利用衛(wèi)星照片解析現(xiàn)代河流沉積特征及控制因素

劉阿超 李元昊 汪學(xué)勝 楊龍華

關(guān)鍵詞：河流沉積;衛(wèi)星照片;將今論古;沉積演化

河流沉積在地質(zhì)記錄中分布廣泛，是石油、天然氣、煤、金、鈾等重要的富集場(chǎng)所。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)河流研究非常重視，在20世紀(jì)中期建立了曲流河、辮狀河、網(wǎng)狀河等主要河流相沉積模式，對(duì)地史時(shí)期河流的研究提供了指導(dǎo)。現(xiàn)代河流觀察分析表明，河流的幾何形態(tài)、微相類(lèi)型、砂體規(guī)模及分布等受多種因素影響而表現(xiàn)出較大差異，很難用統(tǒng)一的模式概括。近年來(lái)，Google earth等高清衛(wèi)星地圖軟件給地質(zhì)人員提供了一個(gè)新的研究現(xiàn)代沉積的手段，方便了科研人員從另一個(gè)視域觀察分析現(xiàn)代沉積特征。本文利用衛(wèi)星照片為主要分析對(duì)象，選取不同環(huán)境下的典型河流，結(jié)合現(xiàn)代沉積理論，分析不同環(huán)境下河流形態(tài)、微相類(lèi)型、砂體規(guī)模及演化的特征及控制因素，為類(lèi)型古地理環(huán)境下的河流沉積研究提供參考和依據(jù)。現(xiàn)代河流數(shù)量和類(lèi)型很多，限于篇幅，本文主要分析典型河段沉積特征，以河流中下游沉積區(qū)作為研究重點(diǎn)。主要選取了暖濕環(huán)境河流——長(zhǎng)江荊江段、半干旱環(huán)境河流——黃河中下游、干旱環(huán)境河流——克里雅河三條河流作為研究對(duì)象，三條河流均在分布在國(guó)內(nèi)，前人有一定的研究積累，方便進(jìn)一步分析。

1暖濕環(huán)境河流——長(zhǎng)江荊江段

長(zhǎng)江發(fā)源于“世界屋脊”——青藏高原的唐古拉山脈各拉丹冬峰西南側(cè)。流經(jīng)11個(gè)省級(jí)行政區(qū)（八省二市一區(qū)），在崇明島的東面注入東海，全長(zhǎng)6387千米，世界第三大河，是我國(guó)南方最大的一條河流。長(zhǎng)江流域氣候溫暖，雨量充沛，由于面積遼闊，地形差異大，因此有著多類(lèi)型的氣候。長(zhǎng)江中下游地區(qū)四季分明，年平均氣溫約16～18%。長(zhǎng)江出三峽后經(jīng)過(guò)一段丘陵，進(jìn)入荊江河段，北岸為江漢平原，河流沉積特征典型。

1.1河流主要形態(tài)

綿延在湖北、湖南兩省的荊江屬長(zhǎng)江下游的一部分。從河流學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，以藕池口為界分為上、下荊江，其河流特征迥然不同（圖1）。

上荊江段河道彎曲程度不大，計(jì)算表明該區(qū)彎曲指數(shù)在1.2～2.5之間，為中一低彎度曲流河。而下荊江河曲極為發(fā)育，橫向擺幅達(dá)20～40千米，河彎曲折率平均為3，在中國(guó)的蜿蜒性河道中居首位，而其中的孫良洲河彎道河道的長(zhǎng)度為10余千米，直線距離不到500米，曲折率高達(dá)25。蜿蜒型河道在水流的作用下，河彎的凹岸不斷崩坍，河彎變得更加彎曲。據(jù)統(tǒng)計(jì)，下荊江自20世紀(jì)初以來(lái)，曾發(fā)生過(guò)十余起自然裁彎，1972年發(fā)生的石首縣沙灘子自然裁彎。自然裁彎發(fā)生后，江水從河曲頸部通過(guò)，成為新河，老河道上下口門(mén)淤塞，形成牛軛湖。下荊江兩岸分布了許多牛軛湖，如尺八口、月亮湖、大公湖、西湖、沙灘子等。

從衛(wèi)星照片圖上看，上段河流為中—低彎度曲流河，飄帶狀，反映了河流河道相對(duì)穩(wěn)定，長(zhǎng)期側(cè)向侵蝕特征（圖2），局部決口扇發(fā)育。而下段河流形態(tài)與上段特征不同，河道為高彎度曲流河，河道側(cè)向大幅度擺動(dòng)泛濫頻繁，發(fā)育多個(gè)廢棄河道和沼澤（圖3）。

1.2河流沉積微相類(lèi)型

主要發(fā)育曲流河沉積微相類(lèi)型。上段河道環(huán)境沉積微相主要有河道、邊灘、天然堤;泛濫平原環(huán)境主要微相有決口扇、河漫沼澤等沉積微相，下段除了以上微相外廢棄河道形成的牛軛湖微相更發(fā)育（圖2、圖3）。上段局部發(fā)育少量由串溝取直形成的小型心灘（圖2中部c處）。

1.3砂體及演化特征

從衛(wèi)星圖上看，新形成的砂體尚未被植被覆蓋，顏色淺黃色，較早期形成的砂體往往被植被覆蓋，這是判斷砂體形成先后順序的主要方法。衛(wèi)星圖上邊灘砂體最為發(fā)育，也容易識(shí)別，重點(diǎn)分析此類(lèi)砂體。從圖上可以看出，在河道彎曲較大時(shí)砂體主要分布在凸岸一側(cè)，隨著河道彎曲度增大，邊灘也逐漸增大，這也是曲流河凸岸沉積、凹岸侵蝕的結(jié)果。隨著侵蝕的增加，河流裁彎取直，形成牛軛湖，邊灘砂體不在生長(zhǎng)，孤立分布，如此反復(fù)。在河道較順直地區(qū)，河道邊灘砂體相對(duì)不發(fā)育，局部呈狹長(zhǎng)狀展布（圖2、圖3）。

2半干旱環(huán)境河流——黃河中下游

黃河流域西起巴顏喀拉山，北抵陰山，南至秦嶺，東注渤海。黃河中上游以山地為主，中下游以平原、丘陵為主。由于河流中段流經(jīng)黃土高原地區(qū)時(shí)夾帶了大量的泥沙，所以它也被稱(chēng)為世界上含沙量最多的河流。出三門(mén)峽后進(jìn)入河流沉積區(qū)，形成了黃河中下游沉積特征。黃河下游高村段屬于山東省菏澤黃河水利風(fēng)景區(qū)，溫帶季風(fēng)氣候，河道特征具有代表性，故選此處河段進(jìn)行分析（圖4）。

2.1河流主要形態(tài)

從衛(wèi)星圖上看，黃河下游整體為低彎度曲流河，彎曲指數(shù)小于1.5（圖4）。局部也有高彎度段和辮狀河段，但總體規(guī)模較小，為局部地質(zhì)變化導(dǎo)致，不具有代表性。

2.2河流沉積微相類(lèi)型

河道環(huán)境主要發(fā)育河道、邊灘、天然堤等微相，局部因發(fā)生串溝取直邊灘轉(zhuǎn)化為心灘（圖4中部）。泛濫平原主要發(fā)育廢棄河道、湖泊、決口扇等微相類(lèi)型，牛軛湖微相基本不發(fā)育。

2.3砂體及演化特征

曲流河具有凹岸侵蝕、凸岸堆積規(guī)律，根據(jù)衛(wèi)星圖像特征，主要分析邊灘微相砂體。從衛(wèi)星圖上可以看出，邊灘砂體十分發(fā)育，早期砂體被植被覆蓋嚴(yán)重，不易識(shí)別。新生的邊灘砂體顏色較淺，易于分辨。可以看出，砂體整體較寬緩，順河道發(fā)育。邊灘上游部位形成較早，厚度較大，出露較多，但易沖刷侵蝕;下游部位砂體較薄，剛出水面，形成較晚（圖4兩側(cè)處）。

3干旱環(huán)境河流——克里雅河

克里雅河發(fā)源于昆侖山主峰烏斯騰格山北坡，分別由庫(kù)拉甫河和喀什塔什河等支流組成，自南向北流動(dòng)，在出山口普魯村往下經(jīng)和田縣綠洲后，繼續(xù)蜿蜒向北，深入塔克拉瑪干沙漠腹地，最后消失在達(dá)里雅布依附近，屬暖溫帶內(nèi)陸干旱荒漠氣候區(qū)，河流總長(zhǎng)860千米，流域總面積3.95萬(wàn)平方千米。克里雅河水主要來(lái)自季節(jié)性洪水。洪水類(lèi)型包括季節(jié)性積雪融水以及暴雨洪水，水量集中在汛期（6-9月份），占全年水量的74%。輸沙量主要分布在4-9月份汛期，而其他月份河流輸沙量很小。河水主要由昆侖山雪水融匯而成，經(jīng)常因季節(jié)性洪水改道。

3.1河流主要形態(tài)

從衛(wèi)星圖片看，克里雅河中游段主要為高彎度曲流河，隨著季節(jié)性洪水而泛濫，河道不穩(wěn)定，河床寬一般200～600米，常流水河道100米左右（圖5）。

克里雅河下游段由于水流蒸發(fā)等減少，水動(dòng)力也快速減少，河流側(cè)向侵蝕能力降低，河道較為順直（圖6）。而暖濕一半干旱氣候河流下游河水量很多，水動(dòng)力強(qiáng)，反而河道更彎曲。

3.2河流沉積微相類(lèi)型

可以看出，中游段和下游段沉積環(huán)境差異較大，微相類(lèi)型也有差別。中游段河流環(huán)境主要發(fā)育河道、邊灘等沉積微相;泛濫平原主要發(fā)育廢棄河道沉積微相，多被植被覆蓋。由于水量少，蒸發(fā)量大，牛軛湖、決口扇、沼澤等微相基本不發(fā)育（圖5）。

下游段河道順直，發(fā)育河道及不典型的邊灘沉積微相;泛濫平原規(guī)模小，基本不發(fā)育（圖6）。

3.3砂體規(guī)模及演化特征

可以看出，中游段和下游段沉積環(huán)境差異較大，砂體也有明顯差別，總體看砂體較發(fā)育。中游段河道環(huán)境主要發(fā)育河道和邊灘砂體，砂體順河道發(fā)育。下游段河道砂體較發(fā)育，條帶狀順河展布，連片性好。

4結(jié)論

（1）不同氣候環(huán)境下由于物源、水流量、河床坡度等差異，導(dǎo)致河流形態(tài)、沉積微相類(lèi)型、砂體規(guī)模及特征各不相同。

（2）同一河流不同位置因河流水量等原因?qū)е碌乃畡?dòng)力變化，形成了河流側(cè)向侵蝕能力的差異，最終導(dǎo)致了河流形態(tài)等多方面的差異。