摘要：通過對山東半島南部日照段近岸海域116個表層沉積物粒度測試，分析了該區(qū)域表層沉積物的粒度特征，探討了其環(huán)境指示意義。結(jié)果表明，根據(jù)?？巳欠诸惙?，研究區(qū)沉積物類型以砂質(zhì)粉砂為主，為日照近岸海域沉積物主要類型，粉砂質(zhì)砂次之，呈條帶狀分布在砂質(zhì)粉砂東側(cè)，砂質(zhì)泥在研究區(qū)南部呈斑塊狀分布，泥質(zhì)砂呈零星斑狀分布在研究區(qū)；砂僅在北部兩城河口有一個站位，其分布與水動力條件基本吻合，受沉積物來源的影響，沉積動力環(huán)境由潮流、沿岸流以及沉積物來源共同控制影響。近岸海域沉積動力分區(qū)主要落于Pejrup三角圖分區(qū)的CⅢ區(qū)和CⅣ區(qū)，隨離岸距離增加，沉積動力過渡為BⅢ區(qū)，沉積動力增強，受潮流控制顯著。

關(guān)鍵詞：粒度參數(shù)；表層沉積；沉積動力；日照近岸海域

中圖分類號：P631.1 """文獻標識碼：A """doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.04.005

引文格式：姚強，衛(wèi)石印，楊春麗，等.日照近岸海域表層沉積物粒度特征及沉積環(huán)境分析［J］.山東國土資源，2024，40（4）：33-43. YAO Qiang， WEI Shiyin，YANG Chunli， et al. Analysis on Grain Size Characteristics and Sedimentary Environmentnbsp; of Surface Sediments in Rizhao Offshore Areas［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（4）：33-43.

0 引言

日照市位于山東半島東南部，南黃海西部，其獨特的地理位置和地質(zhì)環(huán)境決定了日照近岸海域海底沉積物具有鮮明的區(qū)域性特點［1］，沉積物主要來源于河流輸沙、海岸侵蝕以及泥沙的再分配［2-3］。近年來，許多學者圍繞南黃海和山東半島近岸海域表層沉積做了一定研究［4-11］，但仍存在一些問題：一是比例尺較小，難以反映研究區(qū)內(nèi)各類表層沉積物的細節(jié)［4-6］；二是山東海岸線較長且蜿蜒崎嶇，近岸海域地形地貌以及動力情況復(fù)雜，沉積物源、水動力等方面差異較大［7-11］，對區(qū)內(nèi)表層沉積物特征仍缺乏全面系統(tǒng)的認識。日照是魯南地區(qū)的直接出?？?，新亞歐大陸橋東方橋頭堡和“一帶一路”主要節(jié)點城市［12-13］，海域分布有數(shù)量頗多的省級、國家級海洋牧場，擁有綿延64km的優(yōu)質(zhì)海灘［14-15］，摸清其海域沉積物基本特征及影響因素對海岸帶地區(qū)開發(fā)利用具有重要意義。

本文以日照近岸海域表層沉積物為研究對象，通過粒度分布特征，結(jié)合沉積動力分區(qū)，探討日照近岸海域沉積環(huán)境及其控制因素，揭示其所蘊含的地質(zhì)環(huán)境指示意義，為近岸海域的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東南部的日照海岸帶地區(qū)，范圍北起兩城河口，南至繡針河口，大地構(gòu)造位置為蘇魯造山帶膠南-威海隆起區(qū)的嵐山凸起區(qū)，地處沂沭斷裂帶以東［16］，岬灣相連，以平直的砂質(zhì)海岸為主。日照的海域潮汐特征為正規(guī)半日潮，潮流按順時針方向旋轉(zhuǎn)，漲潮流主方向為SW向，落潮流主方向為NE向，漲落潮流均與海岸方向平行［14］。日照市最大的入海河流為中部的傅疃河，也是魯南地區(qū)最大的獨流入海河流，其次為北部的兩城河，濤雒河、巨峰河、龍王河和繡針河等均是山溪性河流。河流兩側(cè)發(fā)育較小的帶狀沖積平原，河口處水深5m以淺具有小規(guī)模的水下三角洲，水深15m以淺為坡度較緩的水下淺灘，水深15m以深為平緩的海底沖蝕平原［17］。受黃海沿岸流的影響，日照海底近岸泥沙由北向南運移，泥沙主要來源為沿岸河流入海物質(zhì)和沿岸沖刷物［14］。

1.2 材料與來源

2019年通過“魯日山漁61077”調(diào)查船，利用箱式取樣器，在日照市北部黃家塘灣和南部萬澤豐海域采集海底沉積物表層樣76站，2020年1月，利用抓斗取樣器在日照近岸北部、南部海域的3條剖面上采集海底沉積物表層樣40站（圖1），取樣間距為1.5～2km，每份樣品的濕重均大于2kg。L1剖面位于日照市北部海濱國家森林公園海域，L2剖面位于日照市北部萬平口海域，L3位于日照市南部金沙島海域。由于日照港及周邊海域進行過航道清淤工程，使表層沉積物粒度分布規(guī)律受人為影響較大，故本次研究未在該區(qū)域開展沉積物粒度采集工作。

1.3 測試方法

樣品充分混合均勻后，取10～20g進行粒度分析，粒度測試采用綜合分析法。對2000μm粒度分析采用Mastersizer 2000激光粒度儀分析，儀器檢測范圍為0.02～2000μm，重復(fù)測量誤差lt;3%。為確保粒度分析的結(jié)果更加準確可靠，在樣品上機測試前需進行有機質(zhì)、碳酸鈣等雜質(zhì)清除、洗鹽等過程。粗顆粒樣品使用篩析法測定，將2000～4000μm之間的沉積物按1φ間隔分離出1個粒級并稱重，求得以質(zhì)量分數(shù)表示的粒度分布。粒度參數(shù)采用Folk等［18］提出的方法進行計算（表1），成圖采用Grapher12與Surfer11軟件。

2 分析結(jié)果

2.1 表層沉積物粒度組分特征

研究區(qū)表層沉積物可以分為礫、砂、粉砂、黏土4類，粉砂和砂含量相當，黏土次之，礫含量最低。具體沉積物命名和分類采用?？巳欠诸惙ǎ?8］，按照含礫碎屑沉積物的三角分類法，可以將研究區(qū)表層沉積物分為5種類型（圖2），分別為泥質(zhì)砂質(zhì)礫、礫質(zhì)泥質(zhì)砂、含礫泥質(zhì)沙、泥質(zhì)砂、含礫砂，其中，集中在礫質(zhì)泥質(zhì)砂、含礫泥質(zhì)沙部分的表層沉積物約占95%。

如圖4a所示，研究區(qū)北部礫石主要呈長條狀分布在東南側(cè)，含量約占10%，南部礫石主要呈圓斑狀或者舌狀分布在中部及東南側(cè)，中部含量約占20%，東南部含量在20%～30%之間。根據(jù)以往在本區(qū)域的研究［19-21］，日照市海岸帶分布有鈣質(zhì)結(jié)核，石臼至嵐山之間更為明顯，為更新世殘留沉積，但含量通常較低，20m等深線以深含量主要集中在20%～30%之間，最高可達60%以上（圖3），這與實際測試中研究區(qū)中礫組分含量整體較低，平均不足10%相符合（圖4a）。由于鈣質(zhì)結(jié)核為自生成因，粒徑大小相差較大，測試時，部分結(jié)核超出儀器檢測上限范圍。以往研究分析表明［17，20］，將礫石（粒徑大于2mm）剔除之后，表層沉積物分布更加集中（圖2），更能反映研究區(qū)表層沉積物分布的基本情況，因此，后文粒度參數(shù)以及相關(guān)分析數(shù)據(jù)均為去掉礫質(zhì)組分并重新計算的結(jié)果。

如圖4b—圖4d所示在研究區(qū)北部，砂主要分布在西北部和東南部，百分含量一般在60%以上，最高可達到80%。在研究區(qū)南部，砂主要分布在中東部，百分含量一般在50%以上。粉砂含量分布與砂含量分布相反，在研究區(qū)北部，粉砂主要呈長軸為北東向的橢圓狀分布，含量在50%以上，最高可達60%～70%。在研究區(qū)南部，粉砂主要呈不規(guī)則的斑狀分布在西部和南部的部分區(qū)域，含量在40%～50%之間，最低可達10%以下。研究區(qū)黏土含量總體較低，分布趨勢與粉砂相似，平均含量在10%左右，最低值約為5%，最高值可達20%。在研究區(qū)北部，黏土主要分布在中西部區(qū)域，在研究區(qū)南部，黏土主要分布在中西部區(qū)域，黏土含量相對較低，在5%～10%之間。

據(jù)3條剖面表明，表層沉積物粒度隨離岸遠近表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性變化，呈條帶狀分布。隨離岸距離的增加，砂（圖4b）表現(xiàn)出明顯的增加趨勢，粉砂（圖4c）和黏土（圖4d）表現(xiàn)出明顯的降低趨勢。

在研究區(qū)部分站位，粉砂和黏土并未表現(xiàn)出同步變化，推測是受“殘留沉積”的影響，這種影響在研究區(qū)南部更為明顯。

2.2 表層沉積物粒度參數(shù)特征

研究區(qū)沉積物平均粒徑主要介于1.94～12.47φ之間，平均為7.60φ。其中研究區(qū)北部海域平均粒徑為7.53φ，研究區(qū)南部海域平均粒徑為7.70φ，南部整體平均粒徑略大于北部。L1剖面沉積物平均粒徑為4.09φ，L2剖面沉積物平均粒徑為5.06φ，L3剖面沉積物平均粒徑為3.56φ，沉積物平均粒徑在L3剖面最粗，在L2剖面最細；研究區(qū)沉積物分選系數(shù)主要介于2.12～6.40之間，平均為4.31，分選差—極差，其中北部海域沉積物的分選系數(shù)為4.29，南部海域為4.33，北部海域分選性略好于南部海域。L1剖面沉積物分選系數(shù)相對較?。?.94），其次為L2剖面（2.99），L3剖面沉積物分選系數(shù)最大（3.24），總體表現(xiàn)為分選差；研究區(qū)沉積物偏度主要介于-3.15～5.87之間，平均為2.04，總體表現(xiàn)為極正偏。L3剖面沉積物偏度平均為0.65，總體表現(xiàn)為極正偏，沉積物以粗粒為主。L2剖面沉積物偏度（-2.22）要大于L1剖面（-0.35），沉積物整體比L1剖面細；研究區(qū)整體峰度介于2.90～7.77之間，平均為5.50，總體表現(xiàn)為很尖銳—非常尖銳。L1剖面峰度與L2剖面峰度平均值基本一致，均小于L3剖面（表2）。

如圖5所示，各剖面沉積物粒度參數(shù)隨離岸距離的變化特征如下：在L1剖面，隨離岸距離的增加，沉積物平均粒徑增大，分選變好，偏度由極負偏到極正偏，峰度先變小后增大，表現(xiàn)出多源沉積特征，受“殘留沉積”影響明顯；在L2剖面，隨離岸距離增加，沉積物平均粒徑整體呈增大趨勢，分選系數(shù)在RGB1922站位明顯變小，分選變好，偏度整體呈上升趨勢，峰度在RGB1922站位下降明顯，除此之外隨離岸距離增加呈明顯降低趨勢。L2剖面RGB1922站位分選變好，峰度減小，與該站為粉砂含量增多并且占據(jù)主導地位相吻合，體現(xiàn)了沉積環(huán)境的相對穩(wěn)定性；在L3剖面，隨離岸距離增加，各粒度參數(shù)沒有明顯的規(guī)律性變化，但其分選系數(shù)、偏度以及峰度相對其他兩個剖面整體明顯偏高。

2.3 表層沉積物類型分布

根據(jù)分析結(jié)果（圖6），剔除礫質(zhì)組分后，沉積物可分為5種類型，分別為砂、粉砂質(zhì)砂、泥質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂、砂質(zhì)泥。砂在研究區(qū)分布較少，僅有一個站位分布于北部兩城河口。砂質(zhì)粉砂在研究區(qū)分布最廣，占取樣站位的60%，沉積物以粉砂為主，含量平均為41%，其次為砂，含量在26%左右，黏土含量在13%左右。這一類型主要分布在研究區(qū)中部海域。粉砂質(zhì)砂主要呈帶狀分布在研究區(qū)東部海域，或呈圓斑狀零星分布在中部海域，占取樣站位的26%，沉積物以砂為主，含量平均為51%左右，粉砂含量在25%左右，黏土含量僅約8%。砂質(zhì)泥在研究區(qū)南部呈斑塊狀分布，沉積物組成以砂和粉砂為主，二者含量相當，在20%以上，黏土含量在15%左右。

泥質(zhì)砂含量低，在研究區(qū)僅有4個站位呈零星斑狀分布，沉積物組成以砂為主，含量約為60%，粉砂含量在11%左右，黏土含量則不足10%。

2.4 研究區(qū)沉積動力分區(qū)

沉積物的粒度分布受制于沉積物輸入的形式及水動力對沉積物再分配的能力。因此，沉積物的粒度結(jié)構(gòu)可以指示其沉積時的水動力強度，從而被作為判別沉積環(huán)境的重要標志［22-23］。在Pejrup三角圖中，按黏土在泥質(zhì)組分（粉砂+黏土）中的含量，以20%、50%和80%分成Ⅰ～Ⅳ 4個不同的水動力區(qū)，從Ⅰ～Ⅳ黏土百分含量降低，水動力條件逐漸增強。以砂百分含量10%、50%和90%為標志分成A～D 4個分區(qū)，反映沉積物中砂、粉砂的含量比，從A～D砂含量降低，水動力增強。

將研究區(qū)粒度數(shù)據(jù)投點到Pejrup三角圖（圖7）中，結(jié)果表明，研究區(qū)表層沉積物樣品主要落在BⅢ區(qū)、CⅢ區(qū)和CⅣ區(qū)，AⅡ、BⅡ、BⅣ僅有零星點位分布，推測這是受河流碎屑輸入、殘留沉積等影響，而非水動力環(huán)境。BⅢ區(qū)和CⅢ區(qū)各樣品點均分布于黏土與粉砂比值的20%～50%區(qū)間，表明整體沉積動力較強，CⅣ區(qū)各樣品點分布于黏土與粉砂比值的10%～20%區(qū)間，沉積動力較弱。近岸海域沉積動力分區(qū)主要落于CⅢ區(qū)和CⅣ區(qū)，隨離岸距離增加，沉積動力過渡為BⅢ區(qū)，受潮流控制顯著。

3 沉積環(huán)境與動力條件分析

調(diào)查區(qū)沉積物類型分布復(fù)雜，但總體具有一定的規(guī)律性，且明顯受地形地貌、水動力條件、物源等諸多因素的影響［17，24］。

3.1 沉積動力條件分析

水動力環(huán)境對泥沙顆粒的再分配能力影響著沉積物的粒度分布［23，25］，根據(jù)每個剖面表層沉積物粒度在Pejrup三角圖中的投點結(jié)果，分別選取BⅢ區(qū)和CⅢ區(qū)的站位，結(jié)合粒度概率累積曲線圖分析沉積環(huán)境與動力條件。

由粒度概率累積曲線圖（圖8a、圖8c）可知，在BⅢ區(qū)，隨離岸距離增加，懸浮組分占比越少，由最高48%下降至26%，推移組分隨離岸距離的增加含量逐漸上升，由最高20%上升至38%，躍移組分從36%上升至40%左右，沉積動力不斷增強。在CⅢ區(qū)（圖8a、圖8b、圖8c），沉積物以懸浮組分為主，含量在50%以上，推移組分在20%以下，躍移組分含量約為10%，代表了CⅢ區(qū)較BⅢ區(qū)相對弱的沉積動力。在CⅢ區(qū)，各剖面滾動組分均呈明顯的兩段式，即-2.5φ～-0.5φ、-0.5φ～0.5φ，且前者比后者具有更高的含量和更好的分選，可能是由漲落潮流變化引起的［26］?？梢钥闯?，在同一剖面上，隨著離岸距離增加，沉積動力增強，沉積環(huán)境趨向穩(wěn)定。將3條剖面進行對比（圖7），位于萬平口海水海域的L2剖面沉積物類型全部為砂質(zhì)粉砂，動力分區(qū)位于CⅢ區(qū)（圖8b），沉積動力較其他剖面弱。

3.2 日照近岸海域沉積環(huán)境分析

根據(jù)前人在山東半島近岸海域做的大量研究表明［27-32］，山東半島周邊海域的表層沉積物粒度組成以粉砂為主，且以粗粉砂和中粉砂為主，與黃河水下三角洲，黃土高原的沉積物粒度組成相似，在近岸海域淺水區(qū)，主要是古河流相、古湖沼相沉積物經(jīng)波浪改造后的砂質(zhì)產(chǎn)物。潮河-白馬河（吉利河）水系是日照北部沿海最大的陸源碎屑來源，傅疃河-南店河-繡針河則是日照南部沿海最大的陸源碎屑來源［1-2，20，33］，在河流入?？谔帲６让黠@較粗，表明其提供了一定量的粗粒組分物質(zhì)入海。由此可見，日照近岸海域物質(zhì)來源多樣，對研究區(qū)的沉積動力環(huán)境產(chǎn)生重要影響。

沉積物粒度分布除了受物質(zhì)來源的影響外，還與區(qū)域的動力因素有關(guān)。黃海水動力因素包括潮流、徑流和其他類型的海流，而潮流的作用是永久性的［34-36］，在黃海海域，東部的潮流流速普遍大于西部近岸［37］。日照海域常浪向為SE，頻率達24.77%，次常浪向為SSE和ESE，SSE—ESE向的波浪頻率達64.22%左右。強浪向為SE—ESE，最大有效波高可達2.12m。研究區(qū)海岸總體呈NNE—SSW向，岸線方向均面對常浪向和強浪向。根據(jù)日照海岸帶沙灘及周邊海域數(shù)值模擬結(jié)果中國海洋大學，日照市海岸帶沙灘資源現(xiàn)狀與保護對策研究數(shù)值模擬專項報告，2020年。山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊，日照市海岸帶沙灘資源現(xiàn)狀與保護對策研究報告，2020年。，日照近岸海域為逆時針潮波系統(tǒng)，大潮期間漲急時，潮流流向NE—SW，流速普遍介于0.5～1.0m/s之間，由外海向近岸逐漸減小，在董家口港區(qū)及其北部處流速較大，尤其是齋堂島附近最大可達1.3m/s。在近岸水域出現(xiàn)潮流流速的低值區(qū)，流速普遍小于0.05m/s。大潮期間落急時，海域潮流流向SW—NE，流速普遍大于漲急時刻，大部分海區(qū)大于0.8m/s，由外海向內(nèi)海逐漸減小，沿岸近海區(qū)域，出現(xiàn)潮流流速的低值區(qū)，流速普遍小于0.02m/s。根據(jù)泥沙起動速度公式，18cm/s的潮流流速足以起動粒徑大于2.6φ（小于160μm）的細顆粒物質(zhì)［17，38］，因此研究區(qū)的潮流流速足以起動表層沉積物（平均粒徑介于1.94～12.47φ）。

潮河-白馬河挾帶的粗粒物質(zhì)沉積在河口海岸一帶，在近岸波浪作用下形成沙壩，當水深接近兩倍波高處，約在-4m～-5m水深處（取樣水深在8m以深），波浪開始破碎，波能降低［33］。在潮波向陸傳播的過程中，水深變淺，不斷增強的底部摩阻效應(yīng)使?jié)q落潮流速明顯減小，在沿岸近海區(qū)域，出現(xiàn)潮流流速的低值區(qū)。在波流的共同作用下，沉積物經(jīng)過改造發(fā)生再懸浮，分選較差。隨著水深增加，波浪對海底沉積物的改造作用逐漸降低，潮流流速增大，占據(jù)主導地位，并且沉積動力相較于近岸區(qū)域明顯穩(wěn)定。潮河-白馬河挾帶的粒徑較細的沉積物如粉砂和黏土等在風（浪）生沿岸流作用下主要向南搬運（圖7）［20，33］，并向東南外海擴散，萬平口海域表層沉積物相對較細，也反映了萬平口海域沉積動力較森林公園海域弱。

石臼至嵐山海岸線走向為NNE向，陸源碎屑來源主要為傅疃河和繡針河［33，39］，金沙島海域位于傅疃河口東南海域，據(jù)根據(jù)日照石臼港海洋站水文觀測資料［40-41］和以往研究［20］，本區(qū)域風（浪）生沿岸流方向與漲潮流方向一致（圖7），粗粒碎屑向南的搬運能力增強，伴隨波浪和潮流作用對沉積物的改造，形成了金沙島海域粒度較粗且分選極差的表層沉積物，也反映了金沙島海域比森林公園和萬平口相對較強的沉積動力。由此可見，潮流和沿岸流是控制研究區(qū)沉積環(huán)境的主要因素。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)表層沉積物以砂和粉砂為主，黏土含量較低。整體沉積物平均粒徑介于1.94～12.47φ之間，平均為7.60φ；整體分選系數(shù)介于2.12～6.40之間，平均為4.31，沉積物分選整體差；整體偏度介于-3.15～5.87之間，平均為2.04，整體正偏；整體峰度介于2.90～7.77之間，平均為5.50，整體很尖銳到非常尖銳。

（2）研究區(qū)沉積物類型以砂質(zhì)粉砂占主，為日照近岸海域沉積物主要類型，粉砂質(zhì)砂次之，呈條帶狀分布在砂質(zhì)粉砂東側(cè)，砂質(zhì)泥在研究區(qū)南部呈斑塊狀分布，泥質(zhì)砂呈零星斑狀分布在研究區(qū)；砂僅在北部兩城河口有一個站位。研究區(qū)表層沉積物分布與水動力條件基本吻合，受沉積物來源的影響，沉積動力環(huán)境由潮流、沿岸流及沉積物來源共同控制影響。

（3）沉積物樣品主要落在BⅢ區(qū)、CⅢ區(qū)和CⅣ區(qū)，AⅡ、BⅡ、BⅣ僅有零星點位分布，推測受河流碎屑輸入、殘留沉積等影響，而非水動力。近岸海域沉積動力分區(qū)主要落于CⅢ區(qū)和CⅣ區(qū)，隨離岸距離增加，沉積動力過渡為BⅢ區(qū)，受潮流控制顯著。

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Analysis on Grain Size Characteristics and Sedimentary Environment" of Surface Sediments in Rizhao Offshore Areas

YAO Qiang1， WEI Shiyin1，2，YANG Chunli1，2， FENG Yingming1，2，HAO Yi1，2，3，ZHANG Hao1，2

（1. No.1 Exploration Brigade of Shandong Coalfield Geological Bureau， Shandong Qingdao 266520， China; 2. Academician Workstation of Rizhao Marine Geology， Shandong Rizhao 276800， China;3. Ocean and Earth Sciences College of" Ocean University of China， Shandong" Qingdao" 266100， China）

Abstract： Based on grain size measurement of 116 surface sediments in Rizhao immediate offshore area in the southern Shandong Peninsula， the grain size characteristics of surface sediments in this area have been analyzed， and their environmental significance has been discussed. It is showed that main sediment types in the study area are sandy silty sand， which is the main sediment type in Rizhao immediate offshore area， followed by silty sand， which is distributed banded in the east side of sandy silty sand， sandy mud is distributed in patches in the south of the study area， and muddy sand is distributed sporadically in the study area. Sand has only one station in the northern Liangcheng estuary， and its distribution is basically consistent with hydrodynamic conditions， which is affected by the sediment sources， and the sedimentary dynamic environment is jointly controlled by the tidal current， the coastal current and the sediment sources. The sedimentary dynamics of the immediate offshore area mainly fall in the CⅢ and CⅣ zones." As the offshore distance increases， sedimentary dynamics transition to Zone B Ⅲ. Sedimentary dynamics will increase. It is significantly controlled by tidal currents.

Key words：Granularity parameter; surface deposition; depositional dynamics; Rizhao immediate offshore area