摘要：為研究威海東部濱海新城北部海域沉積環(huán)境，本文通過采集區(qū)內(nèi)50個海底表層樣，采用移液管法和篩析法進行沉積物粒度分析，在此基礎(chǔ)上劃分了沉積物類型；采用矩值法計算了粒度參數(shù)，研究了各種類型沉積物的分布規(guī)律，闡述了其與物質(zhì)來源和沉積動力的關(guān)系。結(jié)果表明，研究區(qū)沉積物平均粒徑在0.04～3.23mm之間，平均值為0.18mm；分選系數(shù)在1.30～4.70之間；偏度在1.21～3.42，平均值為1.79；峰度值在1.97～8.82之間，平均值為3.97。通過對粒度參數(shù)分布特征及沉積環(huán)境的研究分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)粒級組分含量的分布與沉積物類型分布特征吻合度好，總體表現(xiàn)出離岸越遠，沉積物粒度逐漸變細的趨勢；同時，研究區(qū)海底表層沉積物的分布特征主要受物源和水動力條件的影響。

關(guān)鍵詞：沉積物；粒度參數(shù)；沉積環(huán)境；濱海新城北部；威海市

中圖分類號：P736.21文獻標識碼：Adoi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.09.005

引文格式：王玉蓮，王寧，李浩，等.威海市東部濱海新城北部海域沉積物分布特征及沉積環(huán)境分析［J］.山東國土資源，2024，40（9）：3742.WANGYulian，WANGNing，LIHao，etal.AnalysisonSedimentDistributionandSedimentaryEnvironmentintheNorthernCoastalNewCityinEasternWeihaiCity［J］.ShandongLandandResources，2024，40（9）：3742.

0引言

海底沉積物的粒度組成主要受源巖成分的控制，此外，還受源巖風化、運輸過程中的機械磨損、水動力作用和化學溶解作用等的影響［14］。沉積作用在地質(zhì)歷史時期是連續(xù)而漫長的過程，不同的沉積作用就會形成不同的沉積物類型以及不同的分布方式，根據(jù)不同沉積物的類型特征及其分布，可以來追溯沉積物的來源、沉積環(huán)境［5］。粒度參數(shù)是反映沉積物最基本的屬性，包括平均粒徑、分選系數(shù)、偏度和峰度等，可以用其判定物質(zhì)運動方式和識別沉積環(huán)境［6］。

張建興、喬淑卿、韓宗珠等人已對區(qū)內(nèi)的沉積特征有了系統(tǒng)認識，但往往是大范圍、區(qū)域性的［710］，且大部分研究著重關(guān)注北黃海泥質(zhì)沉積體的分布和物質(zhì)來源，沒有對其他類型的沉積物進行研究。本文通過分析威海市東部濱海新城北部海域表層沉積物及粒度參數(shù)分布特征，探討研究區(qū)的沉積物類型空間分布、沉積作用以及主要控制因素［6］，不僅有助于了解該區(qū)域的沉積環(huán)境，對于揭示該區(qū)地質(zhì)歷史時期的沉積物輸運及沉積過程也具有一定的積極作用［11］。

1研究區(qū)概況

威海市位于山東半島最東端，其北、南、東三面均瀕臨海洋，海岸線長985.9km，總面積5822km2。該區(qū)地處中緯度，具有降水豐富、溫度適宜、氣候溫和的特點。東部濱海新城位于威海市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，是以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主要功能的城市副中心，地理位置優(yōu)越，區(qū)位優(yōu)勢明顯。

研究區(qū)地處威海市東部濱海新城北部海域，屬于北黃海范圍。研究區(qū)海底整體比較平緩，水深變化不大，區(qū)域內(nèi)水深變化范圍都在52m以淺，大部分海底水深在20～35m之間，在雞鳴島周邊海域，北部水深較深，最深處位于雞鳴島的東北方向，水深達到52m；研究區(qū)的潮汐類型主要是不規(guī)則半日潮，只有成山角東北海域分布小面積的全日潮［12］。受潮汐影響，區(qū)內(nèi)海流呈明顯的往復(fù)流。海流主流向為偏NW—SE方向，其中落潮流向以SE向為主，漲潮流向以NW向為主。

2研究方法

本文所使用的樣品來自“山東省威海市東部濱海新城北部海域海砂資源調(diào)查評價”項目。該項目在研究區(qū)共采集表層樣50站位，相關(guān)站位位置見圖1。

1—表層樣取樣位置。圖1海底表層樣采集位置示意圖

表層取樣主要采用DDC2型箱式取樣器，取樣容量0.02m3，采樣深度20cm左右；樣品粒度分析試驗由青島海洋地質(zhì)工程勘察院土工實驗室測試完成，主要采用了篩析法和移液管法，其中篩析法適用于粒徑大于0.075mm的沉積物，移液管法適用于粒徑小于0.075mm的沉積物；參照《土的工程分類標準》（GB/T50145—2007）中土的工程分類命名方法［13］，對研究區(qū)沉積物進行了分類命名，其中土的粒組根據(jù)表1規(guī)定的土顆粒粒徑范圍劃分［14］；依據(jù)McManus矩值法計算平均粒徑、偏度、分選系數(shù)、峰度等粒度參數(shù)［6］。

針對研究區(qū)缺少實測樣品的區(qū)域，采取收集其他調(diào)查研究項目獲得的表層沉積物分布類型資料，所有樣品測試單位為同一單位，測試方法相同，保證了數(shù)據(jù)的一致性。

3沉積物分布特征

3.1表層沉積物分布特征

研究區(qū)的表層沉積物類型可以分為低液限黏土、含礫低液限黏土、細砂、低液限粉土、粗砂、中砂和礫砂共7類（圖2，表2）。各沉積物類型特征如下：

低液限黏土：分布最為廣泛，在研究區(qū)的北部海域呈連片狀分布。粉砂組分含量為74.23％；平均粒徑均值為0.07mm；分選系數(shù)平均值為2.16，分選較差；偏度均值2.57，正偏；峰度2.97。該類型粒度頻率曲線特征呈單峰或弱雙峰顯示，細顆粒為主，反映了較弱的水動力環(huán)境。

細砂：分布范圍較大，主要分布在調(diào)查區(qū)近岸附近海域，反映了較強水動力環(huán)境。鑒于該區(qū)沒有實測站位，該類型沉積物的分布范圍主要參考了收集的沉積物分布圖資料。

含砂低液限黏土：分布面積較小，在趙北咀近岸海域和虎頭角東部海域呈斑快狀分布；礫組分含量為1.20％，砂組分含量為38.10％，粉砂組分含量40.05％；平均粒徑均值為0.24mm，水動力較弱且不穩(wěn)定；分選系數(shù)平均值為3.33，分選中等；偏度均值3.13，正偏，反映了粗組分為主的特征；峰度4.33，尖銳。該類型粒度頻率曲線特征呈弱雙峰顯示，細顆粒為主，這與分析系數(shù)和偏度值也有較好的呼應(yīng)。

低液限粉土：分布面積較小，在皂埠咀東北部海域，呈斑塊狀小面積分布。粉砂組分含量為88.30％；平均粒徑均值為0.04mm，水動力弱；分選系數(shù)平均值為1.30，分選較差；偏度均值1.84，正偏；峰度2.23。該類型粒度頻率曲線特征呈單峰顯示，細顆粒為主，反映了較弱的水動力環(huán)境。

粗砂：分布面積較小，主要在雞鳴島西北部海域分布。該類型礫組分平均值為14.10%，砂組分72.15%，平均粒徑1.45mm，反映強水動力環(huán)境；分選系數(shù)平均值為2.43，分選較差；偏度均值3.03，正偏，反映以粗組分為主；峰度3.69，尖銳。該類型粒度頻率曲線特征呈單峰或弱雙峰顯示，說明粗砂沉積物中主要以粗顆粒為主。

中砂：分布面積較小，主要在雞鳴島西北部海域分布。該類型礫組分平均值為15.50%，砂組分47.40%，平均粒徑1.40mm，反映較強水動力環(huán)境；分選系數(shù)平均值為4.70，分選很差；偏度均值3.42，正偏，反映以粗組分為主；峰度6.05，尖銳。該類型粒度頻率曲線特征呈弱雙峰顯示，說明中砂沉積物中包含2個次總體，這與分析系數(shù)和偏度值也有較好的呼應(yīng)。

礫砂：分布面積最小，在雞鳴島西北部海域分布。該類型礫組分38.40%，砂組分31.70%，平均粒徑3.23mm，反映極強水動力環(huán)境；分選系數(shù)4.50，分選極差；偏度3.38，正偏，反映以粗組分為主；峰度6.10，較尖銳。該類型粒度頻率曲線特征呈雙峰顯示，說明礫砂沉積物中包含2個次總體，這與分析系數(shù)和偏度值也有較好的呼應(yīng)。

3.2沉積物粒級組分分布特征

沉積物按粒徑大小可分為礫粒（即粒徑gt;2mm）、砂粒（即粒徑在2～0.075mm之間）、粉粒（即粒徑在0.075～0.005mm之間）和黏粒（即粒徑lt;0.005mm）4種粒級組分。根據(jù)粒度分析結(jié)果，繪制了粒級組分百分含量平面分布圖，各粒級組分分布特征如下：

礫粒粒級組分：礫粒組分含量最低，均值1.99%，最高可達38.40%。礫粒粒級組分高含量區(qū)（＞20%）分布在雞鳴島西北部附近海域，而其余區(qū)域含量大部分低于5%。

砂粒粒級組分：砂粒組分含量較低，均值9.52%，最高可達75.60%。趙北咀近岸至虎頭角附近海域的砂組分含量較高，虎頭角西北部附近海域的砂組分含量最高，可達60%以上，調(diào)查區(qū)北部海域含量較低（＜10%）。

粉粒粒級組分：粉粒組分含量最高，均值68.34%，最高可達88.30%。趙北咀近岸至虎頭角附近海域的粉粒組分含量較低，虎頭角西北部附近海域的粉粒組分含量最低，一般＜20%，調(diào)查區(qū)北部海域含量較高（＞70%）。

黏粒粒級組分：研究區(qū)黏粒含量一般較低，平均含量大致20%左右。黏粒含量分布在調(diào)查區(qū)西北部海域最高（＞25%），趙北咀近岸至虎頭角附近海域的粉粒組分含量較低。

通過粒級組分的含量分布特征可以看出，粉粒組分含量均值超過68%，為研究區(qū)的優(yōu)勢粒級。從整個研究區(qū)看，粒級組分含量的分布與沉積物類型分布特征吻合度好，總體表現(xiàn)出距離海岸越遠，沉積物粒度逐步變細的趨勢。此外，由于受水動力較強影響，雞鳴島西北部海域存在砂、礫含量高值區(qū)。

3.3沉積物粒度參數(shù)分布特征

沉積物粒度參數(shù)是描述沉積環(huán)境的一項重要依據(jù)，沉積環(huán)境與沉積物粒度參數(shù)具有非常緊密的相關(guān)關(guān)系，利用沉積物粒度參數(shù)的分布特征可以識別沉積環(huán)境或推斷物質(zhì)運動的方式［15］。

計算沉積物粒度參數(shù)常用圖解法和矩值法，矩值法將平均粒徑、分選系數(shù)、偏度和峰度分別定義為粒度分布的一次矩、二次矩、三次矩和四次矩的函數(shù)［16］，與圖解法相比，矩值法考慮了粒度分布的總體特征，更具統(tǒng)計學意義［17］，本次粒度參數(shù)依據(jù)矩值法計算，粒度參數(shù)定性標準見表3。

3.3.1平均粒徑

平均粒徑表示沉積物粒徑頻率分布的中心趨勢，其大小反映了沉積物的平均動能［1820］。在強動力條件下，細粒物質(zhì)能夠被搬運到其他地方，只有粗粒物質(zhì)被沉淀，反之，在弱水動力條件下［21］，粗粒物質(zhì)不能夠被搬運，而細粒物質(zhì)能夠被搬運沉積。

研究區(qū)沉積物平均粒徑與沉積物類型具有較好的對應(yīng)性［22］（圖3），總體顯示由岸向海逐漸變細的趨勢，雞鳴島附近海域發(fā)育粗粒沉積區(qū)。研究區(qū)粒徑平均值為0.18mm，大部分海域平均粒徑＜0.0625mm，屬粉粒粒級，在雞鳴島西北部海域粒徑值最高，普遍＞0.25mm，最高達1.91mm。

3.3.2分選系數(shù)

分選系數(shù)是沉積物粒徑的分選程度［23］。如果粒級較小，主要粒級較突出，且百分比含量較高，則分選良好，分選系數(shù)就?。幌喾?，粒級的分布非常廣泛，主要粒級并不突出，甚至是雙峰或者多峰沉積物，則分選就差，分選系數(shù)數(shù)值就大［24］。

研究區(qū)北部大部分海域分選系數(shù)＜2，分選較差或者中等（圖4）；趙北咀、雞鳴島等附近海域分選系數(shù)＞2.5，最大可至4.5以上，說明沉積物分選差，這些海域沉積物通常都是粒級組分分布不突出、部分粒級呈雙峰態(tài)顯示。分選系數(shù)的分布特征總體顯示了研究區(qū)受控于復(fù)雜的動力環(huán)境或多沉積物來源的影響。

3.3.3偏度

偏度是一個對沉積環(huán)境敏感的指標，反映了沉積活動中能量的變化。偏度可判斷粒度組分的對稱性，并表明平均值與中位數(shù)的相對位置［25］。

研究區(qū)內(nèi)偏度變化范圍為1.21～2.86，平均值為1.79，大部分區(qū)域偏度＞1.8，屬于正偏或極正偏的范疇（圖5）。從偏度平面分布圖上可以看出，大部分區(qū)域粒度集中在細段部分，與沉積類型分選系數(shù)分布有極強一致性。

3.3.4峰度

峰度用來測量頻率曲線兩段的分選與曲線中央分選的比率［26］。如果峰度值很低或非常低時，說明該沉積物是未經(jīng)改造就進入新環(huán)境，而新環(huán)境對它的改造又不明顯，代表幾種物質(zhì)直接混合［27］。

研究區(qū)內(nèi)峰度值變化于1.97～8.82之間，平均值為3.97，大部分區(qū)域＞4，大致對應(yīng)粉砂和砂質(zhì)粉砂，表現(xiàn)為中等偏尖銳的粒度頻率曲線。低值區(qū)主要集中在雞鳴島附近及以東海域，峰度介于2～4，表現(xiàn)為寬峰或鞍狀分布，粒度頻率曲線大致呈平坦分布，對應(yīng)于粗粒含量較多的區(qū)域。

4沉積環(huán)境分析

研究海區(qū)沉積物類型的分布特征主要受物源和水動力條件影響。據(jù)潮流分布特征來看，研究區(qū)主要受潮流場控制，其北部海域水深20～30m，海底平滑，坡度小，潮流流速較小，影響微弱。而近小河流的物源輸入極少，僅能影響近岸處沉積物來源，并不能改變區(qū)域沉積物粒度分布的基本特征，而該區(qū)大部分海域主要為來自黃河源沉積物，黃河輸入渤海的大量泥質(zhì)沉積物在山東半島沿岸流的作用下搬運至研究區(qū)，由于黃海暖流和山東半島沿岸流在附近構(gòu)成了逆時針旋轉(zhuǎn)的環(huán)流，渦旋導(dǎo)致水體中呈懸浮狀態(tài)的細顆粒物質(zhì)沉積下來［28］，由此研究區(qū)北部較大范圍內(nèi)均沉積了細顆粒沉積物。

研究區(qū)內(nèi)表層沉積物中礫砂和中、粗砂等主要分布在雞鳴島附近海域，粗碎屑沉積物主要來源于近源的基巖侵蝕物質(zhì)，雞鳴島附近海域由于“狹管效應(yīng)”發(fā)育了流速可達0.5m/s強潮流，受強潮流作用的影響，潮流大的潮道處經(jīng)常發(fā)生海底侵蝕，潮流作用進一步對松散沉積物改造產(chǎn)生粗碎屑沉積，形成潮流沙脊。

5結(jié)論

（1）威海市東部濱海新城北部海域表層沉積物類型較多，主要有低液限黏土、細砂、含礫低液限黏土、低液限粉土、粗砂、中砂和礫砂共7類。粗顆粒沉積物面積較小，主要分布在雞鳴島周邊海域，其余大面積分布著細顆粒沉積物。

（2）整個研究區(qū)粒級組分含量的分布與沉積物類型分布特征吻合度好，總體表現(xiàn)出離岸越遠，沉積物粒度逐漸變細的趨勢。雞鳴島西北部海域存在砂、礫含量高值區(qū)，主要受物質(zhì)來源與水動力條件的影響。

（3）研究區(qū)海底表層沉積物的分布主要受物源和水動力條件控制，細顆粒沉積物主要為黃河源物質(zhì)由沿岸流攜帶而來，粗顆粒沉積物受潮流作用影響，于潮流大的潮道處發(fā)育形成潮流沙脊。

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收稿日期：20240620；修訂日期：20240703；編輯：王敏

基金項目：省級地質(zhì)勘查項目：山東省威海市東部濱海新城北部海域海砂資源調(diào)查評價（魯勘字〔2020〕56號）

作者簡介：王玉蓮（1983—），女，山東菏澤人，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)及海洋地質(zhì)相關(guān)工作；Email：alane1983@163.com

通訊作者：王寧（1986—），男，山東青州人，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)等工作；Email：457493801@qq.com]（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊（山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院），山東威海264209）