夹河口西侧坝附近沉积物粒度特征分析

胡兴骥 李峰 王莹

摘 要： 根据2017年12月在烟台市夹河入海口西侧坝的附近所采集的6个表层样品的沉积物粒度分析结果，探讨了本地区的粒度分布特征和沉积作用。研究结果表明，本地区的沉积物的粒度具有典型的海滩砂特征。沉积物以砂为主，几乎没有粉砂、黏土和比较大的砾石，分选性也比较好。大坝右侧沉积物顺夹河从南到北，沉积物的颗粒逐渐变粗；大坝左侧的沉积物整体上从海到陆也是呈现变粗的趋势，但是，在潮间带到岸边的中间地带有一段出现颗粒物粒径变细的情况，是近岸往复水动力和当地地形的影响。

关键词： 粒度分析；沉积环境；T形坝；水动力条件

0引言

粒度分析是研究沉积物中不同粒度的百分比含量及粒度分布特征的一种方法，能够反映沉积环境的水动力特征，是沉积学研究中的一种普遍使用的方法[1]。在20世纪五六十年代，许多学者都已经利用已知环境中的沉积物粒度特征的资料，例如，粒度参数，概率值累积曲线，CM图等等，进行了沉积相分析和古环境重建方面的大量前期研究[2-6]。沉积物或者沉积岩的粒度特征可以揭示出当地的沉积环境，粒度特征不同可以反映出不同的水动力条件，与此同时，粒度特征还受到物质来源，当地的地形地势以及可能的人为因素的影响。近些年来，粒度分析得到了大量的应用，既可以将其应用于土壤分析、沙漠环境分析，还可以用于河湖沉积分析和海洋沉积物分析等。为了更好地对古环境进行研究，需要对现代的沉积物粒度特征进行分析，通过古今沉积物特征的对比，为古代环境重建和沉积相分析提供研究资料。

烟台地区的海岸带多为砂岸和岩岸，夹河口地区是典型的砂岸，属于小型局地河流，十分具有研究意义。本地区地处海洋和河流的交互作用地带，受到河海的双重水动力影响。为了解夹河口大坝左右两侧的沉积地貌和水动力条件，得到比较客观公正的观点。经过实地采取河岸及海滩样品，并对这些样品进行了仔细的筛分称量，对于夹河口的粒度特征有了基本的了解，对本地区的动力沉积环境和岸滩演变的研究提供一些基础资料。

1研究区概况

夹河，地处烟台市中心城区的西侧郊区，由外夹河和内夹河两条支流组成（图1）。东支流为干流，称外夹河，發源于海阳市郭城镇的牧牛山，全长为75 km；西支流为内夹河（又称清洋河），发源于栖霞市城南的小灵山一带，全长为65 km。两条支流在福山区东关村北1 km汇合称大沽夹河（简称夹河），经经济开发区的胜利东村注入黄海。T形坝位于夹河入海口处，地处海洋和陆地的交界地带，既受到河流冲刷的影响，同时受到海洋潮流的冲刷，具有多样的构造成因和沉积状况。

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

图1 研究区的地理位置

2样品采集和数据处理

2.1研究地区和采样方法

供试的样品取自于夹河口，自河口东侧从南到北，每隔50 m左右采集一次，分别编号为JHB-1、JHB-2、JHB-3，西侧在平均高潮线到平均低潮线之间进行采集，间隔5 m左右，分别编号为JHB-4、JHB-5、JHB-6。取表层2 cm的沉积物。

2.2样品分析和数据处理

2.2.1分析方法

粒度分析方法有很多种.目前常用的有沉降法、筛分法、激光光散射法等。筛分法具有简单方便、直观、设备成本低的优点，经过慎重考虑，选择了这种方法为本次实验使用。经过对粒度范围的大致确定，全部样品均用标准套筛进行处理分析。分析的时候选用的套筛为-2～4 Φ的范围，其间隔为0.5 Φ。

2.2.2实验步骤

考虑到样品采集自沿海地区，受海水影响较大，含盐率较高，容易板结，为使其充分分散，筛析前先将样品进行洗盐处理。样品中如果有贝类或其他杂质，预处理时将其捡出。将采集到的样品取200～300g放入1000 ml的烧杯中，加入清水，搅拌，静置4-6 h，待上层水澄清时，缓慢地将水倒掉，重复3次，样品可洗净。

将洗盐后的样品放进烘干机放置24 h后取出，称量100 g干样进行筛析。筛析后每个样品获得14个粒度组分的数据。

2.2.3数据处理

将不同粒级的重量在excel里面换算成重量百分比，累积百分比。粒度参数计算参照福克及沃德（Folk and Ward，1957）提出的粒度参数计算公式进行计算（表1）。通常采用图解法。使用Grapher5进行制图工作，并根据所得数据绘制累积频率曲线和频率分布曲线，以及概率累积曲线。通过曲线读出所需要的Φ值（表2）。利用CoreDRAW X4 SP2对制作出来的频率曲线和累积曲线进行加工。

3 结果与讨论

3.1平均粒径

平均粒径代表粒度分布的集中趋势。如果用有效能来表示的话，则代表沉积介质的平均动力能（速度）。但是，沉积物的平均粒度在一定程度上还取决于源区物质成分的粒度。

研究区中各个采样点的沉积物粒径范围在-2～4 Φ之间（0.0625～4 mm），主要粒度直径分布在0～3 Φ之间（0.125～1 mm）。各样品的粒径平均值在1.37～2.12 Φ之间，平均为1.77 Φ。坝东侧三个样品，平均粒径在1.37～2.12之间，均值为1.69；西侧，平均粒径位于1.71～2.04之间，均值为1.85。

3.2标准偏差

标准偏差（σ）表示粒径频率曲线的扩散程度，它的大小反映了沉积物分选的好坏。可分为以下几个等级：

标准偏差介于0.41～0.73之间，平均值为0.56，分选以中等为主。本地区的颗粒分选基本上处于二三级，分选较好，σ值大都在0.5以下，没有超过0.8。坝东侧，标准偏差介于0.5～0.65，均值为0.6；西侧，标准偏差介于0.41～0.73，均值为0.53。

本地区处于夹河入海口地带，呈现出很明显的濱海砂特征。河流沉积物是在单向水流的作用下，进行搬运、沉积，流速一旦发生变化，夹带于水中的泥沙就会沉积下来，但河水流速变化的范围较大而且比较频繁，沉积物的粒级范围分布也比较广，而且河流沉积物的沉积速度也较快，时间较短，得不到后来水流对它进行充分分选的机会，所以河流沉积物的分选程度一般情况下不及海滨沉积物好，分选系数和标准偏差值和平均粒径的变化范围通常情况下较大。

本地区所受到的物源影响比较小，分选情况相对比较规则。

3.3偏度

偏度（SK）可以判别粒度分布的对称性。这个概念反映了沉积过程中能量的变异情况，是用来测量频率曲线的不对称程度的一个数值。有学者指出[22]，它主要受沉积物属性控制，既和沉积环境的类别有关，又和环境能量是否对应平衡有一定关系，还受到人为因素和计算方法的影响。

我们可以判断，除去6号样品外，本地区属于近对称类型，沉积物分选较好，反映出颗粒较细，沉积物的物质来源就比较的稳定。6号样品偏度略微极端，结合表2，我们不难发现，它的分选状况较差一些，物质来源较复杂。

3.5 频率曲线

东西两侧沉积物的粒径分布差别不大，成分均是以砂为主。不同的是，东侧的频率曲线呈近正态分布，西侧曲线则有很明显的粗尾存在。

3.6概率累积曲线

概率累积曲线可以反映出沉积物搬运方式和粒度分布之间的关系，能够有效地认识到沉积物的搬运机制并且解释沉积环境。沉积物的粒度成分按照它们的搬运方式的差别可以分为推移、跃移和悬移三种粗细不同的成分。

由于沉积物搬运方式的不同，我们在做概率值累积曲线图的时候所得出的也并非是一条直线，有的可能是由几个线段组成（图3）。

T形坝东侧2、3号样品其曲线可以大致分为三个部分，呈现出“缓—陡—缓”的模式。西侧4、5、6号样品，呈现出“缓—陡”的模式，大致可以分为两段。 对T形坝东西两侧部分的累积曲线进行比较，不难发现，相似度很大，粒度呈现出典型的海滩砂特征，以跃移成分为主，同时含有少量的推移和悬移成分。东侧位于夹河口的位置，与T形坝的西侧相比，它大致可以分为三段，反映出本区的沉积物颗粒粗细均有，没有缺失和剧烈的变化。夹河地处低矮的丘陵地带，没有比较剧烈的起伏活动，所以下游沉积受到的流水作用比较稳定。本地区还受到一定的风力作用和海洋的潮流影响。T形坝东侧斜率越离岸斜率越低，分选越差，由于T形坝的阻挡，主要受到海洋潮流作用和风力作用。西侧与东侧相比，其曲线为两段或近似一段，表现出良好的分选性。

4研究结论

1.夹河口T形坝东西两侧表层的沉积物颗粒都以粒径为0.125～0.5 mm的砂为主，砾石次之，粉砂和黏土的含量几乎为零，具有比较好的分选性。

2.T形坝东西两侧的表层沉积物粒径表现出区域的差异性，T形坝西侧直接与海洋接触，所以受到海洋的影响大；东侧位于河流入海口，受到河流和海洋的双重作用比西侧更加明显。西侧的标准偏差均值0.53小于东侧的0.6，所以它的分选要更好，；西侧偏度均值-0.13大于0.27（右侧偏度均值），显示出西侧的粗粒成分比东侧的粗粒成分要多一些；西侧峰态均值0.9小于东侧峰态均值1.02，东侧的峰比较尖锐，沉积物来源更加单一。

3.T形坝地区粒度分布频率曲线总体上以单峰为主，表现出研究区域表层沉积物来源的相对单一性。从粒径变化上看，T形坝东侧部分从河到岸的变化是逐渐变粗；西侧部分从海到陆也是总体上呈现变粗的趋势，中间的部分粗粒物质比低潮线附近要低，是近岸往复水动力作用以及当地地形的影响。

参考文献

[1]付晓芬.粒度分析在沉积环境中的应用[J]. 世界有色金属， 2017（24）.

[2]高明波. 鲁西大汶口地区全新世临沂组沉积物粒度分布特征及地质意义[J]. 山东国土资源， 2018， 34（7）.

[3]邓程文，张霞，林春明，等.长江河口区末次冰期以来沉积物的粒度特征及水动力条件[J].海洋地质与第四纪地质， 2016（6）：185-198.

[4]安福元，马海州，樊启顺，等.粒度在沉积物物源判别中的运用[J].盐湖研究， 2012， 20（1）：49-56.

[5]刘红，何青，王元叶，等.长江口表层沉积物粒度时空分布特征[J].沉积学报，2007， 25（3）：445-455.

[6]冯利，秀丽， 宋湦，等. 莱州湾表层沉积物粒度和黏土矿物分布特征与运移趋势分析[J].海洋科学， 2018， 42（2）：1-9.

作者简介：胡兴骥（1994- ），男，辽宁海城人，硕士研究生，主要从事自然地理学方向研究。