山東省近岸海域沉積物類型及變化趨勢

由麗萍 趙玉庭 孫珊等

關鍵詞：近岸海域;沉積物;粒度;時空變化;影響因素;山東省

中圖分類號：P76;X820.2 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2022）01-0077-05

0引言

沉積物粒度是海洋沉積環境研究的基礎資料之一，其在沉積物的搬運、沉積、再分配等過程中，儲存了沉積物物源、水動力環境、搬運距離等環境信息[1-2]。國內外學者以沉積物粒度特征為指標，開展了大量的海洋沉積環境劃分、沉積物運移方式、海水流速歷史變化及季風區域性演化等相關海洋沉積環境研究，明確了沉積物粒度對環境演變過程的指示意義[3-6]。同時，系列研究證實，沉積物粒度組成、泥沙運移、分布形態等特征均受到物質來源、地形條件及海洋潮流等因素的影響[7-8]，因此利用沉積物粒度特征反演物源和水動力條件，進而分析粒度與沉積環境的相應關系，具有重要的理論意義。

現有研究多聚焦于較小尺度區域[9]，完整的地域性近岸海域沉積物粒度研究較少。山東省近岸海域包含了渤海、北黃海和南黃海，涉及海域類型多，水動力環境較為復雜，明確相應的沉積環境狀況十分必要[5]。本研究以山東省近岸海域表層沉積物調查資料為基礎，分析了沉積物粒度的時空變化特征及其影響因素，研究成果可以為山東省近岸海域底質類型變化分析、海洋工程建設及海岸帶科學管理、合理開發利用與防護等提供參考。

1材料與方法

1.1調查時間與站位

調查時間：2020年8月（年度變化采用近5年的調查資料）;調查海域：山東省近岸海域;調查站位：按照代表性、可比性、科學性、經濟性和可持續性的原則，共布設136個站位。

1.2調查、分析與評價方法

沉積物樣品采集、處理和分析均按照《海洋調查規范》（GB/T12763-2007）進行。

粒度分析使用激光粒度儀（LS-909，珠海歐美克公司）進行，儀器測量范圍0.02～2000μm，分析誤差±2%。

粒度分析的粒級標準采用尤登-溫德華氏等比制粒級標準，歸納為5類，分別為黏土（Y，<4μm）、粉砂（T，4～63μm）、砂（S，63～2000μm）、礫石（G，2～256mm）和巖塊（R，>256mm）;分類和命名采用謝帕德沉積物粒度三角分類法（GB/T12763-2007）。

2調查結果

2020年，山東省近岸海域表層沉積物粒徑總體呈由岸向海逐漸變小的趨勢。其中，粉砂含量最高，占比為0%～93.51%，平均（66.45±20.98）%，高值區（>50%）主要分布在北部、東南部離岸開闊海域及煙臺、威海近岸海域;砂含量次之，占比為0% ～100%，平均（26.78±24.17）%，高值區（>50%）主要分布在萊州灣東南部近岸海域，部分分布在渤海灣東南部和丁字灣東部近岸海域;黏土含量較低，占比為0%～24.95%，平均（6.77±5.42）%，分布趨勢與粉砂基本一致;調查海域未出現含礫樣品。

沉積物分類和命名的結果顯示，2020年全省沉積物類型由粗到細包括：砂、粉砂質砂、砂質粉砂和粉砂4 種，以粉砂為主，共83 個，占調查站位的61.9%，主要分布在煙臺、威海、日照、濱州西部及東營東北部近岸海域;其次為砂質粉砂，共27個，占調查站位的20.1%，主要分布在萊州灣中部海域及日照、青島部分近岸海域;再次為粉砂質砂，共18個，占調查站位的13.4%，主要分布在渤海灣、萊州灣東南部海域;砂共6個，占調查站位的4.5%，主要分布在萊州灣東南部海域。

沉積物均在砂、粉砂質砂、砂質粉砂和粉砂范圍內。其中，粉砂類沉積物以粉砂為主，平均含量為79.92%;砂質粉砂類沉積物中粉砂平均含量為57.54%，砂平均含量為37.72%;粉砂質砂類沉積物中砂平均含量為61.62%，粉砂平均含量為37.17%;砂類沉積物以砂為主，平均含量為91.87%（表1）。

近5年調查結果顯示，山東省近岸海域表層沉積物黏土含量降低，粉砂含量變化不大，砂含量升高，整體呈現粗化的趨勢，其中日照、青島、濰坊和濱州近岸海域表層沉積物粗化趨勢較為明顯，東營次之，煙臺和威海粗化程度最低（圖1）。

3討論

研究指出，潮流是影響山東省近岸海域沉積物輸運的主要因素，泥沙被河流攜帶入海后，在波浪、潮流等海洋動力的作用下，細顆粒易于被搬運至流場相對穩定的開闊海域處沉積，相對更粗的砂粒等物質在近岸海域沉積下來，導致山東省近岸海域沉積物粒徑呈由近岸向遠海變小的趨勢[5]。

粒級組分是沉積物最基本的組成特征，主要受物源和沉積環境的影響[6，8]。山東省海岸除萊州灣和黃河三角洲沿岸外，泥沙來源較少，物源影響主要集中在萊州灣和黃河入海口附近海域，受黃河入海物質控制[10]。本研究中，東營東北部和萊州灣西北部近岸海域表層沉積物粒級組分種類較豐富，主要為粉砂，該區域沉積物粒度特征除受物源影響外，還受控于渤海沉積動力因素，尤其是渤海潮流[10];而萊州灣南部近岸海域砂和粉砂質砂分布較多，受黃河泥沙影響較小，主要在海洋動力作用下近岸海區沉積物逐漸粗化[11]。濱州西部和東營東部近岸海域沉積物粒級組分呈現粉砂-砂質粉砂-粉砂質砂的分布趨勢，與喬淑卿等[10]對渤海底質沉積物粒度特征及輸運趨勢的研究結果一致，屬于渤海細粒級沉積物沉積區[12]，除受物源影響外，主要受渤海潮流和環流影響。煙臺北部和東部及威海近岸海域主要為粉砂質沉積物，與王偉等[8]對北黃海表層沉積物粒度分布特征研究結果一致，屬于北部黃海環流余脈與山東省半島沿岸流渦旋形成的細粒物質沉積區，主要受控于山東省半島沿岸流[13]。丁字灣海域灣口沉積物粒度（砂）較外海（粉砂）粗，與湯世凱等[14]對丁字灣近岸海域表層沉積物粒度特征研究結果一致，主要與丁字灣海域沉積水動力強度向水深方向逐漸減弱有關。青島近岸海域沉積物類型主要以砂質粉砂為主，與莊海海等[15]對膠州灣表層沉積物粒度特征的調查結果一致，其主要來源為陸源輸入。日照近岸海域沉積物類型主要為砂質粉砂和粉砂，主要來源于河流入海物質和沿岸沖刷物[16]，與宋紅瑛等[17]于2016年對日照近海表層沉積物粒度特征的研究結果（砂為主要類型）并不一致，原因可能是日照港工程兩側水動力條件減弱，導致其附近海域表層沉積物逐漸細化[11]。

本研究中，山東省近岸海域表層沉積物整體呈現粗化的趨勢，參照《中國海岸帶和海涂資源綜合調查圖集》及相關研究，初步推斷首要原因為近年來入海沉積物供應量減少，以及近岸表層沉積物在海洋動力作用下逐漸粗化[5，11，18]。另外，隨著山東省沿海港口的迅猛發展，初步形成了以青島、煙臺、日照近岸港口為主要港口;威海等近岸港口為地區性重要港口;濱州、東營、濰坊等中小港口為補充的分層次港口布局[19]。港口建設能夠通過改變水動力流速、潮流及泥沙活動等影響周邊海域沉積環境中泥沙的沉積速率及推移搬運等活動，從而改變該海域的沉積物粒度特征[11，20]。

4結論

（1）2020年，山東省近岸海域表層沉積物粒徑總體呈由近岸向遠海逐漸變小的趨勢，其中，粉砂含量最高，平均66.45%;砂次之，平均26.78%;黏土含量較低，平均6.77%。沉積物不同粒級組分具有明顯的空間分布差異性，以粉砂為主，占比61.9%;其次為砂質粉砂，占比20.1%;再次為粉砂質砂，占比13.4%;砂最少，占比4.5%。

（2）2016—2020年，山東省近岸海域表層沉積物整體呈現粗化的趨勢。其中，日照、青島、濰坊和濱州近岸海域表層沉積物粗化趨勢較為明顯，東營次之，煙臺和威海粗化程度最低。

（3）山東省近岸海域沉積物粒度的時空特征主要受物源和區域水動力條件（如，渤海和黃海海流、山東省沿岸流等）等因素控制，具體的影響機制仍需進一步調查研究;另外，沿海海岸工程建設也是沉積物粒度特征改變的主要影響因素。