形成原因
成因古河道的根本成因是河流改道。河流改道有由內因引起的,也有由外因引起的。外因包括構造運動使某一河段地面抬升或下沉,冰川、崩塌、滑波將河道堰塞,人工另闢河道等。其中構造運動可以使河流大規模改道,被廢棄的河段可能被抬高而位於現今的分水嶺上,也可能由於沉降而被後來的沉積物所埋藏。河流本身作用引起的改道多半發生在堆積作用旺盛的平原河流上。這種河流的河床逐漸淤淺,比降減小,以致洪水發生時來不及排泄而泛出河槽。泛出河槽的水流在河槽兩側大量迅速堆積泥沙,形成天然堤。久而久之,河槽及其兩岸的天然堤會高出地面,當天然堤於某處潰決後在下游沖刷出一條較深的槽道,洪水消退後,河流循新槽流去,原河道就成為被廢棄的古河道。中國黃河下游是一條善淤善徙的河流,所以在華北平原上留下無數古河道。河流作用形成的古河道也有是河流侵蝕作用引起的,如平原曲流導致洪水的裁彎取直,留下牛軛湖式古河道。長江中游荊江段兩岸就留下許多這樣的古河道(見圖)。
類型①埋藏古河道,形成於地面沉降,河床不易淤高的河流,古河道為地面物質充填埋藏。②裸露古河道,古河道裸露地表未被物質充填埋藏。包括下述3類古河道:a.條狀高地古河道,多由地上河決口改道而成;b.牛軛湖古河道,形成於彎曲型河流;c.江心洲古汊道,形成於多沙、具有江心洲的河流。
特徵和尋找方法古河道最重要的特徵是它伴生的河床相沉積,底部為卵石或粗砂層,向上過渡為沙層或粉砂層。在垂直剖面上,其顆粒大小的順序是底部粗,上部細。在縱剖面上,則上游比下游粗。
尋找裸露地表的古河道可以在野外直接追索,也可以根據遙感影像判讀。尋找埋藏的古河道須借用鑽探、物探方法,從它的沉積物的分布形態和岩性來確定。
研究意義研究古河道不但可以了解一個地區的河流地貌演變歷史,並且也是研究古地理環境的重要手段。在某些情況下,憑藉古河道研究還可以揭示新構造運動的性質和規模。研究一個地區的古河道,了解河床演變的特徵與規律,有助於對那個地區河道根治方案的制定。埋藏古河道常是地下水富集帶,有時也是石油天然氣的儲層。
平面形態較順直的單一性河道。彎曲係數一般<1.2。長度一般不大,多出現於分布有抗沖性很強的物質,或受構造控制的地段。其主流流路仍是彎曲的,兩岸出現犬牙交錯的邊灘,在縱向上表現為深槽與淺灘互相交替,即在主流的彎頂處出現深槽,兩個深槽間的過渡段出現淺灘。在演變特徵上,沙質河床中邊灘會逐漸向下游移動,故導致河床發生周期性展寬。卵石河流的邊灘較為穩定。順直型河道中存在著明顯的泥沙分選現象,粗顆粒都聚集在淺灘上,深槽的組成物質一般較細。在淺灘段還存在著垂直方向上的泥沙分選,即最粗的顆粒聚集在表層,向深處逐漸變細,這是因在水流的剪下作用下,床面各層物質間存在向上的離散力之故。關於順直型河道成因的一種解釋是楊志達(C.T.Yang)提出的最小能耗率理論。河流為達到當地條件下許可的能耗最小值,可選擇增加河寬或減小比降的方式來進行調整。若河岸抗沖性很強,不易發生側蝕,不僅展寬難以發生,且通過側蝕向彎曲發展以增加河長、減緩比降也不可能,此時通過直接下切來減小比降即成為唯一可能的選擇,故出現順直而窄深的河床形態。