灤河三角洲潟湖- 沙壩島及近岸海域表層沉積物粒度特征

任旭光 張燕通 劉修錦* 邢容容 陳文超

（1、河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第八地質(zhì)大隊，河北 秦皇島 066001 2、河北省海洋地質(zhì)資源調(diào)查中心，河北 秦皇島 066001）

海洋沉積物類型、粒度及分布特征是海洋沉積學的基本研究內(nèi)容，也是海洋沉積環(huán)境類型識別和沉積物運移方式的重要依據(jù)[1]。粒度特征是沉積物和沉積巖的主要特征之一，它可以作為沉積物及沉積巖分類的定量指標，是對沉積環(huán)境進行分析與對比的重要依據(jù)[2]。因此，粒度分析是沉積物研究中普遍運用的方法之一。

灤河三角洲潟湖-沙壩海岸主要分布于灤河口以南至大清河口岸段，是灤河不同時期分流入海形成的三角洲，灤河攜帶入海的沉積物主要是中細沙，含泥質(zhì)較少，大部分堆積在河口地帶，形成濱岸沙壩[3]，與其內(nèi)側(cè)的潟湖和陸域海岸組成典型的復式海岸[4-5]。

1 研究區(qū)概況

灤河三角洲海島位于唐山市樂亭縣，研究區(qū)位于灤河口以南至京唐港北部，大陸岸線長度約30km。成島物質(zhì)以灤河入海沉積物和大陸基巖蝕退殘留為主，這種物質(zhì)組成使海島具有距離大陸近、組團分布的特點。灤河入海沉積物組成的堆積島嶼一般與大陸海岸線共有同一潮間帶，僅隔半封閉潟湖相望，大部分只有幾百米。

2 數(shù)據(jù)來源與分析方法

2020 年6 月對灤河三角洲海島調(diào)查取得表層沉積物樣品共計135 件，取樣剖面共計15 條，與沉積動力地貌監(jiān)測剖面相同，每條剖面布設(shè)9 個取樣站位，其中3 個站位位于海島低潮線以上區(qū)域，其余6 個站位位于離岸約2000m 以內(nèi)的近岸海域。

參照《海洋底質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》要求，利用1/4Φ 間隔套篩進行粒度篩分實驗；采用?？?、沃德公式（Fork and Ward，1957），得到沉積物粒度參數(shù)（中值粒徑D50、平均粒徑Mz、分選系數(shù)σ、偏態(tài)系數(shù)SK、峰態(tài)系數(shù)Kg），利用Shephard 三角圖分類法、Udden-Wentworth 粒度標準及其術(shù)語對沉積物樣品命名。本報告以灤河三角洲海島15條監(jiān)測剖面沉積物樣品粒度參數(shù)，分析沉積物粒度特征，以及搬運方式和輸移趨勢。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 表層沉積物空間分布特征

3.1.1 中值粒徑

灤河三角洲表層沉積物沿岸呈帶狀分布，中值粒徑的變化范圍為1.60～3.44Φ，均值為2.56Φ。從圖中可以看出海島表層沉積物的中值粒徑集中在1.6～2.4Φ（砂粒級）之間，分布范圍基本遍布灤河三角洲海島，在粒級上對應中砂、細砂。高善明等（1980）早期的研究結(jié)果表明灤河三角洲海島上的沉積物顆粒主要為細砂，中值粒徑小于0.25mm(即大于2Φ)，而本次調(diào)查結(jié)果顯示，目前灤河三角洲海島沿岸的表層沉積物有粗化的趨勢，原因可能是由于目前灤河入海徑流和輸沙量快速減少，海島沉積物供應不足，在海洋動力作用下，灤河三角洲沿岸海岸侵蝕不斷加劇，物理分選過程導致調(diào)查內(nèi)表層沉積物中的粗粒組分增多。

表層沉積物中值粒徑的高值區(qū)（2～3Φ）主要分布在灤河口至湖林口之間的海島上以及海島近岸海域，沉積物顆粒較細，以細砂為主；中值粒徑的低值區(qū)（＜2Φ）主要分布在灤河口附近，沉積物顆粒較粗，以中砂為主。導致表層沉積物中值粒徑差異性分布的重要原因是物源供應和沉積動力環(huán)境的共同作用。灤河來沙入海顆粒沉積物在河口門附近快速淤積，從而導致口門區(qū)域表層沉積物粗化。而入海的細顆粒沉積物組分由于沉降速度較低，在水動力作用下輸運至離岸區(qū)域沉積，導致離岸區(qū)域表層沉積物較細。

圖1 灤河三角洲表層沉積物中值粒徑分布

3.1.2 分選系數(shù)

灤河三角洲表層沉積物分選系數(shù)的總體變化范圍為0.21～1.35，均值為0.58，分選程度大致為分選極好到分選差。調(diào)查區(qū)大部分海域分選系數(shù)在0.35～0.7 之間，即分選程度為分選好。多物源供應和不同動力的相互作用等是影響表層沉積物分選的重要因素。本調(diào)查區(qū)的物源比較單一，因此。分選程度的好壞主要取決于調(diào)查區(qū)的水動力條件。

圖2 灤河三角洲表層沉積物分選系數(shù)分布

分選系數(shù)的低值區(qū)（＜0.35），主要集中在灤河口外長臂島附近，是調(diào)查區(qū)內(nèi)分選程度最好的區(qū)域。該區(qū)域的表層沉積物顆粒較其他區(qū)域粗，粒級分布相對集中，且水動力條件相比于其他區(qū)域較為穩(wěn)定。灤河口外表層沉積物分選較好，是由于現(xiàn)行河口周圍主要沉積了入海沉積物中的粗顆粒成分，細顆粒成分主要輸運至離岸區(qū)域沉積，另外灤河口外區(qū)域侵蝕嚴重，沉積物粒度變粗，分選程度好。分選程度差的海域，即分選系數(shù)的高值區(qū)（1～1.35），整體范圍分布較小，且分布很不集中，零星分布（圖3）。

圖3 灤河三角洲表層沉積物偏態(tài)分布

3.1.3 偏態(tài)

灤河三角洲表層沉積物偏態(tài)的總體變化范圍為-0.75～0.65。偏態(tài)表現(xiàn)為極負偏到極正偏，跨度較大。從圖中可以看出，灤河口三島海域主要表現(xiàn)為極負偏到近對稱（其中又以極負偏和負偏的范圍較大），即偏態(tài)值小于0.1，正偏和極正偏分布范圍小且分散。蛇崗海域以正偏為主，偏態(tài)值主要在0.1～0.3 之間。明月島、吉祥島、永樂島海域以負偏到近對稱為主，偏態(tài)值在-0.3～0.1 之間。

3.1.4 峰態(tài)

灤河三角洲表層沉積物峰態(tài)的總體變化范圍為0.70～2.77。峰態(tài)表現(xiàn)為寬到很窄，跨度較大。從圖中可以看出，灤河口三島大部分海域峰態(tài)值在0.9～1.1 之間，即峰態(tài)表現(xiàn)為中等。蛇崗海域大部分峰態(tài)值在0.9～1.5 之間，即峰態(tài)主要表現(xiàn)為中等到窄。明月島、吉祥島、永樂島海域峰態(tài)值在0.8～2.7 之間，即峰態(tài)表現(xiàn)為寬到很窄。

圖4 灤河三角洲表層沉積物峰態(tài)分布

概率累積曲線以累積百分含量為縱坐標，以粒徑Φ為橫坐標，形成曲線。概率累積曲線可以反映沉積物的搬運方式和粒度分布之間的關(guān)系，因而能夠較有效的辨識沉積物的搬運機制及解釋沉積環(huán)境。

概率累積曲線圖5 中，灤河三角洲海島及近岸海域表層沉積物概率累積曲線呈三段式，自左向右一次代表滾動、躍移和懸移組分，躍移組分含量最高。滾動組分粒徑多小于1Φ，含量均在2%以下，佛手島及近岸海域該組分含量更是低至0.2%以下；躍移組分含量均超過90%，且大部分沉積物該組分含量甚至超過了95%；懸移質(zhì)組分粒徑一般大于3Φ，含量與滾動組分類似，多在2%以下，佛手島及近岸海域部分沉積物樣品中，懸移質(zhì)組分含量近10%。

圖5 表層沉積物概率累積曲線圖

3.2 表層沉積物搬運方式

沉積物的粒度分布特征主要受控于物源和沉積環(huán)境[6]。從物源角度而言，通常近海泥沙來源主要有河流入海泥沙、海岸海灘及島嶼侵蝕泥沙、海底侵蝕泥沙以及生物殘骸形成的泥沙等[7-8](圖6)。

圖6 表層沉積物C-M 圖

根據(jù)表層沉積物樣品粒度分析C-M 圖分析發(fā)現(xiàn)，沉積物主要集中在OP 和PQ 段，有少量樣品位于OQ 段。說明灤河三角洲及近岸海域表層沉積物以滾動和懸浮為主。

4 結(jié)論

4.1 灤河三角洲表層沉積物沿岸呈帶狀分布，中值粒徑集中在1.6～2.4Φ（砂粒級）之間，屬于中砂、細砂。大部分沉積物分選程度好，偏態(tài)以極負偏和負偏為主，峰態(tài)主要表現(xiàn)為中等。

4.2 沉積物以躍移質(zhì)組分為主，反映了典型的海陸過渡的沉積環(huán)境。