状河解释为:具有低坡降、较深而窄的、顺直或弯曲的交织河道,以及由细粒沉积物(粉砂或泥)和植被组成的稳定河岸,隔开这些河道的是由植被岛、天然堤和湿地所构成的泛滥平原,在湿地部位偶尔出现决口水道和决口扇冲积物。网状河道宽深比小,大部分地区表现为垂向加积,与曲流河和辫状河有明显的区别。目前有关网状河的实例报道很多,现代网状河如加拿大Saskatchewan河下游,Columbia河上游(图2),Alexandra河流的网状河段,南美哥伦比亚西北部的Magdalena网状河段,Mistaya河的网状河段等。

 

 

网状河最显著的特征是具有纵横交织的稳定性很高的多河道,泛滥平原分布极为广泛,表现为众多河道、河间湿地和泛滥平原的综合体。网状河河岸两侧是由粘结性较高的粉砂质和泥质的细粒沉积物组成的天然堤,它构成网状河道的天然屏障;而网状河岸上以及河间湿地、泛滥平原上具有极高的植被覆盖度,这些植物根系使得网状河岸更加牢固。

 

 

 

 

与辫状河相比,网状河河道一般深而窄,具有更小的宽深比,很小的河道比降,仅有个别网状河流具有较大的河道比降,如Mistaya网状河段。平缓的河道比降使得河流水速不致太大,这有利于减小河水对河岸的冲刷作用,这也是网状河河道比较稳定的原因之一。

 

 

平缓的地面坡降可以决定河道的低比降,有利于网状河的形成与发展。因此,网状河流一般发育在坡降很缓的冲积平原区,个别发育在低坡降的山间盆地中。低坡降是形成网状河的必要条件。

 

网状河道的低比降和稳定性还要求网状河发育地区要发生适量的相对沉降或海平面的相对上升,这也是古三角洲上网状河流较发育的原因,图5。

 

 

 

从气候条件角度,已有的研究表明,目前所见的网状河大多出现在湿润气候区,如加拿大Saskatchewan河下游,Columbia河上游,以及我国黑龙江网状河段、嫩江齐齐哈尔网状河段、珠江广东段的网状河段(图6)。但在干旱、半干旱气候区也可发育网状河,只是湿润气候区中网状河出现的频率远远高于干旱、半干旱气候区。在不同气候条件下,形成的河道砂体的厚度也不同,干旱气候条件下网状河道砂体的平均沉积厚度相对较小,而湿润候带中较大,但远小于曲流河或辫状河的砂体厚度。

 

 

 

网状河沉积相带划分

到目前为止,有关网状河沉积相的研究仍然很少。Smith通过对加拿大西部湿润气候条件下的Columbia和Saskatchewan河等网状河段的研究仍然是当前用作鉴别古代网状河流沉积地层的标准。综合他们关于网状河沉积相的详细研究,将网状河沉积划分为河道、堤岸、湿地三个沉积亚相(图7),每一沉积亚相又可细分为几个微相。

 

 

 

河道沉积

网状河的河道既不同于辫状河道,又有别于曲流河道,具有其独特性:网状河河道反复分叉、合并构成相互联系的网状结构,相对比较稳定,并且具有低到中等的弯曲度,中到较高的加积速率。

网状河河道沉积主要由相对厚而窄的、相互连接的较粗砂岩和含砾的粗粒沉积物组成砂体在横剖面上表现为条带状,向上变细的层序不太发育,具有突变的平顶。根据其沉积作用机制可进一步分为两个微相类型,即河道充填和沙坝沉积微相,图8。



(1)河道充填沉积

发育于活动河道内,以垂向加积方式形成的砂质沉积为特征,砂层一般表现为块状,底部具有明显的侵蚀面,周围被湿地环境的细粒沉积物所包围。砂体内部发育板状交错层理、波状层理。岩性相对较均一,以细中粒为主,为多层向上变细的层序。厚而狭窄的带状砂体反映了网状河道的稳定性和以垂向加积为主的沉积型式,这与以侧向加积的曲流河道明显不同。

(2)沙坝沉积

网状河的大多数河段具有较低的弯度,表现为垂向加积,因此河道沙坝(心滩)在网状河中比较常见。与辫状河河道沙坝相比,网状河河道沙坝沉积物粒度明显变细。

网状河个别河段仍为弯曲河道,从而形成窄的点沙坝沉积,厚度一般很小,砂层具有明显的向上变细的正韵律特征。

堤岸沉积

网状河流体系堤岸沉积十分发育,按其沉积物特征可将堤岸沉积划分为天然堤沉积和决口扇沉积两种微相类型。以粉砂质和泥质沉积为主的堤岸沉积将网状河道包围,增强了河道的稳定性。

(1)天然堤沉积

天然堤发育于河道两侧,地貌上呈凸起,常有植物生长,横剖面呈楔形,主要由平行层理细砂岩和粉砂岩组成,夹植物碎片和有机质透镜体。萨斯喀彻温河天然堤沉积物厚度可达4m,侧向延伸2km。垂向上,天然堤沉积物无明显的粒度递变,上覆细粒的湖泊、沼泽或泥炭沉积。

(2)决口扇沉积

决口扇是溢岸流切割天然堤,向周围湿地环境堆积的一种扇形砂质沉积体。砂质决口扇沉积在网状河中非常普遍,岩性从粗粉砂到粗砂岩均有分布,局部含有细砾,砂岩内部通常发育交错层理和高角度交错层理。决口扇的结构、构造和几何形态非常复杂,横剖面呈透镜状,近源较厚,向远源变薄,厚度可达3m。粒度分布为:扇底部为纹层状粗粉砂和细砂,上覆有机质碎屑薄层,再向上是由具流水波痕和少量高角度交错层理的中粒砂及细砾沉积物组成的向上变粗的厚层序。上部扇沉积物粒度变细,为溢岸泥质沉积,其上植被繁茂,有大量根系,起着固定上扇沉积物的作用。

冲裂、决口作用(avulsion)在网状河中很普遍,是网状河形成的主要原因。在冲裂、决口作用下,网状河的形成主要有两种方式:一是通过支河道的形成。决口作用使得原河道废弃,但支河道仍然在一定时期内活动;二是发散的冲裂流(avulsive flow)在泛滥平原上的四处流动,导致了泛滥平原上多条河道同时冲刷形成网状河。最典型的例子是加拿大萨斯喀彻温河。

湿地沉积

在网状河流体系中,发育着面积广阔的湿地,河道就是围绕这些湿地发育的。湿地一般低于河道,面积较河道大,常呈不规则状至圆形分布。根据其沉积物特征可进一步划分为湖泊、沼泽两个微相,图9。

 

(1)湖泊沉积

 

网状河体系中的湖泊发育于河道之间的大小不等的低洼积水地带,受河道影响较大。沉积物较细,主要为泥岩、粉砂质泥岩。由于受生物扰动及河道的影响,大部分泥质沉积纹层被破坏,但可见砂质夹层和透镜状层理及植物碎片。

(2)河漫沼泽沉积

河漫沼泽(marsh)是大部分区域常年充水但水体极浅、有密集植物生长的河间湿地。河漫沼泽沉积是由薄层有机质和碎屑泥组成的细粒泥质沉积,内部具有生物扰动,含大量水生植物群。

部分富含炭质泥岩、煤层、泥炭层的地区,称之为泥泽(mire)。泥沼延伸范围广泛,在萨斯喀彻温河沼泽沉积中泥炭厚度可达3.5m。总的来说,在潮湿环境的网状河体系中,泥炭沉积的厚度主要取决于与泛滥平原的宽度有关的碎屑注入量。在靠近山区碎屑供给充足、泛滥平原较窄的地区,如加拿大Columbia河上游,泥炭含量很少,持续时间短,泥岩沉积很薄。

干旱-半干旱地区网状河沉积特征

上述是潮湿气候条件下的网状河沉积相特点。在干旱-半干旱地区,经过长期的加积作用形成的网状河,其沉积环境与沉积相特征,有别于湿润气候条件下的网状河沉积。目前人们认识的干旱条件下的网状河有很多,但对其沉积环境和岩相特征的综合研究却很少,仅局限于加拿大中部的Cooper Creek和马里中部的尼日尔河三角洲地区。

干旱地区的网状河,河道明显减少,河道充填沉积上部以泥岩为主,向底部砂岩含量逐渐增多。泛滥平原上植被不发育,溢岸沉积物中有机质含量少;天然堤和决口扇沉积仅在局部存在,甚至缺少决口扇沉积。总的来说,河道砂岩沉积减少而细粒溢岸泥岩沉积增多。河道砂岩沉积底部为槽状交错层理,向上变为板状交错层理,最顶部则为平行层理和波纹层理砂岩。由于生物扰动和不断的隆起、下沉,泥岩沉积中层理构造不发育,但存在大量的泥裂以及钙质壳和蒸发层。尼日尔河三角洲网状河沉积最典型的特征是,在河道和泛滥平原上,风成沙丘十分发育,河道沉积粒度相对较细。图10为半干旱地区的尼日尔河三角洲网状河沉积环境和沉积相结构模式图。

在我国,渤海湾盆地东营凹陷胜坨地区沙二上亚段为网状河沉积。该区网状河流沉积以泥岩和粉砂岩为主,其次为砂砾岩和细砂岩。砂砾岩出现在河道的底部,具河道底部冲刷现象,砂岩单层厚度最大15.5m,一般为0.5m-6m。

 

 

 

珠江三角洲西北部的三水盆地发育典型的网状河体系。钻井资料显示,该区网状河沉积以泛滥平原地区的细粒沉积物为主,由砂砾和砂组成的河道沉积物比较局限,呈较窄的带状,被包裹在细粒的泛滥平原沉积物中,河间湖泊沉积主要为含植物碎片的灰黑色粉砂质淤泥,沼泽中植物遗体的堆积形成泥炭层。

上述网状河流沉积相特征及其环境模式尽管只是根据少数地区的现代实例总结出来的,但对鉴别古代网状河流沉积具有重要意义。

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