滦河三角洲潟湖- 沙坝岛及近岸海域表层沉积物粒度特征

任旭光 张燕通 刘修锦* 邢容容 陈文超

（1、河北省地质矿产勘查开发局第八地质大队，河北 秦皇岛 066001 2、河北省海洋地质资源调查中心，河北 秦皇岛 066001）

海洋沉积物类型、粒度及分布特征是海洋沉积学的基本研究内容，也是海洋沉积环境类型识别和沉积物运移方式的重要依据[1]。粒度特征是沉积物和沉积岩的主要特征之一，它可以作为沉积物及沉积岩分类的定量指标，是对沉积环境进行分析与对比的重要依据[2]。因此，粒度分析是沉积物研究中普遍运用的方法之一。

滦河三角洲潟湖-沙坝海岸主要分布于滦河口以南至大清河口岸段，是滦河不同时期分流入海形成的三角洲，滦河携带入海的沉积物主要是中细沙，含泥质较少，大部分堆积在河口地带，形成滨岸沙坝[3]，与其内侧的潟湖和陆域海岸组成典型的复式海岸[4-5]。

1 研究区概况

滦河三角洲海岛位于唐山市乐亭县，研究区位于滦河口以南至京唐港北部，大陆岸线长度约30km。成岛物质以滦河入海沉积物和大陆基岩蚀退残留为主，这种物质组成使海岛具有距离大陆近、组团分布的特点。滦河入海沉积物组成的堆积岛屿一般与大陆海岸线共有同一潮间带，仅隔半封闭潟湖相望，大部分只有几百米。

2 数据来源与分析方法

2020 年6 月对滦河三角洲海岛调查取得表层沉积物样品共计135 件，取样剖面共计15 条，与沉积动力地貌监测剖面相同，每条剖面布设9 个取样站位，其中3 个站位位于海岛低潮线以上区域，其余6 个站位位于离岸约2000m 以内的近岸海域。

参照《海洋底质调查技术规程》要求，利用1/4Φ 间隔套筛进行粒度筛分实验；采用福克、沃德公式（Fork and Ward，1957），得到沉积物粒度参数（中值粒径D50、平均粒径Mz、分选系数σ、偏态系数SK、峰态系数Kg），利用Shephard 三角图分类法、Udden-Wentworth 粒度标准及其术语对沉积物样品命名。本报告以滦河三角洲海岛15条监测剖面沉积物样品粒度参数，分析沉积物粒度特征，以及搬运方式和输移趋势。

3 结果分析与讨论

3.1 表层沉积物空间分布特征

3.1.1 中值粒径

滦河三角洲表层沉积物沿岸呈带状分布，中值粒径的变化范围为1.60～3.44Φ，均值为2.56Φ。从图中可以看出海岛表层沉积物的中值粒径集中在1.6～2.4Φ（砂粒级）之间，分布范围基本遍布滦河三角洲海岛，在粒级上对应中砂、细砂。高善明等（1980）早期的研究结果表明滦河三角洲海岛上的沉积物颗粒主要为细砂，中值粒径小于0.25mm(即大于2Φ)，而本次调查结果显示，目前滦河三角洲海岛沿岸的表层沉积物有粗化的趋势，原因可能是由于目前滦河入海径流和输沙量快速减少，海岛沉积物供应不足，在海洋动力作用下，滦河三角洲沿岸海岸侵蚀不断加剧，物理分选过程导致调查内表层沉积物中的粗粒组分增多。

表层沉积物中值粒径的高值区（2～3Φ）主要分布在滦河口至湖林口之间的海岛上以及海岛近岸海域，沉积物颗粒较细，以细砂为主；中值粒径的低值区（＜2Φ）主要分布在滦河口附近，沉积物颗粒较粗，以中砂为主。导致表层沉积物中值粒径差异性分布的重要原因是物源供应和沉积动力环境的共同作用。滦河来沙入海颗粒沉积物在河口门附近快速淤积，从而导致口门区域表层沉积物粗化。而入海的细颗粒沉积物组分由于沉降速度较低，在水动力作用下输运至离岸区域沉积，导致离岸区域表层沉积物较细。

图1 滦河三角洲表层沉积物中值粒径分布

3.1.2 分选系数

滦河三角洲表层沉积物分选系数的总体变化范围为0.21～1.35，均值为0.58，分选程度大致为分选极好到分选差。调查区大部分海域分选系数在0.35～0.7 之间，即分选程度为分选好。多物源供应和不同动力的相互作用等是影响表层沉积物分选的重要因素。本调查区的物源比较单一，因此。分选程度的好坏主要取决于调查区的水动力条件。

图2 滦河三角洲表层沉积物分选系数分布

分选系数的低值区（＜0.35），主要集中在滦河口外长臂岛附近，是调查区内分选程度最好的区域。该区域的表层沉积物颗粒较其他区域粗，粒级分布相对集中，且水动力条件相比于其他区域较为稳定。滦河口外表层沉积物分选较好，是由于现行河口周围主要沉积了入海沉积物中的粗颗粒成分，细颗粒成分主要输运至离岸区域沉积，另外滦河口外区域侵蚀严重，沉积物粒度变粗，分选程度好。分选程度差的海域，即分选系数的高值区（1～1.35），整体范围分布较小，且分布很不集中，零星分布（图3）。

图3 滦河三角洲表层沉积物偏态分布

3.1.3 偏态

滦河三角洲表层沉积物偏态的总体变化范围为-0.75～0.65。偏态表现为极负偏到极正偏，跨度较大。从图中可以看出，滦河口三岛海域主要表现为极负偏到近对称（其中又以极负偏和负偏的范围较大），即偏态值小于0.1，正偏和极正偏分布范围小且分散。蛇岗海域以正偏为主，偏态值主要在0.1～0.3 之间。明月岛、吉祥岛、永乐岛海域以负偏到近对称为主，偏态值在-0.3～0.1 之间。

3.1.4 峰态

滦河三角洲表层沉积物峰态的总体变化范围为0.70～2.77。峰态表现为宽到很窄，跨度较大。从图中可以看出，滦河口三岛大部分海域峰态值在0.9～1.1 之间，即峰态表现为中等。蛇岗海域大部分峰态值在0.9～1.5 之间，即峰态主要表现为中等到窄。明月岛、吉祥岛、永乐岛海域峰态值在0.8～2.7 之间，即峰态表现为宽到很窄。

图4 滦河三角洲表层沉积物峰态分布

概率累积曲线以累积百分含量为纵坐标，以粒径Φ为横坐标，形成曲线。概率累积曲线可以反映沉积物的搬运方式和粒度分布之间的关系，因而能够较有效的辨识沉积物的搬运机制及解释沉积环境。

概率累积曲线图5 中，滦河三角洲海岛及近岸海域表层沉积物概率累积曲线呈三段式，自左向右一次代表滚动、跃移和悬移组分，跃移组分含量最高。滚动组分粒径多小于1Φ，含量均在2%以下，佛手岛及近岸海域该组分含量更是低至0.2%以下；跃移组分含量均超过90%，且大部分沉积物该组分含量甚至超过了95%；悬移质组分粒径一般大于3Φ，含量与滚动组分类似，多在2%以下，佛手岛及近岸海域部分沉积物样品中，悬移质组分含量近10%。

图5 表层沉积物概率累积曲线图

3.2 表层沉积物搬运方式

沉积物的粒度分布特征主要受控于物源和沉积环境[6]。从物源角度而言，通常近海泥沙来源主要有河流入海泥沙、海岸海滩及岛屿侵蚀泥沙、海底侵蚀泥沙以及生物残骸形成的泥沙等[7-8](图6)。

图6 表层沉积物C-M 图

根据表层沉积物样品粒度分析C-M 图分析发现，沉积物主要集中在OP 和PQ 段，有少量样品位于OQ 段。说明滦河三角洲及近岸海域表层沉积物以滚动和悬浮为主。

4 结论

4.1 滦河三角洲表层沉积物沿岸呈带状分布，中值粒径集中在1.6～2.4Φ（砂粒级）之间，属于中砂、细砂。大部分沉积物分选程度好，偏态以极负偏和负偏为主，峰态主要表现为中等。

4.2 沉积物以跃移质组分为主，反映了典型的海陆过渡的沉积环境。