山东省近岸海域沉积物类型及变化趋势

由丽萍 赵玉庭 孙珊等

关键词：近岸海域;沉积物;粒度;时空变化;影响因素;山东省

中图分类号：P76;X820.2 文献标志码：A 文章编号：1005-9857（2022）01-0077-05

0引言

沉积物粒度是海洋沉积环境研究的基础资料之一，其在沉积物的搬运、沉积、再分配等过程中，储存了沉积物物源、水动力环境、搬运距离等环境信息[1-2]。国内外学者以沉积物粒度特征为指标，开展了大量的海洋沉积环境划分、沉积物运移方式、海水流速历史变化及季风区域性演化等相关海洋沉积环境研究，明确了沉积物粒度对环境演变过程的指示意义[3-6]。同时，系列研究证实，沉积物粒度组成、泥沙运移、分布形态等特征均受到物质来源、地形条件及海洋潮流等因素的影响[7-8]，因此利用沉积物粒度特征反演物源和水动力条件，进而分析粒度与沉积环境的相应关系，具有重要的理论意义。

现有研究多聚焦于较小尺度区域[9]，完整的地域性近岸海域沉积物粒度研究较少。山东省近岸海域包含了渤海、北黄海和南黄海，涉及海域类型多，水动力环境较为复杂，明确相应的沉积环境状况十分必要[5]。本研究以山东省近岸海域表层沉积物调查资料为基础，分析了沉积物粒度的时空变化特征及其影响因素，研究成果可以为山东省近岸海域底质类型变化分析、海洋工程建设及海岸带科学管理、合理开发利用与防护等提供参考。

1材料与方法

1.1调查时间与站位

调查时间：2020年8月（年度变化采用近5年的调查资料）;调查海域：山东省近岸海域;调查站位：按照代表性、可比性、科学性、经济性和可持续性的原则，共布设136个站位。

1.2调查、分析与评价方法

沉积物样品采集、处理和分析均按照《海洋调查规范》（GB/T12763-2007）进行。

粒度分析使用激光粒度仪（LS-909，珠海欧美克公司）进行，仪器测量范围0.02～2000μm，分析误差±2%。

粒度分析的粒级标准采用尤登-温德华氏等比制粒级标准，归纳为5类，分别为黏土（Y，<4μm）、粉砂（T，4～63μm）、砂（S，63～2000μm）、砾石（G，2～256mm）和岩块（R，>256mm）;分类和命名采用谢帕德沉积物粒度三角分类法（GB/T12763-2007）。

2调查结果

2020年，山东省近岸海域表层沉积物粒径总体呈由岸向海逐渐变小的趋势。其中，粉砂含量最高，占比为0%～93.51%，平均（66.45±20.98）%，高值区（>50%）主要分布在北部、东南部离岸开阔海域及烟台、威海近岸海域;砂含量次之，占比为0% ～100%，平均（26.78±24.17）%，高值区（>50%）主要分布在莱州湾东南部近岸海域，部分分布在渤海湾东南部和丁字湾东部近岸海域;黏土含量较低，占比为0%～24.95%，平均（6.77±5.42）%，分布趋势与粉砂基本一致;调查海域未出现含砾样品。

沉积物分类和命名的结果显示，2020年全省沉积物类型由粗到细包括：砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂4 种，以粉砂为主，共83 个，占调查站位的61.9%，主要分布在烟台、威海、日照、滨州西部及东营东北部近岸海域;其次为砂质粉砂，共27个，占调查站位的20.1%，主要分布在莱州湾中部海域及日照、青岛部分近岸海域;再次为粉砂质砂，共18个，占调查站位的13.4%，主要分布在渤海湾、莱州湾东南部海域;砂共6个，占调查站位的4.5%，主要分布在莱州湾东南部海域。

沉积物均在砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂范围内。其中，粉砂类沉积物以粉砂为主，平均含量为79.92%;砂质粉砂类沉积物中粉砂平均含量为57.54%，砂平均含量为37.72%;粉砂质砂类沉积物中砂平均含量为61.62%，粉砂平均含量为37.17%;砂类沉积物以砂为主，平均含量为91.87%（表1）。

近5年调查结果显示，山东省近岸海域表层沉积物黏土含量降低，粉砂含量變化不大，砂含量升高，整体呈现粗化的趋势，其中日照、青岛、潍坊和滨州近岸海域表层沉积物粗化趋势较为明显，东营次之，烟台和威海粗化程度最低（图1）。

3讨论

研究指出，潮流是影响山东省近岸海域沉积物输运的主要因素，泥沙被河流携带入海后，在波浪、潮流等海洋动力的作用下，细颗粒易于被搬运至流场相对稳定的开阔海域处沉积，相对更粗的砂粒等物质在近岸海域沉积下来，导致山东省近岸海域沉积物粒径呈由近岸向远海变小的趋势[5]。

粒级组分是沉积物最基本的组成特征，主要受物源和沉积环境的影响[6，8]。山东省海岸除莱州湾和黄河三角洲沿岸外，泥沙来源较少，物源影响主要集中在莱州湾和黄河入海口附近海域，受黄河入海物质控制[10]。本研究中，东营东北部和莱州湾西北部近岸海域表层沉积物粒级组分种类较丰富，主要为粉砂，该区域沉积物粒度特征除受物源影响外，还受控于渤海沉积动力因素，尤其是渤海潮流[10];而莱州湾南部近岸海域砂和粉砂质砂分布较多，受黄河泥沙影响较小，主要在海洋动力作用下近岸海区沉积物逐渐粗化[11]。滨州西部和东营东部近岸海域沉积物粒级组分呈现粉砂-砂质粉砂-粉砂质砂的分布趋势，与乔淑卿等[10]对渤海底质沉积物粒度特征及输运趋势的研究结果一致，属于渤海细粒级沉积物沉积区[12]，除受物源影响外，主要受渤海潮流和环流影响。烟台北部和东部及威海近岸海域主要为粉砂质沉积物，与王伟等[8]对北黄海表层沉积物粒度分布特征研究结果一致，属于北部黄海环流余脉与山东省半岛沿岸流涡旋形成的细粒物质沉积区，主要受控于山东省半岛沿岸流[13]。丁字湾海域湾口沉积物粒度（砂）较外海（粉砂）粗，与汤世凯等[14]对丁字湾近岸海域表层沉积物粒度特征研究结果一致，主要与丁字湾海域沉积水动力强度向水深方向逐渐减弱有关。青岛近岸海域沉积物类型主要以砂质粉砂为主，与庄海海等[15]对胶州湾表层沉积物粒度特征的调查结果一致，其主要来源为陆源输入。日照近岸海域沉积物类型主要为砂质粉砂和粉砂，主要来源于河流入海物质和沿岸冲刷物[16]，与宋红瑛等[17]于2016年对日照近海表层沉积物粒度特征的研究结果（砂为主要类型）并不一致，原因可能是日照港工程两侧水动力条件减弱，导致其附近海域表层沉积物逐渐细化[11]。

本研究中，山东省近岸海域表层沉积物整体呈现粗化的趋势，参照《中国海岸带和海涂资源综合调查图集》及相关研究，初步推断首要原因为近年来入海沉积物供应量减少，以及近岸表层沉积物在海洋动力作用下逐渐粗化[5，11，18]。另外，随着山东省沿海港口的迅猛发展，初步形成了以青岛、烟台、日照近岸港口为主要港口;威海等近岸港口为地区性重要港口;滨州、东营、潍坊等中小港口为补充的分层次港口布局[19]。港口建设能够通过改变水动力流速、潮流及泥沙活动等影响周边海域沉积环境中泥沙的沉积速率及推移搬运等活动，从而改变该海域的沉积物粒度特征[11，20]。

4结论

（1）2020年，山东省近岸海域表层沉积物粒径总体呈由近岸向远海逐渐变小的趋势，其中，粉砂含量最高，平均66.45%;砂次之，平均26.78%;黏土含量较低，平均6.77%。沉积物不同粒级组分具有明显的空间分布差异性，以粉砂为主，占比61.9%;其次为砂质粉砂，占比20.1%;再次为粉砂质砂，占比13.4%;砂最少，占比4.5%。

（2）2016—2020年，山东省近岸海域表层沉积物整体呈现粗化的趋势。其中，日照、青岛、潍坊和滨州近岸海域表层沉积物粗化趋势较为明显，东营次之，烟台和威海粗化程度最低。

（3）山东省近岸海域沉积物粒度的时空特征主要受物源和区域水动力条件（如，渤海和黄海海流、山东省沿岸流等）等因素控制，具体的影响机制仍需进一步调查研究;另外，沿海海岸工程建设也是沉积物粒度特征改变的主要影响因素。