1.河流的类型
通过对现代河流的水动力学、水流动态、侵蚀、搬运与沉积作用、沉积物结构和构造等方面的深入研究，大大促进了对古代河流的认识。河流由河道和泛滥平原（河漫滩）两部分组成，河道中的主要地貌单元是河床、边滩和心滩；河漫滩是洪水期间河水漫出河道形成的，包括天然堤、决口扇、河漫平原及牛轭湖。
图6-5 冲积扇各亚环境的沉积序列
（据孙永传和李蕙生，1986）
图6-6 得克萨斯州范霍恩湿地冲积扇沉积（前寒武系）的三种相组合
（据J.H.McGowen＆C.G.Groat，1971）
A—扇根相，巨砾直径可达1m，主要为砾石；B—扇中相，砾岩和交错层理含砾砂岩互层；C—扇端相，主要是具板状、槽状交错层理的砂岩
1—块状巨砾岩；2—块状砂质泥岩；3—粗-巨砾岩和薄层砂岩互层；4—含中砾和粗砾的粗-极粗粒砂岩，具交错层理
河流按河道的平面形态可分为：平直河、曲流河、辫状河及网状河四种（图6-7；表6-1）。在自然界和地质历史中以曲流河和辫状河为主，以下对这两类河流进行介绍。
图6-7 河流类型
（据A.D.Miall，1977）
A—曲流河；B—辫状河；C—网状河；D—平直河
表6-1 平直河、辫状河、曲流河及网状河的特征与区别
注：网状河是由曲流河组成的复合河流，相序的上部河漫滩沉积发育程度大于下部边滩沉积，或透镜状河道砂体被厚度很大的细粒沉积物和煤层（湿地组合）包围，形成“泥包砂”的面貌
2.曲流河的沉积模式
艾伦（1964）曾提出曲流河的沉积模式图（图6-8）。该图显示的地貌单元有边滩、牛轭湖、天然堤、决口扇以及河漫滩等。
图6-8 曲流河的沉积模式
（据J.R.L.Allen，1964）
（1）河道沉积
包括河床沉积和边滩沉积（图6-9，图6-10）。
图6-9 曲流河沉积层序
（据G.De V.Klein，1972，J.R.L.Allen，1970；转引自《沉积构造与环境解释》编写组，1984，本书略加说明）
河床沉积 又称河道滞留（残留）沉积，它由粗砾岩和砂质砾岩组成，是在河流流量最高峰时（洪水期）做短距离搬运的产物。在正常流动情况下，由于流水冲刷与分选作用，细粒物质不断被带走，砾石则残留在河床底部较深部位。这类沉积常位于河流沉积剖面的底部，向上颗粒逐渐变细过渡为边滩沉积。河床沉积有4个方面的特点：①砾石成分一般较复杂，有时还会有植物树干、泥砾等沉积；②以粗砾岩和含砾粗砂岩为主，中细粒砂岩较少；③由于稳定的水流作用，砾石呈明显的定向排列，构成叠瓦状构造，砾石的最大扁平面倾向河流上游；④呈透镜状产出，并位于河流沉积物的底部，底界与下伏地层之间为一个明显的侵蚀面。
图6-10 曲流河沉积特征剖面实例（美国加利福尼亚州渐新统）
（据顿哈姆；转引自孙永传和李蕙生，1986）
边滩沉积 又称点沙坝沉积或曲流沙坝沉积，是河床侧向迁移作用的产物。随着河流不断迁移，浅滩不断增长，在河流内弯部分形成宽阔的边滩。底流在侧向运动中强度逐渐减弱，因而引起了碎屑的沉积分异作用。在边滩下部比较靠近河心的部位，沉积较粗的颗粒（以砂为主）；上部离河心较远，沉积较细物质。边滩沉积物厚度近似河床深度，其宽度取决于河流大小。边滩沉积物以成分成熟度和结构成熟度较低的岩屑砂岩和长石砂岩为主。一般为中性到弱酸性和弱氧化的水介质条件，因此海绿石、菱铁矿、绿泥石以及伊利石等自生矿物不能生成。边滩常生成高岭石。粒度变化范围很大，可以由分选不好的砂、粉砂和泥等混合而成。但大型河流边滩沉积以砂为主（称细边滩沉积），含少量砾石和粉砂；而较小河流则以砾石沉积为主（称粗边滩沉积），细边滩与粗边滩的沉积特征与区别见表6-2。在粒度分布上，主要由跳跃总体和悬浮总体组成，牵引总体不发育。主成分的跳跃总体斜率中等至较高，分选中等到较好；悬浮总体呈低斜率，含量少、分选差；二者的截点突变，大约在3～3.5ϕ。边滩沉积中，层理非常发育，主要以大、中型槽状交错层理和板状交错层理为主，在较细的沉积物中也常出现各种中型交错层理。在垂向上，一般自下而上由大型交错层理逐渐变为小型交错层理。依据沉积构造垂向变化或垂向共生组合特点，可以建立典型的边滩沉积层序。以四川资阳沱江现代边滩沉积为例（图6-11），自下而上是：河床底部冲刷面→河床滞留砾石（块状构造）→具有大型槽状交错层理的粗粒砂→有平行层理的中、细砂→具有板状交错层理的细砂→具有爬升波痕层理和小型交错层理的细砂或粗粉砂。
图6-11 四川资阳沱江现代边滩沉积层序
（据刘宝珺等，1980；转引自余素玉和何镜宇，1989）
表6-2 细边滩与粗边滩的沉积特征与区别
（据刘宝珺和曾允孚，1985）
（2）河漫滩沉积
在洪水泛滥期间，河水溢出到两岸平原中较低洼部位，称河漫滩（泛滥盆地）。这里的沉积物主要是洪水带来的悬浮载荷，形成的岩石有泥岩、粉砂岩以及薄层泥质灰岩。层理一般不发育，有时见水平层理。在气候干燥地区，可见泥裂构造和钙质及铁质结核。在潮湿条件下，植物生长茂盛，进一步可发展成沼泽，形成大量有机物质堆积，甚至出现煤层。
（3）堤岸沉积
包括天然堤和决口扇沉积。天然堤是由于洪水期河水漫越河岸，当河水流速降低时，携带的大量悬浮物质在岸边很快沉积下来。其沉积物质比边滩细，主要是粉砂和泥，二者常呈薄互层，粉砂层和泥层一般厚几厘米到几十厘米。
在高水位时（洪水期），过量的河水冲开天然堤，在堤岸靠近平原一方的斜坡上，形成由树枝状水系而成的扇状堆积物，称决口扇。它是一种透镜状或舌状砂体，厚度不大，从十几厘米到几米，由细砂和粉砂组成。此外，可见小型交错层理，常见冲刷构造以及植物和动物化石。
（4）牛轭湖沉积
牛轭湖的形成与曲流河有关，当河流发生截弯取直时，废弃河道即为牛轭湖。牛轭湖沉积主要是洪水期带来的细粒物质，如粉砂、泥质和有机质等。粉砂中具小型交错层理，黏土中发育水平层理。可见淡水软体动物残骸和植物碎片。沉积物呈透镜状，延伸可达几千米，厚度可达数十米。
（5）曲流河沉积模式实例
艾伦提出的典型沉积模式特点可概括如下：①以陆源碎屑岩为主，从下到上依次为砾岩、砂岩和泥岩，岩性变化频繁，极不稳定，上部偶见泥质灰岩薄层；②沉积构造向上变小，交错层理类型由大型变为小型，向上逐渐出现波状和爬升波状层理，中间夹有水平层理，并可发育泥裂、雨痕等；③常见植物印痕和植物根，可能有泥炭和煤，也见少量淡水软体动物腹足类和双壳类化石。
该沉积模式反映曲流河宏观标志组合。在微观上，这些岩层特别是砂岩，在粒度分布、他生和自生矿物成分及其组合特点等方面都比较明显。英国下泥盆统下部老红砂岩是研究的比较早的典型曲流河层序（图6-12）。
图6-12 英国下泥盆统下部老红砂岩的剖面结构
（据J.R.L.Allen，1964）
图6-13 辫状河的沉积模式图
（据R.G.Walker，1984；转引自王良忱和张金亮，1996）
3.辫状河的沉积模式
辫状河由一系列宽而浅的河道、河道沙坝及冲积岛组成（图6-13）。也就是说，河道沙坝（心滩）和冲积岛是辫状河特有的地貌特征，其边滩不发育，河漫滩发育较少。心滩主要由粗粒沉积物组成。但是，有时在河流的中、下游，由于河流中负载含量高，沉积物虽细，亦可表现为辫状河流性质，如印度的布拉马普特拉河及我国黄河中、下游即属此例。这时，其沉积特征也就不易与曲流沙坝相区别。故以下重点叙述由粗粒沉积物构成的辫状河流沉积特征。
（1）河道沉积的基本特征
辫状河的河道沉积主要为心滩沉积，地貌单元可以分为活动性心滩和相对稳定的河间冲积岛。
活动性心滩 上游方向较陡，并有一深潭相伴生，这里主要遭受侵蚀作用。沙坝下游一方则较平缓，主要发生沉积作用。因此，河道沙坝是逐渐向下游迁移的，靠近其上游部分由粗粒物质组成，向下游部分变为细粒物质。同时存在侧向和垂向的侵蚀和加积作用，并在沙坝的下游方向和凸岸产生前积纹层。在河道沙坝表面上，经常发育有各种底形，如巨波痕、大波痕等，发育不同类型的交错层理。在低水位期（枯水期）、洪水期以及河道废弃以后，可发生细粒悬浮物的加积作用，但不如曲流河发育。
河间冲积岛 它在河道中的位置较固定，大多成为有植被生长的岛链。其表面常发育泛滥平原的细粒沉积，或被沙坝遭受侵蚀以后遗留下的残余物所覆盖，从而使其加积增长，地势较高，并有植物生长。
（2）心滩的形态分类
史密斯（D.G.Smith，1974）根据心滩的地貌形态、大小以及它们与河岸的关系提出了四种主要心滩类型，即纵向沙坝、横向沙坝、斜向沙坝和曲流沙坝（图6-14）。其中曲流沙坝较为少见。
图6-14 不列颠哥伦比亚踢马河中的砾石质沙坝类型
（据柯林森，1982；转引自孙永传和李蕙生，1986）
①纵向沙坝；②横向沙坝；③斜向沙坝；④曲流沙坝
纵向沙坝 是与水流方向平行的长形沙体，其分布方向与河道的延伸方向基本一致。它们是在浅水地区由平行于沙坝的单向水流形成的，常见于砾石质辫状河流的端部。其沉积物通常由粗粒的砂砾物质组成。沙坝的上游端遭受侵蚀，下游边缘接受沉积。在沙坝内部主要由具板状交错层理的砾石和砂组成。
横向沙坝 横向沙坝的延伸方向与水流的流向近于垂直。它们常常形成于河道变宽或深度突然增加而引起的流线发散的地带，在砂质辫状河中更为常见。横向沙坝的上游部分较宽阔，而其下游边缘常为直的、朵状或弯曲的。横向沙坝在形成过程中，首先由砂、砾沉积物加积到平衡状态，然后通过滑动面的顺流延伸而生长，并产生板状交错层理，而且，其前积纹层往往是高角度的。
斜向沙坝 一般具有长的轴，而且其延伸方向与主水流流向斜交。它们大多是由于主河道弯曲时水流流量不对称而产生的。沙坝的横断面大致呈三角形，并具有由滑动面或浅滩组成的下游沉积边缘。与纵向沙坝相似，当滑动面崩落或浅滩迁移时，可形成板状交错层理。如果沉积物很粗，则产生不明显的水平层理和角度极低的板状交错层理。
曲流沙坝 在辫状河中较为少见，其典型特征与曲流河边滩沉积相似。
（3）辫状河沉积层序
辫状河沉积序列模式比较复杂多样，现以加拿大魁北克省加斯佩半岛泥盆系辫状河砂岩的沉积序列为代表（图6-15）。图中显示了自下而上由粗变细的正粒序层序，反映了水流能量逐渐减弱的沉积过程。最底部为河道底部残留沉积物，以粗砂岩和含砾砂岩为主，与下伏层呈侵蚀冲刷接触。其上为大型槽状交错层理含砾粗砂岩（A）、具槽状交错层理粗砂岩（B）及板状交错层理粗砂岩（C）。沙坝顶部沉积物主要为小型板状交错层理砂岩（D）和大型水道冲刷充填交错层理砂岩（E）。顶部薄的垂向加积沉积物包括波状交错层理粉砂岩和泥岩互层（F）。
图6-15 加拿大魁北克省泥盆系辫状河沉积的垂向层序
（据D.J.Cant＆R.G.Walker，1976）
辫状河流沉积特征主要为：①粒级较粗，砂砾岩较发育；②层序下部发育由心滩迁移而形成的各种层理，如块状层理或不明显水平层理、大型板状交错层理、大型槽状交错层理；③泛滥平原细粒沉积物较薄或不发育；④心滩沉积的岩石比边滩更加复杂，粒度总体较粗，其中又有细粒夹层，同时边滩和心滩概率累积粒度曲线具有明显的区别（表6-3）。
边滩沉积物以砂为主，混有砾、粉砂和黏土；有的以砾石沉积为主。沉积物粒度取决于河流的水动力条件；在同一边滩中，离河心较近的边滩下部，其粒度要比离河心较远的边滩上部粗。沉积物成分复杂，成熟度低，常含有植物树干和碎片。概率累积粒度曲线通常由斜率中等到较高的跳跃总体和斜率低的悬浮总体组成，S截点一般为3～3.5ϕ，牵引总体不发育（图6-16）。
心滩沉积物比边滩粗，常为砾石和粗砂，有时常夹细砂和粉砂层，岩石成熟度更低。典型的概率累积粒度曲线是以牵引总体为主，占50%～70%，跳跃总体不发育，斜率也低，悬浮总体平均占30%左右（图6-17）。
北京西山军庄一带上二叠统红庙岭组中部也是曲流河沉积的典型剖面实例。岩性为成熟度较高的砂岩、砂砾岩或含砾砂岩夹泥岩和页岩，成层性好，含植物茎干化石。“二元结构”较明显，上部单元的发育较薄，但分布较稳定（图6-18）。
表6-3 曲流河与辫状河沉积特征区别
4.冲积环境沉积类型组成
冲积环境沉积是大陆环境中经常性水流冲积作用的产物。通常有3种形式的组合：①在上游，与暂时性水流作用形成的冲积扇相连接或位于冲积扇体系中，构成冲积扇组合；②在中游，形成广阔的洪泛平原，构成洪泛平原组合；③在下游，洪泛平原继续发展，可进入海（湖）岸平原及三角洲环境，构成海（湖）岸平原-三角洲组合。
图6-16 边滩沉积的概率累积粒度曲线
（据R.P.Glaister＆H.W.Nelson，1974）
1、2、3分别为样品编号
图6-17 心滩沉积的概率累积粒度曲线
（据R.P.Glaister＆H.W.Nelson，1974）
1、2、3为样品编号，2、3是1的夹层
图6-18 曲流河沉积特征剖面实例（北京西山上二叠统红庙岭组）
（陈建强摄于2001年）