近30年遼河口蓋州灘沉積環(huán)境研究

劉大為，胡克*，趙雪，張可欣，宮曉健，唐國文

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院， 北京 100083；2.廈門大學(xué) 海洋與地球?qū)W院， 福建 廈門 361102)

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近30年遼河口蓋州灘沉積環(huán)境研究

劉大為1，胡克1*，趙雪1，張可欣1，宮曉健1，唐國文2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院， 北京 100083；2.廈門大學(xué) 海洋與地球?qū)W院， 福建 廈門 361102)

對采自遼河口蓋州灘北部柱狀樣進行沉積物粒度分析和137Cs、210Pb年代測試，結(jié)合1988年、1994年、1999年和2013年4期遙感影像數(shù)據(jù)，對近30年蓋州灘沉積環(huán)境進行了研究。沉積物樣品主要為砂質(zhì)粉砂和粉砂，分選較差，極正偏，峰態(tài)很窄至寬。近30年來蓋州灘沉積速率為2.83 cm/a，沉積較為快速。1969年，盤山建閘后，雖然遼河入海徑流量和輸沙量減少，蓋州灘沉積物粒度仍受到徑流、潮流和波浪的共同影響，以徑流影響為主；1999年，遼河截流后，徑流影響較弱，潮流和波浪對沉積物改造作用增強。蓋州灘發(fā)育過程受到徑流、潮流和波浪以及人類活動的共同影響，但近30年來蓋州灘主體形態(tài)無明顯變化，僅北部沙洲不斷淤高，與主沙體連為一起，南部受波浪改造呈鳥足狀。

遼河口；蓋州灘；地貌演化；沉積速率

1 引言

海岸帶是人類生存和發(fā)展的主要活動區(qū)域之一，受全球氣候變化、陸地變化、河流變遷、海平面上升以及人類活動的影響，具有敏感性、復(fù)雜性和多變性。河口地區(qū)因受入海河流和海洋動力的雙重作用，其沉積特征能反映河口地區(qū)河流、波浪、潮汐等作用的變化。

20世紀(jì)80年代初，國家海洋局進行了“遼寧省海岸帶及灘涂資源綜合調(diào)查”，根據(jù)此次調(diào)查資料，眾多學(xué)者[1-11]對遼東灣北部潮流特征、懸浮體運移規(guī)律、沉積物分布特征、現(xiàn)代沉積速率等進行了研究。近年來，諶艷珍等[12]對遼河口海岸線百年來變遷進行研究，為遼河口海岸地貌演化提供了研究基礎(chǔ)，朱龍海等[13]、徐國強等[14]、陶常飛等[15]對遼河三角洲的地貌演化進行深入研究，但未通過沙洲沉積物分析沉積環(huán)境演化。

本文通過對蓋州灘北部長1.35 m柱狀沉積物的粒度組成和210Pb、137Cs強度，分析了近30年來蓋州灘沉積環(huán)境演化和沉積速率；利用遙感和GIS技術(shù)，分析處理了1988年、1994年、1999年和2013年的Landsat衛(wèi)星影像等多源多時遙感影像數(shù)據(jù)，分析了蓋州灘形態(tài)變化和遷移趨勢，結(jié)合水文、盤錦市年鑒等資料，探討蓋州灘沉積環(huán)境對歷史事件的響應(yīng)，為遼河口國家級自然保護區(qū)生態(tài)經(jīng)濟區(qū)項目規(guī)劃、工程建設(shè)提供合理的科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

遼河是我國七大江河之一，位于東北地區(qū)南部，發(fā)源于河北省七老圖門山脈光頭嶺，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙、吉林、遼寧四省區(qū)。1958年之前，遼河在六間房以下分為兩股，一股稱為雙臺子河(現(xiàn)稱為遼河)，經(jīng)盤山注入遼東灣；另一股南行為外遼河，在三岔河納渾河及太子河后稱為大遼河，經(jīng)營口入海。1958年，外遼河于六間房附近人工堵截后，遼河全部經(jīng)盤山入海[6]。遼河三角洲是在遼河、大遼河、大凌河和小凌河等河流共同作用下加積形成的[16]。在遼河口門外分布有眾多沙壩和沙洲，蓋州灘是其中最大的沙洲，影響其形成發(fā)育的河流主要為遼河和大凌河，其次為大遼河(圖1)。

圖1 研究區(qū)位置及鉆孔位置示意圖Fig.1 Research area and location of sampling

遼河河口平均潮差為2.7 m，屬中等潮差的河口[16]。蓋州灘海域海流為遼東灣海流系統(tǒng)的一部分，主要由潮流、沖淡水和風(fēng)海流組成，其中潮流占絕對優(yōu)勢，屬于正規(guī)半日潮流性質(zhì)。半日潮流和日潮流的橢圓長軸方向與遼東灣縱軸走向基本一致。本區(qū)的常風(fēng)向為SSW，次風(fēng)向為NNE[4，8]。

遼河口地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達(dá)，不僅是我國優(yōu)質(zhì)產(chǎn)糧基地，還擁有當(dāng)前亞洲面積最大的濕地。作為我國石油生產(chǎn)的重要基地之一著名的遼河油田也位于該區(qū)內(nèi)。1972年遼河油田正式開采，1984年盤錦建市，近30年來人類活動對該區(qū)沉積和生態(tài)環(huán)境有巨大的影響。

3 樣品采集、測試及數(shù)據(jù)處理

3.1 樣品采集及處理

2015年8月15日，在蓋州灘西側(cè)，利用荷蘭Eijkelkamp公司生產(chǎn)的泥炭采集器鉆進行鉆孔(編號LH11)，采集柱狀沉積物(長135 cm，5 cm間隔取樣，共27個樣品)。沉積物粒度分析在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院粒度分析實驗室利用Mastersizer 2000激光粒度儀進行，粒徑劃分采用尤登-溫德華氏[17]等比粒徑分類進行，采用Φ=-log2D對真值與Φ值進行換算[18]，計算各粒級的百分比及累積百分比，按照謝帕德三角圖解分類法確定沉積物類型。根據(jù)累積百分比計算各粒度參數(shù)，包括平均粒徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差、偏度、峰態(tài)等。沉積物137Cs和210Pb測年分析在中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所的湖泊沉積年代專業(yè)實驗室完成測試，儀器為美國EG&GOrtec公司生產(chǎn)的高純鍺伽瑪譜儀，其中226Ra標(biāo)準(zhǔn)樣品由中國原子能研究院提供；210Pb標(biāo)準(zhǔn)樣品由英國利物浦大學(xué)提供。

3.2 衛(wèi)星遙感影像

由于潮位會影響蓋州灘的出露面積，選取影像時盡可能保證潮位相同，考慮到影像質(zhì)量、云的影響和沉積條件突變點，本文最終選用遼河口地區(qū)1988年、1994年和1999年的Landsat 5 TM影像以及2013年的Landsat 8 OLI影像，共4期影像。Landsat TM衛(wèi)星影像的分辨率為30 m(波段為1～7)，Landsat OLI衛(wèi)星影像的分辨率分別為30 m(波段為1～7、9～11)和15 m(波段為8)(表1)。綜合陸地衛(wèi)星各波段光譜特征對比，以突出海陸邊界線為目標(biāo)，進行多光譜合成，其中，TM影像選用5、4、3波段，OLI影像選用6、5、4波段。

表1 各衛(wèi)星遙感影像的基本參數(shù)

4 結(jié)果分析

4.1 沉積物粒度特征

粒度分析顯示，樣品平均粒徑介于2.91Φ～6.77Φ之間，由下部到上部為先變細(xì)后變粗的趨勢。鉆孔粒徑平均為4.90Φ；分選系數(shù)范圍為1.00～2.29，平均為1.76；偏度范圍為-0.07～0.56，平均為0.41；峰態(tài)介于0.80～1.98，平均為1.34；沉積物以粉砂和砂為主，黏土含量較少(小于10%)。根據(jù)謝帕德沉積物定名法，沉積物粒度較為單一，絕大多數(shù)為粉砂，其中包括兩個亞類，其中砂質(zhì)粉砂樣品24個，粉砂樣品2個，砂樣品1個(圖2)。

圖2 謝帕德三角圖解Fig.2 Shepard triangular diagram

粒度參數(shù)剖面圖(圖3)顯示，鉆孔埋藏深度65～135 cm部分沉積物粒徑大幅波動，分選系數(shù)和偏度出現(xiàn)極小值。5～65 cm段為沉積物粒徑粗化段，粒徑波動變大，平均粒徑為4.52Φ；平均分選系數(shù)為1.52，分選較差；平均偏度為0.47，為極正偏；平均峰態(tài)為1.65，峰態(tài)很窄。

運用Kendall秩次相關(guān)檢驗對沉積物樣品的中值粒徑值做趨勢性分析，發(fā)現(xiàn)從LH11-26開始，由下至上有顯著的粒度逐漸變粗趨勢[19]。為進一步分析中值粒徑變化的特點，用有序聚類分析法對中值粒徑做突變點提取，在顯著性99%水平下，存在LH11-10和LH11-13 2個突變點[18]。

圖3 LH11巖心粒度參數(shù)圖Fig.3 Grain size parameters of Core LH11

4.2 頻率曲線

沉積物的頻率曲線有4種類型(圖4)：A為單峰、極正偏，有細(xì)尾，以砂和粉砂為主，有14個樣品；B為雙峰、極正偏，存在細(xì)尾，以粉砂為主，存在含量20%左右的砂組分，共有10個樣品；C為雙峰、近對稱，存在細(xì)尾，以粉砂為主，存在含量10%左右的砂和黏土成分，共有3個樣品。根據(jù)Weibull分布[20-22]對組分個數(shù)的判斷和計算，沉積物樣品普遍包含多個分布特征有差異的組分，包括：2-細(xì)粒組分，3-中粗粒組分，4-粗粒組分(圖4)。由此得到A、B、C 3種類型的粒度分布模式：A中含有2、3、4組分，其中4組分含量明顯高于2、3組分含量；B中含有2、3、4組分，4組分含量高于2和3組分含量，為3組分含量的2～3倍；C中含有2、3組分，2組分和3組分含量大體相當(dāng)?？偟膩砜矗?-中粗粒組分(眾數(shù)值介于40～60 μm)控制了沉積物粒度的分布。

4.3C-M曲線

C值是累積含量1%的沉積物粒度，可以反映沉積時的最大水動能；M值是累積含量50%的沉積物粒度，可以反映沉積的平均水動能。雖然本研究得到的沉積物樣品數(shù)量有限，但是一定程度上仍然可以利用C-M圖來反映蓋州灘的沉積環(huán)境(圖5)。從圖中可以看出，除了135 cm處的LH11-27外，其他樣品C值主要介于140～450 μm之間，變化較大；存在一個極大值點(LH11-19)，C值為400 μm；M值介于10～60 μm。C值反映了蓋州灘沉積的初始水動力條件不穩(wěn)定，指示與遼河的流量、流速變化有關(guān)。M值小且平均，反映了沉積物沉積時的平均水動能較小且變化不大。極大值點的特征是C值很大而M值較小，對應(yīng)點LH11-19砂和粉砂組分增多，反映了水動能的突增。

4.4137Cs和210Pb測年

由于遼河口三角洲為不封閉的沉積系統(tǒng)，沉積物主要由徑流和潮流搬運而來，沉積物經(jīng)歷了一定的混合作用，210Pbex初始比活度近似常值，故采用CIC模式進行現(xiàn)代沉積速率的計算[23-25]：

210Pbex=210Pb0exp(-λt)，

(1)

式中，210Pbex為過量的210Pb比活度；210Pb0為初始210Pb比活度，單位為Bq/kg；λ為210Pb的衰變常數(shù)，λ=0.031 18。

從圖6中可以看出，210Pbex比活度曲線波動較大，隨深度衰減趨勢不明顯，且在50 cm、55 cm、65 cm、75 cm、95 cm、115 cm處出現(xiàn)比活度極大值，超過淺部沉積物的比活度。對曲線進行擬合，相關(guān)度R2=0.373 2，擬合結(jié)果很差。這與張子鵬[26]對遼東灣北部大凌河口、小凌河口、遼河口沙洲沉積物210Pb測年結(jié)果相似。一方面，沙洲沉積物對Pb的吸附和保存能力有限，尤其是粒度偏粗情況；另一方面，潮道的側(cè)向遷移和波浪掀沙使得新老沉積物混合，巖心柱中的粒度分布剖面也反應(yīng)出了多種動力作用的特點，因此基本無法用210Pb測年方法來確定沉積物年代。

圖4 樣品頻率曲線圖與典型粒度組分模式Fig.4 Frequency curves and components patterns of grain size distribution of samples

圖5 沉積物C-M圖(據(jù)文獻(xiàn)[20]修改)Fig.5 Relationship between C and M of sediments (revised according to reference 20)

圖6 137Cs和210Pbex的垂向分布Fig.6 Vertical change of 137Cs and 210Pbex

圖7 Landsat TM和OLI影像Fig.7 Image of TM and OLI圖中紅色實線為蓋州灘主灘體，紅色虛線為南北部的小灘體In the images， red solid lines show the main part of Gaizhou Shoal， and red dashed lines show the north and south little Shoal of Gaizhou Shoal

137Cs比活度曲線中，0～40 cm段和95～135 cm段比活度值為0，40～95 cm段檢測到137Cs比活度值，范圍為0～2.61 Bq/kg。曲線呈現(xiàn)單峰型，其中在85 cm層位出現(xiàn)最高峰值。對比北半球137Cs比活度標(biāo)準(zhǔn)曲線，85 cm處對應(yīng)的年代應(yīng)為1986年。0～85 cm段的沉積速率為2.83 cm/a。楊松林等[5]得到遼河口沉積速率為2.9 cm/a，而遼東灣內(nèi)距離河口較遠(yuǎn)地區(qū)沉積速率為0.22～0.77 cm/a，宋云香等[11]研究得到遼河口外沙壩和沙洲沉積速率為2.4 cm/a，王銘晗[27]得到遼河口沼澤島近30年沉積速率為3～3.73 cm/a。本文得到近30年的沉積速率與前人對該區(qū)的研究成果相近，符合河口地區(qū)快速沉積的事實，略小于河口沼澤島的沉積速率，遠(yuǎn)大于海區(qū)的沉積速率。

4.5 蓋州灘地貌變化特征

1988年遙感影像(圖7a)中，蓋州灘平面上呈南北尖、東西寬的紡錘狀，長軸近南北走向，漲潮時淹沒，落潮時露出，東西兩側(cè)分別有兩個深達(dá)4 m的潮道，西側(cè)、北側(cè)和南側(cè)有零星的沙壩分布。圖7a為漲潮階段，潮高為160 cm，蓋州灘主體面積為58.50 km2。

1994年遙感影像(圖7b)中，圖為落潮階段，潮高為210 cm，蓋州灘主體面積為60.89 km2。蓋州灘整體形態(tài)并未有太大變化，面積增加。蓋州灘南部受波浪作用增強，形成了“鳥足狀”的波浪改造形態(tài)。

1999年遙感影像(圖7c)中，圖為落潮階段，潮高為347 cm，蓋州灘主體面積為62.36 km2。雖然潮高增加，但蓋州灘出露面積卻有所增加。蓋州灘北部之前零星的沙壩與蓋州灘主體連接在了一起，形成了面積更大的蓋州灘。東側(cè)潮道變寬，西側(cè)潮道變窄，西側(cè)潮道中央發(fā)育了小沙洲。

2013年遙感影像(圖7d)中，圖為落潮階段，潮高為182 cm，蓋州灘主體面積為62.16 km2。蓋州灘繼續(xù)發(fā)育，北部輪廓更加清晰，蓋州灘整體保持穩(wěn)定，面積基本無變化。南部沙洲受波浪侵蝕作用，高度變低，出露面積減小。東側(cè)潮道較為平直，寬度穩(wěn)定，西側(cè)潮道寬度進一步縮小，中間的小沙洲進一步擴大，將潮道空間壓縮。

5 討論

5.1 水動力條件

遼河口潮汐較為規(guī)律，為中等潮汐強度的河口。遼河口內(nèi)潮水以半日潮為主，徑流是口內(nèi)沉積的主導(dǎo)動力，但向口外潮流作用逐漸占據(jù)主導(dǎo)。C-M圖顯示，大部分樣品位于RS段，為均勻懸浮，C值基本在140～170 μm之間，變化較小，表明初始水動力較弱，而M值為10～70 μm，變化較大，說明攜帶的沉積物粒度較細(xì)，且變化較大。樣品LH11-19和LH11-24相比于大多數(shù)均勻懸浮樣品，C值更大，分別為400 μm和320 μm，表明這兩個樣品處初始水動力較強。樣品LH11-27位于PQ段，為懸浮沉積和小比例不影響中位數(shù)的滾動顆粒，表明水動力條件較強，且沉積物粒度顆粒較粗。蓋州灘水動力條件經(jīng)歷由強變?nèi)醯倪^程，從LH11-16開始，為弱水動力條件。除LH11-27外，沉積物粒度均較細(xì)，推測遼河本身攜沙量很小。采樣點位于蓋州灘北端，靠近河口一側(cè)，受徑流和潮流的影響較大，受波浪的影響較小。在徑流和潮流的共同作用下，一方面沉積區(qū)存在再沉積作用，另一方面徑流和潮流的混合減緩了徑流沉積的水動力，尤其是徑流量減小、水動力減弱時，攜帶泥沙的河水與海水混合產(chǎn)生靜水沉積。頻率曲線顯示，粗粒和極粗粒組分控制了沉積物粒度的分布，個別樣品包含細(xì)粒組分。通過頻率曲線可以看出，鉆孔所處位置仍以徑流為主要沉積物動力，潮流和波浪對沉積有一定影響。1998-1999年以來，遼河被截流，徑流影響減小，蓋州灘沉積環(huán)境受潮流和波浪影響更大。徑流和潮流的長期消漲，影響研究區(qū)沉積物粒度的粗細(xì)程度。

5.2 蓋州灘沉積與事件響應(yīng)

受水動力條件和物質(zhì)供應(yīng)量影響，垂向上粒度變化可以作為記錄沉積環(huán)境演化的重要指標(biāo)。遼河徑流量、輸沙量的變化與蓋州灘的形成沖淤有密切的關(guān)系，并會影響蓋州灘沉積物的粒度。

據(jù)史料記載，1861年，遼河漲水，從冷家口決堤，遼河水順雙臺子潮溝刷成新槽入海，稱之為減河(或簡河)。1894年，疏浚開挖新河30里，將雙臺子河鑿?fù)?，遼河經(jīng)盤錦入海。1958年為了使遼河干流和渾、太子河洪水能分別暢排入海，在六間房堵截了外遼河，將遼河干流來水全部引向雙臺子河從盤山入海。1969年盤山閘建成，隔斷了潮流的通道。1998-1999年以來，遼河已被截流，無泥沙來源[13，28]。

根據(jù)137Cs測年結(jié)果，85 cm處對應(yīng)的年代為1986年，為了討論近30年的沉積環(huán)境演化，按照2.83 cm/a平均沉積速率，用Origin軟件將0～85 cm段的中值粒徑和砂百分含量進行線性插值，將中值粒徑和砂百分含量與年代相對應(yīng)(圖8)。將中值粒徑和砂百分含量的變化與距離遼河入海口144 km處的六間房水文站1965-2014年的年徑流量和年輸沙量進行對比[29-30]。根據(jù)沉積速率推算，中值粒徑的突變點LH11-10和LH11-13對應(yīng)的年代分別為1993-1994年和1998-1999年。

圖8 粒度特征與年徑流量和輸沙量變化圖Fig.8 Grain size parameters of Core LH11 and the changes of annual runoff and sediment discharge由于只能確定0～85 cm段的年齡，85～135 cm的中值粒徑和砂百分含量數(shù)據(jù)按照2.83 cm/a進行推算，并以虛線表示Because only the chronology of 0 cm to 85 cm can be determined， the median diameter and sand percent data of 85 cm to 135 cm are calculated by the mean deposition rate， and the data are shown as dashed lines

1986-1999年，遼河未截流，蓋州灘主要受遼河控制，蓋州灘沉積物的粒度粗細(xì)可以很好地反映遼河徑流量的大?。弘S著遼河徑流量下降，水動力減弱，河流所攜帶的粗粒物質(zhì)也相應(yīng)減少，蓋州灘沉積物變細(xì)，砂含量下降；相反，遼河徑流量增加時，水動力增強，河流攜帶的粗粒物質(zhì)增加，蓋州灘沉積物變粗，砂含量上升。其中，1993-1994年，年徑流量和輸沙量都較大，較強的水動力將粗粒物質(zhì)搬運到蓋州灘沉積，使得蓋州灘沉積物粒度較粗，砂含量較高。1998-1999年，遼河被截流，2000年徑流量銳減為5.849億m3，輸沙量銳減為23.5萬t。蓋州灘主要受潮流和波浪控制，遼河口漲潮量大于退潮量，潮流和波浪對蓋州灘已有沉積物沖刷淘洗，使得蓋州灘砂含量一直較高，年徑流量較大時，會將河床中的粗粒沉積物帶入海中，并在蓋州灘上沉積，使得蓋州灘沉積物變粗。

由此可見，近30年來蓋州灘沉積環(huán)境變化主要可以分為兩個階段：1986-1999年間，蓋州灘主要受河流控制，沉積物的砂含量與遼河徑流量的變化趨勢一致；1999年之后，蓋州灘主要受潮流和波浪控制，潮流和波浪對蓋州灘沉積物沖刷淘洗，使得蓋州灘沉積物維持高含砂量。

5.3 蓋州灘演化影響因素分析

近30年來，蓋州灘總體面積無明顯變化，北部小沙洲逐漸與蓋州灘連為一體，南部沙洲受波浪和潮汐影響形態(tài)有所變化。由于近30年來蓋州灘面積和位置無明顯變化，蓋州灘沉積環(huán)境基本保持穩(wěn)定，因此，位于蓋州灘主體北部的鉆孔LH11能夠很好反映蓋州灘沉積環(huán)境的演化。影響蓋州灘形態(tài)變化的因素主要為徑流、潮流和波浪以及人類活動。

5.3.1 徑流

1958年以來遼河全部從盤山入海，徑流量有所增加；1969年盤山建閘后，隔斷了潮流的通道，入海水沙急劇減少，泥沙供給不足；1986以來灘體形態(tài)總體變化不大，即便是1993-1994年徑流量突然增加和1998-1999年徑流量陡然減小，都未對蓋州灘形態(tài)產(chǎn)生較大影響。說明1969年以來，蓋州灘形態(tài)受徑流影響較小，主要受潮流和波浪的影響。

5.3.2 海流和波浪

該區(qū)海流主要由潮流、沖淡水流和風(fēng)海流組成，其中潮流占絕對優(yōu)勢。位于蓋州灘西側(cè)、南側(cè)和東側(cè)的5個潮道中測站漲潮流流向為NE或NNE，落潮流流向為SW或SSW，落潮時間大于漲潮時間，落潮流速接近漲潮流速(80～110 cm/s)。潮道中流速明顯大于沙洲上流速，漲潮時，潮道中沉積物被沖刷，并向沙洲搬運，沙洲上流速變小，粗粒物質(zhì)沉積，細(xì)粒物質(zhì)淤積在岸邊或落潮時被帶入外海沉積，蓋州灘不斷淤高。遼河口西淤東沖，入海主流線東移現(xiàn)象明顯，口門不斷縮窄，漲潮沖刷退化，使得蓋州灘東側(cè)潮道發(fā)育，潮道空間增大，潮流對蓋州灘形態(tài)改造作用減弱。該區(qū)波浪以風(fēng)浪為主，常浪向、強浪向均為SSW，平均波高在0.5 m左右[16]。蓋州灘沉積物受到波浪淘洗作用影響，沉積物粒度較粗，蓋州灘南部鳥足狀形態(tài)正反映了波浪對沙洲的改造。

5.3.3 人類活動

人類活動通過改變徑流、沉積環(huán)境、沉積過程等影響河口地貌的演化。1896年遼河人工開挖為分洪河道以前，大凌河、繞陽河以及遼河是遼河三角洲的主要沉積物來源，分洪河道開挖后，遼河從盤山入海，帶來了大量沉積物，蓋州灘迅速淤漲[16]。1958年遼河全部經(jīng)盤山入海，蓋州灘面積逐漸增加，1969年建立盤山閘后，蓋州灘趨于穩(wěn)定，1999年，遼河截流以來，蓋州灘形態(tài)無明顯變化。

1988-1993年，在大洼縣西南沿海修筑了長26.6 km、高5.94 m的攔海防潮大堤等五項潮灘開發(fā)工程，1994-1997年，開墾宜農(nóng)荒地0.8萬hm2，改造中低產(chǎn)葦田0.17萬hm2，海淡水養(yǎng)殖1 933.33 hm2[31]。堤壩工程使河道底床受到?jīng)_刷，底質(zhì)粗化；海淡水養(yǎng)殖減少了潮灘面積，減少了納潮量。這些人類活動使得蓋州灘沉積物粒度變粗，但對蓋州灘形態(tài)無明顯影響。

6 結(jié)論

(1)研究區(qū)沉積物樣品主要為砂質(zhì)粉砂和粉砂，分選較差，以極正偏為主，峰態(tài)很窄至寬。蓋州灘的沉積動力主要為徑流和潮流，1986-1999年，雖然盤山閘已建立，但蓋州灘還是主要受河流控制，沉積物粒度受徑流量和輸沙量影響，當(dāng)徑流量和輸沙量減少時，沉積物變細(xì)，砂含量減少，細(xì)粒組分增加，沉積環(huán)境始終為均勻懸浮，水動力較弱；1999-2015年，遼河截流后，潮流和波浪成為主要的控制因素，潮流將沉積物再搬運并沉積在蓋州灘上，波浪對沉積物淘洗，徑流量和輸沙量對沉積物粒度的影響減小，沉積物變粗且變化較小，砂含量增加，以極粗粒和粗粒組分為主。

(2)137Cs對沉積物年代進行了限定，得到LH11鉆孔0～85 cm段平均沉積速率為2.83 cm/a，與前人對該區(qū)的研究成果相近，符合河口地區(qū)快速沉積的事實，其沉積速率略小于河口沼澤島且大于遠(yuǎn)離河口的海區(qū)。

(3)1988年至今，蓋州灘主體形態(tài)無明顯變化，主灘體保持穩(wěn)定。北部小沙洲不斷淤積，最終與主灘體連接在一起，南部主要受波浪改造，呈鳥足狀。從1896年遼河改道開始，蓋州灘發(fā)育過程受徑流、潮流和波浪以及人類活動的共同影響。

致謝：項目資金和野外工作得到了盤錦市國土局的大力支持，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院李倩倩老師和中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所在實驗中提供的幫助，在此謹(jǐn)表感謝!

[1] 符文俠. 第四紀(jì)以來遼東灣濱岸沉積特征與沉積環(huán)境的演變[J]. 沉積學(xué)報， 1989， 7(1):127-134．

Fu Wenxia. The sedimentary characteristics and environmental evolution in the coastal area of the Liaodong Bay in Quaternary[J]. Acta Sedimentologica Sinica， 1989， 7(1):127-134．

[2] 符文俠， 李光天， 何寶林，等. 遼東灣潮灘及濱下動力地貌特征[J]. 海洋學(xué)報， 1993， 15(1):71-83．

Fu Wenxia， Li Guangtian， He Baolin， et al. Tidal bank and dynamic geomorphological characteristics of the Liaodong Bay[J]. Haiyang Xuebao， 1993， 15(1):71-83．

[3] 何寶林， 劉國賢. 遼東灣北部淺海區(qū)現(xiàn)代沉積特征[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)， 1991， 11(2):7-15．

He Baolin， Liu Guoxian. Modern characteristics of Liaohe Estuary and the evolution of dynamics of the tidal banks[J]. Marine Geology and Quaternary Geology， 1991， 11(2):7-15．

[4] 鮑永恩， 黃水光. 遼河口?？诔练e特征及潮灘動態(tài)預(yù)測[J]. 沉積學(xué)報， 1993， 11(2):105-112．

Bao Yongen， Huang Shuiguang. Sedimentary characteristics of Liaohe Estuary and the evolution of dynamics of the tidal banks[J]. Acta Sedimentological Sinica， 1993， 11(2):105-112．

[5] 楊松林， 劉國賢， 杜瑞芝， 等. 用210Pb年代學(xué)方法對遼東灣現(xiàn)代沉積速率的研究[J]. 沉積學(xué)報， 1993， 11(1):128-135．

Yang Songlin， Liu Guoxian， Du Ruizhi， et al. Study on the modern sedimentation rate through210Pb age dating， Liaodong Bay[J]. Acta Sedimentological Sinica， 1993， 11(1):128-135．

[6] 金尚柱. 遼河油田淺海油氣區(qū)海洋環(huán)境[M]. 大連:大連海事大學(xué)出版社， 1996．

Jin Shangzhu. Marine Environment in the Shallow Sea Oil-gas Region of Liaohe Oil Field[M]. Dalian: Dalian Maritime University Press， 1996．

[7] 劉恒魁. 遼東灣頂部海區(qū)潮流與懸沙分布規(guī)律研究[J]. 海洋學(xué)報， 1996， 18(4):72-78．

Liu Hengkui. The study of regularities of distribution in the tidal current and suspended sand of Liaodong Bay[J]. Haiyang Xuebao， 1996， 18(4): 72-78．

[8] 苗豐民， 李淑媛， 李光天，等. 遼東灣北部淺海區(qū)泥沙輸送及其沉積特征[J]. 沉積學(xué)報， 1996， 14(4): 114-121．

Miao Fengmin， Li Shuyuan， Li Guangtian， et al. Suspended sediment transport tendency and the study of sedimentary division in the Northern Liaodong Bay[J]. Acta Sedimentologica Sinica， 1996， 14(4): 114-121．

[9] 王玉廣， 鮑永恩. 遼河口海區(qū)懸浮體運移擴散動力特征[J]. 海洋科學(xué)進展， 1996， 14(1):33-40．

Wang Yuguang， Bao Yongen. Mechanisms controlling the transport and dispersion of suspended sediments from the Liaohe Estuary[J]. Advances in Marine Science， 1996， 14(1):33-40．

[10] 潘少明， 朱大奎， 李炎， 等. 河口港灣沉積物中的137Cs剖面及其沉積學(xué)意義[J]. 沉積學(xué)報， 1997， 15(4): 67-71．

Pan Shaoming， Zhu Dakui， Li Yan， et al.137Cs profile in sediments in estuaries and its application in sedimentology[J]. Acta Sedimentologica Sinica， 1997， 15(4): 67-71．

[11] 宋云香， 戰(zhàn)秀文， 王玉廣. 遼東灣北部河口區(qū)現(xiàn)代沉積特征[J]. 海洋學(xué)報， 1997， 19(5):145-149．

Song Yunxiang， Zhan Xiuwen， Wang Yuguang. Modern sedimentation characteristics of estuary region of the Liaodong Bay[J]. Haiyang Xuebao， 1997， 19(5):145-149．

[12] 諶艷珍， 方國智， 倪金，等. 遼河口海岸線近百年來的變遷[J]. 海洋學(xué)研究， 2010， 28(2):14-21．

Chen Yanzhen， Fang Guozhi， Ni Jin， et al. Research on century’s changes of coastlines of Liaohe Estuary[J]. Journal of Marine Sciences， 2010， 28(2):14-21．

[13] 朱龍海， 吳建政， 胡日軍， 等. 近20年遼河三角洲地貌演化[J]. 地理學(xué)報， 2009， 64(3):357-367．

Zhu Longhai， Wu Jianzheng， Hu Rijun， et al. Geomorphological evolution of the Liaohe River delta in recent 20 years[J]. Acta Geographica Sinica， 2009， 64(3):357-367．

[14] 徐國強， 亓發(fā)慶， 闞長賓， 等. 近期蓋州灘地貌演化[J]. 海岸工程， 2012， 31(4):43-51．

Xu Guoqiang， Qi Faqing， Kan Changbin， et al. Geomorphological evolution of the Gaizhou Beach[J]. Coastal Engineering， 2012， 31(4):43-51．

[15] 陶常飛， 亓發(fā)慶， 王方旗， 等. 蓋州灘沉積特征及其沉積動力學(xué)意義[J]. 海洋科學(xué)進展， 2013， 31(4):546-552．

Tao Changfei， Qi Faqing， Wang Fangqi， et al. The Gaizhou Shoal’s sedimentary characteristics and it’s implication for sedimentary dynamics[J].Advances in Marine Science, 2013， 31(4):546-552．

[16] 中國海灣志編纂委員會. 中國海灣志(第十四分冊)[M]. 北京:海洋出版社， 1998．

State Oceanic Administration. Chinese Harbors and Embayment (Volume 14)[M]. Beijing: China Ocean Press， 1998．

[17] Wentworth C K. A scale of grade and class terms for clastic sediments[J]. Journal of Geology， 1922， 30(5):377-392．

[18] 肖晨曦， 李志忠. 粒度分析及其在沉積學(xué)中應(yīng)用研究[J]. 新疆師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版， 2006， 25(3):118-123．

Xiao Chenxi， Li Zhizhong. The research summary of grain size analysis and its implication in the sedimentation[J]. Journal of Xinjiang Normal University (Natural Sciences Edition)， 2006， 25(3):118-123．

[19] 丁晶， 鄧育仁. 隨機水文學(xué)[M].成都: 成都科技大學(xué)， 1988．

Ding Jing， Deng Yuren. Stochastic Hydrology[M]. Chengdu: Chengdu University of Science and Technology Press， 1988．

[20] 孫東懷， 鹿化煜， David Rea，等. 中國黃土粒度的雙峰分布及其古氣候意義[J]. 沉積學(xué)報， 2000， 18(3):327-335．

Sun Donghuai， Lu Huayu， David Rea， et al. Bimode grain-size distribution of Chinese loess and its paleoclimate implication[J]. Acta Sedimentologica Sinica， 2000， 18(3):327-335．

[21] 肖舜， 周愛鋒， 黃小忠，等. 柴達(dá)木盆地表土與大氣降塵粒度Weibull組成及其環(huán)境意義[J]. 中國沙漠， 2012， 32(5):1193-1200．

Xiao Shun， Zhou Aifeng， Huang Xiaozhong， et al. Grain-size Weibull composition and surface dust deposits and atmospheric dustfall， and their environmental implications in Qaidam Basin， China[J]. Journal of Desert Research， 2012， 32(5):1193-1200．

[22] 張秀芝. Weibull分布參數(shù)估計方法及其應(yīng)用[J]. 氣象學(xué)報， 1996， 54(1):108-116．

Zhang Xiuzhi. Parameter estimate method application of Weibull distribution[J]. Acta Meteorologica Sinica， 1996， 54(1):108-116．

[23] 王福. 渤海灣海岸帶210Pb、137Cs示蹤與測年研究:現(xiàn)代沉積及環(huán)境意義[D]. 北京:中國地質(zhì)科學(xué)院， 2009．

Wang Fu.210Pb，137Cs tracing and dating on Bohai Bay Coast: modern sedimentation and implication[D]. Beijing：Chinese Academy of Geological Sciences， 2009．

[24] 趙鎖志， 孔凡吉， 王喜寬，等. 內(nèi)蒙古烏梁素海210Pb和137Cs測年與現(xiàn)代沉積速率[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)， 2008， 22(6):909-914．

Zhao Suozhi， Kong Fanji， Wang Xikuan， et al.210Pb and137Cs dating and modern sedimentation rate on the Wuliangsu Lake of Inner Mongolia[J]. Geoscience， 2008， 22(6):909-914．

[25] 萬國江. 現(xiàn)代沉積的210Pb計年[J]. 第四紀(jì)研究， 1997， 17(3):230-239．

Wan Guojiang.210Pb dating for recent sedimentation[J]. Quaternary Sciences， 1997， 17(3):230-239．

[26] 張子鵬. 遼東灣北部現(xiàn)代沉積作用研究[D].青島:中國海洋大學(xué)， 2013．

Zhang Zipeng. Study on Northern Liaodong Bay Modern Deposition[D]. Qingdao: Ocean University of China， 2013．

[27] 王銘晗. 遼河口濱海濕地沉積物重金屬污染評價分析[D]. 北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)， 2015．

Wang Minghan. Assessment of heavy metal pollution of the sediments in Liaohe Estuary[D]. Beijing：China Universitiy of Geosciences (Beijing)， 2015．

[28] 潘桂娥. 遼河口演變分析[J]. 泥沙研究， 2005， 30(1):57-62．

Pan Guie. Preliminary study on evolution and management of Liaohe Estuary[J]. Journal of Sediment Research， 2005， 30 (1):57-62．

[29] 李良冬. 遼河流域徑流與輸沙演變研究[D]. 咸陽: 中國科學(xué)院水利部水土保持研究所， 2009．

Li Liangdong. Study on the variation process of runoff and sediment in the Liaohe Basin[D]. Xianyang: Institute of Soil and Water Conservation， CAS & MWR， 2009．

[30] 中華人民共和國水利部. 中國河流泥沙公報[M]. 北京:中國水利水電出版社， 2014．

Ministry of Water Resources. Gazette of River Sediment in China[M]. Beijing：China Water and Power Press， 2014．

[31] 楊俊鵬. 遼河口潮灘沉積物元素地球化學(xué)特征及其環(huán)境效應(yīng)[D]. 北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)， 2011．

Yang Junpeng. Geochemical characteristics of the sediment elements and its environmental efficiencies in the Liaohe Estuary[D]. Beijing：China Universitiy of Geosciences(Beijing)， 2011．

The research of sedimentary environment of Gaizhou Shoal at Liaohe Estuary in recent 30 years

Liu Dawei1， Hu Ke1， Zhao Xue1， Zhang Kexin1， Gong Xiaojian1， Tang Guowen2

(1.SchoolofOceanScience，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China；2.CollegeofOceanandEarthSciences，XiamenUniversity，Xiamen361102，China)

This paper analyzes the sedimentary environment of Gaizhou Shoal in recent 30 years based on the grain size analyses and137Cs and210Pb dating of sediment samples from the core， collected from the north of Gaizhou Shoal， combining with remote sensing images of 1988， 1994， 1999 and 2013. The results show that the type of sediment are sandy silt and silt with poor sorted， fine skewed and platykurtic. The deposition rate of Gaizhou Shoal in recent 30 years is rapid with 2.83 cm/a. The annual runoff and sediment discharge of Liaohe River decreased after the building of Panshan sluice in 1969， and the grain size of sediment of Gaizhou Shoal was restricted by runoff， tidal current and wave while the runoff was the main factor. Liaohe River was closured in 1999， and then the effect of runoff weakened while the effect of tidal current enhanced. The development process of Gaizhou Shoal was affected by runoff， tidal current， wave and human activities， but the main form of Gaizhou Shoal has no significant change in recent 30 years， while the northern increased and connected with the main shoal， and the southern was birdfoot because of wave reforming．

Liaohe Estuary; Gaizhou Shoal; geomorphic evolution; deposition rate

2016-09-05；

2017-03-13。

國土資源部地質(zhì)環(huán)境治理專項子課題；遼河油田地質(zhì)環(huán)境治理效果定量評價研究。

劉大為(1986—)，男，河南省南陽市人，主要從事海岸帶地質(zhì)環(huán)境方面的研究。E-mail：ldw861111@163.com

*通信作者：胡克(1957—)，男，教授，主要從事海岸帶國土開發(fā)與資源環(huán)境方面的研究。E-mail：huke@cugb.edu.cn

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.013

P736.21

A

0253-4193(2017)07-0131-12

劉大為，胡克，趙雪，等. 近30年遼河口蓋州灘沉積環(huán)境研究[J]. 海洋學(xué)報， 2017， 39(7): 131-142，

Liu Dawei， Hu Ke， Zhao Xue， et al. The research of sedimentary environment of Gaizhou Shoal at Liaohe Estuary in recent 30 years[J]. Haiyang Xuebao， 2017， 39(7): 131-142， doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.013