北戴河附近海域表層沉積物粒度分布特征＊

杜 東，劉宏偉，張云青，楊吉龍，秦雅飛，胥勤勉

（1.天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.河北省地勘局測繪院，河北 廊坊 065000）

沉積物粒度及其分布特征是沉積學(xué)的基本研究內(nèi)容，粒度分析廣泛應(yīng)用于對沉積環(huán)境類型的識別和物質(zhì)運動方式的判定。沉積物顆粒度分布規(guī)律的變化綜合反映了沉積環(huán)境中多種動力的搬運作用［1］。本研究根據(jù)北戴河近岸海域的表層沉積物樣品的粒度組成和粒度參數(shù)、統(tǒng)計分析結(jié)果，結(jié)合有關(guān)資料，探討了北戴河周邊海域表層沉積物的粒度分布特征，沉積物的運移方式和沉積物類型變化，為北戴河海岸的岸灘治理與生態(tài)修復(fù)提供基本依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

北戴河位于河北省東北部，隸屬秦皇島市，東北與秦皇島市海港區(qū)毗鄰，西部、西北部與撫寧縣接壤，南鄰渤海。北戴河以“沙軟潮平，碧海藍(lán)天”著稱于世，是我國開發(fā)最早的濱海度假區(qū)，有中國“夏都”之稱。山海關(guān)—秦皇島—北戴河為基巖岬灣式海岸，沿海水域受波浪潮潮流作用水深變化大，地形陡峭，平均坡降為2.5‰，局部地區(qū)達(dá)10‰。沉積物中含有基巖剝蝕物，分選性、磨圓度較差。自岸邊低潮線至10m水深線發(fā)育有濱海淺灘。此外，在石河、沙河、戴河等河口海域發(fā)育規(guī)模不等的砂（礫）質(zhì)水下三角洲，突出濱海淺灘之上。在濱海淺灘外緣，水深大于10m海域，地形較平緩，平均坡降＜2‰。洋河口—灤河口，近岸0.5km內(nèi)，水深2～3m，地形時有起伏，發(fā)育有NE—SW向的水下砂脊，砂脊大多長約3km，砂脊外緣海域地形單調(diào)，坡降在1‰～3‰。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

表層沉積物樣品于2011年采自北戴河附近海域（39°30′～40°00′N，119°15～119°50′E），采用機(jī)械鉆探共采集了表層沉積物樣品31個（站位水深為0～12.8m，平均水深為10.5m）（圖1）。對其進(jìn)行了表層沉積物粒度分析。

2.2 分析方法

粒度分析和粒度參數(shù)的計算按照《海洋調(diào)查規(guī)范》中的要求進(jìn)行［2］。取濕沉積物樣品約1g置于燒杯中，加濃度為0.1mol／mL的六偏磷酸鈉，經(jīng)24h分散之后使用英國馬爾文MAM5005型激光粒度儀進(jìn)行粒度分析［1］。粒級標(biāo)準(zhǔn)采用尤登－溫德華氏等比制Φ值粒級標(biāo)準(zhǔn)。粒級間隔為1φ。沉積物的分類和命名采用Folk三角圖分類法［3］。粒度參數(shù)的計算采用?？耍值绿岢龅?種參數(shù)，即平均粒徑（Mz）、分選系數(shù)（σi）、偏態(tài)（Ski）、峰態(tài)（Kg）［4－5］。

圖1 表層沉積物粒度分析站位圖Fig.1 Sampling locations for the grain－size analysis of surface sediments in the study area

3 結(jié)果與討論

3.1 表層沉積物類型和粒度組成及其分布特征

北戴河周邊海域水深較淺（水深0～12.8m，平均10.5m），沉積物主要以近海沉積為主。將研究區(qū)表層沉積物的類型劃分為6種類型：砂、粉砂質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂、粉砂、泥質(zhì)砂、泥。據(jù)劉茂平等在19世紀(jì)80年代沉積物類型分析來看，經(jīng)過近30a的變化，離岸較近區(qū)域表層沉積物顆粒整體變粗，離岸較遠(yuǎn)區(qū)域表層沉積物顆粒粒徑整體上降低，顆粒有逐漸細(xì)化現(xiàn)象［6］。從圖2看出，北戴河海域表層沉積物類型近岸粗，人造河河流入海口區(qū)域較細(xì)。在北戴河近岸人工浴場海域，由于長期海洋水動力的侵蝕作用，表層沉積物變粗；而在人造河河流入?？趨^(qū)，由于河流長期斷流，河流輸沙量減少，略有淤積發(fā)生，沉積物顆粒較其它地方細(xì)①天津地質(zhì)調(diào)查中心.北戴河海域綜合整治區(qū)近現(xiàn)代沉積物污染特征調(diào)查評價報告.2012.。研究區(qū)的表層沉積物粒級組成：1.5～8.3φ，主要粒級是6～8φ，占90%；其中砂、粉砂和粘土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值（表1注明已是平均值）分別為72.7%，19.7%和7.48%（表1）。

圖2 表層沉積物類型分布圖Fig.2 Distributions of the types of surface sediments

3.2 表層沉積物的粒度參數(shù)分布特征

沉積物粒度參數(shù)主要反映沉積物來源和沉積環(huán)境。一般認(rèn)為，沉積物平均粒徑和分選系數(shù)與沉積物來源關(guān)系密切，偏態(tài)和峰態(tài)反映的是沉積環(huán)境對粒度的改造結(jié)果［1］。粒度參數(shù)采用?？耍值绿岢龅?種參數(shù)［4］，即平均粒徑（Mz）、偏態(tài)（Ski）、峰態(tài)（Kg）、分選系數(shù)（σi）。北戴河周邊海區(qū)的表層沉積物粒度參數(shù)特征值見表1。

3.2.1 平均粒徑（Mz）

研究區(qū)表層沉積物平均粒徑為3.81～322.6μm（1.9～8.3φ），平均167.28μm（7.04φ）。研究區(qū)表層沉積物平均粒徑等值線圖見圖3a。粗顆粒區(qū)域主要集中在北戴河浴場近岸及石河入?？诟浇?xì)顆粒區(qū)域集中在秦皇島港附近海域及人造河入?？诟浇Ｓ?，主要原因可能是因這些區(qū)域發(fā)生輕微淤積或河流輸沙量的減少。根據(jù)秦皇島礦產(chǎn)水文地質(zhì)大隊監(jiān)測結(jié)果顯示，秦皇島港附近海域近年來發(fā)生輕微淤積。人造河由于上游沒有輸沙來源，人造河主要用于漁民船只的?？俊?/p>

3.2.2 分選系數(shù)（σi）

研究區(qū)表層沉積物分選系數(shù)范圍為3.78～279.6μm（1.92～8.13φ），平均為91.62μm（6.27φ）。根據(jù)分選系數(shù)等級表［2］該區(qū)的分選系數(shù)屬于分選差和分選極差。表層沉積物分選系數(shù)等值線圖見圖3b。

3.2.3 偏 態(tài)（Ski）

研究區(qū)表層沉積物偏態(tài)范圍為－0.085～0.801，平均0.25，大多數(shù)站偏態(tài)為－0.08～0.20之間。圖3c為表層沉積物偏態(tài)Ski等值線分布圖。

3.2.4 峰 態(tài)（Kg）

研究區(qū)表層沉積物峰態(tài)范圍為0.68～2.56，平均為1.097。圖3d為表層沉積物峰態(tài)Kg等值線分布圖。根據(jù)峰態(tài)等值線分布特征，該區(qū)表層沉積物峰態(tài)變化小，北部峰態(tài)值基本上為0.9～1.09，南部峰態(tài)值變化較大，為0.9～1.5。峰態(tài)與水深關(guān)系不太密切。

表1 表層沉積物粒度參數(shù)特征Table1 Statisti calara meters of the rain-size of thesur facese dimentsin the studarea pgy

圖3 粒度參數(shù)的等值線圖Fig.3 Isoline maps of the grain－size parameters

3.3 表層沉積物砂、粉砂、粘土分布特征

3.3.1 砂

北戴河周邊海域表層沉積物中的砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～100%，平均為72.70%。圖4a為表層沉積物砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線分布圖。根據(jù)砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線分布特征，該區(qū)域砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體較高，其中在秦皇島港附近海域相對較低。

3.3.2 粉 砂

研究區(qū)表層沉積物中的粉砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～67.05%，平均為19.70%。研究區(qū)表層沉積物中的粉砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征整體上與砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征正好相反（圖4b）。

3.3.3 粘 土

該區(qū)表層沉積物中粘土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～66.52%，平均為7.48%。根據(jù)粘土質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線分布特征（圖4c），表層沉積物中的粘土質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征與砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征正好相反。

圖4 砂、粉砂、粘土質(zhì)量分?jǐn)?shù)的等值線圖（%）Fig.4 Isoline maps of the contents of sand，silt and clay（%）

4 結(jié) 論

使用英國馬爾文MAM5005型激光粒度分析儀，對北戴河附近海域的31個表層沉積物樣品進(jìn)行了粒度分析，計算了粒度參數(shù)和統(tǒng)計分析，表層沉積物粒度分布特征如下：

1）表層沉積物的粒級組成為1.5～8.3φ，6～8φ粒級是表層沉積物的主要粒級，占90%。

2）平均粒徑為7.04φ，平均偏態(tài)為0.25，平均峰態(tài)為1.097，平均分選系數(shù)為6.27φ。在Folk（?？耍┓诸惾菆D中的分布主要有6種沉積物類型，主要為砂、粉砂、粉砂質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂、泥質(zhì)砂和泥，其中砂、粉砂和粘土質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為72.7%，19.7%和7.48%。

3）平均粒徑變化與地形、水深密切相關(guān)，平均粒徑隨水深增加而增大。

4）與20世紀(jì)80年代沉積物類型相比：由于近30a來長期海岸侵蝕、海洋水動力環(huán)境的變化，離岸較近區(qū)域表層沉積物顆粒整體變粗，離岸較遠(yuǎn)區(qū)域表層沉積物顆粒粒徑整體上降低，顆粒有逐漸細(xì)化現(xiàn)象。

（References）：

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