歷史地質學/河流
在本文中，我們將討論河流對地貌的作用，並展示它們沉積的特徵沉積物如何讓我們識別地質記錄中的古河道。三角洲主題將在後續文章中討論。
讀者應注意，溪流和河流之間沒有本質區別；溪流只是小河流，或者換句話說，河流是大溪流。為了避免重複寫“河流或溪流”，我們將寫河流，讀者可以理解我們所說的話在較小的範圍內適用於溪流。
與河流有關的事物（如它們造成的侵蝕或它們沉積的沉積物）被稱為河流的。
河流，除非人工築堤，很少完全直線流動。在低坡度下，它們可以採取的兩種特徵形式是辮狀河和曲流河。
辮狀河顧名思義，由許多河流組成，這些河流在沉積物沙洲周圍分離和匯合。它們是在一條沉積物豐富的河流反覆沉積和侵蝕沉積物時形成的；因此，辮狀和沙洲（即打破水面沉積物脊）不是永久特徵，而是隨著時間的推移而發生移動。
曲流河以大型環路（曲流）蜿蜒曲折。由於這種情況下的水動力學，水流更快，導致環路外側的侵蝕更多，而沉積物將傾向於沉積在環路的內側，形成河心洲。結果是，曲流河會隨著時間的推移變得越來越彎曲。
如果這種趨勢持續下去，曲流會接近一個環路，然後回折到自身。最終，曲流可能會接觸到自身，河流會突然發現一條新的、更直的、更短的路徑，留下曲流作為牛軛湖孤立存在。
曲流河和辮狀河由於自身的沉積物沉積而在地貌上的移動，形成了一種扁平的、富含沉積物的景觀，稱為氾濫平原。
右邊的照片展示了從太空看到的尼格羅河：正如您所見，景觀上佈滿了河流過去流經的曲流，然後改變了河床。還要注意牛軛湖：它獨特的橙色可能是由於水中喜鹽細菌造成的，不應認為是牛軛湖的典型特徵。
河流在特定地點形成的沉積構造將取決於其速度、深度和沉積物型別。地質學家可以透過觀察實際河流和使用水槽進行實驗室實驗來發現這些因素之間的關係，從而讓他們控制流速和碎屑大小等變數。
例如，考慮河流速度對由平均大小的沙粒組成的河床的影響。在低速下，沙子沿河床的蠕動，如果有什麼影響的話，只會趨於使河床變得平滑。
在較高的速度下，沙子會開始形成波紋：小的沙子脊，脊線與水流垂直。這些波紋具有特徵性的輪廓，上游側坡度較緩，下游側坡度較陡。躍移使沙粒向上遊側的緩坡彈跳，越過波紋的峰頂，侵蝕上游側並在下游側沉積沙子。這樣一來，波紋會向下遊移動；這也產生了交錯層理。
在更高的速度下，沙丘（本質上是大的波紋）會形成；與波紋一樣，它們在上游側的坡度較緩，在下游側的坡度較陡。以這種方式形成的沙丘通常在上游側的緩坡上有波紋；這些理所當然地被稱為有波紋的沙丘。與波紋一樣，躍移的運輸使沙丘和波紋向下遊移動（波紋移動速度比沙丘快得多），併產生交錯層理。
在更高的速度下，尤其是在沙子很細的時候，強勁的水流會使波紋變得平坦，形成一個平坦的分層表面，稱為上部平面層。
在更高的速度下，會形成反沙丘。這些具有圓形的起伏橫截面。雖然沙丘是從沙丘的上游面侵蝕，在下游面沉積，但在反沙丘的情況下，沙子是從反沙丘的下游側侵蝕，在上游側沉積在下一個下游的反沙丘上。這樣一來，儘管沙子是向下遊移動的，但反沙丘在下游側被侵蝕，在上游側被堆積，向上遊移動：這就是為什麼它們被稱為反沙丘。這些可能顯示出一些輕微的交錯層理，如果存在的話，將朝下游方向傾斜；再次，與波紋和沙丘中看到的方向相反。
在更高的速度下，水流足夠強，可以將沙子以懸浮的形式向下遊移動，只留下礫石、卵石或僅僅是基岩，這取決於河床上是否存在其他沉積物。
正如我所指出的，所涉及的沉積物型別會影響這些過程：在更容易“流動”的細沉積物中，不會形成沙丘；在較粗的沉積物中，尤其是在水較淺的情況下，上部平面層的形成不太可能，並且隨著速度的增加，序列將直接從沙丘跳到反沙丘。
地質學家可以重建久已消失的河流的河道。他們識別它們的方法應該很明顯，對於任何閱讀過教科書中這部分內容的人來說都很熟悉。如果我們拿走一條河流，剩下的就是它的沉積物，這些沉積物最終會固結。這會給我們留下一些看起來像河流固結沉積物的岩石。像往常一樣，我們應用“如果它看起來像鴨子，並且它像鴨子一樣嘎嘎叫，它就是鴨子”的規則。在河流的情況下，剩下的沉積物中有一些非常明顯的跡象，讓我們能夠識別它曾經是什麼。
首先，沉積物將排列成河流的長而細的形式（有時稱為線狀地形）。請注意，由於河流會發生移動，“線狀物”並不一定像河流那樣窄；但它仍然會是線狀物。根據河流的深度和流速，河床將作為礫石或卵石或沙丘或波紋狀沙子的線狀物保留下來。當然，波紋會與線狀物方向垂直切割，使它們區別於平行於它的海灘波紋。由於河流中的波紋不是上游-下游對稱的，因此還可以使用它們來確定水流方向。
右邊的照片展示了一個非常好的鞋帶地貌的例子。在這種情況下，沉積岩是由過去河流的沉積物形成的，它們比其原先的洪泛平原上的岩石更能抵抗侵蝕，因此過去的河流以一條由不同成分的沉積岩組成的山脊清晰地顯現出來，與周圍的景觀形成對比。
沿著橫穿河流流動方向的直線，水平地觀察不同的沉積型別，我們會看到中間是粗砂或礫石，然後是代表河心灘的細砂，最後是洪泛平原上的泥土。由於河流會逐漸改變其流向和河岸，我們也會看到相同的序列垂直出現，因為隨著時間的推移，河床被河心灘取代，河心灘被洪泛平原取代。這被稱為向上變細序列。
沉積物的型別與河流的假說相一致。例如，我們不會發現石膏或岩鹽，因為這些物質需要完全不同的沉積環境。
我們發現的化石將是淡水植物和動物，或陸地植物和動物，但不會是海洋形式。同樣，在河岸上，我們預計存在的化石將是陸地動物或它們的足跡，以及陸地植物。
簡而言之，我們看到了我們預期看到的作為過去河流遺蹟的東西，並得出一個合理的結論，即這些特徵實際上是現在已經消失的河流作用的結果，正如我們所知的那樣。
關於疊置河流和先存河流的說明
[edit | edit source]在世界上許多地方，我們可以找到在丘陵或山脈中開鑿河道的河流。起初這似乎很奇怪，因為人們可能會天真地認為，由於河流不能向上遊流動，它們不可能在最初就開鑿出它們流經的峽谷。然而，只要河流在山脈出現之前就存在，這件事就完全是可行的。
對於先存河流來說，構造隆升會緩慢地抬升河流路徑上的丘陵或山脈。只要河流能以與隆升速度一樣快的速度侵蝕掉隆升的岩石和土壤，它就能保持其路線。由於隆升速度與河流的侵蝕能力相比很小，對於流速合理的河流來說，這應該不會構成問題。然而，隨著隆升的發生，河流會侵蝕穿過上升的山脊，形成陡峭的峽谷，因此即使它流經通常和規律地產生網狀排水模式的景觀，它也會保持其樹枝狀模式。
在疊置河流（也稱為疊加河流）的情況下，河流流經平原，平原下方是比覆蓋岩層更耐侵蝕的向上褶皺（背斜）岩石。隨著侵蝕過程揭示出耐侵蝕的背斜，河流會穿過它們，導致河流穿過由暴露的耐侵蝕背斜組成的丘陵。賓夕法尼亞州的薩斯奎漢納河的航拍圖可以在這裡看到；暴露的耐侵蝕岩石山脊清晰可見。
