河流的沉积作用和冲积层

当河流的流量、流速减小，尤其是流速减小时，河流所携带的机械碎屑物质就会沉积下来，称为沉积作用。形成的沉积物称为冲积物。
1.冲积物的特征
冲积物是由各种粒度的砾石、砂、粉砂和粘土构成，具有与河流动力性质密切相关的特征。
良好的分选性 碎屑物质按颗粒大小、密度大小依次沉积。大小和密度相似的沉积物聚集在一起，这种作用称为分选作用。分选性愈好，粒度愈均一。
较高的磨圆度 磨圆度是指颗粒棱角被磨蚀的程度。通过磨圆度可以分析碎屑物被搬运的距离。磨圆度较高的冲积物，通常是经过长距离的搬运。
清晰的层理 冲积物的二元结构的界面是最明显的层理。层理也可由矿物成分、粒度、颜色的不同而显现出成层现象。有水平层理、斜层理、交错层理等。
2.沉积的主要类型
河流沉积物的特点，随着河流不同位置而不同，并反映出不同的流水地貌形态，其主要的沉积类型如下：
河床沉积 河床常为粗大的碎屑物，如砂、砾石。构成河床相砂砾层。砂砾层本身层理不甚明显，但常可看到扁平状的砾石，呈叠瓦状排列，其倾向朝向上游。由此可推知古代河流水流的方向。
边滩、心滩与江心洲 ①在弯曲型河床内，水流呈单向环流状，将凹岸掏蚀的物质带到下游凸岸堆积，形成的小型沉积体，称为边滩。②在分叉型河床内，河道宽窄不一，流水从束窄段流入展宽段时，流速减小，致使粗颗粒及泥沙淤积下来，主流线向两侧移动，而形成在河床中心的堆积体称为心滩。③随着心滩淤高增大，并逐渐使滩面高出平水位，则形成江心洲。与心滩相比，江心洲是比较稳定的。通常洲头不断冲刷，洲尾不断淤积，整个江心洲会很缓慢地向下游移动。在移动的过程中，可将几个小沙洲合并成一个大沙洲。江心洲在洪水泛滥时，可被淹没(图5-16)。

图5-16 黄河中的江心洲

(据《中国地貌图集》编辑组，1985)
1：1.6万，照片左为上游

图5-17 河流冲积物的二元结构

A1—河床相沉积物；A2—河漫滩沉积物；K—坡积物
河漫滩 是边滩长期演变的产物。在河流上游因谷底狭窄，河漫滩不发育；在河流中、下游，河流侧蚀作用发育，谷底变得开阔，可形成宽广的河漫滩。每当汛期洪水在滩面上漫溢，流速降低，就会使悬运的泥质和粉砂等较细物质在滩面上沉积下来，这种沉积物称为河漫滩沉积物。河漫滩沉积物均一性较好，并有良好的水平层理。河漫滩冲积层通常位于河床冲积层之上，构成河流冲积物的二元结构特征(图5-17)。丘陵和平原区河流的冲积物中普遍具二元结构特征。在大河的中、下游地区，由于河床迂A摆动，河漫滩不断扩大，可形成广阔的冲积平原。如长江下游极宽广的平原，就是长江冲积作用的结果。
三角洲 河流注入大海或大湖泊处即河口处，常形成平面上呈三角形的堆积体，称为三角洲。河口是河流最主要的沉积场所，河流在河口发生大量的沉积。由于河水在河口处受到海(湖)水的阻滞，水动能骤减，所携带的泥沙就会快速沉积下来。三角洲沉积从平面和剖面上都可分为三个带(图5-18)。从平面上看，由陆向海依次出现三角洲平原带、前缘带和前三角洲带沉积的一般规律，即由河口向大海方向，沉积物的粒度具有由较粗粒至较细粒的变化规律。从剖面上看也具三层结构离河口较远，沉积的往往是粘土，沉积于平坦的底部，产状水平，称为底积层；沉积于中部的并向远岸倾斜产状的沉积物称为前积层；上部沉积是后期冲积叠加在其上的沉积物，产状水平，称为顶积层。

图5-18 三角洲沉积分布示意图

(据刘本培，2000)
A—平面图；B—纵剖面图
世界上许多大河下游都有三角洲。如我国的黄河三角洲(面积达5450km2(图5-19))、长江三角洲、珠江三角洲；世界上最大的三角洲为印度恒河三角河，面积达75000km2。

图5-19 黄河三角洲

(据徐邦梁，1998)
三角洲地处河口区，生物繁盛，泥沙堆积迅速，有利于油(气)田形成。因此，许多大油(气)田分布在古代或近代三角洲上。如我国渤海湾的胜利油田和最近新探明的储量为109t的冀东南堡特大型油田。
值得指出的是，地处强潮发育的河口区，由于潮汐的作用，一般无三角洲。如我国著名的钱塘江，在河口形成三角港。

当河流的流量、流速减小，尤其是流速减小时，河流所携带的机械碎屑物质就会沉积下来，称为沉积作用。形成的沉积物称为冲积物。
1.冲积物的特征
冲积物是由各种粒度的砾石、砂、粉砂和粘土构成，具有与河流动力性质密切相关的特征。
良好的分选性 碎屑物质按颗粒大小、密度大小依次沉积。大小和密度相似的沉积物聚集在一起，这种作用称为分选作用。分选性愈好，粒度愈均一。
较高的磨圆度 磨圆度是指颗粒棱角被磨蚀的程度。通过磨圆度可以分析碎屑物被搬运的距离。磨圆度较高的冲积物，通常是经过长距离的搬运。
清晰的层理 冲积物的二元结构的界面是最明显的层理。层理也可由矿物成分、粒度、颜色的不同而显现出成层现象。有水平层理、斜层理、交错层理等。
2.沉积的主要类型
河流沉积物的特点，随着河流不同位置而不同，并反映出不同的流水地貌形态，其主要的沉积类型如下：
河床沉积 河床常为粗大的碎屑物，如砂、砾石。构成河床相砂砾层。砂砾层本身层理不甚明显，但常可看到扁平状的砾石，呈叠瓦状排列，其倾向朝向上游。由此可推知古代河流水流的方向。
边滩、心滩与江心洲 ①在弯曲型河床内，水流呈单向环流状，将凹岸掏蚀的物质带到下游凸岸堆积，形成的小型沉积体，称为边滩。②在分叉型河床内，河道宽窄不一，流水从束窄段流入展宽段时，流速减小，致使粗颗粒及泥沙淤积下来，主流线向两侧移动，而形成在河床中心的堆积体称为心滩。③随着心滩淤高增大，并逐渐使滩面高出平水位，则形成江心洲。与心滩相比，江心洲是比较稳定的。通常洲头不断冲刷，洲尾不断淤积，整个江心洲会很缓慢地向下游移动。在移动的过程中，可将几个小沙洲合并成一个大沙洲。江心洲在洪水泛滥时，可被淹没(图5-16)。

图5-16 黄河中的江心洲

(据《中国地貌图集》编辑组，1985)
1：1.6万，照片左为上游

图5-17 河流冲积物的二元结构

A1—河床相沉积物；A2—河漫滩沉积物；K—坡积物
河漫滩 是边滩长期演变的产物。在河流上游因谷底狭窄，河漫滩不发育；在河流中、下游，河流侧蚀作用发育，谷底变得开阔，可形成宽广的河漫滩。每当汛期洪水在滩面上漫溢，流速降低，就会使悬运的泥质和粉砂等较细物质在滩面上沉积下来，这种沉积物称为河漫滩沉积物。河漫滩沉积物均一性较好，并有良好的水平层理。河漫滩冲积层通常位于河床冲积层之上，构成河流冲积物的二元结构特征(图5-17)。丘陵和平原区河流的冲积物中普遍具二元结构特征。在大河的中、下游地区，由于河床迂A摆动，河漫滩不断扩大，可形成广阔的冲积平原。如长江下游极宽广的平原，就是长江冲积作用的结果。
三角洲 河流注入大海或大湖泊处即河口处，常形成平面上呈三角形的堆积体，称为三角洲。河口是河流最主要的沉积场所，河流在河口发生大量的沉积。由于河水在河口处受到海(湖)水的阻滞，水动能骤减，所携带的泥沙就会快速沉积下来。三角洲沉积从平面和剖面上都可分为三个带(图5-18)。从平面上看，由陆向海依次出现三角洲平原带、前缘带和前三角洲带沉积的一般规律，即由河口向大海方向，沉积物的粒度具有由较粗粒至较细粒的变化规律。从剖面上看也具三层结构离河口较远，沉积的往往是粘土，沉积于平坦的底部，产状水平，称为底积层；沉积于中部的并向远岸倾斜产状的沉积物称为前积层；上部沉积是后期冲积叠加在其上的沉积物，产状水平，称为顶积层。

图5-18 三角洲沉积分布示意图

(据刘本培，2000)
A—平面图；B—纵剖面图
世界上许多大河下游都有三角洲。如我国的黄河三角洲(面积达5450km2(图5-19))、长江三角洲、珠江三角洲；世界上最大的三角洲为印度恒河三角河，面积达75000km2。

图5-19 黄河三角洲

(据徐邦梁，1998)
三角洲地处河口区，生物繁盛，泥沙堆积迅速，有利于油(气)田形成。因此，许多大油(气)田分布在古代或近代三角洲上。如我国渤海湾的胜利油田和最近新探明的储量为109t的冀东南堡特大型油田。
值得指出的是，地处强潮发育的河口区，由于潮汐的作用，一般无三角洲。如我国著名的钱塘江，在河口形成三角港。

1. 河流上、中游河谷的冲积层

在河流的上游山区河谷地段，河床纵向坡降大，水流速度大，故主要表现为向下侵蚀，常形成深窄的峡谷形态。水流侵蚀破坏的产物大部分被水冲走，只有在枯水期水量、流速都变小，水流搬运能力降低，粗大的碎屑物质 ( 卵砾石、粗砂) 才能在河湾的凸岸和河谷的开阔河段堆积下来。通常没有黏土质的覆盖层。

图9－5 河漫滩及其二元结构的形成

在河流中游的低山丘陵区，河床纵向坡降变缓，下切强度减弱，侧蚀作用加强，河谷变宽。河床内横向环流冲刷凹岸，使粗大的砂卵石被搬运到凸岸一侧河底沉积下来，逐渐形成滨河浅滩。在洪水期，滨河浅滩被淹没，沉积一些粉细砂或黏土物质，便形成了河漫滩下粗上细的二元结构，如图 9 －5 所示。

2. 河流下游平原的冲积层

河流下游广阔平原地区，通常是新构造运动的沉降地带，河道宽浅，流速变小，有利于河流携带物质不断堆积而形成冲积平原。

在河道附近堆积的物质比较有规律，沿水平方向粗细颗粒往往呈带状分布。靠近河道的地方，包括河漫滩和一级阶地一带，沉积物常是透水性良好的砂层，厚度也较大，是储存地下水的良好场所。远离河道的地方含水层逐渐变薄。

平原河流下游，坡降缓、流速小，河流的堆积作用使河床淤浅。洪水泛滥出河床后流速顿缓，便在河床两侧堆积形成 “自然堤”。随着河床不断淤积与自然堤不断抬高，结果是河床高出周围地面，成为 “地上河”。我国黄河是典型的地上河，黄河中游是广袤的黄土高原，以粉土质为主，质地疏松的黄土很容易遭受水流侵蚀带入黄河，黄河含砂量之高属世界之冠。郑州以上，黄河在峡谷中流动，以侵蚀搬运作用为主。郑州以下，进入广阔的华北平原，坡降变小，黄河以堆积作用为主，河床不断淤浅。洪水期水流漫溢出河槽后便在河床两侧堆积形成自然堤。河床不断淤浅，自然堤不断抬高，河床高出周围地面，成为地上河 ( 图 9 －6) 。在自然堤基础上堆筑的人工堤近一步使黄河河床抬高，使黄河成为华北平原的一个 “分水岭”。占据高位的地上河，经常冲决自然堤与人工堤而游动改道，从而淤积形成冲积平原。

图9－6 黄河下游岸边水文地质剖面示意图

由于黄河在下游区河床高于地面，河道变浅，容易发生泛滥，两岸的泛滥堆积物往往高于河间地带，形成天然垄岗。在两侧先后形成数期泛滥带沉积，依次叠置在一起，在洪水主流线上沉积细砂，向两侧依次为粉砂、粉土、粉质黏土及黏土。在剖面上，古河床沉积和滨河泛滥堆积呈条带状，在河间地带则是湖沼相黏土淤泥物质，与滨河泛滥相的粉细砂呈水平交错过渡 ( 图 9 －7) 。如果河流改道到地势较低的河间洼地，就使沉积物在平面分布上发生变化，而在剖面上形成粗细相间的沉积规律。一般砂层透镜体厚度最大处是该期河床位置所在。

图9－7 黄河下游水文地质剖面示意图( 据王大纯等修改，1986)

3. 河流发展过程中的阶地沉积

阶地是分布在谷坡上的，一般不再为河水所淹没的一些有陡坎的平台。阶地是新构造运动使地壳间歇性上升和河流作用的共同结果。当河流上游地区地壳相对上升时，使河流的垂向侵蚀增大，便在河谷中冲刷一条较狭窄的河床，在新河床的两侧便形成了阶地。地壳间歇性上升和下降就能形成多级的河岸阶地，如图 9 －8 所示。

图9－8 河谷阶地横断面示意图

阶地主要有两种类型: 一种是侵蚀阶地，如图 9 － 9a 所示，它的特征是阶面宽度不大，宽度变化较大，阶面明显地向下游方向倾斜，阶坡常为陡坎，基岩裸露，基本上没有或有很薄的冲积物，常见的是经过河水搬运的砾石，若有地下水，储存量也很小; 另一种是沉积阶地，如图 9 －9b 所示，它的特点是沉积物较厚，基岩不出露，一般都埋藏有丰富的地下水，该类阶地多见于山前平原地区。

沉积阶地的结构一般类似河漫滩二元结构的特点，但也比较复杂，在近陡坎地带常见到坡积物及冲积物的交互堆积。同一阶地上沉积物也有明显变化，前缘近河谷中部，沉积物较后缘厚，且粒度粗，透水性强，所以富水性也好; 而后缘由于有坡积物交错沉积，黏土质增强，降低了透水性，同时沉积物粒度较细，故富水性较差。

图 9 －9 侵蚀阶地及沉积阶地