李 偉 岳大力 王武榮 高 建 吳勝和 王南溯 劉警陽(yáng) 張佳佳

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

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

3 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)勘探開(kāi)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(jiàn)的河流類(lèi)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(chǎng)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(guó)德克斯州（Sullivanetal.，1991）等區(qū)域均鉆遇辮狀河儲(chǔ)集層。中國(guó)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(kāi)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(lái)已久。早在1992年，倫敦地質(zhì)家協(xié)會(huì)首次召開(kāi)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(guò)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）?？傮w而言，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)辮狀河沉積開(kāi)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(cè)中難以選擇適合的辮狀河類(lèi)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(lái)，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(guò)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(lái)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(shì)（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(guò)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(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，具有重要理論意義與推廣價(jià)值。

2 辮狀河形成過(guò)程與演化特征

2.1 辮狀河沉積構(gòu)型單元類(lèi)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(zhǎng)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(lèi)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(jiàn)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(lèi)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(guò)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(lèi)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(guò)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(jiàn)類(lèi)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(lèi)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(guó)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(guò)程與演化機(jī)理

根據(jù)心灘（文中指廣義的心灘）的形成過(guò)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(zhǎng)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(chēng)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(guò)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(guò)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(kāi)始出現(xiàn)明顯起伏（圖3－A），單元壩開(kāi)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?chē)治g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(guò)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(zhǎng)度）（圖4－A）。（2）河道化與壩尾沉積：水流匯聚作用促使壩體周?chē)_(kāi)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(zhǎng)和遷移，單元壩生長(zhǎng)或拼疊形成簡(jiǎn)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(guò)程，伴隨著心灘的生長(zhǎng)、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常快，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(guò)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(kāi)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)，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(jiàn)（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(lèi)型與成因分析

3.1 辮狀河類(lèi)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(jiǎn)稱(chēng)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?。?類(lèi)辮狀河之間并無(wú)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(guò)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(lèi)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(lèi)型主控因素與成因分析

辮狀河類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(kāi)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(jiǎn)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(lái)水條件、來(lái)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(lèi)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(qián)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(qián)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(wàn)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(kāi)展河流類(lèi)型成因研究，其中可容空間與物源供給之比（簡(jiǎn)稱(chēng)A／S）是多因素綜合響應(yīng)，對(duì)辮狀河類(lèi)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(jiàn)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(lèi)型轉(zhuǎn)化，古構(gòu)造對(duì)河流類(lèi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(lèi)型與氣候具有類(lèi)似關(guān)系。河流流域的氣候通常劃分為濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱、干旱、極端干旱5種類(lèi)型；溫暖濕潤(rùn)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(lèi)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(rùn)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(rùn)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(kāi)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(rùn)過(guò)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(lèi)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(lèi)型（包括辮狀河類(lèi)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?？傊?，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(guò)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(lèi)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?zhuān)〒?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?zhuān)〒?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(cè)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(chēng)，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(guó)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(jiàn)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(lèi)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(lèi)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(guò)渡型河流（圖11）。

圖11 基準(zhǔn)面旋回控制的辮狀河沉積類(lèi)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)垂向加積產(chǎn)物（圖11－A）。

5 結(jié)論與展望

1）辮狀河類(lèi)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(wú)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(wú)明顯界限、形成 “泛連通體”。此外，辮—曲過(guò)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(zhǎng)、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(lèi)型多樣，根據(jù)形成過(guò)程與發(fā)育階段劃分為單元壩與復(fù)合壩，常見(jiàn)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(lèi)、沉積條件、形成演化過(guò)程與沉積響應(yīng)方面尚存在一些問(wèn)題有待深入研究。（1）現(xiàn)有辮狀河分類(lèi)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(lèi)方案；（2）辮狀河成因機(jī)理復(fù)雜，開(kāi)展河流動(dòng)力學(xué)與沉積學(xué)交叉學(xué)科來(lái)探討其形成條件、演化機(jī)理與沉積模式是當(dāng)下及未來(lái)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)。