曲流河扇相模式及应用

张金亮北京师范大学地理科学学部自然资源学院，北京，100875

内容提要: 分支河流体系的讨论有助于促进各类冲积体系的分类学研究，并可促进源—汇体系分析的定量化。博茨瓦纳的奥卡万戈(Okavango)曲流河扇是分支河流体系的典型代表，具有独特的沉积学、水文学和地貌学特征，主要特点如下：①河道形态属于单线曲流河道向下游分叉型，顺流方向产生弯度不一的分支河道网络，从顶点向下游方向，河道呈放射状，由河谷内的限制性河道变为盆地内的非限制性河道；②顺斜坡向下，河道分叉作用增强，河道的尺度和规模减小，受物源控制，无论是曲流河道还是低弯度河道，皆为砂质载荷，河道宽度、水体深度和沉积物粒度虽有系统变化但不显著，且在极低的坡度控制下，随着流量的减少，河道由曲流河逐渐变为低弯度河，河道形态转化的主要影响因素是坡度、流量、沉积物粒级和河岸强度；③根据湿地和河道分布特征，可将扇体划分为补给河谷、近源扇、中部扇和远端扇4个亚环境：补给河谷以单线曲流带和不同规模的迂回坝发育为特征，近源扇主要为泥炭限制的分支河道和河间沼泽沉积，中部扇主要为曲流河和低弯度河沉积，沼泽减少，漫滩增加，远端扇为宽浅型的非限定性河道，以沙岛林地之间的漫滩沉积为主；④沉积物主要为未固结的石英砂，主要来源于卡拉哈里盆地近代风成沉积，砂质纯净，分选和磨圆俱佳，缺乏细粒杂基，粒间细粒组分主要为生物成因的硅藻、植硅石和有机物质，亦见有方解石和二氧化硅胶结物。

随着人们对现代河流地貌学研究的深入，对古代河流沉积物类型和沉积层序的认识也逐渐深化。自从 Allen(1964，1965a，1965b)提出了向上变细层序的曲流点沙坝的侧向迁移模式以来，在河流沉积研究领域，涌现出大量有关古代河道砂岩成因的研究实例，人们通过对现代河流的研究，认识到河流沉积作用受一系列变量所制约，沉积类型具有多样性，并进一步确定了4种基本的河流类型，即辫状河、曲流河、网状河和顺直河(Rust，1978；钱宁，1985)。随后的研究涉及了河流地貌学、水动力学及工程地质学的许多问题，对河流类型及其沉积物的多样性和复杂性有了更加深入的理解，除了研究河流垂向层序外，还注重了河流的底形和各级界面的识别，提出了河流沉积学研究的新思路和新方法，取得了令人瞩目的研究进展(Schumm，1985；Miall，1985；Bridge, 2003；张昌民等，2004)。

河流体系的水动力条件、平面形态和沉积特征是极为复杂的，不同学者基于不同的研究侧重点建立了不同的河流相模式，特别是对于多河道冲积体系，在Allen(1965b)分支河流网络(distributive net)的基础上，先后提出了末端扇、辫状河扇、低弯度曲流河扇、河流分支体系、分支河流体系等，导致目前河流的分类和沉积相研究进入了一个复杂的混乱和纷争状态(Kelly and Olsen，1993；Stanistreet和McCarthy，1993；张金亮等，2007，2008，2011；Nichols and Fisher，2017；Weissmann et al.，2010；Hartley et al.，2010；张昌民等，2020)。

1 多河道冲积体系类型

Weissmann等(2010)和Hartley等(2010)基于Google Earth图像分析，对发育在不同构造背景下的河流体系进行了描述，提出了分支河流体系(distributive fluvial system，简称DFS)的概念, 并对DFS的基本特征及其分布进行了阐述。正如Hartley 等(2010)所指出的，分支河流体系(DFS)表示河流体系沉积物在平面上呈现放射状的分支河道分布型式，而非指所有河道都同时有水流活动，尽管在某些情况下多个河道可以是同时流动的。也就是说DFS上的河道呈分支状，但不一定同时期都在活动，有活动河道也有废弃河道，单一的辫状河或者单一的曲流河都可以构建一个DFS。因此，Hartley等(2010)将发育在不同构造背景和气候条件下的DFS的河道分布模式分为6种：即单一辫状河道分叉型(I型)、单一主要辫状河道型(Ⅱ型)、单一辫状转曲流河道型(Ⅲ型)、单一主要曲流河道型(Ⅳ型)、单一曲流河道分叉型(Ⅴ型)和多个曲流河道型(Ⅵ型)。Davidson等(2013)根据所观察到的河道宽度和平面形态的顺流变化，将上述6种河道分布模式归纳为3种地貌要素模式并进行相带划分，3种地貌要素模式包括： ①辫状分叉型DFS；②多线分叉型DFS和③单线曲流分叉型DFS。这些体系的主要特点包括：①从顶点向下游方向，河道呈放射状，河道沉积作用为非限制性； ②顺斜坡向下游方向，河道不断分叉，河道规模减小；③河道形态多样，可以是辫状河、曲流河、网状河或过渡类型；④顺着斜坡向下游方向，沉积物粒度变细，漫岸细粒沉积与河道所占面积的比值不断增大；⑤平面形态为扇状或席状，常形成横剖面呈上凸状和纵剖面呈下凹状的形态。

可见，分支河流体系的概念涵盖了冲积扇、河流扇和巨型扇多种体系类型。虽然对冲积扇、河流扇和巨型扇上河道形态的认识存在差异，但只要有活动的或废弃的呈放射状展布的河流体系，都属于DFS的范畴。国内一般将阵发性山区洪水因卸载其携带物而形成的沉积物叫洪积扇或者冲积扇，基本涵义就是由粗碎屑物质组成的沿山前或陡坡向外部低凹地带伸展的锥形、舌形或弧形的沉积体。它们常发育在那些地势起伏较大，而且沉积物补给丰富的地区，代表陆上沉积体系中最粗、分选最差的近源单元，通常在下倾方向上变成细粒、坡度较小的河流体系。Galloway和Hobday(1983)将冲积扇划分为5种类型，前两种为干扇(arid fan)和湿扇(wetfan)，干扇即干旱环境形成的冲积扇，湿扇为潮湿气候下形成的冲积扇；后3种是指某些扇的前端直接进入湖泊或海盆形成的扇三角洲类型，即湖泊扇三角洲、波浪改造的扇三角洲和潮汐改造的扇三角洲。随后，Galloway和Hobday(1996)又把冲积扇概括为3种类型，即(冲积)扇、扇三角洲和末端扇，其中冲积扇进一步划分为泥石流扇(debris-flow fan)、河流扇(streamflow fan)和片流扇(sheetflood fan)，并在河流扇和片流扇之间划分出辫状平原扇(braidplain fan)，但没有限制这些扇的具体尺度和规模。

综合前人不同的观点，现将常见多河道冲积体系划分为三大类型，即冲积扇体系(Ⅰ)、末端扇体系(Ⅱ)和河流扇体系(Ⅲ)。构造背景、物源供给和气候条件都会对冲积体系的发育起到控制作用，在特定的构造背景或气候条件下，这些冲积体系类型的发育有一定的预选性(图1)。冲积扇体系主要是在干旱和半干旱地区由重力流和河道化水流形成的陆上粗碎屑扇形沉积体，坡度一般较陡，倾角一般大于1°，尺度规模中等以下，一般长度小于30 km，扇体面积小于1000 km2，按照沉积作用类型的占比不同分为泥石流扇、辫流扇和片流扇，其中辫流扇即辫状平原扇，是山区辫状河出山口后在辫状平原上形成的同期或不同期辫流带迁移叠加而形成的扇体。末端扇体系是干旱和半干旱地区主要由曲流河道末端形成的砂质扇体，主体沉积环境处于泛滥盆地，缺乏明显的水体改造特征，可称之为河流末端扇，其实在河道推进到不稳定水体中也可以形成类似的朵叶体，与三角洲体系的不同在于远端受到盆地作用的改造很弱或不明显，沉积作用主要为河道分支体系，可称之为近岸末端扇或盆缘末端扇。河流扇体系主要由河流作用形成，坡度一般较缓，倾角一般小于1°，一般长度大于30 km，扇体面积大于 1000 km2，主要类型有辫状河扇、曲流河扇及其过渡类型。河流扇还有不同的称谓，如巨型扇(megafan)、冲积巨型扇(alluvial megafan)、大型河流扇(large fluvial fan)、潮湿河流扇(wet fluvial fan)等(DeCelles and Cavazza, 1999; Leier et al., 2005; Weissmann et al., 2010；Fontana et al., 2008,2014)。

图1 常见多河道冲积体系类型及影响因素示意图Fig. 1 Schematic illustration of main types and influencing factors in distributive fluvial system

曲流河扇是分支河流体系家族的主要成员，现代曲流河扇以博茨瓦纳的奥卡万戈扇(Okavango fan)为代表。由于沉积作用发生在沙漠干旱区，沉积物保存了大量敏感的气候记录，又是野生动物的乐园，是不可多得的社会与环境变化研究的天然实验室。虽然区域气候背景处于干旱沙漠沙丘地带，但补给水流充足，扇体大都处于湿地环境。同时，这里人迹罕至，各种沉积现象浑然天成，是开展“将今论古”类比研究的重要场所，目前已经成为沉积学研究关注的热点区域(McCarthy et al.，1991；1997；2010；McCarthy and Ellery，1995；Gumbricht et al.，2004；Tooth and McCarthy，2004；Murray-Hudson et al.，2011；张金亮，2019)。

在这一大型的河流复合体系中，低弯度到高弯度的曲流河道都十分发育。植被的发育阻碍了河道的快速迁移，对沉积作用起到重要的控制因素。奥卡万戈曲流河扇的形成原因、河道类型、河道转变模式、沉积环境类型和特点都与当今人们对冲积体系的认识存在一定的差异。因此，通过对奥卡万戈曲流河扇的现代沉积考察，建立曲流河扇沉积相模式，可为我国冲积体系中油气资源的挖潜提供新的参考模式。

2 现代曲流河扇沉积环境

奥卡万戈扇地处博茨瓦纳西北部，处于南纬18°到21°，东经23°到27°之间，扇长约150 km，宽约120 km，面积约为 18000 km2，是世界上最大的“内陆三角洲”。曲流河扇四周被卡拉哈里沙漠沙丘区环绕，扇上植被发育，扇体表面上的植被覆盖率达70%以上。从扇的地貌单元来看，奥卡万戈扇主要由两大部分组成：一是狭长的走廊地带，是扇体的补给河谷地区，也称为潘汉德尔(Panhandle)，河谷长约100 km，宽约15 km，坡度为1∶5570；二是宽阔的扇体部分，扇体长约150 km ，宽约120 km，扇上的坡度为1∶3400(McCarthy et al.，1997)。根据湿地的发育情况可以划分为永久性湿地、季节性湿地和旱地分布区(图2)。根据湿地、河道和河道间沉积特征的差异，可将奥卡万戈扇划分为补给河谷、近源扇、中部扇和远端扇 4 个亚环境。

图2 奥卡万戈地理位置及环境分布(海拔等高线据McCarthy，2013)Fig. 2 Topography and environment zonation of the Okavango Fan(Contour lines according to McCarthy, 2013)

2.1 补给河谷亚环境

潘汉德尔地区为一个向扇体展宽的河谷，谷岸地形坡度较陡，从河道汇聚点到谷口长约110 km区间内，海拔由1025 m变为975 m，坡度1∶2200，坡度值大于河谷泛滥平原。补给河谷由于河谷宽阔，奥卡万戈河在浓密的纸莎草(Cyperuspapyrus)和芦苇(Phragmitescommunis)沼泽中漫游和迁移。河谷内为一永久性湿地环境，主要发育单一的曲流河道，由于河谷坡度小，河道具有较高的曲率，曲率变化范围1.2到1.9，河道宽度较扇上河道相对较大，一般80～120 m，河道水深2～4 m，宽深比15～35不等。谷内发育很好的曲流带，单一的活动河道伴有明显的点坝和反向点坝沉积，砂体表面多被植被覆盖。河漫地区发育很好的废弃河道带，可见河道的冲裂作用和废弃作用在近期非常发育。点坝或滨河床沙坝多呈弯曲的弓形，多期点坝形成一系列脊沟相隔的涡形坝或迂回坝。在航空照片或卫星照片上可以清楚地看到，迂回坝上分布有一系列向上游张开、往下游收敛的弓形堤坝。活动河道外侧的泛滥平原地区大都被废弃的迂回坝所占据，除了缺乏陆源细粒沉积外，这一河谷内发育的河流体系与现代曲流河沉积体系的相结构具有相似性。河谷内主要的微环境单元包括活动河道、河岸沼泽(天然堤)、河漫沼泽、河漫湖泊、废弃河道(牛轭湖)、迂回坝、草地、林地和沙岛等(图3)。林地多与迂回坝或沙岛伴生，可称为沙岛林地。河谷内的沙岛虽然有多种成因类型，但多数都离不开河流的侵蚀冲裂和沉积。由于河水的泛滥，河谷内原来的风成地貌多被流水改造，规模不等的沙岛地貌多属于迂回坝成因类型。零散的小型沙岛多属于废弃的点坝和反点坝成因的砂体，迂回坝的弯曲形态较为明显；某些伸长状的带状沙岛属于废弃的河道带沉积，迂回坝形态部分可以识别，还有一些较大规模的沙岛系由纵横交错的废弃河道带组成，虽然有些被植被覆盖导致迂回坝特征不明显，但沙岛表面上可显示出明显的河道化水流的改造特征，脊与脊之间的洼槽多被植被和树木占据。在暴雨季节，河水泛滥，大量的沉积物除了河床底部沉积，随着河流水面升高，河水从河道中溢出，形成大量的漫岸沼泽沉积。每年进入潘汉德尔地区的砂质载荷沉积物达170 kt (即17万吨)，悬浮载荷为39 kt，还有硅、钙、镁、钠和钾等化学溶解物质大约是碎屑物质的两倍(McCarthy and Ellery, 1995)。具有强大水流流量的主河道奥卡万戈河穿行于两侧被山地所夹持的这一走廊地带，不断地发生迁移和废弃，形成了复杂的曲流河及泛滥平原沉积。另外，河马可撕裂天然堤进入河漫沼泽，形成小型的决口河道。奥卡万戈河是奥卡万戈扇的主河道，在潘汉德尔河谷的下游分叉，形成Nqoga河和Thaoge河两个分支河道，其中Nqoga河是奥卡万戈河的主要传承河流。

图3 潘汉德尔河谷下部出口和内扇顶部主要河道及废弃河道带特征Fig. 3 Schematic map of the lower panhandle and uppermost fan showing a confined entry channel and abandoned meander belts

2.2 近源扇亚环境

潘汉德尔地区雨季所汇集的能量出山谷后，便形成了规模巨大的河流分支体系。奥卡万戈河通过潘汉德尔河谷后被分成多条分支河道进入永久性湿地扇区，形成近源扇或上扇沉积。近源扇分布从谷口海拔975 m到海拔960 m处，长度约50～60 km，环境分带界线受河道和河间性质影响很不规则。河谷下游形成的Nqoga河流经盆地边界断裂后分叉形成Jao-Boro河，随后Nqoga河向下游进一步分叉，形成Maunachira河和Mboroga河。这些分支河道类型主要为弯度不等的曲流河。河道两翼为泥炭沉积，泥炭层的表面多为纸莎草和芦苇覆盖，显然纸莎草起到了稳定河岸的作用，避免了水流对下浮泥炭层的侵蚀。这种由植被及其腐化产物泥炭层组成的天然堤并不能阻止水体的渗漏，加之河间地区略低于天然堤，导致了河水大量进入河间地区，在广阔的河间地区形成了分布广泛的河漫沼泽。与潘汉德尔河谷地区相比，河道的宽度和弯曲度都有所变小，Nqoga、Jao-Boro和Maunachira分支河宽度50～80 m，水深2～4 m，宽深比10～25，河道曲率一般1.2～1.9，平均1.5。Maunachira 分支河道有不同弯度的河段发育，由于植被的覆盖，凸岸迂回坝特征不明显。不仅在分支河道的河岸长满了茂密的植物，河间也有大面积的沼泽发育，在旱季大部分沼泽干枯，形成大面积分布的河漫滩(图4)。近源扇区发育了多种微环境，主要有分支河道、泥炭天然堤、河间沼泽及湖泊、废弃河道(牛轭湖)、草地和沙岛林地。河间沼泽地区出现的牛轭湖说明洪水期河道的具有一定的裁弯取直和废弃作用。在近源区也有主要分支河道的废弃，如Thaoge河由于河道内大量的植被生长，导致河道被堵塞，沉积物停止搬运，形成大段的废弃河段。

图4 奥卡万戈曲流河扇上Maunachira分支河部分河段沉积环境分布特征Fig. 4 Sedimentary features of the Maunachira meander belt in the active part of the proximal fan sub environments

河道内可以有多种类型的底形发育，有河道内的顺流加积体也有凸岸的侧向加积体，可以发育大小不一的点坝和反向点坝砂体，形成迂回坝。天然堤沼泽的基座部分为泥炭层，厚度0.5～2 m不等，泥炭层水面以上为茂密的茎叶。它们可以出现在河道两侧，也可以出现在河道的中央。它们平行河道延伸，横断面成楔状或不对称的透镜状，向河道一侧较陡，另一侧较缓并逐渐过渡到泛滥平原的沼泽和草地(图5)。近源扇上的泥炭天然堤发育较好，有些与分流间沼泽连为一体，形成宽广的沼泽发育区。广泛分布的湿地为河马、鳄鱼、虎鱼、鱼鹰、翠鸟等提供了一个理想的生态环境。

图5 奥卡万戈扇分支河道—泥炭天然堤分布横剖面示意图Fig. 5 Schematic cross-section through a distributive channel and inferred relationship between channel and peat levees on the Okavango fan

流入沙漠的最原始的河道可能是具有很高的宽深比的席状河道。正所谓有了水便有了生命，随着纸莎草和芦苇的定植和迅速繁衍，宽阔的河道受到限制和分割，逐渐形成了由植被和泥炭构成的堤岸类型。河岸沼泽和河漫滩上分布有纵横交错的河马水道，正是由于河马(Hippopotamusamphibius)的活动，天然堤常常被撕裂，从而促进了河道的新生。河马水道多为低弯度小型水道，可被随后的水流改造形成小型分支河道，河道一般宽3～4 m，深2～3 m，河道内有不等厚度的砂体充填。由于河道水流作用很难撕裂这种特殊的堤岸，因此扇上的决口沉积不发育，这与某些由决口组成的河道分支体系有着很大的差别(Nichols and Fisher，2017)。

奥卡万戈扇地势平坦、气候温暖潮湿，加之河水在旱季几乎呈停滞状态，为植物的生长提供了底质条件。河水中除了纸莎草、芦苇、香蒲(Typhacapensis)、睡莲(Nymphaeaspp.)和河马草(Vossiacuspidata)外，还生长着各种藻类和浮游生物，它们死亡后沉入河底并形成腐泥—腐殖质层，河马等动物的排泄物也为河底沉积物提供了有机质。随着泥炭堆积物离岸向河道发展，并逐渐使河道变窄。

从近源扇地区的沉积环境组成来看，主要有活动河道、堤岸、河间沼泽、湖泊、废弃河道、草地和沙岛林地。与潘汉德尔地区不同的是，部分沙岛林地可能属于原来的风成沙丘沉积，河流的侵蚀和改造作用较弱，已经不属于正常泛滥平原的沉积单元。

2.3 中部扇亚环境

中部扇区是一个受季节性洪水影响的广阔区域，分布范围从扇上海拔960 m到945 m处，长度约55 km。在5月和9月之间季节性洪水到来时，中扇大部分地区一片泽国。由于洪水可透过天然堤向分流间地区倾泻，河间低洼地区形成大面积分布的沼泽和湖泊。当旱季到来，河水减弱和蒸发，河间地区沼泽和湖泊萎缩，部分地区暴露成为漫滩，草地出现，食草动物繁盛，成千上万的野牛、大象、狮子、长颈鹿、斑马和疣猪漫步于草地和丛林中。当干旱继续发生，部分湖泊和沼泽逐渐干涸，沼泽植被枯萎，草地退化，大型食草动物的活动和动物的掘穴可导致草地的破坏而形成沙地，严重地区还可形成风成沙丘。中扇是曲流河扇环境多变的地区，也是河道体系最复杂的地区，河道的宽度变化不大，但弯曲度变化较大。河道宽度20～40 m，水深2～4 m，宽深比10～20。顺斜坡方向可进一步划分为扇中分支河道、扇中河道间和扇中前缘3个微环境。

扇中分支河道是近源扇主要分支河道的延伸和进一步分叉，临近近源区的河道内和河道边缘发育纸莎草和芦苇，形成河道内泥炭层堆积和泥炭天然堤(图6a、b)。某些曲流河道围绕着沙岛、林地和草地蜿蜒迁移，在弯曲的过程中，所携带的碎屑物在凸岸泥炭层内侧沉积下来，形成点坝。局部地区河道天然堤与分流间沼泽连为一体，形成宽广的沼泽发育区。河道和河岸沼泽生活有大量的河马和鳄鱼，河马的活动不仅在沼泽里面开挖出小型分支河道，还可以撕裂天然堤促进了河道的冲裂作用(图6c、d)。

图6 奥卡万戈曲流河扇中分支河道和河道间沉积特征Fig. 6 Sedimentary characteristics of meandering channels and their interchannels on the middle fan subenvironments (a) 河道内和河道边缘发育的纸莎草河芦苇沼泽，沿岸有林木生长，右上角插图为河岸泥炭层； (b) 围绕着沙岛林地和草地穿行的宽窄不一的河道，纸莎草部分堵塞河道，左上角插图为河道内发育的纸莎草；(c)沼泽中发育的分支河道，小型河道多由河马水道的后期改造而形成，左上角插图为河马撕裂泥炭天然堤形成的河马水道； (d)小型分支河道，多为河马水道，右上角插图为纵横交错的河马水道； (e)河道中有大量河马栖息，左上角插图显示远处的草地和林地有大型食草动物活动； (f)河间地区发育开阔的草地、林地和干涸的水塘，草地上有大型食草动物活动，右上角插图为河间地区白蚁建造的巢穴(a) Papyrus and phragmites swamps are developed in the channel and channel margines, with riparian forests growing on thebankside. The illustration in the upper right corner shows the peat layer on the natural levee. (b) The distributive channels with different width run around grasslands, dry woodlands and savannahs, with papyrus partially blocking the channels. The illustration in the upper left corner shows papyrus developed in the channels. (c) The secondary channels developed in the swamp, and the minor channels are mostly formed by the later transformation of the hippo channels. The illustration in the upper left corner shows the hippo channel formed by the hippo tearing the peat natural embankment. (d) minor channels, mostly hippo channels, with crisscross hippo channels in the illustration at the upper right corner. (e) There are a large number of hippos in the channels. The illustration in the upper left corner shows that there are large herbivores in the grassland and woodland. (f) grasslands, woodlands and savannahs are developed in the interchannels. There are large herbivores on the grassland. The illustration in the upper right corner shows the nest built by termites

扇中河道间环境类型多样，除了围绕分支河道体系发育的大量植被及腐化产物泥炭层外，河岸沼泽外侧，生长有河岸森林，森林外侧大多分布有草地、沙岛林地和白蚁丘(图6e、f)。草地除了局部生长纸莎草、芦苇和芒草(Miscanthusjunceus)外，主要生长铺地黍(Panicumrepens)和白茅(Imperatacylindrical)。河岸森林树木常见类型有南美榕(Ficusnatalensis)和聚果榕(F.sycomorus)等树种，还有中毛柿(Diospyrosmespiliformis)、刺枣(Phoenixreclinata)和山竹(Garcinialivingstonei)等。有些树木占据地势较高的沙岛形成林地，多数树木环岛生长。这些沙岛林地分布广泛，数量众多，面积从几平方米到几平方千米不等，树木以各类榕树为主，偶见猴面包树(Adansoniadigitata.)。大型的沙岛多是原来的沙丘地形高地，酋长岛就是一个最大的沙岛林地，沉积物与河流底质砂体属于同一沉积类型，但表层已经受到植物扰动和土壤化。中—小型的沙岛多是废弃的迂回坝，从脊沟地貌发育特点可以进行识别。草地和林地都普见白蚁丘，系由白蚁(Macrotermesmichaelseni)建造的巢穴，为最小的沙岛类型，高达1～3 m，巢穴多建在树边和树下，有的环树而建。有的草地和森林会被天火焚烧，形成草木灰或碳化碎屑，这些碳化植物屑可形成独具特色的漫滩沉积。

扇中前缘是扇中分支河道和河道间的顺流延伸，位于中部扇的前缘地带。随着河道的向前延伸，沼泽的发育受到限制，泥炭层减少，河流的固有作用被激发，曲流点坝沉积活跃。河道的决口和迁移改道频繁，曲流沉积作用发育。当洪水期来到时，水位增高，点坝部分没于水下，受到水流的冲刷和切割，形成众多的流槽和流槽坝。河道的两侧还可以发育决口扇，在天然堤外侧形成扇状堆积物。随着曲流河的弯曲变大，逐渐形成蛇曲，相邻的河弯会越来越靠近，一旦发生洪水，侵蚀作用剧增，水流就会冲溃曲颈直接流入下一河弯，完成河道的截弯取直，被遗弃的弯曲河道则多演变为牛轭湖。牛轭湖沉积也是扇上较为突出的地貌特征，有些已经干涸，仅有弯曲的河道形态。本区河道和点坝的不断废弃和新生，形成了宽达1～2 km的曲流带(图7a)。除了凸岸形成的点坝砂体外，在河道的凹岸一带同样可以出现反向点坝(图7b)。与Smith等(2009)所提出的反向点坝多为点坝的细粒尾部沉积不同，本区反向点坝与点坝的粒度差别不大，皆为分选好的中—细粒石英砂。

扇中前缘已进入半干旱环境，蒸发作用较强，河流流量减少，河流形态由曲流河逐渐演化为低弯度曲流河或顺直河(图7c、d)。这些低弯度河或顺直河道内底形十分丰富，有各种曲脊的沙丘、直脊的沙浪、流水波痕和平坦的床沙，以及大型底形如侧坝(点坝)和水下浅滩(河滩)，沉积作用表现为潭—滩组合。除了河道内有大量的河马外，森林和草地上仍有大量的食草动物活动，常见野牛群和象群。

图7 奥卡万戈曲流河扇扇中前缘至扇端河道发育特征Fig. 7 Aerial photographs illustrating channel patterns and major components from the front part of middle fan to the distal fan subenvironments on the Okavango fan(a) 由活动河道、废弃河道和点坝组成河道带砂体，右下角插图为点坝上发育的流槽、流槽坝及脊沟单元；(b)河道凹岸处发育的反向点坝砂体，左上角插图箭头所指处为反向点坝砂体；(c)低弯度曲流河凸岸发育点坝，河道内发育浅滩，右上角插图点坝砂体为白色石英砂；(d)顺直河道，河道内发育浅滩，右上角插图显示河道两侧发育侧坝砂体；(e)远端扇上干涸的宽浅型河道特征，河马水道遗迹纵横交错，右上角插图显示干涸的漫流和沙岛，白色条带为干涸的河槽；(f)远端扇上干涸的浅河道和河岸沼泽，右下角插图显示干涸的漫流带环绕着沙岛林地(照片放大后可看到野象和野牛等大型食草动物)(a) Meander belt sands are composed of active channel, abandoned channels and point bars. The illustration in the lower right corner shows the chute, chute bar, ridge and swall units on the point bar. (b) Counter point bar deposits in the distributive channel have concave scroll bar patterns in contrast to convex scroll patterns for point bars.The arrow in the illustration at the upper left corner is the sand body of counter point bar on the concave bank of the channel. (c) Point bar is developed on the convex bank of low sinuosity channel, riffles are developed in the channel, and the sand body of point bar in the illustration at the upper right corner is white quartz sands. (d) Riffles are developed in the straight channel, and the illustration in the upper right corner shows that side bars on both banks of the channel. (e) The lower fan in which annual floods from relatively unconfined channels spread over the fan surface，and hippo channel relics are densely crisscross, the illustration in the upper right corner shows unconfined channels and sand islands, and the white strip is dry channel. (f) Dry unconfined shallow channels and swamps interact with pre-existing aeolian and alluvial deposits. The illustration in the lower right shows the dry unconfined shallow channels surrounding the islands (When the photo is enlarged, large wild animals such as wild elephants and buffaloes can be seen)

河道形态及其流动方式受到诸多因素的控制，包括流量、坡度、气候和植被。根据现代河流搬运的沉积物负载，可把冲积河道分为床沙载荷型(bed-load channels)、混合载荷型(mixed-load channels)和悬浮载荷型(suspended-load channels，辫状河主要是床沙载荷河道，曲流河为混合载荷河道和悬移载荷河道，而网状河则多为悬移载荷河道(Schumm，1985)。但是，在奥卡万戈扇上，河道搬运的沉积物负载、河道几何形态、河道沉积物类型三者之间的关系，并不遵循上述规则。奥卡万戈河道沉积物缺乏细粒组分，床沙载荷比例一般50%～70%，河谷内河道床沙载荷高达75%以上，远远高于床沙载荷和混合载荷的分界值11%。在如此高的床沙载荷条件下，从河谷到扇上都没有出现砂质辫状河道沉积类型，说明河道平面形态不完全受河道载荷类型的控制。从河谷到扇上河道类型的演化可以看出，在近源水流能量较大的地区，河道类型以曲流河占优势，而在水流能量较弱的地区河道类型则以低弯度河或顺直河发育为特征。这些特征说明，扇上的河道形态的发育与流量的强弱有关。由此可见，在低—极低坡度下，即使存在很高的床沙载荷也难以发育辫状河道，只能发育曲流河道和低弯度河道，而曲流河道和低弯度河道的发育则受到河流流量的控制。

河道由曲流河到顺直河的河道转变机理比较复杂，除了低坡度背景下的河流流量控制外，还可能存在其他的地质因素。首先该区沉积物缺乏悬浮物质，很难产生黏土塞，从而限制了河道的迁移；其次干旱气候条件下的毛细管浓缩作用导致了化学胶结作用的增强，增加了河岸的稳定性；第三，季节性湿地中某些河道两侧发育了较窄的河岸沼泽，它们沿着河道分布，限制了河道的迁移，也增大了河岸的稳定性。总之，干旱气候和短暂洪水的结合，加上沉积条件的特殊性，形成了有利于顺直河的发育条件。

2.4 远端扇亚环境

远端扇区是一个受季节性洪水影响的末端区域，分布范围到横向支流边界处，扇上海拔大约从945 m到935 m，长度约40～50 km。奥卡万戈河平均泄水量为335 m3/s，泄水高峰出现在每年的2月到3月，然后缓慢地流经沼泽地区，大约需要4个月的时间才能到达扇边缘的马翁地区。在这一漫长的流水运动期间，大约95%的泄水量会通过蒸发作用散失掉，另外3%会通过向地下水进行渗透，只有2%地表的流水会流经扇体表面最终流入下游的恩加米湖(McCarthy，2013)。流水中携带的陆源碎屑物质和碳酸盐、硅酸盐物质都会在扇体表面沉降下来，石英颗粒之间的化学胶结十分活跃，浅表沉积物部分已处于弱固结成岩状态。

奥卡万戈扇的远端地区，河道作用已经很弱，虽然洪水期大部分地区被河水淹没，但河水的流动已经不受河道的限制，形成远端漫流沉积。雨季来临，沙岛被浅水围限，散落如珠，不可胜数。在旱季，只有局部地区存在少量有水的河道。分流河道经过进一步的多次分割，能量衰减，最后在在该区终止，形成漫流和沙岛地貌特征(图7e、f)。沙岛上生长有树木，尤以刺槐(Acaciaerioloba)最为发育。林间有白蚁丘，沙岛表面为钙质胶结中—细砂。干旱气候下的蒸发作用使得地下浅水区的盐度沿下坡升高，造成了该区局部盐沼的发育。森林和草地上有大量野象和野牛群活动，残留水潭内有大量河马栖息，干枯的河道表面有大量的动物脚印和河马水道遗迹。

3 曲流河扇相模式

3.1 砂体类型及沉积层序

根据卫星图像资料分析，从扇顶部到端部，植被沼泽和稳定水体的面积逐渐减少。尽管沉积作用发生在沙漠旱地环境，蒸发和蒸腾导致水分的散失远超过降水量，但这些河流受到高强度季节性降水的影响，河水流量与沉积载荷的比例变化很大，能够维持扇体大部分地区处于稳定的湿地生态环境。从沉积作用类型来看，近源扇地区的地层剖面以泥炭层包裹河道砂为特点，而在中部扇地区则主要发育河道—点坝和漫滩沉积。远端扇则主要以席状漫流沉积为主。

曲流河扇体系的骨架砂体为河道—点坝砂体，局部出现少量的反向点坝。在洪水期点坝增长较快，新旧点沙坝形成一系列脊沟相隔的迂回坝。脊代表着一次洪水期中点坝迁移的结果，沟代表着两次洪水之间的结合部。根据实际勘测，河道沉积层序大致呈现向上变细的特点，泛滥平原沉积厚度较薄，多为中—薄层的石英砂和炭质砂与泥炭层的叠合，有时可见厘米级的草木灰层和炭化植物屑。单一点坝厚度一般1.0～2.0 m，底部缺乏明显的滞留泥砾沉积层，可见少量的砂质碎屑和植物碎屑，侵蚀冲刷作用较弱，层序下部为不清晰的低角度斜层理中—细砂，顶部是植物根系扰动的不清晰的低角度斜层理细砂(图8)。本区曲流河沉积主要有河道充填和点坝沉积组成，河道充填显示了河道内底形的进积和填积作用，点坝砂体规模虽然较小，但表现出明显的侧向加积作用。点坝表面有大量的河马水道遗迹和流槽侵蚀沟槽，某些河马水道可能充当了流槽的作用。流槽内出现漂流植物碎屑、淡水软体动物、大型动物的脚印和泥裂等，部分砂质充填沟槽具有小型河道的冲刷—充填层序(图9)。

图8 奥卡万戈曲流河河道砂体探槽剖面沉积特征Fig. 8 Sedimentary characteristics of point bars derived from excavations into abandoned channel margins on the Okavango fan(a)本文作者在干枯的河床上进行探槽挖掘，沉积物为弱固结的石英砂，右上角插图为剖面取样位置； (b)本文作者在废弃的河道点坝上进行探槽挖掘，石英砂组成点坝有植被生长，背后废弃河道内有大量河马活动，左上角插图为点坝沉积剖面，显示植物扰动纹层和沉积界面；(c)分支河道剖面，层理显现不好，发育模糊不连续斜层理，向上变为植物根扰动的砂层；(d)分支河点坝沉积剖面，由断续低角度交错层中—细砂组成，上部被植物根系扰动(a) The author conducted prospectingpit on the dry riverbed. The sediment is weakly consolidated quartz sand, and the upper right corner is illustrated as the section sampling positions. (b) The author carried out prospecting trench on the abandoned channel side. The point bar composed of quartz sand has vegetation growth. There are a large number of hippopotamus activities in the abandoned channels . The point bar sedimentary profile is illustrated in the upper left corner, showing the plant disturbed lamina and sedimentary interface. (c) The section of distributive channel commonly includes plant remains, and fuzzy discontinuous oblique bedding is developed. (d) The sedimentary profile of the upper point bar in the distributive channel is composed of intermittent low angle cross bedding medium—fine sands, and is disturbed by plant roots

图9 奥卡万戈曲流河扇废弃河段的河道—点坝组合横剖面示意图Fig. 9 Excavated cross-section through the abandoned distributive channel and inferred internal architecture of the subaqueous channel fills

3.2 沉积相模式

奥卡万戈扇是目前地球上最大的河道分支体系，辐射范围超过150 km。潘汉德尔地区相当于扇体的补给主河道或补给河谷，河谷内部奥卡万戈河具有中度到强烈弯曲度，在限制性河谷内不断迁移和加积，形成了复杂的废弃河道和点坝系统，活动河道两岸被长满植被的泥炭层所限制，植被类型主要是纸莎草和芦苇。河谷和扇的近源部分发育有十分茂盛的植被，属于永久性湿地区，中部扇区则主要受每年的洪水影响而发育植被，称为季节性湿地，而远端扇则进入旱地区(图10)。

图10 奥卡万戈曲流河扇沉积相模式： (a) 奥卡万戈曲流河扇相分布示意图；(b) 奥卡万戈曲流河扇上不同亚环境的河道发育特征Fig. 10 Sedimentary facies model of Okavango meandering fluvial fan: (a) Facies distribution diagram of the Okavango fan; (b) Diagrams showing the channel patterns of different subenvironments on the Okavango fan

奥卡万戈曲流河扇的河道形态属于单线曲流河道向下游分叉型，顺流方向产生弯度不一的规模变小的分支河道，河道以分叉作用为主，交织作用出现得较少。河流坡度在所有河流分支体系中最低，即使丰富的床沙载荷也难以形成辫状河道形态，在顺流方向上随着坡度的减小，河道发生一系列的流槽取直和颈部取直，形成一系列的曲流带。在低坡度泛滥平原或扇中前缘地区，由于流量的减少，河道以低弯度曲流河或顺直河发育为特点。当进入扇端部位，河道能量减弱到不能形成固定的深切型线状水流，多以漫流沉积作用为主。

奥卡万戈扇的沉积物主要来源于卡拉哈里盆地古近纪以来发育的风成石英砂，石英含量为96%～99%，偶见长石颗粒。颗粒具有很好的磨圆和分选，粒度和矿物成熟度在整个扇区范围内没有发生明显的变化。外来的陆源碎屑细粒沉积物很少，粒间细粒组分主要为生物成因的植硅石、硅藻和有机质，早期成岩矿物有石英、方解石和附着在颗粒表面生长的黏土(图11)。

图11 分支河道砂体的扫描电镜特征Fig. 11 SEM characteristics of sand bodies in distribuyive fluvial channels(a)弱固结的石英砂，石英颗粒具有弱加大特征，50倍，OKWJK012；；(b)弱固结的石英砂，石英颗粒表面有黏土生长，部分颗粒具有加大边，180倍，OKWJK009；(c)石英砂颗粒之间充填各种生物硅质体，3000倍，OKWJK008； (d)石英砂颗粒之间充填各种生物硅质体；颗粒表面有黏土生长，5000倍，OKWJK008.(a) Weakly consolidated quartz sand with weakly enlarged quartz particles, 50 times, okwjk012. (b) Weakly consolidated quartz sand, clay growth on the surface of quartz particles, and some particles have enlarged edges, 180 times, okwjk009. (c) Quartz sand particles are filled with various biological silicalites, 3000 times, okwjk008. (d) Various biological siliceous bodies are filled between quartz sand particles; There is clay growth on the particle surface, 5000 times, okwjk008

曲流河扇是沉积盆地内发育的大型沉积体系。大型曲流河体系的发育受到多种因素的控制，除了构造和气候环境外，物源的充足、盆地的地形和坡度都很重要。若物源和水流能源充足，那么分支体系延伸距离较长，反之则延伸距离较短。曲流河扇的发育受水流流量的控制作用远大于气候，即使河流流入干旱区或沙漠区，只要水流流量足够大，也可以对流域内的气候和生态环境进行重建，形成旱地沙漠背景的河流湿地扇。

4 相模式应用

现代沉积调研是研究沉积作用、分析沉积机理、进行沉积构造及水动力学解释和建立沉积相模式的的重要手段。现代地理信息技术的发展使得人们能够更全面地观察沉积体系及地貌要素的构成。每一种沉积体系都有其共性 ，但具体到每个体系外部形态和内部结构各不相同。它山之石可以攻玉，对现代曲流河扇体系进行调查的重要目的就是研究地下类似沉积体系的分布，从而为油气资源的勘探开发提供预测模式。鄂尔多斯盆地二叠系山西组沉积时期，受构造、气候、水文和物源条件的控制，发育了各种类型的分支河流体系，其中曲流河扇体系形成了重要的天然气储层。

鄂尔多斯盆地位于中国华北地块的西缘，是一个多旋回克拉通盆地，面积37×104km2。盆地基底由太古宇及元古宇变质岩组成，中—新元古界以海相、陆相的裂谷沉积为特征，厚度为200～3000 m；下古生界以海相碳酸盐岩为主，厚度为400～1600 m；上古生界发育的石炭系—二叠系沉积不整合超覆在元古宇或下古生界(主要是奥陶系)组成的沉积基础层之上，缺失泥盆系—下石炭统，厚度为600～1700 m；中生界地层厚500～300 m；新生界在盆地内部较薄，一般厚约300 m；盆地内部构造平缓、断裂发育较少(戴金星，2014)。

在鄂尔多斯盆地上古生界油气勘探过程中，国内许多专家先后对上古生界地层、沉积格局、沉积环境、沉积演化等诸多方面进行了不同尺度规模的研究(郭英海等，1998；朱筱敏等，2002；付锁堂等，2003；杨仁超等，2004；陈洪德等，2011)。虽然对同一地区、同一层系的沉积体系所得出的结论不尽一致，但其中对于山西组沉积特点的认识仍有一些共识，即普遍持有三角洲沉积观点。随着油气田勘探实践的深入，人们逐渐认识到这种三角洲沉积环境有别于正常的三角洲模式，三角洲前缘的水下改造特征不明显，尤其是前三角洲相带分布狭窄，分流河道终止于不稳定水体，应属于分支河流体系(张金亮，2019)。天然气气源岩的研究也表明，盆地中北部地区湿地沼泽分布广泛，煤层和暗色泥岩最为发育，而中南部地区暗色泥岩并不发育(戴金星，2014)。

下二叠统山西组厚度约90～120 m, 为一套含煤碎屑沉积，岩性主要是灰白色石英砂岩和细砾岩，部分岩屑砂岩，夹薄层粉砂岩、泥岩和煤层，自下而上划分为山2和山1段。中二叠统下石盒子组厚度约140～160 m，为一套河流沉积，岩性为浅灰色含砾粗砂岩，灰—灰白色中粗砂岩及灰绿色长石岩屑质石英砂岩，夹灰绿色泥岩，自下而上可分为盒8、盒7，盒6、盒5四个段。太原组和山西组发育的滨岸体系和河流湿地扇体系是大气田的主要生储岩系，同时也是上覆含气层系供烃中心(图12)。鄂尔多斯盆地在太原组沉积末期结束了障壁海岸—浅水海盆的沉积历史，经过一段时间的抬升剥蚀，进入了陆内坳陷盆地的演化阶段。

山西组山1段沉积时期，沉积作用受盆地北缘物源控制，三个主要的物源体系左右了河流扇沉积格局。西部为乌海—银川物源区，岩石类型主要为石英砂岩和长石石英砂岩；中部为杭锦旗—东胜物源区，以石英砂岩为主；东部为准格尔旗—府谷物源区，岩石类型以岩屑砂岩、石英岩屑砂岩为主。中部物源体系沉积物碎屑组分中石英含量较高，同时受物源变化的影响，局部也出现一定量的岩屑砂岩及岩屑石英砂岩，岩屑为岩浆岩、变质岩和沉积岩岩混合区，但以变质岩岩屑含量最高，重矿物组合以锆石、电气石、白钛矿和磁铁矿为特征。中部物源体系不仅矿物的成熟度高，而且山地汇集区面积大，形成了本区最高的流量供给区，致使分支河流体系延伸距离最长。来自北缘山区充沛的降雨携带大量的粗碎屑物质由4～5条山谷倾入鄂尔多斯盆地，汹涌的洪流除了在山口附近形成了厚层近源的砂砾岩体外，向盆地方向形成了大型河流分支体系，在宽阔的湿地平原上发育了一套曲流河扇沉积体系(图13)。

图13 鄂尔多斯盆地山西组山1段曲流河扇相分布示意图Fig. 13 Facies distribution of meandering fluvial fan in Shan 1 member of Shanxi Formation, Ordos Basin

盆地内分流体系的分布特征表明，在盆地北缘山区存在多个大型的汇流体系。每一个汇流体系向下游逐渐形成单一的由山地流域供给的河道，分支体系的地貌形态和沉积作用则主要受控于山区供给的流域和沉积物供给等因素。山地供给的河流从河谷流出，搬运能力减弱，冲积体系中粗粒部分将率先沉积下来，在山前平原上形成冲积扇和粗粒河道沉积。随着水流向前，坡度降低，切入冲积扇的主河道跨越冲积扇区很快转变为曲流河道带。曲流带内沙坝较发育，表明床沙载荷沉积活跃。河道间发育漫岸细粒沉积，低洼沼泽中植被发育，稳定煤层的发育表明永久性湿地环境的存在。河道带延伸长度250～450 km，以中部轴向河道体系最为发育，延伸长度最大。在长达450 km的盆地长轴方向上，遍布有河道、湿地、沙岛、漫滩和草地，由近源至远源，随着河道的延伸和分叉，河道的尺度规模也逐渐变小，并随着河道的延伸，水体不断蒸发和渗漏，湿地逐渐减少，旱地逐渐增加，永久性沼泽逐渐变为季节性沼泽和泥滩。随着河道频繁侧向迁移，弯曲度的增加则导致河道决口更为普遍。随着沉积物粒度向下游减小，来自于漫岸的细粒沉积物在泛滥平原上形成泥质沉积物(图14)。

图14 鄂尔多斯盆地山1段中部物源区曲流河扇沉积相模式示意图Fig. 14 Sedimentary facies model of meandering fluvial fan in Shan 1 member of Shanxi Formation, Ordos Basin

从盆地内主干河道长距离保持稳定来看，主干河道并没有很快分叉成更小的分流河道，但从纵向上主干河道区的小层制图可以看出，分支河道迁移频繁，同时反应出气候、坡度、流量和物源供给的变化制约着分支河道体系网络的演化。苏里格气田的主体位于杭锦旗一东胜物源体系的中部地区，并受到东西两侧物源的干扰，河道规模和储层物性也表现出一定的差异，中区物性最好，其次为西区，东部区块物性最差。在中部扇亚相带，主要发育分支曲流河体系，沉积微相由分支河道、漫岸及决口扇、漫滩及湿地沼泽等组成。可见，中部扇区，河道带分叉后变得更为复杂，随着河道弯度增大，河道带以点坝砂体发育为主(图15)。尽管单个河道宽度向扇体下游方向减小，但河道带宽度增加。中部扇区的分支河道一般宽200～400 m，河水深度4～6 m，单一河道点坝砂体长300～500 m，宽200～300 m，河道带宽度一般1200～1800 m(张金亮等，2018)。从苏6区块加密井区山1段横向连井剖面可以看出，河道带砂岩的分布呈席状和带状分布，砂体规模总体上向上变小，并发生侧向迁移(图16)。

图15 苏里格气田苏6-22-11井山1段河道砂体岩芯及沉积层序Fig. 15 The core lithofacies and sedimentary sequence of channel sandbody in the Member 1 of Shanxi Formation, Well Su 6-22-11, Sulige Gas Field(a)河道砂体的岩芯特征，河道底部冲刷，含有大量的泥砾，向上发育槽状交错层细砾岩(Gt)、槽状交错层砂岩(St)、斜层理砂岩(Sp)、平行层理砂岩(Sh)和水流沙纹层理细砂岩(Sr)，顶部为含有砂质条带的泥岩(Fl)；(b)该井段岩芯显示完整的向上变细的曲流河沉积层序，由河道底部单元和点坝组成，顶部为漫岸细粒沉积(a) The figure shows the core characteristics of the channel sand body. There is a scouring surface at the bottom of the channel, containing a large amount of mud clasts. lithofacies from bottom to top include: trough cross-bedded pebbly conglomerate and pebbly sandstone facies Gt, trough cross-bedded sandstone facies St, planar cross-bedded sandstone facies St, ripple cross-laminated sandstone facies Sr, horizontally bedded and laminated sandstone facies Sh, interlaminated siltstone and claystone facies Fl. (b) The sedimentary characteristics of individual fining-upward cycles in the coring section are remarkably uniform, recording the initiation, infill and final abandonment of a meandering channel element

图16 鄂尔多斯盆地苏里格气田加密井区山1段砂体分布剖面图: (a)河道带砂体规模向上变小；(b)河道带砂体向上向右迁移Fig. 16 Sand body distribution profile of Shan 1 member in infill well area of Sulige gas field, Ordos Basin: (a) The scale of sand bodies in channel belt decreases upward; (b) Sand bodies in the channel belt migrate upward and right

5 结论

分支河流体系是指呈放射状展布的多河道沉积体系，涵盖了冲积扇、末端扇和河流扇多种体系类型。河流扇是沉积盆地内发育的大型分支河流体系，主要由河流作用形成，可进一步划分为辫状河扇、曲流河扇及其辫状河分叉变为曲流河的过渡类型。河流扇体系的发育受到多种因素的控制，除了构造和气候环境外，物源供给、盆地地形、坡度和植被发育都很重要。

博茨瓦纳奥卡万戈曲流河扇是分支河流体系的典型代表，具有独特的沉积学、水文学和地貌学特征。综合湿地发育状况、河道和河道间沉积特征，将奥卡万戈扇划分为补给河谷、近源扇、中部扇和远端扇4个亚环境。河谷内发育很好的曲流带，单一的活动河道被长满植被的泥炭层所限制，泛滥平原被废弃的迂回坝和沼泽所占据；奥卡万戈河在河谷的下游发生分叉，分支河道进入永久性湿地扇区，形成近源扇或上扇沉积，分支河道类型主要为弯度变化不等的曲流河并发育沼泽堤岸，河道间为沼泽、漫滩、迂回坝和沙岛，河道内大量的植被生长可导致河道被堵塞，形成废弃河道；中部扇区是一个受季节性洪水影响的广阔区域，顺斜坡方向可进一步划分为扇中分支河道、扇中河道间和扇中前缘3个微环境，分支河道形态及其流动方式受到诸多因素的控制，包括流量、坡度、气候和植被，但在极低坡度下随着流量减少，河道平面形态由曲流河变为低弯度河或顺直河；远端扇区是一个受季节性洪水影响的末端区域，分流河道经过进一步的多次分割，能量衰减，最后在在该区终止，形成漫流和沙岛地貌特征。曲流河扇的发育受水流流量的控制作用远大于气候，即使河流流入干旱区或沙漠区，只要水流流量足够大，也可以对流域内的气候和生态环境进行重建，形成旱地沙漠背景的河流湿地扇。

对现代曲流河扇体系进行调查的重要目的就是研究地下类似沉积体系的分布，从而为油气资源的勘探开发提供预测模式。鄂尔多斯盆地二叠系山西组山1段沉积时期，受构造、气候、水文和物源条件的控制，发育了各种类型的分支河流体系，其中曲流河扇体系形成了重要的天然气储层。来自于北部山区汇流体系网络的季节性水流，在广阔的鄂尔多斯盆地的泛滥平原上，形成了特大型的曲流河扇沉积体系。分支体系的地貌形态和沉积作用受控于山区汇流体系和沉积物供给等因素，山地河流首先在山前平原上形成冲积扇和粗粒河道沉积，随着顺流坡度降低，切入冲积扇的主河道越过冲积扇区转变为宽阔的曲流河道，形成宽阔的砂质曲流带。河道间发育漫岸细粒沉积，低洼沼泽中植被发育，稳定煤层的发育表明永久性湿地环境的存在。顺斜坡向下，沉积物粒度变小，河道的尺度规模减小；河道的远端缺乏稳定的水体，不存在传统的三角洲水下沉积环境；从近源到远源，煤层和暗色泥岩的分布厚度变小。本区发育的大型河流分支体系，形成了广阔的曲流河扇沉积，主要表现为分支河道砂岩、漫岸细粒沉积与湿地泥岩及煤层的互层，为大气田的形成奠定了沉积基础。

致谢：王金凯副教授和秦敬女士参加了博茨瓦纳奥卡万戈河流扇野外地质考察； 谢俊教授和李存磊教授参加了鄂尔多斯盆地山西组岩芯描述和相分析； 张昌民教授、侯明才教授、章雨旭研究员审阅文稿，对论文提出了很好的修改建议； 张昌民教授还对文中观点与作者进行过多次讨论； 在此一并致以衷心的感谢！

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

陈洪德,李洁,张成弓,程立雪,程礼军. 2011. 鄂尔多斯盆地山西组沉积环境讨论及其地质启示. 岩石学报,27(8): 2213～2229.

戴金星. 2014. 中国煤成大气田及气源. 北京:科学出版社.

付锁堂,田景春,陈洪德, 侯中健,张锦泉,刘文均,杨华,付金华,范正平,石晓英. 2003. 鄂尔多斯盆地晚古生代三角洲沉积体系平面展布特征. 成都理工大学学报(自然科学版), 30(3):236～241.

郭英海,刘焕杰,权彪,汪泽成,钱凯. 1998. 鄂尔多斯地区晚古生代沉积体系及古地理演化.沉积学报, 16(3):44～51.

钱宁. 1985. 关于河流分类及成因问题的讨论. 地理学报, (1): 1～10.

杨仁超,韩作振,李文厚,樊爱萍,李义军. 2004. 鄂尔多斯地区二叠系三角洲沉积特征及其模式.西北大学学报(自然科学版), 34(3):340～344.

张昌民,张尚锋. 2004. 中国河流沉积学研究20年. 沉积学报, 22(2):183～192.

张昌民,宋新民,支东明,周心怀,尹太举,尹艳树,朱锐,冯文杰,张宝进. 2020. 陆相含油气盆地沉积体系再思考:来自分支河流体系的启示. 石油学报,41(2):127～153.

张金亮,戴朝强,张晓华. 2007. 末端扇—在中国被忽略的一种沉积作用类型. 地质论评, 53(2):170～179.

张金亮,谢俊. 2008. 储层沉积相. 北京:石油工业出版社.

张金亮,李德勇,司学强. 2011. 惠民凹陷孔店组末端扇沉积及其储层特征. 沉积学报, 29(1): 1～12.

张金亮,王金凯,徐文,谢俊. 2018. 河流储层构型和建模技术. 北京:石油工业出版社.

张金亮. 2019. 河流沉积相类型及相模式. 新疆石油地质, 40(2): 156～164.

朱筱敏,康安,王贵文,王力清. 2002. 鄂尔多斯盆地西南部上古生界层序地层和沉积体系特征.石油实验地质,24(2):327～332.

Allen J R L. 1964. Studies in fluviatile sedimentation: Six cyclothems from the Lower Old Red Sandstone, Anglo—Welsh Basin. Sedimentology, 3:163～198.

Allen J R L.1965a. Fining-upwards cycles in alluvial successions. Geological Journal, 4(2):229～246.

Allen J R L. 1965b. A review of the origin and characteristics of recent alluvial sediments. Sedimentology, 5:89～191.

Bridge J S. 2003. Rivers and Floodplains: Forms, Processes, and Sedimentary Record. Oxford: Blackwell Science.

Chen Hongde, Li Jie, Zhang Chenggong, Cheng Lixue, Cheng Lijun. 2011&. Discussion of sedimentary environment and its geological enlightenment of Shanxi Formation in Ordos Basin. Acta Petrologica Sinica, 27(8):2213～2229.

Davidson S K, Hartley A J, Weissmann G S, Nichols G J, Scuderi L A. 2013. Geomorphic elements on modern distributive fluvial systems. Geomorphology, 180～181: 82～95.

Dai Jinxing. 2014#. China’s Coal-forming Giant Gasfields and Gas Sources. Beijing: Science Press.

Decelles P G, Cavazza W. 1999. A comparison of fluvial megafans in the Cordilleran (Upper Cretaceous) and modern Himalayan foreland basin systems. Geological Society of America Bulletin, 111: 1315～1334.

Fontana A, Mozzi P, Bondesan A. 2008. Alluvial megafans in the Venetian—Friulian Plain (north-eastern Italy): Evidence of sedimentary and erosive phases during Late Pleistocene and Holocene. Quaternary International, 189: 71～90.

Fontana A, Mozzi P, Marchetti M. 2014. Alluvial fans and megafans along the southern side of the Alps. Sedimentary Geology, 301: 150～171.

Fu Suotang, Tian Jingchun, Chen Hongde, Hou Zhongjian, Zhang Jinquan, Liu Wenjun, Yang Hua, Fu Jinhua, Fan Zhengping, Shi Xiaoying. 2003&. The delta depositional system distribution of Late Paleozoic Era in Ordos Basin. Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition), 30(3):236～241.

Galloway W E, Hobday D K. 1983. Terrigenous Clastic Depositional Systems. Applications to Petroleum, Coal and Uranium exploration. New York: Springer.

Galloway W E, Hobday D K. 1996. Terrigenous Clastic Depositional Sytrms： 2nd ed. New York: Springer-Verlag.

Guo Yinghai, Liu Huanjie, Quan Biao, Wang Zecheng, Qian Kai. 1998&. Late Paleozoic sedimentary system and paleogeographic evolution of Ordos area. Acta Sedimentologica Sinica, 16(3):44～51.

Gumbricht T, McCarthy J, McCarthy T S.2004. Channels, wetlands and islands in the okavango fan delta, Botswana, and their relation to hydrological and sedimentological prosecses. Earth Surface Processes and Landforms, 29:15～29.

Hartley A J, Weissmann G S, Nichols G J, Warwick G L. 2010. Large distributive fluvial systems: Characteristics, distribution, and controls on development. Journal of Sedimentary Research, 80: 167～183.

Kelly S B, Olsen H. 1993. Terminal fans——A review with reference to Devonian examples. Sedimentary Geology, 85(1): 339～374.

Leier A L, DeCelles P G, Pelletier J D. 2005. Mountains, monsoons, and megafans. Geology, 33: 289～292.

McCarthy T S, Stanistreet I G, Cairncross B. 1991. The sedimentary dynamics of active fluvial channels on the okavango fan, Botswana. Sedimentology, 38(3): 471～487.

McCarthy T S, Ellery W N. 1995. Sedimentation on the distal reaches of the okavango fan, botswana, and its bearing on calcrete and silcrete (ganister) formation. Journal of Sedimentary Research, A65(1):77～90.

McCarthy T S, Barry M, Bloem A, Ellery W N, Heister H, Merry C L, Röther H, Sternberg H. 1997. The gradient of the okavango fan, botswana, and its sedimentological and tectonic implications. Journal of African Earth Sciences, 26(1～2): 65～78.

McCarthy T S, Ellery W N, Stanistreet I G. 2010. Avulsion mechanisms on the okavango fan, botswana: the control of a fluvial system by vegetation. Sedimentology, 39(5): 779～795.

McCarthy T S. 2013. The Okavango delta and its place in the geomorphological evolution of southern Africa. Southern Africa Journal of Geology, 116(1): 1～54.

Miall A D. 1985. Architectural-element analysis: A new method of facies analysis applied to fluvial deposits. Earth Sci. Rev., 22: 261～308.

Murray-Hudson M, Combs F, Wolski P, Brown M T. 2011. A vegetation-based hierarchical classification for seasonally pulsed floodplains in the Okavango delta, Botswana. Journal of the Limnological Society of Southern Africa, 36(3): 223～234.

Nichols G J, Fisher J A. 2017. Processes, facies and architecture of fluvial distributary system deposits. Sedimentary Geology, 195: 75～90.

Qian Ning. 1985#. Discussion on river classification and genesis. Acta Geographica Sinica, (1): 1～10.

Rust B R. 1978. A classification of alluvial channel systems. In: Miall A D. ed. Fluvial Sedimentology. Calgary: Canadian Society of Petroleum Geologists Memoir, 5: 187～198.

Schumm S A. 1985. Patterns of alluvial rivers. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 13: 5～27.

Smith D G, Hubbard S M, Leckie D A, Fustic M. 2009. Counter point bar deposits: Lithofacies and reservoir significance in the meandering modern Peace River and ancient McMurray Formation, Alberta, Canada. Sedimentology, 56(6):1655～1669.

Stanistreet I G, McCarthy T S. 1993. The Okavango Fan and the classification of subaerial fan systems. Sedimentary Geology, 85: 115～133.

Tooth S, McCarthy T S. 2004. Controls on the transition from meandering to strainght channels in the wetlands of the Okavango delta, Botswana. Earth Surface Processes and Landforms, 29:1627～1649

Weissmann G S, Hartley A J, Nichols G J, Scuderi L A, Olson M, Buehler H, Banteah R. 2010. Fluvial form in modern continental sedimentary basins: Distributive fluvial systems. Geology, 38: 39～42.

Yang Renchao, Han Zuozhen, Li Wenhou, Fan Aiping, Li Yijun. 2004&. Sedimentary characteristics and models of deltas from Permian System in Ordos area. Journal of Northwest University(Natural Science Edition, 34(3):340～344.

Zhang Changmin, Zhang Shangfeng. 2004&. Advances in Chinese fluvial sedimentology from 1983 to 2003. Acta Sedimentologica Sinica, 22(2):183～192.

Zhang Changmin, Song Xinmin, Zhi Dongming, Zhou Xinhuai, Yi Taiju, Yi Yanshu, Zhu Rui, Feng Wenjie, Zhang Baojin. 2020&. Rethinking on the sedimentary system of terrestrial petroliferous basins: Insights from distributive fluvial system. Acta Petrolei Sinica, 41(2):127～153.

Zhang Jinlinag, Dai Zhaoqiang, Zhang Xiaohua. 2007&. Terminal fan——A type of sedimentation ignored in China. Geological Review, 53(2):170～179.

Zhang Jinliang, Xie Jun. 2008#. Reservoir Sedimentary Facies. Beijing: Petroleum Industry Press.

Zhang Jinliang, Li Deyong, Si Xueqiang. 2011&. Deposition and reservoir characteristics of terminal fan in Kongdian Formation of Huimin Depression. Acta Sedimentologica Sinica, 29(1): 1～12.

Zhang Jinliang, Wang Jinkai, Xu Wen,Xie Jun. 2018#. Fluvial Reservoir Architecture and Modeling Techniques. Beijing: Petroleum Industry Press.

Zhang Jinliang. 2019&. Fluvial facies styles and their sedimentary facies models. Xinjiang Petroleum Geology, 40(2): 156～164.

Zhu Xiaomin, Kang An, Wang Guiwen, Wang Liqing. 2002&. The Upper Paleozoic sequence stratigraphic and sedimentary system characteristics of the southwest Ordos Basin. Petroleum Geology and Experiment, 24(2):327～332.