北戴河附近海域表层沉积物粒度分布特征＊

杜 东，刘宏伟，张云青，杨吉龙，秦雅飞，胥勤勉

（1.天津地质调查中心，天津 300170；2.河北省地勘局测绘院，河北 廊坊 065000）

沉积物粒度及其分布特征是沉积学的基本研究内容，粒度分析广泛应用于对沉积环境类型的识别和物质运动方式的判定。沉积物颗粒度分布规律的变化综合反映了沉积环境中多种动力的搬运作用［1］。本研究根据北戴河近岸海域的表层沉积物样品的粒度组成和粒度参数、统计分析结果，结合有关资料，探讨了北戴河周边海域表层沉积物的粒度分布特征，沉积物的运移方式和沉积物类型变化，为北戴河海岸的岸滩治理与生态修复提供基本依据。

1 研究区概况

北戴河位于河北省东北部，隶属秦皇岛市，东北与秦皇岛市海港区毗邻，西部、西北部与抚宁县接壤，南邻渤海。北戴河以“沙软潮平，碧海蓝天”著称于世，是我国开发最早的滨海度假区，有中国“夏都”之称。山海关—秦皇岛—北戴河为基岩岬湾式海岸，沿海水域受波浪潮潮流作用水深变化大，地形陡峭，平均坡降为2.5‰，局部地区达10‰。沉积物中含有基岩剥蚀物，分选性、磨圆度较差。自岸边低潮线至10m水深线发育有滨海浅滩。此外，在石河、沙河、戴河等河口海域发育规模不等的砂（砾）质水下三角洲，突出滨海浅滩之上。在滨海浅滩外缘，水深大于10m海域，地形较平缓，平均坡降＜2‰。洋河口—滦河口，近岸0.5km内，水深2～3m，地形时有起伏，发育有NE—SW向的水下砂脊，砂脊大多长约3km，砂脊外缘海域地形单调，坡降在1‰～3‰。

2 材料与方法

2.1 样品采集

表层沉积物样品于2011年采自北戴河附近海域（39°30′～40°00′N，119°15～119°50′E），采用机械钻探共采集了表层沉积物样品31个（站位水深为0～12.8m，平均水深为10.5m）（图1）。对其进行了表层沉积物粒度分析。

2.2 分析方法

粒度分析和粒度参数的计算按照《海洋调查规范》中的要求进行［2］。取湿沉积物样品约1g置于烧杯中，加浓度为0.1mol／mL的六偏磷酸钠，经24h分散之后使用英国马尔文MAM5005型激光粒度仪进行粒度分析［1］。粒级标准采用尤登－温德华氏等比制Φ值粒级标准。粒级间隔为1φ。沉积物的分类和命名采用Folk三角图分类法［3］。粒度参数的计算采用福克－沃德提出的4种参数，即平均粒径（Mz）、分选系数（σi）、偏态（Ski）、峰态（Kg）［4－5］。

图1 表层沉积物粒度分析站位图Fig.1 Sampling locations for the grain－size analysis of surface sediments in the study area

3 结果与讨论

3.1 表层沉积物类型和粒度组成及其分布特征

北戴河周边海域水深较浅（水深0～12.8m，平均10.5m），沉积物主要以近海沉积为主。将研究区表层沉积物的类型划分为6种类型：砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、泥质砂、泥。据刘茂平等在19世纪80年代沉积物类型分析来看，经过近30a的变化，离岸较近区域表层沉积物颗粒整体变粗，离岸较远区域表层沉积物颗粒粒径整体上降低，颗粒有逐渐细化现象［6］。从图2看出，北戴河海域表层沉积物类型近岸粗，人造河河流入海口区域较细。在北戴河近岸人工浴场海域，由于长期海洋水动力的侵蚀作用，表层沉积物变粗；而在人造河河流入海口区，由于河流长期断流，河流输沙量减少，略有淤积发生，沉积物颗粒较其它地方细①天津地质调查中心.北戴河海域综合整治区近现代沉积物污染特征调查评价报告.2012.。研究区的表层沉积物粒级组成：1.5～8.3φ，主要粒级是6～8φ，占90%；其中砂、粉砂和粘土的质量分数的平均值（表1注明已是平均值）分别为72.7%，19.7%和7.48%（表1）。

图2 表层沉积物类型分布图Fig.2 Distributions of the types of surface sediments

3.2 表层沉积物的粒度参数分布特征

沉积物粒度参数主要反映沉积物来源和沉积环境。一般认为，沉积物平均粒径和分选系数与沉积物来源关系密切，偏态和峰态反映的是沉积环境对粒度的改造结果［1］。粒度参数采用福克－沃德提出的4种参数［4］，即平均粒径（Mz）、偏态（Ski）、峰态（Kg）、分选系数（σi）。北戴河周边海区的表层沉积物粒度参数特征值见表1。

3.2.1 平均粒径（Mz）

研究区表层沉积物平均粒径为3.81～322.6μm（1.9～8.3φ），平均167.28μm（7.04φ）。研究区表层沉积物平均粒径等值线图见图3a。粗颗粒区域主要集中在北戴河浴场近岸及石河入海口附近，细颗粒区域集中在秦皇岛港附近海域及人造河入海口附近海域，主要原因可能是因这些区域发生轻微淤积或河流输沙量的减少。根据秦皇岛矿产水文地质大队监测结果显示，秦皇岛港附近海域近年来发生轻微淤积。人造河由于上游没有输沙来源，人造河主要用于渔民船只的停靠。

3.2.2 分选系数（σi）

研究区表层沉积物分选系数范围为3.78～279.6μm（1.92～8.13φ），平均为91.62μm（6.27φ）。根据分选系数等级表［2］该区的分选系数属于分选差和分选极差。表层沉积物分选系数等值线图见图3b。

3.2.3 偏 态（Ski）

研究区表层沉积物偏态范围为－0.085～0.801，平均0.25，大多数站偏态为－0.08～0.20之间。图3c为表层沉积物偏态Ski等值线分布图。

3.2.4 峰 态（Kg）

研究区表层沉积物峰态范围为0.68～2.56，平均为1.097。图3d为表层沉积物峰态Kg等值线分布图。根据峰态等值线分布特征，该区表层沉积物峰态变化小，北部峰态值基本上为0.9～1.09，南部峰态值变化较大，为0.9～1.5。峰态与水深关系不太密切。

表1 表层沉积物粒度参数特征Table1 Statisti calara meters of the rain-size of thesur facese dimentsin the studarea pgy

图3 粒度参数的等值线图Fig.3 Isoline maps of the grain－size parameters

3.3 表层沉积物砂、粉砂、粘土分布特征

3.3.1 砂

北戴河周边海域表层沉积物中的砂质量分数为0～100%，平均为72.70%。图4a为表层沉积物砂质量分数等值线分布图。根据砂质量分数等值线分布特征，该区域砂质量分数整体较高，其中在秦皇岛港附近海域相对较低。

3.3.2 粉 砂

研究区表层沉积物中的粉砂的质量分数为0～67.05%，平均为19.70%。研究区表层沉积物中的粉砂质量分数分布特征整体上与砂质量分数分布特征正好相反（图4b）。

3.3.3 粘 土

该区表层沉积物中粘土的质量分数为0～66.52%，平均为7.48%。根据粘土质量分数等值线分布特征（图4c），表层沉积物中的粘土质量分数分布特征与砂质量分数分布特征正好相反。

图4 砂、粉砂、粘土质量分数的等值线图（%）Fig.4 Isoline maps of the contents of sand，silt and clay（%）

4 结 论

使用英国马尔文MAM5005型激光粒度分析仪，对北戴河附近海域的31个表层沉积物样品进行了粒度分析，计算了粒度参数和统计分析，表层沉积物粒度分布特征如下：

1）表层沉积物的粒级组成为1.5～8.3φ，6～8φ粒级是表层沉积物的主要粒级，占90%。

2）平均粒径为7.04φ，平均偏态为0.25，平均峰态为1.097，平均分选系数为6.27φ。在Folk（福克）分类三角图中的分布主要有6种沉积物类型，主要为砂、粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、泥质砂和泥，其中砂、粉砂和粘土质量分数分别为72.7%，19.7%和7.48%。

3）平均粒径变化与地形、水深密切相关，平均粒径随水深增加而增大。

4）与20世纪80年代沉积物类型相比：由于近30a来长期海岸侵蚀、海洋水动力环境的变化，离岸较近区域表层沉积物颗粒整体变粗，离岸较远区域表层沉积物颗粒粒径整体上降低，颗粒有逐渐细化现象。

（References）：

［1］ GAO W L，ZHANG F Y，ZHANG W Y，et al.Characteristics of grain size distributions of surface sediments in the Hainan Island offshore area［J］.Marine Science Bulletin，2009，28（2）：71－80.高为利，张富元，章伟艳，等.海南岛周边海域表层沉积物粒度分布特征［J］.海洋通报，2009，28（2）：71－80.

［2］ GB／T13909－92The specification for oceanographic survey［S］.Beijing：Ocean press，2006.GB／T13909－92海洋调查规范［S］.北京：海洋出版社，2006.

［3］ SHEPARD F.Nomenclature based on sand－silt－clay ratios［J］.Jour.Sed.Petrology，1954，24：151－158.

［4］ FOLK R L.A review of grain－size parameters［J］.Sedimentology，1966，6（2）：73－93.

［5］ Chengdu Geology College Shanbei Team.Analysis and application of the sedimentary rock（sediment）grain－size［M］.Beijing：Geology press，1978.成都地质学院陕北队.沉积岩（物）粒度分析及其应用［M］.北京：地质出版社，1978.

［6］ LIU M P，MOU X K.Distribtion of heavy minerrals in sediments off heyanzi－beidaihe［J］.Journal of Oceanography of Huanghai ＆Bohai Seas，1988，（2）：52－57.刘茂平，牟信侃.黑沿子－北戴河沿岸海域沉积物的重矿物分布特征［J］.黄渤海海洋，1988，（2）：52－57.