福建東山八尺門(mén)海域現(xiàn)代沉積物分布特征及其沖淤演化過(guò)程

游遠(yuǎn)新

(福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門(mén) 361013)

海灣是海陸相互作用最劇烈的區(qū)域，由于其特殊的地理位置和天然的掩護(hù)條件，也成為了人類(lèi)活動(dòng)頻繁的地方，高強(qiáng)度的海洋開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)海灣地形地貌演化及其沉積環(huán)境產(chǎn)生了重大的影響[1-4]。海灣地貌形態(tài)除受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的塑造，同時(shí)還取決于氣候、水文、生物等外力因素的作用，在小尺度時(shí)間范圍內(nèi)后者是海灣地貌形態(tài)形成的主要?jiǎng)恿σ蛩豙5-6]。淺海灘涂圍墾、海堤修建、填海造地、港口碼頭建設(shè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖等活動(dòng)，改變了海域自然屬性，使得納潮量減少、水動(dòng)力條件發(fā)生變化、水體交換能力降低、泥沙淤積，導(dǎo)致海灣灘槽動(dòng)力格局發(fā)生變化，改變了自然條件下的岸灘沉積環(huán)境[7-10]。加上養(yǎng)殖活動(dòng)所產(chǎn)生的入海污染物，使得海域海水日益污染，生態(tài)環(huán)境遭受?chē)?yán)重破壞，造成海灣生態(tài)、資源環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害等諸多問(wèn)題[11-13]。

八尺門(mén)海堤建于1961年，全長(zhǎng)620 m，是當(dāng)時(shí)溝通東山島與陸地的唯一途徑。由于海堤無(wú)洞閘，八尺門(mén)海堤完全阻隔了東山灣和詔安灣的水體交換，導(dǎo)致流速降低、淤積嚴(yán)重，加上近年來(lái)海水養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大[14]，投餌量增多以及人們生產(chǎn)生活廢棄物的排放，使得八尺門(mén)海堤兩側(cè)海水水質(zhì)日益污染，水中重金屬、石油烴有害物質(zhì)超標(biāo)[15-16]，養(yǎng)殖業(yè)及人類(lèi)的健康受到嚴(yán)重的影響。現(xiàn)八尺門(mén)海堤的交通作用已被完全替代，為了增強(qiáng)東山灣與詔安灣海水交換和自凈能力，改善八尺門(mén)海域的環(huán)境問(wèn)題，需要將八尺門(mén)海堤打開(kāi)。之前報(bào)道的關(guān)于該海域的研究主要集中在東山灣潮流動(dòng)力特征、東山灣泥沙運(yùn)移趨勢(shì)及東山灣的海底沖淤變化特征[17-20]，對(duì)八尺門(mén)海堤建設(shè)引起的局部海域的海底沖淤演化特征的研究相對(duì)較少。本研究通過(guò)對(duì)八尺門(mén)海堤兩側(cè)表層沉積物、柱狀沉積物進(jìn)行分析以及不同年代水深資料對(duì)比，分析八尺門(mén)海域沉積環(huán)境和沖淤演化特征，并綜合各項(xiàng)人類(lèi)活動(dòng)分析其演變?cè)?，為八尺門(mén)海堤兩側(cè)海域的生態(tài)環(huán)境整治和保護(hù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

八尺門(mén)位于福建東南的詔安灣和東山灣之間的東山島北端，與云霄縣陳岱隔海相望。八尺門(mén)原為連接?xùn)|山灣和詔安灣的狹長(zhǎng)海峽，將東山島與陸地分隔開(kāi)，八尺門(mén)海堤?hào)|西兩側(cè)全長(zhǎng)約12 km，寬500～1 000 m。八尺門(mén)海堤中心坐標(biāo)為23.77°N、117.41°E。八尺門(mén)地理位置見(jiàn)圖1。

東山灣和詔安灣潮汐性質(zhì)屬于半日潮流，由北向南漲潮歷時(shí)逐漸增大，落潮歷時(shí)逐漸減小，且受灣內(nèi)灣外地勢(shì)不同的影響，灣內(nèi)潮差普遍大于灣外潮差。潮流呈現(xiàn)典型的往復(fù)流運(yùn)動(dòng)形式。由于八尺門(mén)海域地處在狹長(zhǎng)的灣內(nèi)，海峽內(nèi)波浪作用較弱[21]。

在地層上，研究區(qū)位于華南加里東褶皺系東部之閩東南沿海中生代火山斷折帶南段。區(qū)內(nèi)地殼結(jié)構(gòu)具二元特點(diǎn)，基底由前泥盆系變質(zhì)巖、混合巖組成，蓋層由中生代陸相碎屑沉積巖火山巖、火山碎屑熔巖組成[22]。

在構(gòu)造上，研究區(qū)位于長(zhǎng)樂(lè)-南澳北東向深大斷裂帶，是長(zhǎng)期地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)的地殼薄弱帶，區(qū)內(nèi)構(gòu)造軸跡因受上述構(gòu)造的影響，亦以北東向?yàn)橹?。?jù)近年來(lái)垂直形變測(cè)量成果表明，自漳浦至詔安一帶，近年來(lái)均為平穩(wěn)緩慢上升階段，自1957—1972年上升量為+39 mm，平均年變率為+2.5 mm/a[22]。

在陸地地貌上，研究區(qū)主要以構(gòu)造侵蝕丘陵、侵蝕剝蝕臺(tái)地、洪沖積平原、風(fēng)成沙地為主；海岸地貌以水下淺灘、潮灘、海灘和養(yǎng)殖場(chǎng)為主[22]。

2 材料來(lái)源與分析方法

2.1 沉積物采集與分析

2020年，在八尺門(mén)海堤兩側(cè)的東山灣和詔安灣共采集了100個(gè)表層沉積物樣品和6根柱狀沉積物樣品，采樣站位見(jiàn)圖1。對(duì)表層沉積物進(jìn)行粒度分析，柱狀沉積物每間隔10 cm進(jìn)行210Pb活度測(cè)試。

表層樣品進(jìn)行粒度分析，取少量樣品用雙氧水和稀鹽酸進(jìn)行處理，除去有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽，靜置后加去離子水清洗離心，用超聲波震蕩后用激光粒度儀進(jìn)行粒度分析。粒度分析單位為自然資源部第一海洋研究所，所使用的激光粒度儀型號(hào)為英國(guó)Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer2000型激光粒度儀，測(cè)量范圍為0.02～2 000 μm，測(cè)試相對(duì)誤差小于1%，粒度結(jié)果用儀器自帶軟件以0.25 Φ間隔輸出測(cè)量數(shù)據(jù)。粒度參數(shù)(平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)、峰態(tài)系數(shù)等)的計(jì)算采用McManus矩值法公式。

210Pb活度采用γ分析方法。稱(chēng)取10 g左右經(jīng)冷凍干燥或低溫(小于60°C)烘干至恒重的樣品放入與標(biāo)準(zhǔn)樣品同樣規(guī)格的塑料樣品管中，密封3周以上，以使樣品中的226Ra與210Pb處于永久衰變平衡體系，然后測(cè)定放射性核素210Pb的含量。測(cè)試儀器為美國(guó)ORTEC公司生產(chǎn)的GWL-120-15-XLB-AWT井式超低本底高純鍺探測(cè)器、數(shù)字化譜儀及多通道分析系統(tǒng)。該γ譜議的主要指標(biāo)為對(duì)Co 1.33 MeV的能量分辨率為2.25 MeV、峰康比大于60∶1、相對(duì)探測(cè)效率為62%，具有良好的穩(wěn)定性。每個(gè)樣品的測(cè)量時(shí)間為不少于40 000 s(實(shí)時(shí))，210Pb的比活度由46.5 Kev處的γ射線譜峰面積求算，226Ra比活度根據(jù)214Pb的譜峰面積(295.2 Kev)求算，半衰期極短的214Pb是226Ra的衰變產(chǎn)物。樣品的過(guò)剩210Pb(210Pbex)比活度為210Pb的比活度與226Ra比活度的差值。210Pb和226Ra標(biāo)準(zhǔn)樣品由中國(guó)原子能研究所提供。210Pb活度測(cè)試在南通大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院進(jìn)行。

2.2 水深資料來(lái)源與分析

本研究水深對(duì)比資料來(lái)自歷史海圖和實(shí)測(cè)水深：1)2017年出版海圖，1∶40 000詔安灣及附近，海圖號(hào)：14391，測(cè)量時(shí)間為1985、1971和2012年；2)2013年出版，1∶30 000 東山灣海圖，海圖號(hào)：14371，測(cè)量時(shí)間為1985和1992年；3)2020年福建省水產(chǎn)研究所在八尺門(mén)海堤兩側(cè)海域?qū)崪y(cè)的1∶1 000、1∶2 000以及1∶5 000水深資料。

把不同時(shí)間版本的海圖資料掃描至計(jì)算機(jī)，將掃描圖件導(dǎo)入ARCGIS軟件進(jìn)行地理配準(zhǔn)，運(yùn)用ARCGIS軟件對(duì)水深數(shù)據(jù)數(shù)字化，隨后進(jìn)行插值處理，并且將實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)也導(dǎo)入ARCGIS軟件，將上述不同時(shí)期的水深轉(zhuǎn)換成85高程和2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，并疊加在一幅圖上，制成水深對(duì)比圖。

3 結(jié)果

3.1 表層沉積物組分及其粒度參數(shù)特征

3.1.1 沉積物類(lèi)型分布特征

表層沉積物分類(lèi)與命名采用謝帕德分類(lèi)法[23]，根據(jù)粒度分析結(jié)果顯示，表層樣中均不含礫，其在謝帕德沉積物三角圖解的投影如圖2。研究區(qū)表層沉積物類(lèi)型只有3種，分別為黏土質(zhì)粉砂(YT)、黏土砂質(zhì)粉砂(YST)和粉砂(T)。沉積物類(lèi)型以黏土質(zhì)粉砂為主，共98個(gè)站位，黏土砂質(zhì)粉砂和粉砂均為1個(gè)站位。在空間分布上，粉砂站位位于詔安灣調(diào)查區(qū)的中部，黏土質(zhì)粉砂站位位于東山灣八尺門(mén)海堤?hào)|南約3.5 km的養(yǎng)殖池塘旁。

表層沉積物組分以粉砂為主，含量界于46.2%～79.5%之間，平均值為61.0%；黏土含量次之，含量界于20.5%～48.1%之間，平均值為37.31%；砂含量最少，含量界于為0%～28.7%之間，約一半站位砂含量為0%，平均值約為1.65%。

3.1.2 沉積物粒度參數(shù)分布特征

表層沉積物粒度參數(shù)分布特征見(jiàn)圖3。研究區(qū)表層沉積物平均粒徑總體上變化不大，界于6.04～7.98 Φ之間，平均值約為7.51 Φ，高值位于詔安灣水道、詔安灣養(yǎng)殖區(qū)和鹽田附近以及東山灣水道和沿岸海域，表明狹窄水道以及沿岸的沉積物平均粒徑較小。平均粒徑的空間分布與表層沉積物黏土含量空間分布有較好的對(duì)應(yīng)，說(shuō)明研究區(qū)表層沉積物粒度受沉積物中黏土含量的控制。表層沉積物分選系數(shù)范圍為1.32～2.59，總體為分選較差到差，平均值為1.64，分選相對(duì)較好的區(qū)域有八尺門(mén)海堤兩側(cè)的水道、大嵼島旁邊的水道以及養(yǎng)殖區(qū)南部海域。研究區(qū)大部分站位的表層沉積物為正偏，偏態(tài)范圍為-0.25～0.50，平均值為0.11，負(fù)偏主要分布在詔安灣水道。研究區(qū)沉積物峰態(tài)范圍為0.71～1.34，屬于平坦至尖銳，平均值為1.02，高值區(qū)位于詔安灣水道以及詔安灣中心站位。

3.1.3 沉積物沉積環(huán)境劃分

沉積物組分及其粒度參數(shù)是反應(yīng)沉積區(qū)沉積環(huán)境的重要指標(biāo)[24-26]，各項(xiàng)指標(biāo)之間存在不同程度的聯(lián)系，因此對(duì)沉積物組分及其粒度參數(shù)進(jìn)行分析，可以了解研究區(qū)的沉積環(huán)境。如果對(duì)所有的粒度參數(shù)和沉積物組分進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，并不能很好地指示研究區(qū)沉積環(huán)境的差異，因此本文選擇能夠代表研究區(qū)特征的粉砂含量、平均粒徑和分選進(jìn)行聚類(lèi)分析。聚類(lèi)分析方法為組間距離法，測(cè)量采用平方歐式距離。聚類(lèi)分析結(jié)果見(jiàn)圖4，根據(jù)聚類(lèi)分析結(jié)果，將研究區(qū)分為六類(lèi)沉積環(huán)境，各類(lèi)沉積區(qū)的沉積物組分及其粒度參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 各沉積區(qū)表層沉積物組分及粒度參數(shù)特征值Tab.1 Components and grain size parameters of surface sediment in various sedimentary areas

Ⅰ～Ⅳ類(lèi)沉積區(qū)沉積物類(lèi)型均為黏土質(zhì)粉砂，其中，Ⅰ類(lèi)沉積區(qū)主要分布在八尺門(mén)海堤兩側(cè)、東山灣大部分海域以及詔安灣中部海域，砂、粉砂和黏土的平均含量分別為0.80%、63.30%和35.90%，平均粒徑平均值為7.48 Φ，分選系數(shù)平均值為1.60，分選較差，偏態(tài)為正偏，峰態(tài)為中等(正態(tài))。Ⅱ類(lèi)沉積區(qū)分布在詔安灣的中部海域的兩個(gè)站位以及八尺門(mén)海堤?hào)|側(cè)東山灣的一個(gè)站位，砂、粉砂和黏土的平均含量分別為0.07%、67.73%和32.20%，平均粒徑平均值為7.40 Φ，分選系數(shù)平均值為1.60，分選較差，偏態(tài)為正偏，峰態(tài)為中等(正態(tài))。Ⅲ類(lèi)沉積區(qū)分布在詔安灣中部、詔安灣水道以及東山灣部分近岸區(qū)域，砂、粉砂和黏土的平均含量分別為1.39%、58.67%和39.95%，平均粒徑平均值為7.64 Φ，分選系數(shù)平均值為1.61，分選較差，偏態(tài)為近對(duì)稱(chēng)，峰態(tài)為中等(正態(tài))。Ⅳ類(lèi)沉積區(qū)分布在詔安灣狹窄水道，砂、粉砂和黏土的平均含量分別為6.57%、51.74%和41.69%，平均粒徑平均值為7.52 Φ，分選系數(shù)平均值為1.91，分選較差，偏態(tài)為近對(duì)稱(chēng)，峰態(tài)為中等(正態(tài))。

Ⅴ類(lèi)沉積區(qū)沉積物類(lèi)型為黏土砂質(zhì)粉砂，位于八尺門(mén)海堤?hào)|側(cè)3.5 km處的養(yǎng)殖池塘附近，砂、粉砂和黏土的平均含量分別為28.70%、46.20%和25.10%，平均粒徑平均值為6.04 Φ，分選系數(shù)平均值為2.59，分選差，偏態(tài)為負(fù)偏，峰態(tài)為平坦。

Ⅵ類(lèi)沉積區(qū)沉積物類(lèi)型為粉砂，位于詔安灣中部，砂、粉砂和黏土的平均含量分別為0%、79.50%和20.50%，平均粒徑平均值為6.77 Φ，分選系數(shù)平均值為1.72，分選較差，偏態(tài)為很正偏，峰態(tài)為尖銳。

3.2 柱狀沉積物210Pb放射性活度及其沉積速率

根據(jù)柱狀沉積物中放射性核素210Pb的活度測(cè)試結(jié)果，過(guò)剩210Pb(210Pbex)與深度的關(guān)系曲線見(jiàn)圖5。柱狀樣1、2、3來(lái)自于東山灣，柱樣4、5、6來(lái)自于詔安灣。1號(hào)柱狀樣210Pbex隨深度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，80 cm及之后210Pbex未檢出，最大值為99.55 Bq/kg，最小值為14.34 Bq/kg。2號(hào)柱狀樣210Pbex隨深度的增加呈近等幅的擺動(dòng)，最大值為72.97 Bq/kg，最小值為34.51 Bq/kg。3號(hào)柱狀樣210Pbex隨深度的增加表現(xiàn)為兩次先增加再減少的趨勢(shì)特征，最大值為63.89 Bq/kg，最小值為1.06 Bq/kg。4號(hào)柱狀樣210Pbex隨深度的增加表現(xiàn)為先減小，再稍微增加，最后逐漸減小的特征，60 cm及之后的沉積物中未檢出210Pbex，最大值為9.82 Bq/kg，最小值為0.14 Bq/kg。5號(hào)柱狀樣210Pbex隨深度增加呈現(xiàn)波浪狀起伏的特征，最大值為61.99 Bq/kg，最小值為0.92 Bq/kg。6號(hào)柱狀樣210Pbex隨深度增加呈先減小再增加，隨后再減小的趨勢(shì)，60 m及之后210Pbex未檢出，最大值為16.15 Bq/kg，最小值為0.10 Bq/kg。

從沉積速率與深度的二元圖解中可以看出(圖6)，1號(hào)柱狀樣從底層到表層沉積速率逐漸變大，最大值為0.272 g/cm2·a-1，2、4、5、6號(hào)柱狀樣底層到表層沉積速率總體上是逐漸增大，在表層10～20 cm達(dá)到最大，之后再減小，最大沉積速率分別為0.434、0.118、1.366、0.804 g/cm2·a-1；3號(hào)柱狀樣為加密測(cè)試，從底層到表層，沉積速率先增大，在50 cm達(dá)到最大，之后逐漸減小，10 cm之后又變大，最大沉積速率為0.357 g/cm2·a-1。

3.3 各時(shí)期沖淤變化

根據(jù)水深數(shù)據(jù)測(cè)量年代的不同，將八尺門(mén)海堤兩側(cè)海域分為三個(gè)區(qū)域進(jìn)行對(duì)比(圖7)，區(qū)域一為東山特大橋往西南海域；區(qū)域二為八尺門(mén)海堤?hào)|側(cè)引水渠以東海域至東山特大橋海域；區(qū)域三八尺門(mén)海堤?hào)|側(cè)引水渠以東海域。

區(qū)域一見(jiàn)圖7a，水深數(shù)據(jù)分別為1971年和2020年。在東山特大橋至大嵼大橋之間的狹窄水道，兩岸2 m等深線向中間水道遷移，東岸等深線平均遷移距離為84 m，平均遷移速率為1.7 m/a，西岸等深線平均遷移距離為61 m，平均遷移速率為1.2 m/a，表現(xiàn)為嚴(yán)重淤積，水道寬度變窄；在水道南段，4 m等深線表現(xiàn)為向兩岸遷移，表現(xiàn)為沖刷，強(qiáng)度不大，6 m等深線范圍變化不大；在水道北段，出現(xiàn)4 m等深線，表明該海域?yàn)闆_刷狀態(tài)。大嵼大橋至東山灣口門(mén)，該區(qū)域2 m等深線向兩岸擴(kuò)大，表現(xiàn)為沖刷，并在中央養(yǎng)殖區(qū)兩側(cè)的水道出現(xiàn)4 m等深線，說(shuō)明該區(qū)域?yàn)闆_刷狀態(tài)，強(qiáng)度較大，總體上該區(qū)域表現(xiàn)為沖刷狀態(tài)。

區(qū)域二見(jiàn)圖7b，八尺門(mén)海堤至東山特大橋段水深數(shù)據(jù)分別為1971年和2020年。海堤往詔安灣600 m內(nèi)2 m等深線變化不大，再往西至東山特大橋，沿岸兩側(cè)的2 m等深線均向中部水道遷移，且遷移量大，最大遷移距離為240 m，北側(cè)等深線平均遷移距離為126 m，平均遷移速率為2.6 m/a，南側(cè)等深線平均遷移距離為80 m，平均遷移速率為1.6 m/a，表現(xiàn)為嚴(yán)重淤積，水道寬度變窄；位于水道轉(zhuǎn)彎附近的4 m和6 m歷史等深線逐漸變?yōu)? m等深線，表現(xiàn)為嚴(yán)重淤積。在八尺門(mén)海堤往詔安灣800 m內(nèi)，4 m等深線向四周擴(kuò)大，北側(cè)4 m等深線最大遷移距離為158 m，平均遷移距離為120 m，平均遷移速率為2.4 m/a，表現(xiàn)為沖刷；6 m等深線向海堤移動(dòng)，且出現(xiàn)8 m等深線，表現(xiàn)為在海堤附近水深加深，表現(xiàn)為海堤西岸沖刷狀態(tài)。總體上，八尺門(mén)海堤西側(cè)附近為沖刷狀態(tài)，在轉(zhuǎn)彎處至東山特大橋表現(xiàn)為淤積，強(qiáng)度較大。

在八尺門(mén)海堤?hào)|側(cè)至引水渠的1.2 km海域內(nèi)，水深數(shù)據(jù)為1985年和2020年。南側(cè)2 m等深線東段表現(xiàn)為向水道中間遷移，距離為60 m，表現(xiàn)為淤積；北側(cè)2 m等深線西段向岸邊遷移，距離約為50 m，表現(xiàn)為輕微沖刷；東段向水道中間遷移，距離為150 m，表現(xiàn)為淤積；靠近八尺門(mén)海堤海域4 m等深線擴(kuò)大并且出現(xiàn)6 m等深線，表現(xiàn)為沖刷。

區(qū)域三見(jiàn)圖7c，水深數(shù)據(jù)分別為1992年、2012年和2020年。在八尺門(mén)海堤?hào)|側(cè)引水渠至八尺門(mén)水道開(kāi)口處，水道內(nèi)南側(cè)2 m等深線大部分重疊，在開(kāi)口處，1992年至2012年2 m等深線向水道中間移動(dòng)，變現(xiàn)為淤積，2012年與2020年等深線基本重合，變化較??；北側(cè)2 m等深線從1992年至2020年逐漸向水道中間遷移，表現(xiàn)為淤積。在水道中央，2020年出現(xiàn)4 m等深線，表現(xiàn)為水道中央沖刷。在八尺門(mén)水道開(kāi)口外海域，南側(cè)1992年的2 m等深線和2012年相比，向中間遷移，表現(xiàn)為淤積，2012年和2020年2 m等深線重復(fù)相交，說(shuō)明沖淤和沖刷交替，但總體表現(xiàn)為沖刷；在北側(cè)1992年2 m等深線與2012年相比向中間遷移，表現(xiàn)為淤積，2012年和2020年2 m等深線相比表現(xiàn)為向岸遷移，說(shuō)明在該區(qū)域沖淤狀態(tài)為沖刷。

4 討論

4.1 八尺門(mén)海域沉積環(huán)境特征

碎屑沉積物從源到匯的過(guò)程經(jīng)歷侵蝕、搬運(yùn)和沉積等作用，因此海洋的沉積環(huán)境特征的研究應(yīng)該包括沉積物的來(lái)源區(qū)、搬運(yùn)區(qū)和沉積區(qū)[27]。

根據(jù)前人研究，東山灣沉積物主要來(lái)源為陸域來(lái)砂，包括漳江輸沙、周邊陸域風(fēng)沙以及岸線侵蝕，其次為浙閩沿岸流攜帶的泥沙[17-18，22]。周邊入海徑流主要為詔安灣西部的仙陂溪以及詔安灣頂?shù)男∠?。但根?jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的情況看，八尺門(mén)海域的沉積物來(lái)源還應(yīng)包括人類(lèi)活動(dòng)所產(chǎn)生的廢棄物。近年來(lái)東山灣與詔安灣養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，而網(wǎng)箱養(yǎng)殖所投放的餌料利用率僅為20%～25%，其余的餌料以及養(yǎng)殖動(dòng)物糞便則排放進(jìn)入水體[28]。本次采集的表層樣及柱狀樣也顯示，東山灣及詔安灣的表層沉積物及柱狀樣表層為黑色的流狀沉積物，含有養(yǎng)殖餌料及其糞便，柱狀樣部分層位含有貝類(lèi)沉積物。因此，八尺門(mén)海域沉積物來(lái)源還應(yīng)包括養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢棄物。

沉積作用指的是碎屑沉積物從物源區(qū)搬運(yùn)至沉積區(qū)沉積的過(guò)程，該過(guò)程受到搬運(yùn)介質(zhì)的影響，沉積物的組分和粒度參數(shù)可以反映出搬運(yùn)介質(zhì)的性質(zhì)以及流體動(dòng)力特征。東山灣為往復(fù)式半日潮流，漲潮時(shí)海流從灣口向?yàn)硟?nèi)沿著東、中和西部的三條主槽流動(dòng)，西部水流則流向八尺門(mén)，凈單寬輸沙方向，灣口附近及其灣中均朝向西北，指向西部岸灘。詔安灣海流為往復(fù)式半日潮流，漲潮時(shí)從灣口沿著深槽往灣內(nèi)流，至八尺門(mén)水道因淤積和狹窄，水流動(dòng)力較弱，落潮時(shí)由灣內(nèi)往灣外流[22，29]。八尺門(mén)水道由于海堤的阻擋，兩側(cè)的水流無(wú)法互通，水動(dòng)力較弱，導(dǎo)致沉積物不斷堆積，海域環(huán)境質(zhì)量下降。汪春燕[30]研究表明，詔安灣活性磷酸鹽含量超過(guò)了海水水質(zhì)第四類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。鄭惠東[31]研究表明，東山灣水產(chǎn)養(yǎng)殖承載力已屬臨界超載，應(yīng)當(dāng)控制養(yǎng)殖規(guī)模，維護(hù)海域環(huán)境。

根據(jù)表層沉積物組分及粒度參數(shù)聚類(lèi)分析結(jié)果，將研究區(qū)劃分為不同的沉積環(huán)境。海堤?hào)|側(cè)的東山灣沉積環(huán)境相對(duì)單一，只有在沿岸兩側(cè)有不同的沉積環(huán)境，在海堤?hào)|南3.5 km的養(yǎng)殖池塘旁的沉積物類(lèi)型為黏土砂質(zhì)粉砂，該點(diǎn)位的砂含量為研究區(qū)最高，推測(cè)與人類(lèi)圍填養(yǎng)殖池塘的行為有關(guān)。在詔安灣水道，多種沉積環(huán)境類(lèi)型交替出現(xiàn)，說(shuō)明在水道沉積環(huán)境較為復(fù)雜。在詔安灣中部，沉積物類(lèi)型有Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ類(lèi)，Ⅵ類(lèi)沉積環(huán)境中沉積物中粉砂含量最高，黏土含量最低，平均粒徑也較低，該位置位于詔安灣水道中間，說(shuō)明該區(qū)域水動(dòng)力較強(qiáng)。

4.2 柱狀樣反映人類(lèi)活動(dòng)的影響

海洋沉積物中的210Pb來(lái)源于大氣沉降以及沉積物本身礦物存在的226Ra衰變形成，只有在盡量不受干擾的情況下才可能真實(shí)反映210Pb活度。從柱狀沉積物210Pb活度與深度關(guān)系可以看出，沉積物210Pb活度并未隨著深度加深呈指數(shù)型遞減的趨勢(shì)，而是多以波浪線起伏的特征為主，推測(cè)主要原因是由于八尺門(mén)海堤兩側(cè)受到人類(lèi)活動(dòng)的影響較大，尤其是養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)沉積物的擾動(dòng)以及沉積環(huán)境的改變，影響沉積物的自然沉積，從而影響沉積物的210Pb活度。

從本研究所采集的柱狀沉積物沉積速率與深度的關(guān)系可以看出，總體上，從底層到表層，沉積物速率呈逐漸變大的趨勢(shì)，在接近表層，2、4、5和6號(hào)站位沉積速率反而又變小，產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因是八尺門(mén)海域表層沉積物為流體狀沉積物，含水率高，柱狀樣沉積物表層以及近表層沉積物可能發(fā)生混合，如果將表層及近表層沉積物視為整體，則沉積速率的趨勢(shì)依然是從底層到表層，沉積速率逐漸增加。這說(shuō)明近幾十年，東山八尺門(mén)兩側(cè)海域的沉積速率是隨時(shí)間有逐漸增大的趨勢(shì)，引起沉積速率增大的原因與海堤的建設(shè)導(dǎo)致水動(dòng)力減弱以及養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致餌料等廢物增加有關(guān)。

4.3 沖淤變化原因

沖淤變化與沉積通量和水動(dòng)力條件有關(guān)[19]。從歷史水深對(duì)比結(jié)果可以看出，在詔安灣，八尺門(mén)海堤至八尺門(mén)大橋段總體為沖刷，往西至東山特大橋，表現(xiàn)為兩岸和中央水道為嚴(yán)重淤積；東山特大橋至大嵼大橋段，表現(xiàn)為兩岸淤積，中央水道在南段變化不明顯，在北段為沖刷；大嵼大橋至海灣開(kāi)口總體表現(xiàn)為沖刷。在東山灣，八尺門(mén)水道段表現(xiàn)為淤積，靠近海灣開(kāi)口處的中央水道表現(xiàn)為沖刷，再往海灣開(kāi)口表現(xiàn)為先淤積后沖刷?？傮w上八尺門(mén)海域沖淤演化為淤積。八尺門(mén)附近海域沉積物粒度組分隨時(shí)間發(fā)生重大變化，根據(jù)1983—1989年的調(diào)查數(shù)據(jù)[22]，該區(qū)域沉積物類(lèi)型達(dá)到11種，以砂質(zhì)粉砂、黏土質(zhì)粉砂以及粉砂質(zhì)黏土為主，且近岸沉積物多以砂、砂礫以及細(xì)砂為主。2020年表層樣調(diào)查結(jié)果顯示該區(qū)域的沉積物類(lèi)型只有三種，以黏土質(zhì)粉砂為主，沉積物粒徑也比1983—1989年調(diào)查時(shí)期的沉積物小，說(shuō)明八尺門(mén)海堤兩側(cè)海域沉積物類(lèi)型隨著時(shí)間的演化逐漸趨于單一。且兩個(gè)時(shí)期的中值粒徑對(duì)比也可以看出，該海域表層沉積物中值粒徑逐漸變小，沉積物有細(xì)化的趨勢(shì)。沉積物類(lèi)型及粒度發(fā)生改變，指示其物源及水動(dòng)力發(fā)生變化。

八尺門(mén)海底沖淤變化的原因有兩點(diǎn)：1)水動(dòng)力變?nèi)酢Ｔ诎顺唛T(mén)海堤建設(shè)之前，由于八尺門(mén)水道兩側(cè)的東山灣和詔安灣潮汐相位差異，八尺門(mén)水道水流湍急，而八尺門(mén)海堤的建設(shè)阻隔了東山灣與詔安灣的水體交換，水動(dòng)力變?nèi)?，?dǎo)致八尺門(mén)水道嚴(yán)重淤積。兩岸淤積致使東山灣和詔安灣納潮量減少，水動(dòng)力進(jìn)一步減弱。除了八尺門(mén)海堤，八尺門(mén)海域遍布的養(yǎng)殖網(wǎng)箱對(duì)水動(dòng)力也有較大影響。網(wǎng)箱對(duì)海流的阻礙作用相對(duì)較大，且網(wǎng)孔越小，對(duì)海流的阻礙越大。八尺門(mén)海堤兩側(cè)海域的網(wǎng)箱養(yǎng)殖以及池塘養(yǎng)殖使得海流流速變低，影響了泥沙的運(yùn)移，使得泥沙更易沉積。除了網(wǎng)箱，八尺門(mén)海域兩岸的圍填海也進(jìn)一步占用海域面積，水道變窄，納潮量逐漸減少。2)養(yǎng)殖活動(dòng)影響。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)八尺門(mén)海底沖淤的影響不單單包括水動(dòng)力，還有沉積物來(lái)源。養(yǎng)殖活動(dòng)未利用的餌料、排泄物以及殘余貝殼等，隨著養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)八尺門(mén)海域沉積物物源的貢獻(xiàn)比重逐漸增加，也引起八尺門(mén)海底的沖淤變化。

5 結(jié)論

1)研究區(qū)表層沉積物類(lèi)型僅有黏土質(zhì)粉砂(YT)、黏土砂質(zhì)粉砂(YST)和粉砂(T)三種，以黏土質(zhì)粉砂為主，和歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，沉積物類(lèi)型從11種降為3種，趨于單一化，沉積物粒度也趨于變細(xì)。

2)八尺門(mén)海洋沉積環(huán)境的物源以及搬運(yùn)水動(dòng)力條件已經(jīng)變化，聚類(lèi)分析結(jié)果將研究區(qū)分為六個(gè)沉積環(huán)境，東山灣及詔安灣中部海域沉積環(huán)境較為簡(jiǎn)單，詔安灣水道沉積環(huán)境較為復(fù)雜。

3)柱狀沉積物210Pb測(cè)試結(jié)果顯示，八尺門(mén)海堤兩側(cè)受到人類(lèi)活動(dòng)的影響較大，尤其是水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)沉積物的擾動(dòng)以及沉積環(huán)境的改變，影響沉積物的自然沉積。東山八尺門(mén)海堤兩側(cè)海域的沉積速率隨時(shí)間的推移有逐漸增大的趨勢(shì)，引起沉積速率增大的原因與海堤的建設(shè)導(dǎo)致水動(dòng)力減弱以及養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展有關(guān)。

4)八尺門(mén)海底沖淤演化總體上呈現(xiàn)出較大的淤積，淤積的原因有兩點(diǎn)：八尺門(mén)海堤阻隔、養(yǎng)殖網(wǎng)箱、吊養(yǎng)設(shè)施、養(yǎng)殖池塘和圍填海導(dǎo)致水動(dòng)力的減弱；大范圍的養(yǎng)殖導(dǎo)致八尺門(mén)海域的沉積物物源發(fā)生改變，養(yǎng)殖過(guò)程中流失和殘余的餌料及養(yǎng)殖生物的代謝物等對(duì)物源的貢獻(xiàn)比重增加。

5)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)八尺門(mén)海底的沖淤、對(duì)水動(dòng)力、水質(zhì)以及沉積物物源等都產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響，將八尺門(mén)海堤貫通以增強(qiáng)水體交換、改善八尺門(mén)海域環(huán)境是必然選擇。目前八尺門(mén)海堤已打開(kāi)，東山灣與詔安灣的海水重新恢復(fù)連通，原海堤兩側(cè)的養(yǎng)殖設(shè)施也已大部分拆除，海床將會(huì)形成新的沖淤變化，針對(duì)八尺門(mén)貫通后的沖淤情況，尚需進(jìn)一步研究。