關于綠島灣高能海岸成因的研究

侯高峰

摘要：綠島灣位于黃島金沙灘東北部、膠州灣灣口附近，為砂礫質高能海岸。基巖類型主要為白堊系青山群的火山巖，由于該處海岸受外海漲落潮、季風、膠州灣漲落潮的影響，水動力條件復雜多變，砂礫質高能海岸沉積體系發育。在實習過程中，從綠島灣礫石海岸的沉積特征入手，并結合綠島灣周圍水動力地質條件，對綠島灣高能礫石海岸的成因進行了分析。認為基巖類型、膠州灣漲落潮、海岸帶的地形條件三個要素決定了綠島灣砂礫質高能海岸的沉積體系。

關鍵詞：綠島灣；砂礫質高能海岸；水動力地質條件

一、研究區概況

綠島灣位于山東省青島市經濟技術開發區黃島鳳凰島東北部綠島嘴的東北邊緣，膠州灣口附近，波浪、潮汐作用相當強烈；西與陸地相接，有海拔約300m左右的山地；其正西方為相對低矮的地帶，向內寬度減小。該處地形在整體上呈現西高東低的分布形式，灣口北面和南面有出露的基巖伸人到海。該區基巖類型主要為白堊系青山群火山巖，其中發育侵入巖體。侵入巖體的主要巖性為花崗斑巖、黑云母花崗巖及中細粒花崗巖。巖石性質堅硬，結構致密，具有很強的抗侵蝕和風化能力，因此灣口的北面和南面都有基巖伸人到海。灣口周圍的基巖海岸由于波浪的沖蝕作用，形成了海蝕崖、海蝕槽等地貌特征。綠島灣砂礫質海灘沉積物的來源大多來自于周圍基巖海岸海蝕崖的坍塌所形成的碎屑，而且這些碎屑具有很高的抗磨蝕強度，在波浪的長期搬運、沉積作用下綠島灣被塑造成一個完整的砂礫質海灘。

二、砂礫質海灘的沉積特征

砂礫質海灘的礫石成分主要為安山質的火山角礫巖以及火山凝灰巖、石英正長斑巖、花崗巖。其中火山凝灰巖呈灰色，塊狀構造，可見其中有撕裂的巖屑；石英正長斑巖呈黃紅色，斑狀結構，塊狀構造，斑晶主要為石英、正長石。同時在砂礫質海灘上可以見到角礫熔巖。

礫石粒徑分布在0.2cm～60cm之間，其中以粒徑在15cm左右的礫石居多。礫石分選較差，大多數礫石磨圓度中等一好，極少數棱角明顯。由于波浪和潮汐的共同作用，使得礫石沉積物在橫向和縱向上發生分選，形成有規律的帶狀地貌特征。在縱向上，從石灘的南部向北部，礫石粒徑在整體上變細，北端的礫石磨圓中等，分選相對南端變好。在橫向上砂礫質海灘的沉積物呈階梯狀分布，粒徑由陸向海遞減，但在階梯面附近粒徑會變粗，這是由于這個位置位于破浪帶附近水動力較強，因此沉積物顆粒粒徑比較粗。并且礫石的長軸大多平行于海岸線。

砂礫質海灘底部為砂質沉積，砂質沉積物以石英砂為主，分選磨圓都很好，充填于各個礫石之間的空隙之中，形成篩狀沉積。在低潮線附近會出露海灘砂，在砂質沉積物表面，由于波浪和潮汐的沖刷作用，形成沖刷線理和障礙痕等沉積構造和植物碎片。

三、綠島灣地形特征及水動力地質條件

從谷歌地圖上可以讀得砂礫質海灘的總體長度大約在300m左右，平均寬度在20m左右，海灘坡度約為20。左右，海岸坡度較陡。根據海岸水動力學的劃分，當水深小于1/2波長的深度時，波浪觸及海底波能開始增加，波高增大。隨著波浪向岸傳播，水深愈小，波高也逐漸增大，當水深為波高的兩倍時，波浪開始倒卷和破碎，稱為“破浪”，該地帶也稱為“破浪帶”。破浪帶內水動力強，對碎屑物質簸選、淘洗強烈。由于綠島灣海岸地形較陡，所以破浪帶距離潮上帶近，波浪的能量被滯留和消耗的較少，容易對海底產生磨蝕和破壞作用，在海岸帶更容易沉積需要強水動力條件的砂礫質沉積物，而粉砂、泥等弱水動力沉積物則在波浪和潮汐來回沖刷、淘洗的作用下被帶走。

由于綠島灣沒有河流匯入所以該地區水動力作用主要是波浪和潮汐。根據有關資料，綠島灣地區多風，主要風向為SE、N和NNW方向，風向對海浪向岸的沖擊方向有一定的影響，此外潮汐流的方向也會影響到到岸波浪的方向。而外海的潮汐方向一般為E、SE，除了外海潮汐流的影響，由于綠島灣北部緊鄰膠州灣灣口，膠州灣的漲落潮差對該地區水流方向也有較大的影響。前人對膠州灣潮汐動力的數值模擬表明，高潮發生時，該地區收膠州灣余流的影響，水體自東北向西南流動，低潮時自西南到東北沿岸流動以補充灣內水量Ⅲ。

綠島灣灣口的基巖略呈EN方向延伸，大致與波浪和潮汐水流的方向一致，或者其他方向的波浪撞擊基巖海岸產生折射，形成平行海岸的沿岸流，方向大致是由南向北，所以灣內的水體是趨于動蕩的，因此沒有形成像障壁海岸那樣的瀉湖沉積。并且由于波浪和潮汐的水流沒有受到灣口周圍出露的基巖的阻隔，能量損耗較少。上面已經提到綠島灣破浪帶距離海岸線較近，容易對海底進行磨蝕和破壞，在海岸沉積一些較粗的碎屑。根據砂礫質海灘上礫石的成分與周圍基巖海岸成分相一致的角度看，海蝕崖的坍塌形成的堆積物是海岸帶沉積物的重要來源。與灣口方向不一致的波浪會沖擊灣口周圍的基巖海岸會形成大量碎屑堆積物。而波浪也會在沖擊基巖海岸后方向發生折射形成平行海岸流的沿岸流，與垂直于海岸的波浪和潮汐水流一起將這些碎屑堆積物搬運到海岸。在搬運的過程中，碎屑之間相互碰撞、磨擦，并且由于水動力較強比較粗的碎屑如礫石最終會沉積在海岸上。碎屑物質沉積之后，在垂直海岸的水流往復推動下，海灘礫石之間相互碰撞磨損，分選和磨圓逐漸變好，在橫向上逐漸呈現有規律性的分布。而自南向北沿岸流的搬運作用使得海灘礫石不斷發生分選磨圓，最終在縱向上也呈現規律性的分布。

四、結論

砂礫質海灘一般形成于基巖海岸附近，是一種典型的波浪作用下形成的海岸地貌。綠島灣地區的砂礫質海灘有明顯的沉積分布特征，通過實地考察和查閱文獻可知造成這種現象的原因有了進一步的了解：

（1）綠島灣地區出露的基巖為中酸性的火山巖，巖石的結構致密。海岸上沉積的礫石大多為周圍出露基巖坍塌之后被搬運再沉積作用形成。

（2）綠島灣海岸的地形較陡，破浪帶距離海岸較近，波浪能量損耗的較少，更容易沉積砂礫質的沉積物。

（3）綠島灣周圍基巖海岸在遭受波浪侵蝕、垮塌之后，被波浪撞擊海岸折射形成的沿岸流以及受膠州灣漲落潮影響的潮汐流、波浪流搬運、磨蝕、分選、淘洗最終形成了綠島灣高能砂礫質海灘沉積體系。endprint