关于绿岛湾高能海岸成因的研究

侯高峰

摘要：绿岛湾位于黄岛金沙滩东北部、胶州湾湾口附近，为砂砾质高能海岸。基岩类型主要为白垩系青山群的火山岩，由于该处海岸受外海涨落潮、季风、胶州湾涨落潮的影响，水动力条件复杂多变，砂砾质高能海岸沉积体系发育。在实习过程中，从绿岛湾砾石海岸的沉积特征入手，并结合绿岛湾周围水动力地质条件，对绿岛湾高能砾石海岸的成因进行了分析。认为基岩类型、胶州湾涨落潮、海岸带的地形条件三个要素决定了绿岛湾砂砾质高能海岸的沉积体系。

关键词：绿岛湾；砂砾质高能海岸；水动力地质条件

一、研究区概况

绿岛湾位于山东省青岛市经济技术开发区黄岛凤凰岛东北部绿岛嘴的东北边缘，胶州湾口附近，波浪、潮汐作用相当强烈；西与陆地相接，有海拔约300m左右的山地；其正西方为相对低矮的地带，向内宽度减小。该处地形在整体上呈现西高东低的分布形式，湾口北面和南面有出露的基岩伸人到海。该区基岩类型主要为白垩系青山群火山岩，其中发育侵入岩体。侵入岩体的主要岩性为花岗斑岩、黑云母花岗岩及中细粒花岗岩。岩石性质坚硬，结构致密，具有很强的抗侵蚀和风化能力，因此湾口的北面和南面都有基岩伸人到海。湾口周围的基岩海岸由于波浪的冲蚀作用，形成了海蚀崖、海蚀槽等地貌特征。绿岛湾砂砾质海滩沉积物的来源大多来自于周围基岩海岸海蚀崖的坍塌所形成的碎屑，而且这些碎屑具有很高的抗磨蚀强度，在波浪的长期搬运、沉积作用下绿岛湾被塑造成一个完整的砂砾质海滩。

二、砂砾质海滩的沉积特征

砂砾质海滩的砾石成分主要为安山质的火山角砾岩以及火山凝灰岩、石英正长斑岩、花岗岩。其中火山凝灰岩呈灰色，块状构造，可见其中有撕裂的岩屑；石英正长斑岩呈黄红色，斑状结构，块状构造，斑晶主要为石英、正长石。同时在砂砾质海滩上可以见到角砾熔岩。

砾石粒径分布在0.2cm～60cm之间，其中以粒径在15cm左右的砾石居多。砾石分选较差，大多数砾石磨圆度中等一好，极少数棱角明显。由于波浪和潮汐的共同作用，使得砾石沉积物在横向和纵向上发生分选，形成有规律的带状地貌特征。在纵向上，从石滩的南部向北部，砾石粒径在整体上变细，北端的砾石磨圆中等，分选相对南端变好。在横向上砂砾质海滩的沉积物呈阶梯状分布，粒径由陆向海递减，但在阶梯面附近粒径会变粗，这是由于这个位置位于破浪带附近水动力较强，因此沉积物颗粒粒径比较粗。并且砾石的长轴大多平行于海岸线。

砂砾质海滩底部为砂质沉积，砂质沉积物以石英砂为主，分选磨圆都很好，充填于各个砾石之间的空隙之中，形成筛状沉积。在低潮线附近会出露海滩砂，在砂质沉积物表面，由于波浪和潮汐的冲刷作用，形成冲刷线理和障碍痕等沉积构造和植物碎片。

三、绿岛湾地形特征及水动力地质条件

从谷歌地图上可以读得砂砾质海滩的总体长度大约在300m左右，平均宽度在20m左右，海滩坡度约为20。左右，海岸坡度较陡。根据海岸水动力学的划分，当水深小于1/2波长的深度时，波浪触及海底波能开始增加，波高增大。随着波浪向岸传播，水深愈小，波高也逐渐增大，当水深为波高的两倍时，波浪开始倒卷和破碎，称为“破浪”，该地带也称为“破浪带”。破浪带内水动力强，对碎屑物质簸选、淘洗强烈。由于绿岛湾海岸地形较陡，所以破浪帶距离潮上带近，波浪的能量被滞留和消耗的较少，容易对海底产生磨蚀和破坏作用，在海岸带更容易沉积需要强水动力条件的砂砾质沉积物，而粉砂、泥等弱水动力沉积物则在波浪和潮汐来回冲刷、淘洗的作用下被带走。

由于绿岛湾没有河流汇入所以该地区水动力作用主要是波浪和潮汐。根据有关资料，绿岛湾地区多风，主要风向为SE、N和NNW方向，风向对海浪向岸的冲击方向有一定的影响，此外潮汐流的方向也会影响到到岸波浪的方向。而外海的潮汐方向一般为E、SE，除了外海潮汐流的影响，由于绿岛湾北部紧邻胶州湾湾口，胶州湾的涨落潮差对该地区水流方向也有较大的影响。前人对胶州湾潮汐动力的数值模拟表明，高潮发生时，该地区收胶州湾余流的影响，水体自东北向西南流动，低潮时自西南到东北沿岸流动以补充湾内水量Ⅲ。

绿岛湾湾口的基岩略呈EN方向延伸，大致与波浪和潮汐水流的方向一致，或者其他方向的波浪撞击基岩海岸产生折射，形成平行海岸的沿岸流，方向大致是由南向北，所以湾内的水体是趋于动荡的，因此没有形成像障壁海岸那样的泻湖沉积。并且由于波浪和潮汐的水流没有受到湾口周围出露的基岩的阻隔，能量损耗较少。上面已经提到绿岛湾破浪带距离海岸线较近，容易对海底进行磨蚀和破坏，在海岸沉积一些较粗的碎屑。根据砂砾质海滩上砾石的成分与周围基岩海岸成分相一致的角度看，海蚀崖的坍塌形成的堆积物是海岸带沉积物的重要来源。与湾口方向不一致的波浪会冲击湾口周围的基岩海岸会形成大量碎屑堆积物。而波浪也会在冲击基岩海岸后方向发生折射形成平行海岸流的沿岸流，与垂直于海岸的波浪和潮汐水流一起将这些碎屑堆积物搬运到海岸。在搬运的过程中，碎屑之间相互碰撞、磨擦，并且由于水动力较强比较粗的碎屑如砾石最终会沉积在海岸上。碎屑物质沉积之后，在垂直海岸的水流往复推动下，海滩砾石之间相互碰撞磨损，分选和磨圆逐渐变好，在横向上逐渐呈现有规律性的分布。而自南向北沿岸流的搬运作用使得海滩砾石不断发生分选磨圆，最终在纵向上也呈现规律性的分布。

四、结论

砂砾质海滩一般形成于基岩海岸附近，是一种典型的波浪作用下形成的海岸地貌。绿岛湾地区的砂砾质海滩有明显的沉积分布特征，通过实地考察和查阅文献可知造成这种现象的原因有了进一步的了解：

（1）绿岛湾地区出露的基岩为中酸性的火山岩，岩石的结构致密。海岸上沉积的砾石大多为周围出露基岩坍塌之后被搬运再沉积作用形成。

（2）绿岛湾海岸的地形较陡，破浪带距离海岸较近，波浪能量损耗的较少，更容易沉积砂砾质的沉积物。

（3）绿岛湾周围基岩海岸在遭受波浪侵蚀、垮塌之后，被波浪撞击海岸折射形成的沿岸流以及受胶州湾涨落潮影响的潮汐流、波浪流搬运、磨蚀、分选、淘洗最终形成了绿岛湾高能砂砾质海滩沉积体系。endprint