夾河口西側壩附近沉積物粒度特征分析

胡興驥 李峰 王瑩

摘 要： 根據2017年12月在煙臺市夾河入海口西側壩的附近所采集的6個表層樣品的沉積物粒度分析結果，探討了本地區的粒度分布特征和沉積作用。研究結果表明，本地區的沉積物的粒度具有典型的海灘砂特征。沉積物以砂為主，幾乎沒有粉砂、黏土和比較大的礫石，分選性也比較好。大壩右側沉積物順夾河從南到北，沉積物的顆粒逐漸變粗；大壩左側的沉積物整體上從海到陸也是呈現變粗的趨勢，但是，在潮間帶到岸邊的中間地帶有一段出現顆粒物粒徑變細的情況，是近岸往復水動力和當地地形的影響。

關鍵詞： 粒度分析；沉積環境；T形壩；水動力條件

0引言

粒度分析是研究沉積物中不同粒度的百分比含量及粒度分布特征的一種方法，能夠反映沉積環境的水動力特征，是沉積學研究中的一種普遍使用的方法[1]。在20世紀五六十年代，許多學者都已經利用已知環境中的沉積物粒度特征的資料，例如，粒度參數，概率值累積曲線，CM圖等等，進行了沉積相分析和古環境重建方面的大量前期研究[2-6]。沉積物或者沉積巖的粒度特征可以揭示出當地的沉積環境，粒度特征不同可以反映出不同的水動力條件，與此同時，粒度特征還受到物質來源，當地的地形地勢以及可能的人為因素的影響。近些年來，粒度分析得到了大量的應用，既可以將其應用于土壤分析、沙漠環境分析，還可以用于河湖沉積分析和海洋沉積物分析等。為了更好地對古環境進行研究，需要對現代的沉積物粒度特征進行分析，通過古今沉積物特征的對比，為古代環境重建和沉積相分析提供研究資料。

煙臺地區的海岸帶多為砂岸和巖岸，夾河口地區是典型的砂岸，屬于小型局地河流，十分具有研究意義。本地區地處海洋和河流的交互作用地帶，受到河海的雙重水動力影響。為了解夾河口大壩左右兩側的沉積地貌和水動力條件，得到比較客觀公正的觀點。經過實地采取河岸及海灘樣品，并對這些樣品進行了仔細的篩分稱量，對于夾河口的粒度特征有了基本的了解，對本地區的動力沉積環境和岸灘演變的研究提供一些基礎資料。

1研究區概況

夾河，地處煙臺市中心城區的西側郊區，由外夾河和內夾河兩條支流組成（圖1）。東支流為干流，稱外夾河，發源于海陽市郭城鎮的牧牛山，全長為75 km；西支流為內夾河（又稱清洋河），發源于棲霞市城南的小靈山一帶，全長為65 km。兩條支流在福山區東關村北1 km匯合稱大沽夾河（簡稱夾河），經經濟開發區的勝利東村注入黃海。T形壩位于夾河入?？谔?，地處海洋和陸地的交界地帶，既受到河流沖刷的影響，同時受到海洋潮流的沖刷，具有多樣的構造成因和沉積狀況。

①—JHB-1 ；②—JHB-2；③—JHB-3；④—JHB-4；⑤—JHB-5；⑥—JHB-6

圖1 研究區的地理位置

2樣品采集和數據處理

2.1研究地區和采樣方法

供試的樣品取自于夾河口，自河口東側從南到北，每隔50 m左右采集一次，分別編號為JHB-1、JHB-2、JHB-3，西側在平均高潮線到平均低潮線之間進行采集，間隔5 m左右，分別編號為JHB-4、JHB-5、JHB-6。取表層2 cm的沉積物。

2.2樣品分析和數據處理

2.2.1分析方法

粒度分析方法有很多種.目前常用的有沉降法、篩分法、激光光散射法等。篩分法具有簡單方便、直觀、設備成本低的優點，經過慎重考慮，選擇了這種方法為本次實驗使用。經過對粒度范圍的大致確定，全部樣品均用標準套篩進行處理分析。分析的時候選用的套篩為-2～4 Φ的范圍，其間隔為0.5 Φ。

2.2.2實驗步驟

考慮到樣品采集自沿海地區，受海水影響較大，含鹽率較高，容易板結，為使其充分分散，篩析前先將樣品進行洗鹽處理。樣品中如果有貝類或其他雜質，預處理時將其撿出。將采集到的樣品取200～300g放入1000 ml的燒杯中，加入清水，攪拌，靜置4-6 h，待上層水澄清時，緩慢地將水倒掉，重復3次，樣品可洗凈。

將洗鹽后的樣品放進烘干機放置24 h后取出，稱量100 g干樣進行篩析。篩析后每個樣品獲得14個粒度組分的數據。

2.2.3數據處理

將不同粒級的重量在excel里面換算成重量百分比，累積百分比。粒度參數計算參照?？思拔值拢‵olk and Ward，1957）提出的粒度參數計算公式進行計算（表1）。通常采用圖解法。使用Grapher5進行制圖工作，并根據所得數據繪制累積頻率曲線和頻率分布曲線，以及概率累積曲線。通過曲線讀出所需要的Φ值（表2）。利用CoreDRAW X4 SP2對制作出來的頻率曲線和累積曲線進行加工。

3 結果與討論

3.1平均粒徑

平均粒徑代表粒度分布的集中趨勢。如果用有效能來表示的話，則代表沉積介質的平均動力能（速度）。但是，沉積物的平均粒度在一定程度上還取決于源區物質成分的粒度。

研究區中各個采樣點的沉積物粒徑范圍在-2～4 Φ之間（0.0625～4 mm），主要粒度直徑分布在0～3 Φ之間（0.125～1 mm）。各樣品的粒徑平均值在1.37～2.12 Φ之間，平均為1.77 Φ。壩東側三個樣品，平均粒徑在1.37～2.12之間，均值為1.69；西側，平均粒徑位于1.71～2.04之間，均值為1.85。

3.2標準偏差

標準偏差（σ）表示粒徑頻率曲線的擴散程度，它的大小反映了沉積物分選的好壞?？煞譃橐韵聨讉€等級：

標準偏差介于0.41～0.73之間，平均值為0.56，分選以中等為主。本地區的顆粒分選基本上處于二三級，分選較好，σ值大都在0.5以下，沒有超過0.8。壩東側，標準偏差介于0.5～0.65，均值為0.6；西側，標準偏差介于0.41～0.73，均值為0.53。

本地區處于夾河入?？诘貛?，呈現出很明顯的濱海砂特征。河流沉積物是在單向水流的作用下，進行搬運、沉積，流速一旦發生變化，夾帶于水中的泥沙就會沉積下來，但河水流速變化的范圍較大而且比較頻繁，沉積物的粒級范圍分布也比較廣，而且河流沉積物的沉積速度也較快，時間較短，得不到后來水流對它進行充分分選的機會，所以河流沉積物的分選程度一般情況下不及海濱沉積物好，分選系數和標準偏差值和平均粒徑的變化范圍通常情況下較大。

本地區所受到的物源影響比較小，分選情況相對比較規則。

3.3偏度

偏度（SK）可以判別粒度分布的對稱性。這個概念反映了沉積過程中能量的變異情況，是用來測量頻率曲線的不對稱程度的一個數值。有學者指出[22]，它主要受沉積物屬性控制，既和沉積環境的類別有關，又和環境能量是否對應平衡有一定關系，還受到人為因素和計算方法的影響。

我們可以判斷，除去6號樣品外，本地區屬于近對稱類型，沉積物分選較好，反映出顆粒較細，沉積物的物質來源就比較的穩定。6號樣品偏度略微極端，結合表2，我們不難發現，它的分選狀況較差一些，物質來源較復雜。

3.5 頻率曲線

東西兩側沉積物的粒徑分布差別不大，成分均是以砂為主。不同的是，東側的頻率曲線呈近正態分布，西側曲線則有很明顯的粗尾存在。

3.6概率累積曲線

概率累積曲線可以反映出沉積物搬運方式和粒度分布之間的關系，能夠有效地認識到沉積物的搬運機制并且解釋沉積環境。沉積物的粒度成分按照它們的搬運方式的差別可以分為推移、躍移和懸移三種粗細不同的成分。

由于沉積物搬運方式的不同，我們在做概率值累積曲線圖的時候所得出的也并非是一條直線，有的可能是由幾個線段組成（圖3）。

T形壩東側2、3號樣品其曲線可以大致分為三個部分，呈現出“緩—陡—緩”的模式。西側4、5、6號樣品，呈現出“緩—陡”的模式，大致可以分為兩段。 對T形壩東西兩側部分的累積曲線進行比較，不難發現，相似度很大，粒度呈現出典型的海灘砂特征，以躍移成分為主，同時含有少量的推移和懸移成分。東側位于夾河口的位置，與T形壩的西側相比，它大致可以分為三段，反映出本區的沉積物顆粒粗細均有，沒有缺失和劇烈的變化。夾河地處低矮的丘陵地帶，沒有比較劇烈的起伏活動，所以下游沉積受到的流水作用比較穩定。本地區還受到一定的風力作用和海洋的潮流影響。T形壩東側斜率越離岸斜率越低，分選越差，由于T形壩的阻擋，主要受到海洋潮流作用和風力作用。西側與東側相比，其曲線為兩段或近似一段，表現出良好的分選性。

4研究結論

1.夾河口T形壩東西兩側表層的沉積物顆粒都以粒徑為0.125～0.5 mm的砂為主，礫石次之，粉砂和黏土的含量幾乎為零，具有比較好的分選性。

2.T形壩東西兩側的表層沉積物粒徑表現出區域的差異性，T形壩西側直接與海洋接觸，所以受到海洋的影響大；東側位于河流入海口，受到河流和海洋的雙重作用比西側更加明顯。西側的標準偏差均值0.53小于東側的0.6，所以它的分選要更好，；西側偏度均值-0.13大于0.27（右側偏度均值），顯示出西側的粗粒成分比東側的粗粒成分要多一些；西側峰態均值0.9小于東側峰態均值1.02，東側的峰比較尖銳，沉積物來源更加單一。

3.T形壩地區粒度分布頻率曲線總體上以單峰為主，表現出研究區域表層沉積物來源的相對單一性。從粒徑變化上看，T形壩東側部分從河到岸的變化是逐漸變粗；西側部分從海到陸也是總體上呈現變粗的趨勢，中間的部分粗粒物質比低潮線附近要低，是近岸往復水動力作用以及當地地形的影響。

參考文獻

[1]付曉芬.粒度分析在沉積環境中的應用[J]. 世界有色金屬， 2017（24）.

[2]高明波. 魯西大汶口地區全新世臨沂組沉積物粒度分布特征及地質意義[J]. 山東國土資源， 2018， 34（7）.

[3]鄧程文，張霞，林春明，等.長江河口區末次冰期以來沉積物的粒度特征及水動力條件[J].海洋地質與第四紀地質， 2016（6）：185-198.

[4]安福元，馬海州，樊啟順，等.粒度在沉積物物源判別中的運用[J].鹽湖研究， 2012， 20（1）：49-56.

[5]劉紅，何青，王元葉，等.長江口表層沉積物粒度時空分布特征[J].沉積學報，2007， 25（3）：445-455.

[6]馮利，秀麗， 宋湦，等. 萊州灣表層沉積物粒度和黏土礦物分布特征與運移趨勢分析[J].海洋科學， 2018， 42（2）：1-9.

作者簡介：胡興驥（1994- ），男，遼寧海城人，碩士研究生，主要從事自然地理學方向研究。