历史地质学/河流
在本文中，我们将讨论河流对地貌的作用，并展示它们沉积的特征沉积物如何让我们识别地质记录中的古河道。三角洲主题将在后续文章中讨论。
读者应注意，溪流和河流之间没有本质区别；溪流只是小河流，或者换句话说，河流是大溪流。为了避免重复写“河流或溪流”，我们将写河流，读者可以理解我们所说的话在较小的范围内适用于溪流。
与河流有关的事物（如它们造成的侵蚀或它们沉积的沉积物）被称为河流的。
河流，除非人工筑堤，很少完全直线流动。在低坡度下，它们可以采取的两种特征形式是辫状河和曲流河。
辫状河顾名思义，由许多河流组成，这些河流在沉积物沙洲周围分离和汇合。它们是在一条沉积物丰富的河流反复沉积和侵蚀沉积物时形成的；因此，辫状和沙洲（即打破水面沉积物脊）不是永久特征，而是随着时间的推移而发生移动。
曲流河以大型环路（曲流）蜿蜒曲折。由于这种情况下的水动力学，水流更快，导致环路外侧的侵蚀更多，而沉积物将倾向于沉积在环路的内侧，形成河心洲。结果是，曲流河会随着时间的推移变得越来越弯曲。
如果这种趋势持续下去，曲流会接近一个环路，然后回折到自身。最终，曲流可能会接触到自身，河流会突然发现一条新的、更直的、更短的路径，留下曲流作为牛轭湖孤立存在。
曲流河和辫状河由于自身的沉积物沉积而在地貌上的移动，形成了一种扁平的、富含沉积物的景观，称为泛滥平原。
右边的照片展示了从太空看到的尼格罗河：正如您所见，景观上布满了河流过去流经的曲流，然后改变了河床。还要注意牛轭湖：它独特的橙色可能是由于水中喜盐细菌造成的，不应认为是牛轭湖的典型特征。
河流在特定地点形成的沉积构造将取决于其速度、深度和沉积物类型。地质学家可以通过观察实际河流和使用水槽进行实验室实验来发现这些因素之间的关系，从而让他们控制流速和碎屑大小等变量。
例如，考虑河流速度对由平均大小的沙粒组成的河床的影响。在低速下，沙子沿河床的蠕动，如果有什么影响的话，只会趋于使河床变得平滑。
在较高的速度下，沙子会开始形成波纹：小的沙子脊，脊线与水流垂直。这些波纹具有特征性的轮廓，上游侧坡度较缓，下游侧坡度较陡。跃移使沙粒向上游侧的缓坡弹跳，越过波纹的峰顶，侵蚀上游侧并在下游侧沉积沙子。这样一来，波纹会向下游移动；这也产生了交错层理。
在更高的速度下，沙丘（本质上是大的波纹）会形成；与波纹一样，它们在上游侧的坡度较缓，在下游侧的坡度较陡。以这种方式形成的沙丘通常在上游侧的缓坡上有波纹；这些理所当然地被称为有波纹的沙丘。与波纹一样，跃移的运输使沙丘和波纹向下游移动（波纹移动速度比沙丘快得多），并产生交错层理。
在更高的速度下，尤其是在沙子很细的时候，强劲的水流会使波纹变得平坦，形成一个平坦的分层表面，称为上部平面层。
在更高的速度下，会形成反沙丘。这些具有圆形的起伏横截面。虽然沙丘是从沙丘的上游面侵蚀，在下游面沉积，但在反沙丘的情况下，沙子是从反沙丘的下游侧侵蚀，在上游侧沉积在下一个下游的反沙丘上。这样一来，尽管沙子是向下游移动的，但反沙丘在下游侧被侵蚀，在上游侧被堆积，向上游移动：这就是为什么它们被称为反沙丘。这些可能显示出一些轻微的交错层理，如果存在的话，将朝下游方向倾斜；再次，与波纹和沙丘中看到的方向相反。
在更高的速度下，水流足够强，可以将沙子以悬浮的形式向下游移动，只留下砾石、卵石或仅仅是基岩，这取决于河床上是否存在其他沉积物。
正如我所指出的，所涉及的沉积物类型会影响这些过程：在更容易“流动”的细沉积物中，不会形成沙丘；在较粗的沉积物中，尤其是在水较浅的情况下，上部平面层的形成不太可能，并且随着速度的增加，序列将直接从沙丘跳到反沙丘。
地质学家可以重建久已消失的河流的河道。他们识别它们的方法应该很明显，对于任何阅读过教科书中这部分内容的人来说都很熟悉。如果我们拿走一条河流，剩下的就是它的沉积物，这些沉积物最终会固结。这会给我们留下一些看起来像河流固结沉积物的岩石。像往常一样，我们应用“如果它看起来像鸭子，并且它像鸭子一样嘎嘎叫，它就是鸭子”的规则。在河流的情况下，剩下的沉积物中有一些非常明显的迹象，让我们能够识别它曾经是什么。
首先，沉积物将排列成河流的长而细的形式（有时称为线状地形）。请注意，由于河流会发生移动，“线状物”并不一定像河流那样窄；但它仍然会是线状物。根据河流的深度和流速，河床将作为砾石或卵石或沙丘或波纹状沙子的线状物保留下来。当然，波纹会与线状物方向垂直切割，使它们区别于平行于它的海滩波纹。由于河流中的波纹不是上游-下游对称的，因此还可以使用它们来确定水流方向。
右边的照片展示了一个非常好的鞋带地貌的例子。在这种情况下，沉积岩是由过去河流的沉积物形成的，它们比其原先的洪泛平原上的岩石更能抵抗侵蚀，因此过去的河流以一条由不同成分的沉积岩组成的山脊清晰地显现出来，与周围的景观形成对比。
沿着横穿河流流动方向的直线，水平地观察不同的沉积类型，我们会看到中间是粗砂或砾石，然后是代表河心滩的细砂，最后是洪泛平原上的泥土。由于河流会逐渐改变其流向和河岸，我们也会看到相同的序列垂直出现，因为随着时间的推移，河床被河心滩取代，河心滩被洪泛平原取代。这被称为向上变细序列。
沉积物的类型与河流的假说相一致。例如，我们不会发现石膏或岩盐，因为这些物质需要完全不同的沉积环境。
我们发现的化石将是淡水植物和动物，或陆地植物和动物，但不会是海洋形式。同样，在河岸上，我们预计存在的化石将是陆地动物或它们的足迹，以及陆地植物。
简而言之，我们看到了我们预期看到的作为过去河流遗迹的东西，并得出一个合理的结论，即这些特征实际上是现在已经消失的河流作用的结果，正如我们所知的那样。
关于叠置河流和先存河流的说明
[edit | edit source]在世界上许多地方，我们可以找到在丘陵或山脉中开凿河道的河流。起初这似乎很奇怪，因为人们可能会天真地认为，由于河流不能向上游流动，它们不可能在最初就开凿出它们流经的峡谷。然而，只要河流在山脉出现之前就存在，这件事就完全是可行的。
对于先存河流来说，构造隆升会缓慢地抬升河流路径上的丘陵或山脉。只要河流能以与隆升速度一样快的速度侵蚀掉隆升的岩石和土壤，它就能保持其路线。由于隆升速度与河流的侵蚀能力相比很小，对于流速合理的河流来说，这应该不会构成问题。然而，随着隆升的发生，河流会侵蚀穿过上升的山脊，形成陡峭的峡谷，因此即使它流经通常和规律地产生网状排水模式的景观，它也会保持其树枝状模式。
在叠置河流（也称为叠加河流）的情况下，河流流经平原，平原下方是比覆盖岩层更耐侵蚀的向上褶皱（背斜）岩石。随着侵蚀过程揭示出耐侵蚀的背斜，河流会穿过它们，导致河流穿过由暴露的耐侵蚀背斜组成的丘陵。宾夕法尼亚州的萨斯奎汉纳河的航拍图可以在这里看到；暴露的耐侵蚀岩石山脊清晰可见。
