辮狀河沉積構(gòu)型研究進(jìn)展：沉積演化與構(gòu)型特征*

李 偉 岳大力 王武榮 高 建 吳勝和 王南溯 劉警陽 張佳佳

1 油氣資源與工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國石油大學(xué)（北京），北京102249

2 中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249

3 中國石油天然氣集團(tuán)勘探開發(fā)研究院，北京100083

1 概述

河流是塑造古今地貌形態(tài)的主要外力之一，其沉積物是沉積盆地的重要組成部分（Sambrook Smithetal.，2006）。多個(gè)沉積盆地的系統(tǒng)研究表明，辮狀河沉積在河流相地層中占比最高，即辮狀河是河流體系中最常見的河流類型（Galloway and Hobday，1996；Gibling，2006）。辮狀河屬于富砂型河流，其沉積砂體是油氣和鈾等礦產(chǎn)資源聚集的良好場所，在全球各大油田廣泛發(fā)育，如加拿大Alberta盆地（李建平等，2019）、蘇丹Melut盆地（孫天建等，2014）、Malaysia盆地（Miall，2002）、巴基斯坦Indus盆地（Naseer and Asim，2017）、美國德克斯州（Sullivanetal.，1991）等區(qū)域均鉆遇辮狀河儲(chǔ)集層。中國油氣資源以陸相碎屑巖儲(chǔ)集層為主，河流相儲(chǔ)集層在開發(fā)油田中占比最高（徐安娜等，1998），如渤海灣盆地、松遼盆地、塔里木盆地、四川盆地等均發(fā)育大量辮狀河油氣儲(chǔ)集層（束青林，2006；劉鈺銘等，2011；關(guān)旭同等，2019）。因此，辮狀河沉積演化與沉積構(gòu)型研究具有重要的理論意義與工業(yè)價(jià)值。

辮狀河的研究由來已久。早在1992年，倫敦地質(zhì)家協(xié)會(huì)首次召開以辮狀河為主題的學(xué)術(shù)會(huì)議，系統(tǒng)梳理了辮狀河地貌學(xué)與沉積學(xué)特征，為之后的辮狀河研究奠定基礎(chǔ)、指明方向（Best and Bristow，1993）。在之后的30年時(shí)間里，得益于高精度探地雷達(dá)、淺層地震、密井網(wǎng)等資料與技術(shù)在辮狀河研究中的應(yīng)用，辮狀河沉積（構(gòu)型）研究由一維巖相組合模式（如探槽）、二維構(gòu)型單元組合關(guān)系（如露頭剖面）過渡到三維空間展布（如探地雷達(dá)）（Bestetal.，2003；于興河等，2004；李偉等，2022）；得益于高清衛(wèi)星照片的普及與應(yīng)用，河流空間觀察尺度不斷增大，河流地貌特征研究亦從局部發(fā)展到整體（Sambrook Smithetal.，2006；Temmerman，etal.，2007；張昌民等，2017；Castelltort，2018；Lietal.，2023）。總體而言，國內(nèi)外學(xué)者已對(duì)辮狀河沉積開展大量研究，建立了多個(gè)辮狀河實(shí)例的沉積構(gòu)型樣式（于興河等，2004；Jerolmack and Mohrig，2007；劉鈺銘等，2011；金振奎等，2014；譚程鵬等，2014；Lietal.，2015；李偉等，2022）。然而，眾多研究實(shí)例表明辮狀河沉積構(gòu)型模式多樣，不同學(xué)者或基于不同實(shí)例建立的沉積構(gòu)型模式存在顯著差異，缺少對(duì)差異沉積模式形成機(jī)理與適用條件的系統(tǒng)研究，導(dǎo)致在地下辮狀河儲(chǔ)集層預(yù)測中難以選擇適合的辮狀河類型與相匹配的沉積構(gòu)型模式（Sambrook Sm ithetal.，2006；Lietal.，2015；Castelltort，2018；李偉等，2022）。

鑒于辮狀河沉積構(gòu)型的復(fù)雜性與多樣性，眾多學(xué)者采用水槽實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬的方法，結(jié)合現(xiàn)代沉積與古代露頭，嘗試探究不同沉積條件下的辮狀河構(gòu)型樣式，從而更加客觀地描述辮狀河沉積構(gòu)型的個(gè)性與共性（Ashworthetal.，2004；Bridge and Lunt，2006；Lietal.，2015；Castelltort，2018；Fieldingetal.，2018；李勝利等，2022；李偉等，2022）。尤其是近10年來，隨著河流數(shù)值模擬技術(shù)在沉積學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與探索，有學(xué)者采用以河流動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的模擬方法，再現(xiàn)了不同沉積條件下的辮狀河形成過程與沉積演化機(jī)制，極大推動(dòng)了辮狀河沉積構(gòu)型主控因素分析與多樣化沉積模式形成機(jī)理研究（Schuurmanetal.，2013；Schuurman and Kleinhans，2015；Nicholasetal.，2016，2018；張可等，2018；甘泉，2021；Lietal.，2022）。

總之，近30年來在辮狀河形成演化機(jī)理、多樣化沉積構(gòu)型模式方面均取得豐碩成果，呈現(xiàn)出沉積學(xué)、地貌學(xué)與動(dòng)力學(xué)多學(xué)科交叉的趨勢（Nicholasetal.，2018；李偉，2021；Lietal.，2022）。因此，作者對(duì)上述成果系統(tǒng)梳理，闡明辮狀河的形成演化過程、建立辮狀河多樣化的沉積構(gòu)型模式、探討其主控因素與形成機(jī)理，并預(yù)測未來發(fā)展趨勢，具有重要理論意義與推廣價(jià)值。

2 辮狀河形成過程與演化特征

2.1 辮狀河沉積構(gòu)型單元類型及內(nèi)涵

辮狀河指彎曲度較低的、河道不穩(wěn)定的分汊型河流，其河道彎曲度一般小于1.5，分叉系數(shù)通常大于2（Crosato and Mosselman，2009）。河道沉積分為多個(gè)級(jí)次，沿用前人研究慣例（Miall，1985；Sambrook Sm ithetal.，2006；于興河等，2004），將辮狀河形成的帶狀沉積定義為辮流帶；辮狀河內(nèi)部低水位被沙壩分隔的次一級(jí)河道定義為辮狀河道（或辮狀水道）（圖1－A，1－B）。因此，辮狀河沉積主要包括辮狀河道沉積、沙壩（復(fù)合壩、正在生長單元壩）、少量溢岸以及殘余的泛濫平原，其中辮狀河道充填與沙壩為沉積主體（Cant and Walker，1976，1978；Miall，1985；于興河等，2004；Bridge and Lunt，2006）。

圖1 辮狀河典型沙壩類型與地貌特征Fig.1 Common types of bars in braided rivers and their bedforms from aerial photographs.

2.1.1 辮狀河道沉積

辮狀河道充填形成的沉積體即為辮狀河道沉積，一般呈頂平底凹狀或透鏡狀（Cant and Walker，1976，1978）。根據(jù)河道水流機(jī)制與充填樣式分為遷移型辮狀河道沉積、填積型辮狀河道沉積、擺動(dòng)型辮狀河道沉積與廢棄型河道（圖2）（于興河等，2004）：遷移型河道多位于辮流帶內(nèi)部辮狀河道彎曲段，擺動(dòng)型與填積型河道一般位于辮狀河道相對(duì)順直段或低彎度段，廢棄型河道一般位于辮流帶兩側(cè)。前3種河道多為砂質(zhì)或礫質(zhì)充填、水動(dòng)力強(qiáng)，是辮狀河道沉積主體；而廢棄型河道為細(xì)粒充填，常見泥質(zhì)（或粉砂質(zhì)）充填、泥質(zhì)半充填，反映水體能量較弱。

圖2 辮狀河道充填類型（據(jù)于興河，2004）Fig.2 Common types of channel fills in braided rivers（after Yu，2004）

2.1.2 辮狀河沙壩

辮狀河沉積內(nèi)部發(fā)育多種沙壩，根據(jù)其形成過程與發(fā)育階段劃分為單元壩（unit bar）與復(fù)合壩（compound bar）（Bridge and Lunt，2006；Lietal.，2023）。

（1）單元壩類型與內(nèi)涵

在辮狀河沉積體系，單元壩指由一種沉積成因緊密關(guān)聯(lián)的、沉積過程未發(fā)生明顯間斷的沙壩（Ashmore，1982；Sambrook Sm ithetal.，2006）；根據(jù)其發(fā)育位置與形成機(jī)制劃分為3種常見類型（圖1）：在辮狀河道內(nèi)部形成的、以垂向加積為主的朵狀單元壩（lobate unit bar／lobate bar），在辮狀河道相對(duì)順直段兩側(cè)形成的、垂向加積為主的交替型單元壩（alternate unit bar／alternate bar），在辮狀河道相對(duì)彎曲段內(nèi)側(cè)形成的、以側(cè)向加積為主的滾動(dòng)型單元壩（scroll unit bar／scroll bar）（圖1）（Smith，1974；Ashmore，1982；Luntetal.，2004；李 偉，2021；Lietal.，2023）。

（2）復(fù)合壩類型及內(nèi)涵

在辮狀河沉積體系中，復(fù)合壩指由多期單元壩、沙丘或小型河道充填形成的、沉積結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的沙壩（Ashmore，1982；Sambrook Smithetal.，2006）。國內(nèi)大量從事地下儲(chǔ)集層研究的學(xué)者通常將復(fù)合壩與 “心灘”相對(duì)應(yīng)，廣義的心灘既包括位于河道中部的復(fù)合壩（mid-channel bar，狹義的心灘），也包括位于河道兩側(cè)的橫向沙壩（side bar）（于興河等，2004；Lietal.，2015，2023；李勝利等，2022；李偉等，2022）。

2.2 辮狀河形成過程與演化機(jī)理

根據(jù)心灘（文中指廣義的心灘）的形成過程、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與復(fù)雜程度，結(jié)合前人研究成果，筆者將心灘細(xì)分為單一心灘（compound bar）與復(fù)合心灘（amalgamated compound bar／channel island）（圖1）（Lietal.，2023）。單一心灘指由一系列成因關(guān)聯(lián)的單元壩疊加形成的復(fù)合壩（Sm ith，1974；Ashmore，1982；Luntetal.，2004；Bridge and Luntetal.，2006），根據(jù)其長軸方向與水流方向之間的關(guān)系，又可細(xì)分為縱向沙壩、斜向沙壩、橫向沙壩（于興河等，2004）。由多個(gè)單一心灘、辮狀河道沉積與單元壩拼疊形成的沙壩復(fù)合體稱作復(fù)合心灘（amalgamated compound bar／channel island）（圖1－D）（李偉，2021；李偉等，2022；Lietal.，2023）。

2.2.1 辮狀河的形成與演化

綜合現(xiàn)代沉積、水槽實(shí)驗(yàn)與沉積數(shù)值模擬，眾多學(xué)者研究并總結(jié)了辮狀河沉積形成過程與演化規(guī)律（何宇航等，2012；W illiamsetal.，2013；Schuurman and Kleinhans，2015；張可等，2017；Nicholasetal.，2018；何維領(lǐng)等，2019；Lietal.，2023）。研究表明，不同沉積條件下辮狀河形成與演化過程存在一定差異，但總體規(guī)律基本一致（Schuurmanetal.，2013；Lietal.，2023）。以平坦河床為經(jīng)典的初始模型（恒定流量、沉積物供給動(dòng)態(tài)平衡），辮狀河形成與演化經(jīng)歷以下主要階段（Schuurmanetal.，2013；Lietal.，2023）：（1）平坦河床形成水流擾動(dòng)，底床開始出現(xiàn)明顯起伏（圖3－A），單元壩開始形成并向下游快速遷移（圖3－B至3－C中壩F位置變化）；（2）水流匯聚作用促使單元壩周圍侵蝕加劇形成水道（即河道化），壩體沉積厚度增大，頭部（上游）侵蝕、尾部（下游）沉積形成壩尾沉積（Bar-tail limb）（圖3－B，3－C；壩B-C）；（3）伴隨著持續(xù)的壩尾與側(cè)向沉積，部分單元壩直接形成復(fù)合壩，即單一心灘（圖3－D，壩D），部分單元壩拼疊形成復(fù)合壩（圖3－E，壩B）；（4）一部分辮狀河道充填，導(dǎo)致多個(gè)相鄰復(fù)合壩進(jìn)一步拼疊，形成更加復(fù)雜的復(fù)合心灘（amalgamated compound bar）（圖3－F，Island－1），辮狀河進(jìn)入動(dòng)態(tài)平衡階段（圖3－E，3－F）。動(dòng)態(tài)平衡階段侵蝕與沉積仍在發(fā)生，并伴隨心灘的分割與合并、辮狀河道的形成與廢棄；整個(gè)模擬河段的水動(dòng)力及地貌特征基本穩(wěn)定（對(duì)比圖3－E，3－F）。

圖3 基于Delft3D軟件的辮狀河形成過程沉積數(shù)值模擬結(jié)果（據(jù)Li et al.，2023）Fig.3 Development of braided rivers based on numerical simulations of software Delft3D（after Li et al.，2023）

綜合前人研究成果，筆者將辮狀河形成與演化歸為4個(gè)階段（圖4）（Schuurman and Kleinhans，2015；張可等，2017；Nicholasetal.，2018；李偉，2021；李偉等，2022；Lietal.，2023）：（1）單元壩形成：水流擾動(dòng)形成朵狀單元壩與橫向單元壩（橫向?qū)挾却笥诳v向長度）（圖4－A）。（2）河道化與壩尾沉積：水流匯聚作用促使壩體周圍開始形成辮狀河道，同時(shí)在壩體尾部（下游方向）臨近水道的位置形成壩尾沉積（圖4－B）。（3）復(fù)合壩形成：伴隨著單元壩生長和遷移，單元壩生長或拼疊形成簡單的復(fù)合壩，即單一心灘；部分相鄰的單一心灘會(huì)進(jìn)一步疊合，形成更為復(fù)雜的復(fù)合心灘（圖4－C）。（4）動(dòng)態(tài)平衡：辮狀河處于動(dòng)態(tài)平衡過程，伴隨著心灘的生長、合并與分割，辮狀河道的形成與充填。不同沉積條件下的辮狀河，前3個(gè)發(fā)育階段大致相似，但在 “動(dòng)態(tài)平衡”階段存在顯著區(qū)別（圖4－D，4－E）：底床坡度小、單位流量小、攜沙量相對(duì)較少，心灘與辮狀河道相對(duì)穩(wěn)定，地貌演化速率慢，形成相對(duì)穩(wěn)定的辮狀河，即洪水前后心灘與辮狀河道具有明顯繼承性（對(duì)比圖4－C，4－D）；底床坡度大、單位流量大、攜沙量相對(duì)充足，心灘與辮狀河道的演化非?？?，辮狀河道頻繁改道，形成游蕩型辮狀河，即洪水前后心灘與辮狀河道發(fā)生顯著變化（對(duì)比圖4－C至4－E）。

圖4 辮狀河形成與演化模式（圖A－D據(jù)Li et al.，2023）Fig.4 Development and evolution model of braided rivers（Fig.A－D are after Li et al.，2023）

2.2.2 單一心灘的形成與演化

單一心灘的形成過程屬于辮狀河形成與演化的重要組成部分，大致劃分為4個(gè)主要階段（圖5）。（1）單元壩開始形成：初始單元壩呈葉狀或朵狀，橫向?qū)挾瘸４笥诳v向長度，壩體上游一側(cè)（左側(cè)）坡度緩而下游一側(cè)（右側(cè)）坡度陡（圖5－A，5－B）。該階段，單元壩上游受水流沖刷，以侵蝕為主；下游水流受沙壩阻擋作用，流速降低、泥沙沉降，以沉積為主；故沙壩向下游方向遷移（圖5－B和5－D中壩E和F位置變化）。（2）河道化：隨著單元壩厚度增大，水流開始聚集，圍繞沙壩（圖5－C，壩A）或切割橫向沙壩（圖5－C，壩B；圖5－D，壩F）形成水道，即初始辮狀河道。（3）壩尾沉積：伴隨著水道的形成，單元壩下游一側(cè)、臨近水道的位置快速堆積形成壩尾沉積（bar-tail limbs）（圖5－E，壩A-C；現(xiàn)代沉積，圖5－F，壩A-B）。此外，水道的形成促使沙壩頭部坡度變陡，壩尾沉積促使沙壩尾部坡度變緩，單一心灘初具形態(tài)（圖5－E，5－F）。（4）單一心灘形成：伴隨著壩體兩側(cè)生長，壩尾之間的洼地逐漸被沉積物充填（圖5－H，5－I；區(qū)域A），心灘與辮狀水道形成（圖5－G至5－I），此時(shí)心灘頭部（上游）略高于尾部（下游）（對(duì)比圖5－H與5－I）?；谝陨戏治?，建立了單一心灘形成與演化模式（圖5－J）。

圖5 辮狀河單一心灘的形成與演化Fig.5 Development and evolution of simple compound bars in braided rivers

2.2.3 復(fù)合心灘的形成與演化

辮狀河道的形成、合并與廢棄，促使多個(gè)單一心灘進(jìn)一步拼疊形成大型復(fù)合心灘（amalgamated compound bar／channel island）（Lietal.，2023）。以數(shù)值模擬結(jié)果為例，單一心灘對(duì)下游水流形成有效阻擋（圖6－A至6－C），導(dǎo)致水流流速分布不均，繼而導(dǎo)致心灘之間的部分河道流速降低、泥沙沉降（圖6－D），辮狀河道被充填；心灘外圍的部分河道流量增大，河道拓寬；最終促使大型復(fù)合心灘形成（圖6－E），該現(xiàn)象在辮狀河十分常見（圖6－F至6－J），在游蕩型辮狀河中尤為發(fā)育（李偉等，2021；Lietal.，2023）。水流作用較強(qiáng)時(shí)，復(fù)合心灘內(nèi)部充填河道可能復(fù)活，導(dǎo)致復(fù)合心灘被侵蝕、分割。

圖6 辮狀河大型復(fù)合心灘的形成與演化Fig.6 Development and evolution of larger，amalgamated compound bars in braided rivers

3 辮狀河類型與成因分析

3.1 辮狀河類型

辮狀河沉積體系復(fù)雜，地貌特征相似但內(nèi)部沉積構(gòu)型存在顯著差異（Miall，1985；Sambrook Smithetal.，2006）。鑒于此，根據(jù)辮狀河沉積內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如心灘的完整性）、結(jié)合活動(dòng)河道的穩(wěn)定性，分為游蕩型辮狀河與相對(duì)穩(wěn)定的辮狀河（簡稱穩(wěn)定型辮狀河）。就地貌特征而言，后者分叉系數(shù)一般比較大（狹窄的限定性河谷除外，該條件也可導(dǎo)致辮流指數(shù)很小），但2類辮狀河之間并無明顯的界定標(biāo)志。在沉積構(gòu)型特征方面，兩者存在顯著區(qū)別，前者辮狀河道沉積與心灘相對(duì)穩(wěn)定，兩者間邊界清晰；后者則頻繁改道，甚至季節(jié)性洪水前后辮狀河道與心灘會(huì)發(fā)生顯著變化，內(nèi)部沉積以河道充填為主、不發(fā)育典型心灘沉積，辮狀河道沉積與殘余心灘形成泛連通體（邵學(xué)軍與王興奎，2013；任曉旭等，2018；李偉等，2022；Lietal.，2023）。

值得注意，英文中 “braided river”泛指辮狀河沉積，尤其多指游蕩型辮狀河（Best and Bristow，1993；Sambrook Smithetal.，2006）；“wandering river”為蜿蜒的分汊型河流、或辮狀河與曲流河交替出現(xiàn)的河段（Brierley and Hickin，1985；Brierley，1989，1991；Schumm，2005；Carling，etal.，2016；李勝利等，2017）。例如，Sichingabula（1986）、Brierley（1989）和 van den Berg（1995）等學(xué)者先后對(duì)加拿大Squam ish River的河型轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究（圖7－A），定義該河段上游為辮狀河（braided river）（圖7－B）、下游為曲流河（meandering river）（圖7－D）、中游為辮—曲過渡型河流或彎曲度較大的穩(wěn)定型辮狀河（wandering river）（圖7－C）。

圖7 加拿大Squamish河的河流類型及轉(zhuǎn)化衛(wèi)星照片F(xiàn)ig.7 Aerial photographs of Squamish river in Canada showing transition between different river types

3.2 辮狀河類型主控因素與成因分析

辮狀河類型（穩(wěn)定型與游蕩型）影響因素眾多，各因素間存在不同程度的關(guān)聯(lián)性，如可容空間、物源供給、地形坡度、流量、河床及河岸沉積物組成、輸沙量、植被、氣候、溫度、緯度等（肖毅等，2012；譚程鵬等，2014；Lietal.，2015）。眾多學(xué)者嘗試綜合考慮多種因素，探究直接控制河流類型及其轉(zhuǎn)化的主要因素。由于研究對(duì)象與時(shí)間尺度的巨大區(qū)別，地理與水利學(xué)家、沉積學(xué)家對(duì)河流類型主控因素研究存在顯著差別（邵學(xué)軍與王興奎，2013；王敏等，2017；Yaoetal.，2018），文中分別針對(duì)現(xiàn)代河流與古代河流沉積開展沉積機(jī)制分析。

3.2.1 現(xiàn)代河流

地理與水利學(xué)以現(xiàn)代河流為研究對(duì)象，時(shí)間跨度在幾年至幾百年之間，河流參數(shù)獲取較為簡單。研究人員將多種外界條件（因素）歸納為3個(gè)主要條件，即來水條件、來沙條件與河床邊界條件；相應(yīng)地，將河流功率（單位河流功率）、輸沙量與河岸抗侵蝕強(qiáng)度作為直接控制辮狀河類型的主控因素；盡管不同學(xué)者的認(rèn)識(shí)不盡相同，但上述主控因素得到多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可（錢寧，1985；van den Berg，1995；Eatonetal.，2010）。就游蕩型與穩(wěn)定型辮狀河而言，單位河流功率增大，河道穩(wěn)定性減弱，穩(wěn)定型辮狀河向游蕩型辮狀河轉(zhuǎn)化；輸沙量增大，河道淤積頻率升高，穩(wěn)定型向游蕩型辮狀河轉(zhuǎn)化；河岸抗侵蝕強(qiáng)度減小，河道穩(wěn)定性減弱，穩(wěn)定型向游蕩型辮狀河轉(zhuǎn)化（錢寧，1985；van den Berg，1995；Eatonetal.，2010）。

3.2.2 古代河流沉積

地質(zhì)學(xué)家以古代河流為研究對(duì)象，時(shí)間尺度常以百萬年為衡量單位，河流參數(shù)獲取困難。因此，通常針對(duì)物源供給、可容空間、古構(gòu)造、古氣候、物源、湖／海平面等因素開展河流類型成因研究，其中可容空間與物源供給之比（簡稱A／S）是多因素綜合響應(yīng)，對(duì)辮狀河類型及沉積特征具有顯著控制作用（譚程鵬等，2014；Lietal.，2015；李勝利等，2022；李偉等，2022）。下文對(duì)上述控制因素逐一分析。

（1）構(gòu)造／古構(gòu)造

構(gòu)造對(duì)沉積具有重要控制作用，自山前到?jīng)_積平原，常見陸相沉積環(huán)境依次為沖積扇、辮狀河、曲流河（Miall，1985）。就辮狀河類型轉(zhuǎn)化，古構(gòu)造對(duì)河流類特征的影響直接表現(xiàn)為河床坡度變化，如局部抬升導(dǎo)致河床坡度增大、河流功率增強(qiáng)，穩(wěn)定型辮狀河向游蕩型辮狀河過渡；反之，坡度減小會(huì)導(dǎo)致河流功率減小，游蕩型向穩(wěn)定型辮狀河過渡。

（2）氣候／古氣候

古氣候?qū)恿魈卣鞯挠绊懼饕w現(xiàn)在流量、輸沙量、植被發(fā)育程度、氣溫等多個(gè)方面，其中流量（大小與變化）是連接古氣候與河流相地層的主要橋梁，輸沙量與植被均受流量直接控制（Hansford and Plink-Bj?rklund，2020）。Langbein和Schumm曾對(duì)氣候因素開展深入研究，將降雨（流量）、輸沙量、溫度與植被綜合考慮，提出了著名的Langbein-Schumm定律，認(rèn)為伴隨著降雨持續(xù)增大，輸沙量先增大后降低（Langbein and Schumm，1958）。

辮狀河類型與氣候具有類似關(guān)系。河流流域的氣候通常劃分為濕潤、半濕潤、半干旱、干旱、極端干旱5種類型；溫暖濕潤氣候河流流量相對(duì)均衡、植被發(fā)育、水土保持能力強(qiáng)，干旱寒冷氣候恰好相反。就辮狀河類型而言，干旱、極端干旱地區(qū)，降雨稀少，河流流量很低，河道相對(duì)穩(wěn)定（實(shí)際上河流發(fā)育程度很低）；半干旱地區(qū)，植被發(fā)育較少，突發(fā)性大型洪水時(shí)有發(fā)生，河道穩(wěn)定型降低，易發(fā)育游蕩型辮狀河；半濕潤地區(qū)，流量適中，植被發(fā)育，河道穩(wěn)定性升高，易形成穩(wěn)定型辮狀河；濕潤地區(qū)，流量充足，河流功率升高，河道穩(wěn)定性降低（Schumm，2005；Sambrook Smithetal.，2006；Eatonetal.，2010）?？傊?，綜合多個(gè)研究實(shí)例結(jié)合筆者及所在團(tuán)隊(duì)開展的相關(guān)研究（李偉，2021；李偉等，2022；Lietal.，2023），認(rèn)為氣候由干旱向濕潤過渡，河道在一定程度上呈現(xiàn)穩(wěn)定型先減弱、后增強(qiáng)、最后再減弱的現(xiàn)象。

（3）物源

物源對(duì)河流的影響主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是上游輸沙量的變化、二是物源區(qū)的基底類型。一般而言，距離物源越近、風(fēng)化程度越高，河流的輸沙量越大，對(duì)于辮狀河沉積體系而言，越易形成游蕩型辮狀河沉積；反之，則容易形成穩(wěn)定型辮狀河（Schumm，2005；譚程鵬等，2014；Yaoetal.，2018）。在物源區(qū)基巖方面，母巖的抗風(fēng)化能力、剛性等參數(shù)，會(huì)影響沉積物的粒度。在水動(dòng)力等其他沉積條件一定時(shí)，沉積物粒度大、抗侵蝕能力強(qiáng)（Brierley and Hickin，1985），河流相對(duì)穩(wěn)定，即物源區(qū)的沉積物粒度越大，河床沉積物粒度相對(duì)越粗，河道越穩(wěn)定，亦形成穩(wěn)定型辮狀河。

（4）海（湖）平面

與海（湖）相沉積環(huán)境不同，海（湖）平面對(duì)河流特征的影響較小，一般僅限于河流末端、入海前的幾公里至幾十公里的范圍（部分屬于辮狀河三角洲平原沉積）（Miall，1991；Shanley and Mc-Cabe，1994；Colomberaetal.，2015）。在河流末端，下游湖／海平面升高，受下游水流與潛水面等頂托作用的影響，河流功率逐漸減弱，盡管整個(gè)河道體系的穩(wěn)定性減弱，但單一河道的穩(wěn)定性增強(qiáng)（Shanley and McCabe，1994）。

（5）可容空間與物源供給

對(duì)于河流相儲(chǔ)集層，可容空間與物源供給難以量化，多將2個(gè)因素綜合考慮，即可容空間與物源供給之比（A／S），該參數(shù)指示了河流相沉積的基準(zhǔn)面升降，是多因素綜合響應(yīng)，是控制河流類型（包括辮狀河類型）的重要因素（Cross，2000；鄧宏文等，2007；Miall，2010）。基準(zhǔn)面低位、物源供給充足而可容空間相對(duì)不足，河道穩(wěn)定性減弱，易形成游蕩型辮狀河；基準(zhǔn)面高位、物源供給相對(duì)不足而可容空間充足，河道穩(wěn)定性增強(qiáng)，易形成穩(wěn)定型辮狀河與曲流河。總之，伴隨著A／S升高，河道穩(wěn)定性增大，辮狀河由游蕩型向穩(wěn)定型辮狀河過渡（譚程鵬等，2014；Lietal.，2015；Yaoetal.，2018；李偉，2021；李偉等，2022）。

4 辮狀河內(nèi)部沉積構(gòu)型

游蕩型與穩(wěn)定型辮狀河在沉積構(gòu)型及砂體連通性方面具有顯著差異，因此下文以2個(gè)典型的露頭實(shí)例描述2種辮狀河沉積的構(gòu)型特征（圖8；圖9），并建立基準(zhǔn)面控制的辮狀河類型與沉積構(gòu)型模式（圖10）。

圖8 山西大同晉華宮鐵路橋砂質(zhì)辮狀河露頭剖面與精細(xì)構(gòu)型解釋（據(jù)李偉等，2022；有修改）Fig.8 Outcropping sandy braided successions and their architecture interpretation along the Jinhuagong railway bridge，in Datong city，Shanxi Province（modified from Li et al.，2022）

圖9 山西大同吳官屯河流相露頭剖面及構(gòu)型解釋（據(jù)李偉等，2022；有修改）Fig.9 Outcropping fluvial successions and their architecture interpretation in Wuguantun village，Datong city，Shanxi Province（modified from Li et al.，2022）

圖10 Jamuna河內(nèi)部典型心灘的探地雷達(dá)測線與三維構(gòu)型原型模型（據(jù)Best et al.，2003）Fig.10 Three－dimensional sedimentary architecture of a classic braid compound bar within Jamuna river（after Best et al.，2003）

4.1 游蕩型辮狀河

游蕩型辮狀河屬于低彎度、高辮狀化、河道極不穩(wěn)定的河流，常與限定性河谷伴生（Best and Bristow，1993；Bridge and Lunt，2006；李偉 等，2022）。平面上，辮流帶呈帶狀或?qū)拵罘植?，寬度及地貌特征受限于河谷?guī)模，河谷較窄時(shí)辮流帶可充填整個(gè)河谷；河谷變寬時(shí)，辮流帶寬度顯著增大且經(jīng)常分汊形成2個(gè)相鄰的辮流帶（圖7－A，7－B）。剖面上，以山西大同游蕩型辮狀河露頭為例（圖8－A），該剖面沉積物以中—粗砂巖為主，辮流帶緊密堆疊，幾乎不發(fā)育泛濫平原與溢岸沉積；辮流帶內(nèi)部，溝道與沖刷面極為發(fā)育，辮狀河道沉積與心灘形成 “泛連通體”；心灘內(nèi)部沙丘彼此交錯(cuò)、緊密疊合，不發(fā)育典型的落淤層與垂積體；辮狀河道橫截面近似對(duì)稱，表明橫向環(huán)流作用很弱（圖8）。

4.2 穩(wěn)定型辮狀河

穩(wěn)定型辮狀河辮狀河道的改道頻率較高、地貌演化速率較快，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)明顯區(qū)別于游蕩型辮狀河。已有研究表明，山西大同穩(wěn)定型辮狀河（圖9）露頭剖面下部以穩(wěn)定型辮狀河沉積為主、上部以曲流河沉積為主（Lietal.，2015；李偉，2021；李偉等，2022）。孟加拉國Jamuna河（圖10）為相對(duì)較為穩(wěn)定的大型辮狀河（Bestetal.，2003），沉積以中砂巖為主，砂地比介于8：10到9：10之間，辮流帶頂部發(fā)育0.2～0.6 cm 的泛濫平原泥巖。相比于游蕩型辮狀河，穩(wěn)定型辮狀河內(nèi)部發(fā)育較為穩(wěn)定的辮狀河道與心灘，河道沖刷面明顯減少；沙壩以心灘為主，可見少量邊灘（圖9－A，9－B）；心灘內(nèi)部由多期落淤層與垂積體組成（圖9－C；圖10），心灘中部為順流加積，兩側(cè)可發(fā)育少量側(cè)向加積（圖9－C，9－D；圖10）。

4.3 辮狀河主要類型與構(gòu)型模式

可容空間與物源供給是多因素綜合響應(yīng)，是控制辮狀河類型的重要因素。就辮狀河沉積體系而言，A／S較小、即可容空間不足而物源供給相對(duì)充足時(shí)，發(fā)育游蕩型辮狀河；A／S較大、即可容空間充足而物源供給相對(duì)不足時(shí)，發(fā)育穩(wěn)定型辮狀河；A／S繼續(xù)增大，發(fā)育辮—曲過渡型河流（圖11）。

圖11 基準(zhǔn)面旋回控制的辮狀河沉積類型及內(nèi)部構(gòu)型模式（據(jù)李偉，2021；李偉等，2022；有修改）Fig.11 Types of braided river systems and their inner sedimentary architecture in different conditions of base-level（modified from Li，2021；Li et al.，2022）

游蕩型辮狀河呈寬帶狀分布，垂向上河道緊密切疊。辮流帶內(nèi)部以辮狀河道沉積與心灘為主，溝道與沖刷面極為發(fā)育；心灘內(nèi)部沙丘彼此交錯(cuò)、緊密疊合，不發(fā)育典型的落淤層與垂積體；心灘被河道頻繁切割、保存不完整，辮狀河道沉積與心灘形成 “泛連通體”（圖11－C）。

穩(wěn)定型辮狀河垂向上河道切疊程度降低，辮流帶內(nèi)部以辮狀河道沉積與心灘為主，可見少量邊灘，河道帶頂部發(fā)育少量泛濫平原沉積。部分心灘保存比較完整，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，由多期落淤層與垂積體組成，心灘中部為順流加積，兩側(cè)可發(fā)育少量側(cè)向加積（圖11－B）。

辮—曲過渡型河流，辮狀河與曲流河交替出現(xiàn)，且以穩(wěn)定型辮狀河為主。過渡型河流的辮流指數(shù)較低，以2為主（即河道的橫截面僅發(fā)育1個(gè)心灘）。辮流段內(nèi)部以辮狀河道沉積與心灘為主，可見少量邊灘與溢岸沉積；心灘內(nèi)部發(fā)育橫向比較穩(wěn)定的落淤層與垂積體，邊部可見少量側(cè)積產(chǎn)物。曲流段發(fā)育點(diǎn)壩，內(nèi)部側(cè)積體數(shù)量較少，側(cè)積層穩(wěn)定性較差、常被串溝侵蝕，點(diǎn)壩中部可見垂向加積產(chǎn)物（圖11－A）。

5 結(jié)論與展望

1）辮狀河類型多樣，根據(jù)內(nèi)部沉積構(gòu)型與心灘穩(wěn)定程度分為穩(wěn)定型與游蕩型辮狀河。整體而言，兩者地貌特征無明顯差異，但內(nèi)部構(gòu)型結(jié)構(gòu)存在顯著區(qū)別：穩(wěn)定型辮狀河心灘內(nèi)部由一系列橫向較為穩(wěn)定的垂積體與落淤層組成；游蕩型辮狀河心灘頻繁被河道沖刷，導(dǎo)致心灘保存程度低、辮狀河道沉積與殘余心灘之間無明顯界限、形成 “泛連通體”。此外，辮—曲過渡型河流的分汊河段也可歸為穩(wěn)定型辮狀河的一種，該河型分汊指數(shù)低（通常在2左右），其心灘內(nèi)部結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定型辮狀河相似。

2）辮狀河形成與演化分為4個(gè)階段：水流擾動(dòng)形成橫向朵狀單元壩，河流匯聚形成初始河道與壩尾沉積，單元壩生長、拼接形成復(fù)合壩，河流動(dòng)態(tài)平衡階段。動(dòng)態(tài)平衡階段，穩(wěn)定型辮狀河地貌演化速率較低，季節(jié)性洪水前后地貌特征具有明顯的繼承性，僅在局部發(fā)生顯著變化；游蕩型辮狀河洪水前后辮狀河地貌特征整體可發(fā)生顯著變化。

3）辮狀河內(nèi)部沙壩類型多樣，根據(jù)形成過程與發(fā)育階段劃分為單元壩與復(fù)合壩，常見單元壩包括辮狀河道內(nèi)部形成朵狀單元壩、河道順直段兩側(cè)形成的交替沙壩、彎曲河道內(nèi)側(cè)形成的滾動(dòng)壩；復(fù)合壩主要包括單一心灘壩與大型復(fù)合心灘。

辮狀河作為一種十分復(fù)雜的河流，在成因分類、沉積條件、形成演化過程與沉積響應(yīng)方面尚存在一些問題有待深入研究。（1）現(xiàn)有辮狀河分類方案主要基于地貌特征或內(nèi)部沉積結(jié)構(gòu)，缺少兼顧兩者的分類方案；（2）辮狀河成因機(jī)理復(fù)雜，開展河流動(dòng)力學(xué)與沉積學(xué)交叉學(xué)科來探討其形成條件、演化機(jī)理與沉積模式是當(dāng)下及未來的重要發(fā)展方向；（3）辮狀河沉積構(gòu)型多樣，明確其主控因素，建立沉積條件主控的、具有實(shí)際指導(dǎo)意義的多樣化沉積構(gòu)型模式（定性與定量）是當(dāng)前研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。