利用衛星照片解析現代河流沉積特征及控制因素

劉阿超 李元昊 汪學勝 楊龍華

關鍵詞：河流沉積;衛星照片;將今論古;沉積演化

河流沉積在地質記錄中分布廣泛，是石油、天然氣、煤、金、鈾等重要的富集場所。國內外學者對河流研究非常重視，在20世紀中期建立了曲流河、辮狀河、網狀河等主要河流相沉積模式，對地史時期河流的研究提供了指導。現代河流觀察分析表明，河流的幾何形態、微相類型、砂體規模及分布等受多種因素影響而表現出較大差異，很難用統一的模式概括。近年來，Google earth等高清衛星地圖軟件給地質人員提供了一個新的研究現代沉積的手段，方便了科研人員從另一個視域觀察分析現代沉積特征。本文利用衛星照片為主要分析對象，選取不同環境下的典型河流，結合現代沉積理論，分析不同環境下河流形態、微相類型、砂體規模及演化的特征及控制因素，為類型古地理環境下的河流沉積研究提供參考和依據。現代河流數量和類型很多，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作為研究重點。主要選取了暖濕環境河流——長江荊江段、半干旱環境河流——黃河中下游、干旱環境河流——克里雅河三條河流作為研究對象，三條河流均在分布在國內，前人有一定的研究積累，方便進一步分析。

1暖濕環境河流——長江荊江段

長江發源于“世界屋脊”——青藏高原的唐古拉山脈各拉丹冬峰西南側。流經11個省級行政區（八省二市一區），在崇明島的東面注入東海，全長6387千米，世界第三大河，是我國南方最大的一條河流。長江流域氣候溫暖，雨量充沛，由于面積遼闊，地形差異大，因此有著多類型的氣候。長江中下游地區四季分明，年平均氣溫約16～18%。長江出三峽后經過一段丘陵，進入荊江河段，北岸為江漢平原，河流沉積特征典型。

1.1河流主要形態

綿延在湖北、湖南兩省的荊江屬長江下游的一部分。從河流學的觀點來看，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，計算表明該區彎曲指數在1.2～2.5之間，為中一低彎度曲流河。而下荊江河曲極為發育，橫向擺幅達20～40千米，河彎曲折率平均為3，在中國的蜿蜒性河道中居首位，而其中的孫良洲河彎道河道的長度為10余千米，直線距離不到500米，曲折率高達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。據統計，下荊江自20世紀初以來，曾發生過十余起自然裁彎，1972年發生的石首縣沙灘子自然裁彎。自然裁彎發生后，江水從河曲頸部通過，成為新河，老河道上下口門淤塞，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穩定，長期側向侵蝕特征（圖2），局部決口扇發育。而下段河流形態與上段特征不同，河道為高彎度曲流河，河道側向大幅度擺動泛濫頻繁，發育多個廢棄河道和沼澤（圖3）。

1.2河流沉積微相類型

主要發育曲流河沉積微相類型。上段河道環境沉積微相主要有河道、邊灘、天然堤;泛濫平原環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育（圖2、圖3）。上段局部發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。衛星圖上邊灘砂體最為發育，也容易識別，重點分析此類砂體。從圖上可以看出，在河道彎曲較大時砂體主要分布在凸岸一側，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，孤立分布，如此反復。在河道較順直地區，河道邊灘砂體相對不發育，局部呈狹長狀展布（圖2、圖3）。

2半干旱環境河流——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。由于河流中段流經黃土高原地區時夾帶了大量的泥沙，所以它也被稱為世界上含沙量最多的河流。出三門峽后進入河流沉積區，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景區，溫帶季風氣候，河道特征具有代表性，故選此處河段進行分析（圖4）。

2.1河流主要形態

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

2.2河流沉積微相類型

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

2.3砂體及演化特征

曲流河具有凹岸侵蝕、凸岸堆積規律，根據衛星圖像特征，主要分析邊灘微相砂體。從衛星圖上可以看出，邊灘砂體十分發育，早期砂體被植被覆蓋嚴重，不易識別。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4兩側處）。

3干旱環境河流——克里雅河

克里雅河發源于昆侖山主峰烏斯騰格山北坡，分別由庫拉甫河和喀什塔什河等支流組成，自南向北流動，在出山口普魯村往下經和田縣綠洲后，繼續蜿蜒向北，深入塔克拉瑪干沙漠腹地，最后消失在達里雅布依附近，屬暖溫帶內陸干旱荒漠氣候區，河流總長860千米，流域總面積3.95萬平方千米。克里雅河水主要來自季節性洪水。洪水類型包括季節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，經常因季節性洪水改道。

3.1河流主要形態

從衛星圖片看，克里雅河中游段主要為高彎度曲流河，隨著季節性洪水而泛濫，河道不穩定，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等減少，水動力也快速減少，河流側向侵蝕能力降低，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，水動力強，反而河道更彎曲。

3.2河流沉積微相類型

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

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

3.3砂體規模及演化特征

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

4結論

（1）不同氣候環境下由于物源、水流量、河床坡度等差異，導致河流形態、沉積微相類型、砂體規模及特征各不相同。

（2）同一河流不同位置因河流水量等原因導致的水動力變化，形成了河流側向侵蝕能力的差異，最終導致了河流形態等多方面的差異。