渤海海域地形類型與分布特征

渤海海域地形類型與分布特征

渤海是中國(guó)唯一的內(nèi)海。除渤海公路和黃海公路外，其他三個(gè)方面都被中國(guó)陸地所包圍。雖然渤海平均水深只有18m,但海底發(fā)育了比較豐富的地貌形態(tài)。同時(shí),渤海是我國(guó)海洋生物和油氣資源的主要產(chǎn)區(qū)之一,對(duì)渤海海底的地貌形態(tài)和演變的研究,不僅是我國(guó)近海海洋調(diào)查和研究的重要內(nèi)容,還對(duì)渤海海洋工程開發(fā)具有十分重要的意義。在20世紀(jì)50年代我國(guó)開展的全國(guó)海洋綜合性調(diào)查中,就對(duì)渤海海底地形地貌進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。此后幾十年里,關(guān)于渤海的相關(guān)論述和研究基本都是基于此次調(diào)查,如20世紀(jì)80年代秦蘊(yùn)珊等1渤海潮波和構(gòu)造環(huán)境渤海位于我國(guó)大陸的東北部,位于37°07′~41°00′N,117°35′~121°10′E,是一個(gè)深入中國(guó)大陸的淺海,南北長(zhǎng)約480km,東西寬約300km,面積7.7×10渤海的潮汐與潮流能量大,是該海區(qū)最主要的水文動(dòng)力環(huán)境因素。潮波通過渤海海峽進(jìn)入渤海,分別傳向遼東灣和渤海灣,在地形和地轉(zhuǎn)偏向力作用下形成2個(gè)逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)潮波。2個(gè)旋轉(zhuǎn)潮波的無潮點(diǎn)分別位于秦皇島和黃河口近海。在渤海中東部為不規(guī)則的半日潮流,在渤海灣及萊州灣為規(guī)則半日潮流。渤海的波浪以風(fēng)浪為主,具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)。冬春兩季多為西北浪和北向浪;夏秋兩季浪向偏南,但受北向臺(tái)風(fēng)影響時(shí),也會(huì)出現(xiàn)東南浪向。影響渤海的大洋性海流夏季為黑潮暖流的分支,冬季為東海寒流。沿岸流主要分為2支:一支北起秦皇島,南到渤海灣,大致呈NE—SW向,主要受東北風(fēng)影響,流勢(shì)較強(qiáng)而穩(wěn)定;另一支南起黃河口附近,北到渤海灣,大致呈SE—NW向,主要受東南風(fēng)的影響。在地質(zhì)構(gòu)造上,渤海是新生代的隆起和坳陷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沉降盆地,位于營(yíng)口隆起帶、華北坳陷區(qū)、魯西隆起區(qū)及郯廬斷裂帶交匯之處。整個(gè)渤海灣盆地可以劃分為6個(gè)坳陷(遼河坳陷、渤中坳陷、黃驊坳陷、濟(jì)陽(yáng)坳陷、冀中坳陷和東濮坳陷)和2個(gè)隆起(滄縣隆起和埕寧隆起)。盆地內(nèi)新生代活動(dòng)斷裂發(fā)育,以NE向?yàn)橹鲗?dǎo)走滑斷裂,與之配套的有NEE,近EW及NW向次級(jí)斷裂2海底地貌類型基于調(diào)查得到的水深、聲納和淺地層資料及歷史資料,按形態(tài)與成因相結(jié)合的原則,渤海海底地貌可劃分為海岸帶地貌和陸架地貌兩種二級(jí)地貌類型,其中海岸帶地貌包括潮間帶和水下岸坡兩個(gè)亞類,三級(jí)地貌類型的劃分和微地貌形態(tài)類型(表1和圖1)。2.1海岸的土壤2.1.1潮灘、砂巖、巖灘渤海潮間帶地貌類型主要有粉砂淤泥質(zhì)潮灘、巖灘和沙灘。1)粉砂淤泥質(zhì)潮灘是渤海海域分布最廣的潮間帶地貌類型,遼東灣頂部自葫蘆島至鲅魚圈區(qū)、渤海灣沿岸、萊州灣西岸現(xiàn)行黃河口至虎頭崖都發(fā)育了此類潮灘,寬度可達(dá)5~15km,為渤海3個(gè)海灣沿岸大河攜帶泥沙沿岸堆積而成。潮灘上的沉積物主要由淤泥質(zhì)粉砂,一般較為松散,且周期性地接受到海水的淹沒和出露,侵蝕淤積變化復(fù)雜,灘面上發(fā)育小型沖刷潮溝、各種波痕和侵蝕凹坑。2)沙灘和巖灘相對(duì)較少,分布也比較分散,沙灘主要分布在遼東灣東岸和西岸,寬度一般在幾十米,河口附近可達(dá)幾百米到一千米,沙灘上多發(fā)育平行于海岸的條帶狀沙脊和沙堤,如秦皇島及洋河口附近高潮線上部發(fā)育的沙堤。3)巖灘主要分布在遼東灣西岸和山東半島北部的岸段,波浪強(qiáng)烈侵蝕的海岸岬角區(qū),海蝕崖、海蝕洞穴和海蝕平臺(tái)等地貌形態(tài)發(fā)育普遍。2.1.2水下走廊的土壤1水下三角洲沉積相渤海沿岸河流眾多,且含沙量大,泥沙在河口迅速堆積形成各類水下三角洲是渤海水下岸坡地貌的重要特點(diǎn)。規(guī)模較大的黃河、灤河、六股河、遼河和海河河口均發(fā)育水下三角洲。位于萊州灣西部的現(xiàn)代黃河水下三角洲是1976年黃河改道清水溝流路以來形成的水下堆積體,由三角洲前緣、三角洲側(cè)緣和前三角洲組成。三角洲前緣有明顯的平臺(tái)區(qū)和斜坡區(qū),低潮線至2m等深線內(nèi)的平臺(tái)區(qū)地勢(shì)平坦,寬度約4km,沉積物粒度略粗,也可稱作河口沙壩;2m等深線以深的斜坡區(qū)坡度0.2‰~0.3‰,是水下三角洲坡度最大的部分,寬2.9~5.3km,上部較陡,下部較緩,斜坡坡折出現(xiàn)在11~12m等深線附近。三角洲側(cè)緣位于河口外南北兩側(cè)低潮線至12~13m水深內(nèi),又稱爛泥灣,坡度0.6‰~1‰,坡度變化小,沉積物為粘土質(zhì)粉砂,河口中部明顯變細(xì)。前三角洲位于水深約12~18m,海底地形平坦,寬度可達(dá)13km,前三角洲之外坡度更加平緩。黃河水下三角洲是渤海海底地形變化最快的地區(qū)之一,在1976年改道初期年均造陸速度可達(dá)44.8km遼河水下三角洲位于遼東灣頂部,是遼河、雙臺(tái)子河、大凌河和小凌河共同沉積聯(lián)合形成的,向?？裳由熘?0m等深線以外,坡度為0.3‰~0.4‰。在遼河和雙臺(tái)子河河口及口外海濱普遍有沙壩沉積體系發(fā)育,如遼河西灘,蓋州灘等。三角洲東側(cè)發(fā)育一組與灣頂幾近垂直的狹長(zhǎng)凹槽,槽深1~2m,最長(zhǎng)可延伸至30m等深線外,為大凌河—遼河海底古河道。水下三角洲東西兩側(cè)近岸區(qū)域發(fā)育與岸線平行的壟狀潮流沙脊,高5~10m,長(zhǎng)數(shù)十千米。據(jù)研究,這些沙脊是冰后期被淹沒的古濱海堆積地貌殘留體經(jīng)現(xiàn)代潮流改造形成的海河水下三角洲位于渤海灣北部,由河口向外輻射,等深線呈階梯狀排列,外緣至8~10m等深線附近,平均坡降為0.36‰。全新世地層為三角洲和淺海相粉砂層,厚度自陸向海減薄,表層沉積物主要由粘土質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)粘土等細(xì)粒物質(zhì)組成。近年來海河流域水資源開發(fā)迅速增加,入海徑流量和含沙量急劇減小,海河水系入海水量已近枯竭,而海岸波浪和潮流侵蝕攜帶進(jìn)入河口的泥沙量要大得多灤河水下三角洲為波控型水下三角洲,全新世灤河由曹妃甸逐漸向東遷移至現(xiàn)代灤河口期間曾多次改道。現(xiàn)行河口自1915年以來發(fā)育形成的水下三角洲是規(guī)模較小,從口門起到水下三角洲前緣坡折止,長(zhǎng)約5.5km,外緣在13m等深線附近,坡度由岸向海逐漸變小,沉積物也由粗變細(xì),由細(xì)砂逐漸變?yōu)檎惩临|(zhì)粉砂,直至粉砂質(zhì)粘土。水下三角洲北部發(fā)育小型潮流沙脊。六股河河口水下三角洲受波浪、潮流及風(fēng)暴潮共同作用,河口西南外緣線在10~13m等深線附近。在南向較強(qiáng)海流的作用下,六股河攜帶的泥沙被大量向SWW向運(yùn)移,形成水下沙脊群,最明顯的有3條,當(dāng)?shù)厝朔Q為“三道崗”(圖3)?！叭缻彙背手笭罘植?起始于二河口南側(cè),各沙脊距離較近,沙脊面陡峭,其上發(fā)育有沙波,密布沙紋,向西南延伸至長(zhǎng)灘河口正南方。2尾浚段亞三角洲1885年黃河在銅瓦廂決口改道由山東半島北部入海以來,尾閭擺動(dòng)頻繁,曾發(fā)生數(shù)十次較大規(guī)模的改道,每次均形成一個(gè)亞三角洲,使該段岸線迅速淤長(zhǎng),而廢棄段則快速蝕退3水下堆積岸坡堆積岸坡地貌過程以堆積作用為主,其發(fā)育岸段往往也是淤泥質(zhì)海岸和潮灘發(fā)育岸段,由沿岸大型河流攜帶的大量泥沙入海隨沿岸流擴(kuò)散、淤積而成,沉積物較細(xì),多為粘土質(zhì)粉砂。渤海水下堆積岸坡主要分布于河口附近和水動(dòng)力作用較弱的海灣內(nèi),如南堡南岸、萊州灣沿岸和遼東半島西岸的復(fù)州灣、普蘭店灣和金州灣。岸線平直,岸坡寬6~10km,金州灣和普蘭店灣最寬處可達(dá)30km。受堆積作用影響,岸坡地勢(shì)平坦,坡度小于0.1‰,坡腳水深一般為5~10m。4水下岸坡地形水下侵蝕堆積岸坡是渤海分布最廣泛的岸坡類型,主要分布在遼東灣西岸、東岸和龍口灣內(nèi),地貌過程介于侵蝕、堆積作用之間。不同岸段水動(dòng)力的侵蝕和堆積作用的程度不同,岸坡坡度也有所不同。遼東灣西岸的葫蘆島港以南至六股河口以北、東岸鲅魚圈岸外、北戴河至大蒲河之間及龍口灣內(nèi)岸坡以堆積作用為主,坡度較小,為0.3‰~1‰,水深6~10m,主要沉積物為粉砂質(zhì)砂。六股河口以南至北戴河以北、灤河口與大清河口之間、遼東半島西岸的溫坨子至長(zhǎng)咀子之間、葫蘆山灣內(nèi)、老鐵山西角以北至營(yíng)城子灣和遼東灣一些島嶼附近海域水下岸坡受侵蝕作用較大,岸坡坡度陡,沉積物較粗,下界水深可達(dá)30m。大蒲河口和灤河口之間、遼東半島西岸太平灣以北海域岸坡起伏不平,水深10m以內(nèi),其上發(fā)育潮流沙脊群,表層沉積物以砂為主。5島北部細(xì)砂砂體渤海水下侵蝕岸坡分布較少,僅屺坶島北部岸段龍口灣界河口以南海域部分岸段有發(fā)育,岸坡狹窄、坡度陡。屺坶島北部受NE—SW向強(qiáng)漲落潮流的沖刷,水動(dòng)力作用較強(qiáng),10m等深線距岸700~800m,物質(zhì)成分較粗,主要為中粗砂。界河以南段水下岸坡僅1km左右寬,坡降為10‰,組成物質(zhì)以細(xì)砂、粉砂為主。6海底表層沉積相海灣堆積平原地貌主要分布在渤海灣和萊州灣等海灣內(nèi),水深20m以淺,坡度平緩,水動(dòng)力條件相對(duì)稍弱,接受河流和陸源物質(zhì)沉積,全新世沉積厚5~10m,地貌類型比較簡(jiǎn)單。由于水深較淺,海底表面受波浪垂直作用形成弱侵蝕微地貌,有點(diǎn)狀、鱗片狀、網(wǎng)狀、條紋狀沖刷坑槽,侵蝕高度0.1~0.5m(圖4)。海底表層沉積物類型渤海灣和萊州灣略有不同。渤海灣主底質(zhì)較細(xì),以淤泥質(zhì)粉砂為主,與黃河物質(zhì)的擴(kuò)散有關(guān)。萊州灣則受黃河和山東半島沿岸河流直接影響,沉積物自灣頂?shù)纳跋蛲庵饾u變?yōu)榧?xì)粒的砂質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)砂。由于沉積物來源豐富充足,在萊州灣東部刁龍嘴近岸還發(fā)育一個(gè)較大的水下堆積砂體———萊州淺灘。淺灘長(zhǎng)達(dá)25km,呈NW—SE走向,根部寬5.5km,整體呈向西傾斜的“7”字折頭形狀,砂體凈高達(dá)8~10m,灘面上發(fā)育沙波和沙紋。2.2地面巖石2.2.1深槽地形地貌渤海中部陸架中央地勢(shì)低洼,發(fā)育帶狀陸架侵蝕洼地。洼地北部沿遼東灣東西兩岸向中部?jī)A斜,向南延伸至渤海中部,寬27km,走向NE—SW,與渤海主要斷裂郯廬斷裂走向一致,其發(fā)育受基本構(gòu)造格局控制,全新世潮流的侵蝕作用也對(duì)其有一定影響。洼地南部始于渤海灣堆積平原北部海河水下河谷,向東延伸至渤海海峽口,渤海灣南部地勢(shì)南部平坦北部自海河水下河谷16m等深線外地勢(shì)出現(xiàn)傾斜,形成近東西向的洼地地貌,洼地底部崎嶇不平,發(fā)育明顯的潮流侵蝕溝槽和潮流脊。曹妃甸南側(cè)深槽為一近東西走向的狹長(zhǎng)深槽,長(zhǎng)38km,寬5km,槽底水深最深可達(dá)39m,近年來由于曹妃甸人工島的建設(shè),曹妃甸南側(cè)的深槽受侵蝕加劇,比歷史記載的水深有所加深。南部洼地的形成與渤海古河系的流路有很大關(guān)系,古黃河曾北徙繞經(jīng)天津流經(jīng)渤海陸架流入黃海,它大致經(jīng)由海河水下溺谷,穿過渤海中心海底的緩淺谷進(jìn)入老鐵山水道沖刷槽2.2.2海底沉積的深掘與侵蝕渤海海峽北部為潮流進(jìn)入渤海的主要通道,潮流最大流速超過5kn,強(qiáng)大的潮流將海底沉積物掏起,形成深達(dá)60~84m的沖刷深槽(老鐵山水道),在地貌上為深掘的陸架侵蝕洼地(海釜),沖刷深槽在海峽處呈東西方向,進(jìn)入渤海后向北偏轉(zhuǎn),與渤海M2.2.3陷盆地沉積型渤海中部水動(dòng)力環(huán)境較弱,海底受陸源沉積物堆積作用影響,在遼東灣中部形成以堆積作用為主的平坦的現(xiàn)代陸架堆積平原,其分布位置與渤海構(gòu)造上的抝陷盆地向?qū)?yīng)。全新世沉積厚度僅有數(shù)米,沉積物較細(xì),以細(xì)砂為主,受黃河物質(zhì)擴(kuò)散影響顯著。陸架堆積平原水深18~26m,地勢(shì)平坦,僅秦皇島水下岸坡外側(cè)略向中部洼地傾斜。2.2.4侵蝕性流礦的沉積渤海灣和萊州灣外的陸架平原處在渤海海峽和渤海灣之間,由渤海海峽進(jìn)出的潮流對(duì)其存在一定的侵蝕作用,形成平坦的陸架侵蝕堆積平原地貌,水深20~25m,地勢(shì)平坦,表層沉積物為粘土質(zhì)粉砂。其中灤河水下三角洲南側(cè)的部分,潮流沖刷作用強(qiáng)烈,海底表面粗糙,發(fā)育侵蝕溝槽、沙脊、沙波等微地貌。2.2.5巖礁地形侵蝕因素渤海海峽是潮流進(jìn)出渤海的主要通道,長(zhǎng)期強(qiáng)潮流作用將海峽南部海底沖刷出一系列東西向大小不等的沖刷深槽。槽間為廟島群島及周圍的巖礁,地形起伏劇烈,形成起伏的陸架侵蝕平原地貌。海底沉積物北粗南細(xì),隍城島附近至老鐵山水道為粉砂質(zhì)砂,廟島海峽至大欽島之間受山東半島北岸黃土海岸侵蝕影響沉積物以粉砂為主。海峽西南部登州水道西南側(cè)發(fā)育一個(gè)潮流堆積沙體,通常被稱作“登州淺灘”,基本呈東西走向,與登州水道和潮流走向一致,是登州水道形成的潮流三角洲地貌體系的一部分2.2.6沙脊的走向配置遼東淺灘沙脊由老鐵山水道的頂部向遼東灣呈指狀輻射,形狀如同伸開的手指。單條沙脊長(zhǎng)度7~33km,寬2~5km,較大的沙脊有6條,由東向西依次排列,中間4條基本呈南北方向。最西側(cè)的6號(hào)沙脊稍微向西北傾斜,從中間斷開成為兩條。沙脊間為潮流沖刷深槽,形成脊槽相間的地貌形態(tài)。脊槽水深相差最大的3號(hào)沙脊脊槽差可達(dá)24.5m,沉積物類型脊粗槽細(xì),在脊部一般為細(xì)砂和中細(xì)砂,槽底為粉砂質(zhì)砂。2.2.7沙脊向沙席過渡渤中淺灘沙席位于遼東淺灘沙脊的西側(cè),水深20~22m,是一片較為平坦的砂質(zhì)沉積體。淺灘中間稍微凸起,在沙席東南部靠近老鐵山水道的一側(cè),砂體變?yōu)闂l帶狀,像拖出的3條彗尾,指向水道。這顯示了該處潮流流速由往復(fù)流變?yōu)樾D(zhuǎn)流,形成相應(yīng)的沉積體形態(tài)由沙脊向沙席過渡的過程。遼東淺灘沙脊堆積區(qū)、渤中淺灘潮流沙席堆積區(qū)和老鐵山水道沖刷槽共同組成了渤海東部潮流沙脊體系,是現(xiàn)代潮流作用形成的堆積地貌而非古殘留地貌2.2.8海底坡降體系現(xiàn)代灤河水下三角洲前緣外為古灤河在1915年以前發(fā)育的一系列三角洲形成的古三角洲平原,其地形平坦,坡度平緩,海底坡降在2‰~3‰之間,外緣水深可達(dá)15~20m等深線附近。海底表層沉積物顆粒較粗,以灰黃色、灰褐色的細(xì)砂為主。2.2.9規(guī)則砂體沉積物遼東灣中部有一個(gè)碟形的30m等深線圈閉的低洼地帶,水深最大可達(dá)33m,通常被稱為“遼中洼地”,沉積物以粉砂為主,兩側(cè)較粗,雜以礫石、貝殼等,分選較差。遼東灣頂部的古河道由洼地頂部伸入洼地中,表明該處曾經(jīng)一度位于河口或?yàn)I岸環(huán)境,后來為薄層現(xiàn)代沉積物所覆蓋。在全新世海相沉積層之下,為晚更新世末期或全新世早期的埋藏湖沼沉積,其地貌形態(tài)基本保留晚更新世低海面時(shí)期的原貌3海底地貌的控制因素渤海海底地貌的發(fā)育和演化受到地球內(nèi)外營(yíng)力的綜合影響。構(gòu)造和氣候變化形成的古地貌是控制渤海海底地貌格局的基礎(chǔ),入海河流以及波浪和潮流等水動(dòng)力對(duì)海底的侵蝕和堆積作用是塑造現(xiàn)代海底地貌的重要因素。同時(shí),渤海沿岸近年來大規(guī)模的人類活動(dòng)也使渤海海底地貌更加豐富。1建筑和古代土地渤海是新生代的隆起和坳陷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沉降盆地,強(qiáng)烈隆起和斷陷的構(gòu)造格局對(duì)其地貌發(fā)育的控制作用非常明顯21氣候變化和海平面上升渤海海底地貌的發(fā)育與氣候變化導(dǎo)致的全球海平面上升有密切的關(guān)系。末次盛冰期時(shí)全球海面下降130m,中國(guó)東部陸架出露85萬km32現(xiàn)代波浪流等水動(dòng)力對(duì)海底地形的設(shè)計(jì)首先,渤海3面環(huán)陸,陸地河流對(duì)渤海沉積物的貢獻(xiàn)達(dá)90%4人類活動(dòng)的影響近幾十年來,隨著對(duì)環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的開發(fā),人