謝 麗，張振克

河口海岸地處陸海交互地帶，受陸地、海洋、大氣三相交互作用，物質(zhì)能量交換和信息傳輸豐富，沉積物組成和沉積環(huán)境變化復(fù)雜，是當(dāng)前陸海相互作用（Land－ocean Interactions in the Coastal Zone，簡(jiǎn)稱 LOICZ）研究的重要區(qū)域［1－3］。利用沉積物粒度等指標(biāo)研究潮灘沉積環(huán)境變化是目前海洋沉積研究的熱點(diǎn)課題［4］。

沉積物粒度可記錄沉積環(huán)境、沉積物輸移方式和氣候演化的相關(guān)信息［5－7］。國(guó)內(nèi)外對(duì)潮灘沉積體系的研究主要包括鹽沼侵蝕陡坎的形成與演化［8］、潮灘植被的促淤消浪和濕地修復(fù)［9－11］、海平面變化、波浪和風(fēng)暴潮等動(dòng)力變化與潮灘沖淤變化的關(guān)系［12－15］、利用遙感等方法研究潮溝形態(tài)和潮灘地貌演化［16－18］等方面。圓陀角地處陸地和海洋交互地帶，前人對(duì)江蘇海岸沉積環(huán)境變化的研究較為深入，但對(duì)圓陀角附近潮灘沉積物及其指示的海岸環(huán)境變化并未進(jìn)行精細(xì)、深入的研究。

本文選取圓陀角附近潮灘3個(gè)斷面（yb1，yb2和yb3）的表層沉積物進(jìn)行粒度分析，主要是用來研究恒大圍墾海堤前潮灘、互花米草灘及其前緣和粉砂淤泥質(zhì)光灘的沉積特征及潮灘表層沉積粒度記錄的海岸沉積環(huán)境變化，可為研究本區(qū)域潮灘沖淤變化、海岸開發(fā)和灘涂圍墾提供科學(xué)依據(jù)，具有重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

圓陀角位于江蘇海岸東南角與長(zhǎng)江北支岸線交互帶，行政上隸屬江蘇啟東市寅陽鎮(zhèn)。該區(qū)域?qū)儆陂L(zhǎng)江口北側(cè)河－海相沉積平原，粉砂淤泥質(zhì)海岸。季風(fēng)氣候特征明顯，夏季炎熱多雨，以東南風(fēng)為主，冬季寒冷少雨，以偏北風(fēng)為主。臺(tái)風(fēng)和寒潮是該地區(qū)主要的災(zāi)害天氣系統(tǒng)。圓陀角附近海域平均潮差為2.5～4m，海洋動(dòng)力以波浪、潮流和風(fēng)暴潮為主［19］。

自20世紀(jì)50年代末修建海防公路以來，人類圍墾活動(dòng)不斷加強(qiáng)，圍墾海堤使圓陀角附近海岸線50年來向海推進(jìn)了約6km，潮灘沉積環(huán)境發(fā)生很大的變化，特別是2006年修建的恒大圍墾海堤，其前緣已達(dá)到平均海平面以下1～2m位置，對(duì)其南側(cè)的圓陀角附近潮灘的沖淤變化影響深刻，形成一個(gè)泥質(zhì)堆積中心（圖1）。圓陀角附近潮灘主要由互花米草灘和粉砂淤泥質(zhì)潮間帶組成。

圖1 圓陀角附近海岸環(huán)境和采樣點(diǎn)位置

1.2 野外采樣

2007年4月在圓陀角附近潮灘選擇3個(gè)斷面（yb1、yb2和yb3）采集表層樣品（圖1）。在圓陀角恒大集團(tuán)圍墾海堤前潮灘（即yb1斷面），以20m間距采集24個(gè)表層沉積物樣品，用于分析恒大圍墾海堤前潮灘砂質(zhì)海岸的沉積特征，24個(gè)表層沉積物樣品編號(hào)為yb1－1—yb1－24。從圓陀角長(zhǎng)江江堤達(dá)標(biāo)紀(jì)念碑附近互花米草灘中的預(yù)制板小路東側(cè)1.0～1.5m的距離開始，在互花米草灘中（即yb2斷面），以40m間距采集9個(gè)表層沉積物樣品，主要是用于分析圓陀角附近互花米草灘沉積特征，樣品編號(hào)為yb2－1—yb2－9。在圓陀角恒大集團(tuán)圍墾海堤西南部互花米草灘前（水邊線附近）至海堤前（即yb3斷面），以60m間距采集13個(gè)表層沉積物樣品，主要用于研究粉砂淤泥質(zhì)光灘、互花米草灘及其前緣、海堤前潮灘沉積特征的差異，樣品從水邊線向海堤前編號(hào)順序?yàn)閥b3－1—yb3－13。所有表層沉積物樣品均放在聚乙烯塑料袋中保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室待測(cè)。

1.3 實(shí)驗(yàn)分析與計(jì)算

圓陀角附近潮灘表層沉積物樣品粒度測(cè)量?jī)x器為英國(guó)Malvern公司的Mastersizer2000型激光粒度儀，儀器測(cè)量粒徑范圍為0.01um～2000um，粒徑間距為0.25Ф，粒級(jí)分辨率0.1Ф，重復(fù)測(cè)量的相對(duì)誤差小于2%。表層沉積物樣品測(cè)試前預(yù)處理步驟為：將2g左右的表層沉積物樣品放于燒杯中，依次加入蒸餾水、10%過氧化氫和10%鹽酸，分別去除樣品中的鹽分、有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽，最后加10‰六偏磷酸鈉充分分散，靜置24小時(shí)，即可上機(jī)測(cè)試。測(cè)試流程如下：（1）用清水將儀器清洗3～5遍；（2）在燒杯中注入清水，開啟激光粒度儀測(cè)量清水的背景值；（3）將混合均勻預(yù)處理樣品加入測(cè)量燒杯中，用超聲波震蕩樣品30s充分分散，形成均勻的懸濁液；（4）將步驟（3）的液體加入到燒杯中開始測(cè)量。3個(gè)斷面表層沉積物樣品粒度實(shí)驗(yàn)在南京大學(xué)海岸與海島開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

表層沉積物粒度參數(shù)的計(jì)算和分類參見文獻(xiàn)［20］和 ［21］。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 圓陀角恒大圍墾海堤前潮灘yb1斷面表層沉積物粒度特征

由圖2可知，圓陀角附近潮灘恒大集團(tuán)圍墾海堤前潮灘yb1斷面表層沉積物類型絕大部分為砂，其中砂含量為100%的表層沉積物樣品數(shù)占總樣品數(shù)的62.5%，除樣品yb1－18砂含量為95.15%外，其它23個(gè)表層沉積物樣品砂含量均超過97%；粉砂含量極少，粉砂含量的平均值為0.92%，最大值僅為4.3%；粘土含量最少，僅樣品yb1－18粘土含量為0.55%，其它23個(gè)表層沉積物樣品粘土含量均為0。圓陀角附近潮灘yb1斷面粒度分析結(jié)果揭示了恒大圍墾海堤前潮灘砂質(zhì)海岸的特征。

圖2 圓陀角yb1斷面表層沉積物粒度組分變化

圓陀角yb1斷面表層沉積物粒度參數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖3）表明：yb1斷面表層樣品平均粒徑的范圍在2.243～2.746Φ之間，平均值為2.448Φ，表層沉積物總體上呈現(xiàn)由岸向海變細(xì)的趨勢(shì)。分選系數(shù)的最大值為0.988，最小值為0.405，平均值為0.563，分選程度屬于好－較好，屬于高能環(huán)境下分選的結(jié)果。偏態(tài)的變化范圍為－0.094～1.426，平均值為0.423，除樣品yb1－4和 yb1－19為負(fù)偏外，其它22個(gè)表層沉積物樣品均為正偏，表明恒大圍墾海堤附近潮灘主要為堆積環(huán)境，僅局部存在侵蝕現(xiàn)象。峰態(tài)最的大值為1.943，最小值為0.503，平均值為0.86，屬于很窄－中等。表層樣品的的分選系數(shù)、偏態(tài)和峰態(tài)的變化趨勢(shì)較為一致，且波動(dòng)變化較為明顯，并均在樣品yb1－18出現(xiàn)明顯的峰值（圖3）。

圖3 圓陀角yb1斷面表層沉積物粒度參數(shù)變化

2.2 圓陀角互花米草灘yb2斷面表層沉積物粒度特征

圓陀角yb2斷面9個(gè)表層沉積物樣品粒度實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，yb2斷面沉積物類型主要為粉砂，粉砂含量的范圍是63.08～79.92%，平均值為73.19%；砂和粘土含量相對(duì)較少，其中砂含量的變化范圍為3.66～26.57%，平均值為12.14%；粘土含量的最大值為17.31%，最小值為9.29%，平均值為14.66%，且靠近預(yù)制板小路附近的表層沉積物樣品中砂含量較多，而離預(yù)制板小路較遠(yuǎn)的互花米草灘中表層沉積物樣品中砂含量較少，粘土含量較多，可能主要受預(yù)制板小路附近人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致預(yù)制板小路附近的表層沉積物相對(duì)較粗。yb2斷面表層沉積物粒度揭示了粉砂淤泥質(zhì)海岸的沉積特征。

圖4 圓陀角yb2斷面表層沉積物粒度組分變化

圓陀角yb2斷面9個(gè)表層沉積物樣品粒度參數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖5）表明，表層沉積物平均粒徑的變化范圍是5.314～6.449Φ，平均值為5.967Φ。分選系數(shù)的最大值為2.039，最小值為1.594，平均值為1.808，分選程度總體較差。偏態(tài)的范圍為0.851～1.804，平均值是1.387，屬于正偏－極正偏，指示圓陀角yb2斷面附近潮灘為淤積環(huán)境。峰態(tài)和分選系數(shù)變化趨勢(shì)較為一致，峰態(tài)的最大值為2.638，最小值為2.101，平均值為2.376，峰態(tài)寬。圓陀角yb2斷面表層沉積物粒度參數(shù)揭示采樣區(qū)域?yàn)榧?xì)顆粒物質(zhì)為主的沉積環(huán)境，這與作者野外觀測(cè)到的互花米草灘不斷淤積細(xì)顆粒物質(zhì)相一致，說明分析結(jié)果可靠。

圖5 圓陀角yb2斷面表層沉積物粒度參數(shù)變化

2.3 圓陀角附近潮灘yb3斷面表層沉積物粒度特征

圓陀角附近潮灘yb3斷面表層沉積物粒度測(cè)試結(jié)果表明，yb3斷面沉積物主要為粉砂，粉砂含量的最大值為79.55%，最小值為46.39%，平均值為69.62%。砂和粘土含量相對(duì)較少。其中砂含量的變化范圍為1.65～48.95%，平均值為16.24%，變化較為顯著；粘土含量的變化范圍在4.66～20.05%之間，平均值為14.14%。以上粒度分析結(jié)果揭示yb3斷面表層沉積物粉砂淤泥質(zhì)潮灘特征，這與yb2斷面分析結(jié)果基本一致。

由圖6可知，圓陀角附近潮灘的yb3斷面上，從水邊線附近的光灘（yb3－1—yb3－3）到互花米草灘前 緣 （yb3－4—yb3－6）到 互 花 米 草 灘 （yb3－7—yb3－11）到海堤前潮灘（yb3－12—yb3－13），表層沉積物粒度變化較為明顯，沉積物顆粒最細(xì)的為互花米草灘的5個(gè)樣品，其次為粉砂淤泥質(zhì)光灘的3個(gè)樣品；花米草灘前緣的3個(gè)樣品較粗，海堤前潮灘的2個(gè)樣品最粗，尤其是海堤前的樣品yb3－13，砂含量高達(dá)48.95%，而粘土含量?jī)H為4.66%。

圖6 圓陀角yb3斷面表層沉積物粒度組分變化

圓陀角yb3斷面表層沉積物樣品平均粒徑范圍在4.454～6.775Ф，平均值為5.899Ф，越接近海堤，沉積物越粗。分選系數(shù)的最大值為2.006，最小值為1.468，平均值為1.761，分選程度總體較差，且離海堤越近分選程度越差，主要與海堤前灘面水動(dòng)力條件更為復(fù)雜有關(guān)。峰態(tài)與偏態(tài)的變化趨勢(shì)較為一致，峰態(tài)的變化范圍在1.974～2.653之間，峰態(tài)寬；偏態(tài)的變化范圍為0.964～1.86，平均值為1.384（圖7），總體為正偏－極正偏，指示yb3斷面附近為淤積環(huán)境，且越接近海堤，正偏數(shù)值越大，代表沉積物越粗，這與上述粒度變化分析結(jié)果相一致。

圖7 圓陀角yb3斷面表層沉積物粒度參數(shù)變化

3 討 論

3.1 圓陀角附近潮灘表層沉積物粒度參數(shù)對(duì)沉積環(huán)境的指示意義

沉積物粒度參數(shù)在一定程度上可以指示沉積和動(dòng)力環(huán)境的變化［22］。平均粒徑往往可以指示動(dòng)力環(huán)境的平均強(qiáng)度，動(dòng)力條件強(qiáng)，沉積物較粗，動(dòng)力條件弱，沉積物較細(xì)。分選系數(shù)一般可指示動(dòng)力環(huán)境對(duì)碎屑沉積物的分選能力，其數(shù)值越大，分選性越差；數(shù)值越小，分選性越好。偏態(tài)可在一定程度上指示潮灘環(huán)境變化，偏態(tài)為正值代表堆積環(huán)境，正值越大，沉積物顆粒越粗；偏態(tài)為負(fù)值則指示侵蝕環(huán)境［23，24］。

圓陀角附近潮灘yb1斷面表層沉積物平均粒徑明顯較yb3斷面和yb2斷面粗，說明yb1斷面附近潮灘動(dòng)力條件較強(qiáng)。圓陀角附近潮灘受長(zhǎng)江北支徑流、沿岸流、波浪和風(fēng)暴潮等河海水動(dòng)力的綜合影響，動(dòng)力環(huán)境非常復(fù)雜，因此潮灘3個(gè)斷面的表層沉積物的分選性均較差。除表層沉積物樣品yb1－4和yb1－19為負(fù)偏外，3個(gè)斷面的其它表層沉積物樣品均為正偏，指示圓陀角附近潮灘主要為堆積環(huán)境，僅局部地區(qū)為侵蝕環(huán)境，表層沉積物樣品yb1－4和yb1－19出現(xiàn)負(fù)偏的主要原因可能是采樣點(diǎn)位于潮水溝附近，較強(qiáng)的水動(dòng)力增加了對(duì)潮水溝的侵蝕所致。圓陀角附近潮灘3個(gè)斷面表層沉積物粒度參數(shù)變化均指示潮灘總體上屬于淤積環(huán)境，僅yb1斷面存在局部侵蝕現(xiàn)象。

3.2 圓陀角附近潮灘表層沉積物粒度記錄的人與自然協(xié)同作用下的海岸環(huán)境變化

近50年來灘涂圍墾等人類活動(dòng)和風(fēng)暴潮等自然因素均對(duì)圓陀角附近潮灘地貌演化產(chǎn)生了深刻的影響?；セ撞菔浅睘┧w運(yùn)動(dòng)的阻礙物，潮流和波浪進(jìn)入互花米草灘過程中，因植被對(duì)水流的阻擋，水動(dòng)力大大減弱，從而產(chǎn)生了互花米草灘前緣粗化帶；互花米草灘中因水動(dòng)力大大被消弱，有利于細(xì)顆粒物質(zhì)沉積，形成互花米草灘細(xì)化帶，沉積物粒度明顯比粉砂淤泥質(zhì)光灘更細(xì)［25－27］。

基于野外考察和粒度分析結(jié)果，恒大圍墾海堤的修建導(dǎo)致圓陀角附近海岸環(huán)境發(fā)生較明顯的變化。恒大圍墾海堤向海凸出（圖1），受自北向南蘇北沿岸流的影響，大量泥沙在海堤南側(cè)的波影區(qū)沉積，形成泥質(zhì)沉積區(qū)［25］。圓陀角表層沉積物yb2和yb3斷面位于恒大圍墾區(qū)南側(cè)，表層沉積物類型主要為粉砂，體現(xiàn)了粉砂淤泥質(zhì)潮灘的沉積特征。yb3斷面表層沉積物樣品yb3－4—yb3－6因采樣點(diǎn)位于互花米草灘前緣粗化帶，沉積物粒度明顯比粉砂淤泥質(zhì)光灘表層沉積物樣品yb3－1—yb3－3和互花米草灘表層沉積物樣品yb3－7—yb3－11更粗；表層沉積物樣品yb3－12和yb3－13靠近海堤前潮灘，其水動(dòng)力較強(qiáng)，疊加2007年3月4日南通附近海域發(fā)生的38年來最強(qiáng)的一次溫帶風(fēng)暴潮的強(qiáng)烈影響，表層沉積物明顯較粗。yb1斷面附近潮灘已呈現(xiàn)出的砂質(zhì)潮間帶沉積特征（圖1），可能受恒大圍墾海堤和風(fēng)暴潮的綜合影響，海堤前水動(dòng)力增強(qiáng)導(dǎo)致沉積物顆粒粗化所致。根據(jù)表層沉積物采樣點(diǎn)與恒大圍墾海堤及其南側(cè)波影區(qū)的遠(yuǎn)近，3個(gè)的斷面表層沉積物粒度由粗到細(xì)的順序?yàn)椋簓b1＞yb3＞yb2。3個(gè)斷面表層沉積物粒度變化體現(xiàn)了圓陀角附近潮灘沉積物對(duì)圍墾、風(fēng)暴潮和互花米草促淤的快速響應(yīng)。

4 結(jié) 論

（1）圓陀角yb1斷面粒度分析結(jié)果表明，恒大圍墾海堤前潮灘表層沉積物絕大部分為砂，粉砂和粘土的含量非常少，體現(xiàn)了恒大圍墾海堤前砂質(zhì)海岸的沉積特征，其主要原因是海堤和風(fēng)暴潮增加了堤前潮灘的水動(dòng)力，粗顆粒物質(zhì)因能適應(yīng)高能環(huán)境得以沉積。yb1斷面粒度參數(shù)計(jì)算結(jié)果揭示恒大圍墾海堤前潮灘主要為堆積環(huán)境，僅在局部存在侵蝕現(xiàn)象。

（2）圓陀角yb2和yb3斷面沉積物類型主要為粉砂，砂和粘土含量相對(duì)較少，體現(xiàn)粉砂淤泥質(zhì)潮灘的沉積特征。yb2和yb3斷面粒度參數(shù)計(jì)算結(jié)果指示采樣點(diǎn)附近潮灘為淤積環(huán)境。

（3）圓陀角附近潮灘不同沉積區(qū)表層沉積物顆粒的粗細(xì)順序是：海堤前潮灘＞粉砂淤泥質(zhì)光灘＞互花米草灘。

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