引用本文
庞国涛, 李伟, 曾蛟, 谢磊, 胡延斌, 张胜远. 广西钦州湾外湾海域表层沉积物粒度特征及沉积环境[J].中国地质调查, 2024,11(1): 65-74.
PANG Guotao, LI Wei, ZENG Jiao, XIE Lei, HU Yanbin, ZHANG Shengyuan. Grain size characteristics and sedimentary environment of surface sediments in outer bay waters of Qinzhou Bay in Guangxi[J].Geological Survey of China, 2024,11(1): 65-74.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2024.01.08
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广西钦州湾外湾海域表层沉积物粒度特征及沉积环境
庞国涛1,2, 李伟1,*, 曾蛟1, 谢磊1, 胡延斌1,3, 张胜远1
1.中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心,山东 烟台 264000
2.自然资源要素耦合过程与效应重点实验室,北京 100055
3.山东科技大学地球科学与工程学院,山东 青岛 266590

第一作者简介: 庞国涛(1990—),男,工程师,主要从事海岸带环境地质调查与评价工作。Email: pgt5241@163.com。

通信作者简介: 李伟(1985—),男,高级工程师,主要从事海岸带综合地质调查与评价工作。Email: 670095930@qq.com。

收稿日期: 2023-03-29
基金资助: 中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心“广西北仑河口—茅尾海一带重要红树林湿地资源调查(编号: ZD20220131)”和中国地质调查局“广西钦州湾海岸带综合地质调查(编号: DD20191024)”项目联合资助
摘要

沉积物粒度特征是反映沉积作用、沉积环境和沉积动力条件的明显标志,为了解广西钦州湾外湾海域沉积环境,对研究区167组表层沉积物样品进行粒度测定,分析粒度参数特征并划分沉积物类型,运用Pejrup三角投图对研究区进行沉积动力环境分区,采用Gao-Collins粒径趋势分析法总结研究区表层沉积物的运移趋势。结果表明: 研究区表层沉积物以粉砂和砂为主,分选系数差。Folk-Ward分类法的结果显示研究区表层沉积物类型共12种,以砂质粉砂、砂质泥和粉砂分布最广,分别占样品总数的22.16%、17.37%和14.97%。沉积动力分析显示研究区的沉积环境复杂,水动力整体表现出由湾口向外逐渐减弱的特征。粒径趋势分析表明研究区表层沉积物整体向湾口及潮流深槽(航道)方向运移。综合分析表明研究区的沉积环境主要受潮流、波浪及人类活动等的影响。研究成果可为港口建设、深水航道改扩建以及海洋牧场建设等提供科学参考。

关键词: 粒度参数; 表层沉积物; 沉积环境; 运移趋势
中图分类号:P736.2 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2024)01-0065-10
Grain size characteristics and sedimentary environment of surface sediments in outer bay waters of Qinzhou Bay in Guangxi
PANG Guotao1,2, LI Wei1, ZENG Jiao1, XIE Lei1, HU Yanbin1,3, ZHANG Shengyuan1
1. Yantai Geological Survey center of Coastal Zone, China Geological Survey, Shandong Yantai 264000,China
2. Key Laboratory of Natural Resource Coupling Process and Effects, Beijing 100055, China
3. College of Earth Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590, China
Abstract

The sediment particle size composition is a clear indicator of sedimentation, sedimentary environment, and sedimentary dynamic conditions. In order to understand the sedimentary characteristics of the outer bay waters of Qinzhou Bay in Guangxi, 167 sets of surface sediment samples were measured for particle size, and analyzed for particle size parameter characteristics to divide the sediment types. The Pejrup triangle map was used for the partition of the sedimentary dynamic environment of the outer bay waters of Qinzhou Bay, and Gao-Collins particle size trend analysis method was used to summarize the migration trend of surface sediments in the study area. The results show that the surface sediments in the outer bay waters of Qinzhou Bay is mainly composed of silt and sand, with poor sorting ability. According to the Folk-Ward classification method, the authors divided the surface sediments in the outer bay waters of Qinzhou Bay into 12 types, and sandy silt, sandy mud and silt were the most widely distributed, accounting for 22.16%, 17.37%, and 14.97% of the total sample size, respectively. The analysis of sedimentary dynamics indicates that the sedimentary environment in the study area is complex, and the hydrodynamic forces is strong, which are generally characterized by a gradual weakening outward from the bay mouth. The trend analysis of particle size indicates that the sediment in the study area migrates towards the bay mouth and tidal deep channel (channel) as a whole. Comprehensive analysis shows that the sedimentary environment in the study area is mainly influenced by tidal currents, waves, and human activities. The research results could provide scientific references for port construction and the expansion of deepwater waterways.

Keyword: granularity parameter; surface sediments; sedimentary environment; migration trend
0 引言

浅海港湾是海岸带系统的重要组成部分, 受陆地和海洋的双重影响, 海陆交互活动相对敏感和强烈, 蕴含着丰富的湿地资源、动植物资源等。此外, 该区域的人类经济活动频发, 港口航运发达, 具有重要的经济价值和生态环境意义, 其现代沉积环境受人类经济活动、入海河流、海洋潮流、风暴潮等的影响显著, 沉积过程较为复杂[1, 2, 3, 4]。粒度特征是海底沉积物的主要物理属性, 包含了丰富的海底沉积水动力、沉积环境和沉积物运移等方面的信息, 其空间分布主要受区域物源、水动力作用、搬运距离以及搬运过程中的机械磨蚀、化学溶蚀等因素的影响[5]。因此, 可以利用沉积物粒度参数特征来分析沉积物的物质来源, 反映沉积过程中的水动力条件, 反演所处的沉积环境并推算沉积物运移扩散方向和趋势[4, 6, 7]。郝连成等[8]通过划分湛江湾海域表层沉积物的沉积物类型, 并对其沉积环境进行分析, 查明了湛江湾海域的沉积水动力特征, 沉积物运移和分布规律; 瞿洪宝等[9]对崖州湾海域表层沉积物的粒级组分、参数特征及其沉积动力特征进行研究, 并根据受控因素划分沉积环境; 王天娇等[10]通过对金州湾海域表层沉积物样品进行分析, 结合Q型聚类方法与粒径特征, 对不同沉积区的沉积环境、物源和沉积动力进行分析; 周笑笑等[11]通过对罗源湾表层沉积物粒度特征进行分析, 发现该区域沉积环境较稳定, 通过罗源湾表层沉积物样品与入海河流及沿岸沉积物的稀土元素特征参数、配分模式进行对比, 对该区物源进行了解析; 庄海海等[12]通过对胶州湾表层沉积物粒度、组分进行分析, 划分了沉积物类型, 并对沉积物进行聚类分析, 结合其周边河流以及海底地貌分布, 将其沉积环境划分为4类。

前人运用沉积物粒度特征在我国部分近岸海域开展了大量研究工作, 但关于钦州湾近岸海域方面的研究相对较少[13, 14]。因此, 本文以钦州湾外湾海域为研究对象, 通过对近岸海域表层沉积物粒度数据进行详细研究, 划分沉积物类型, 研究沉积物分布规律和现代沉积环境, 以期为钦州湾地区的港口建设、航道改扩建以及海洋牧场建设等提供科学的参考依据。

1 研究区概况

钦州湾位于我国西南端, 南海北部湾的顶端, 是广西沿海规模最大港湾[14], 广义上的钦州湾区域西起北仑河口, 东到合浦英罗港, 行政区划包括防城港市、钦州市和北海市地区(图1)。

图1 研究区位置及表层沉积物取样站位Fig.1 Location and sampling station of surface sediments in the study area

研究区气候属南亚热带季风气候, 多年平均气温为22.1 ℃, 雨量充沛, 潮汐类型为不规则全日潮, 年均潮差2~3 m, 最大潮差可达6.41 m, 属强潮海湾[15]。因沿岸港湾较多, 涨潮历时大于落潮历时[16], 潮流类型受地形控制为稳定往复流, 流向多为NE— SW向, 落潮流速较大, 最大可达1.2~1.5 m/s。沿岸有大风江、钦江、茅岭江和防城江等河流注入, 泥沙来源较为丰富。钦州湾海域在潮流、径流、风浪及人类活动影响下, 在入海河口发育有砂坝、潮流脊和潮流砂等, 在沿岸湾口处发育有树枝状潮流深槽, 外湾受潮流和波浪的共同作用多形成潮流砂脊、浅滩深槽以及水下斜坡等地貌, 此外外湾还发育有NE— SW向的南流江浅层古河道[17]。

2 材料与方法
2.1 样品采集与测试

2019— 2021年的8— 10月份在研究区布设表层站位167个, 具体位置见图1, 站位间距外湾湾顶为2 km× 2 km, 其它区域站位间距为4 km× 4 km。利用箱式取样器采集表层0~5 cm的沉积物样品, 现场描述后装袋密封保存直至实验室内分析。

根据粒径大小, 表层沉积物的粒度分析分别采用激光粒度仪(Mastersizer 2000)、筛析法或二者相结合的方法进行测试。所有样品均进行重复测试, 测试误差小于2%。

2.2 数据处理与研究方法

根据测试分析得到的数据, 计算各站位砾石、砂、粉砂和黏土的颗粒组分含量[18], 采用Folk法[19]对含砾表层沉积物进行分类, 采用Ward法对不含砾表层沉积物进行分类。粒度参数包括: 平均粒径、分选系数、峰态及偏态, 采用矩法进行计算[20]。采用Kriging插值法配合高斯低通滤波过滤绘制各粒度参数的空间等值线分布图。采用 Gao-Collins粒径趋势分析模型[21]分析研究区沉积物的粒径运移趋势。

3 研究结果
3.1 表层沉积物粒级组分特征

研究区表层沉积物按粒径大小可分为砾、砂、粉砂和黏土4种组分, 组分含量整体变化范围较大(表1), 砾组分含量为0%~23.68%, 平均值为1.26%, 仅在30个站位出现。总体来看, 研究区表层沉积物以粉砂、砂、黏土为主。调查样品各组分占比为: 砂0.50%~100.00%, 平均值37.25%; 粉砂0%~77.23%, 平均值为42.73%; 黏土 0%~40.23%, 平均值为18.76%。

表1 研究区表层沉积物的组分含量及其粒度参数 Tab.1 Component content and particle size parameters of surface sediments in the study area

研究区的表层沉积物组分存在明显的分区特征。其中砾组分主要分布在研究区的东部海域(图2(a)), 在珍珠湾南部海域零星分布, 含量高值区主要分布在研究区北东部和南东部, 含量普遍> 10%。

图2 研究区表层沉积物粒度组分含量分布Fig.2 Distribution of grain size component content of surface sediments in the study area

研究区其他海域多为砾组分的低值区。砂组分分布范围变化较大, 是研究区含量最多、分布最广的组分。砂组分含量高值区主要有3个地区: 研究区顶部及企沙半岛东部近岸海域含量高达90%; 研究区西部远岸海域含量高值区含量普遍> 50%, 面积较小; 研究区东部远岸海域含量高值区含量普遍> 60%(图2(b))。粉砂组分的分布范围也较大, 整体分布特征与砂组分在空间分布上呈反向趋势, 外湾口向下为粉砂组分含量低值区, 含量普遍< 25%。粉砂组分含量高值区主要位于研究区中部及防城港航道附近, 含量普遍大于45%(图2(c))。黏土组分的空间分布整体上与粉砂组分相似, 与砂组分的分布特征相反。钦州湾口外和研究区东部为黏土组分含量低值区, 含量普遍< 10%。黏土组分含量高值区主要位于研究区中西部及防城港航道附近, 含量普遍大于20%(图2(d))。

3.2 沉积物粒度参数特征

沉积物的粒度特征是反演沉积环境和水动力条件的重要参数。本文重点对研究区海域表层沉积物的平均粒径、分选系数、偏态和峰态等4个参数进行分析(表1)。

研究区表层沉积物的粒径介于0.91Φ ~7.44Φ (Φ 为粒径单位, Φ =-log2D, D为颗粒直径, mm), 均值为5.15Φ , 大多集中在2.00Φ ~7.00Φ , 其中5.00Φ ~7.44Φ 占比为40.72%, 沉积物颗粒总体偏细, 反映研究区沉积动力较弱。研究区粒径< 4.00Φ 的粗颗粒物质主要分布在研究区东部、西部及北部钦州湾外湾口处, 细粒颗粒物质主要分布在研究区中部及西部部分区域(图3(a))。该区沉积物经海流长年由北东向南西流动, 使西部细粒物质不断增加。故表现出从东部往西部沉积物粒级逐渐变细的趋势。

图3 研究区表层沉积物各粒度参数分布Fig.3 Distribution of particle size parameters of surface sediments in the study area

研究区表层沉积物的分选系数变化范围为 0.53Φ ~3.96Φ , 平均值为2.32Φ 。分选系数小于0.71Φ 的样品为3件, 分选系数处于0.71Φ ~1.00Φ 的样品为4件, 分选系数大于1的样品为160件, 由于入海河流较多, 物质来源丰富, 同时径流和潮流相互作用使得绝大部分样品的分选系数为差或极差。北部外湾口分选系数最好, 东南部分选系数最差, 其它区域分选系数为差或极差(图3(b))。

研究区表层沉积物的偏态值为-0.49~0.72, 平均0.06, 其中很负偏态(-0.49, -0.30]样品数8件、负偏态(-0.30, -0.10]样品数55件、近对称(-0.10, 0.10]样品数46件、正偏态(0.10, 0.30]样品12件以及很正偏态(0.3, 0.72]样品数46件。研究区大多数沉积物为负偏态、近对称和很正偏态分布。西部多为负偏态分布, 东部为正偏态分布, 在湾口外及犀牛脚镇南部海域为很正偏态分布(图3(c))。

研究区表层沉积物的峰态变化范围为0.58~2.77, 平均值为1.00。峰态值大部分处于0.67~1.09之间, 频率曲线为平坦— 中等尖锐。研究区大部分以平坦、中等尖锐(0.67, 1.11]分布为主, 在湾口外有大量尖锐(1.11, 1.56]和很尖锐(1.56, 2.77]分布类型(图3(d))。

3.3 表层沉积物类型分布与特征

采用Folk法进行分类命名, 研究区表层沉积物可分为2个大类, 即含砾类(图4(a))和无砾类(图4(b))。含砾类分别是砾质泥质砂(gmS)、含砾泥((g)M)、砾质泥(gM)、含砾泥质砂((g)mS)、含砾砂((g)S), 无砾类分别是砂(S)、粉砂质砂(zS)、砂质粉砂(sZ)、粉砂(Z)、砂质泥(sM)、泥质砂(mS)、泥(M)。

图4 研究区表层沉积物Folk分类Fig.4 Folk classification of surface sediments in the study area

含砾类表层沉积物约占样品数的17.96%, 主要分布于研究区东、西部, 东部含砾类表层沉积物主要为砾质泥质砂、含砾砂、含砾泥质砂、含砾泥、砾质泥。西部含砾类表层沉积物主要为含砾泥、砾质泥质砂、含砾砂。粒级组分为: 砾含量范围0.16%~23.68%, 平均含量7.02%; 砂含量范围12.90%~94.55%, 平均含量44.45%; 粉砂含量范围0.71%~56.43%, 平均含量32.21%; 黏土含量范围1.21%~29.25%, 平均含量16.32%。

4 讨论

钦州湾是一个半封闭型港湾, 海底地形较为复杂, 物质主要来源为河流输沙和沿岸输沙, 少部分为外海区域来沙, 由于受北部防城江、茅岭江、钦江和大风江泥沙及潮汐风浪等动力影响, 其沉积物粒度特征较为复杂(图5)。

图5 研究区表层沉积物类型分布
1.砾质泥质砂; 2.含砾砂; 3.含砾泥质砂; 4.砂; 5.粉砂质砂; 6.泥质砂; 7.砂质粉砂; 8.粉砂; 9.砾质泥; 10.含砾泥; 11.砂质泥; 12.泥; 13.城镇位置Fig.5 Distribution of surface sediment types in the study area

4.1 沉积动力环境分区

Pejrup三角投图能有效地识别和划分沉积环境及动力条件, 该方法以砂、粉砂和黏土为端元, 根据砂/(粉砂+黏土)、粉砂/黏土的比值将三角图划分为16个区[22]。砂/泥在一定程度上可以反映介质的运动强度及浑浊度, 粉砂/黏土可反映沉积物的扰动程度。将研究区表层沉积物进行Pejrup三角投图, 结果如图6所示, 样品投点分别落于S、AIII、AII、BIII、BII、CIII、CII、DIII、DII、EIII、EII共11个区。从I、II、III、IV、V、VI分区来看, I~VI区指示了沉积水动力由强变弱的趋势, 投点大部分落于Ⅲ 区, 少部分落于II区内, 投点总体靠近粉砂端元, 说明沉积水动力较弱。从S区到E区, 沉积水动力强度逐渐减弱。

图6 研究区Pejrup三角投图Fig.6 Pejrup triangle projection map in the study area

根据不同的沉积动力环境并结合研究区表层沉积物的物源状况、海底地形地貌、潮流等, 将研究区沉积动力环境综合划分为A、B、C 3个亚区(图7)。

图7 研究区沉积动力环境分区Fig.7 Division of sedimentary dynamic environment in the study area

A区主要位于研究区顶部以及犀牛脚镇近岸海域, 水深多为5 m以浅, 表层沉积物类型以砂为主, 伴有少量泥质砂、粉砂质砂及砂质泥, 表层沉积物粒径偏粗, 砂含量高, 粉砂和黏土含量较低, 分选性较好, 反映了该区较强的水动力环境。研究区顶部海域水动力主要有波浪、潮汐流和沿岸流等, 研究区发育的主要海流有逆时针环流、夏季表层洋流、冬季表层洋流以及气旋型环流等[23], 逆时针海流可将茅尾海输送泥沙以推移和跃移的方式沿岸向西输运, 受企沙半岛岬角的阻拦, 在外湾顶西部沉积下来。沿岸剥蚀的沉积物受NW向波浪作用的影响, 多在A区沉积, 此外, 外海泥沙受涨潮流的影响少部分可在A区沉积。研究区的潮流运动形式为往复流, 涨潮时主要通过东侧向湾口汇聚, 而退潮时呈扇形向外辐射, 落潮流速大于涨潮流速[24], 所以涨潮流对粗粒沉积物的搬运能力不大, 落潮时由于水流速度较大, 可将粗粒沉积物由茅尾海向湾外搬运, 在湾外处呈扇形发散, 水动力条件减弱, 粗粒沉积物沉积于此。

B区主要位于研究区东部5 m水深以深、白龙半岛南部的局部海域表层沉积物类型主要为粉砂、粉砂质砂、砾质泥质砂以及少量含砾泥。B区沉积物粒径细于A区, 分选性比A区差, 砾含量较A区明显增加, 砂含量偏低, 粉砂含量增加, 黏土含量有所增加。B区受到钦州湾涨潮流的影响, 来源于外海区的泥砂随着涨潮流流经该区, 一部分流入湾区, 另一部分沉积于该处。钦州湾海域东部及中南部的B区位于南流江古河道附近[17], 这也是该区域砾含量较高的原因之一。B区也受到夏季盛行的偏南和西南风浪影响, 但影响作用明显弱于湾口西部地区。白龙半岛南部的B区亦是含砾组分, 推测与越南河流的泥沙输入有关[25]。

C区主要位于水深大于10 m的区域, 主要分布于向南远离钦州湾湾口和研究区中部、西部远岸区域。表层沉积物类型主要为砂质泥、砂质泥、砾质泥、粉砂, C区是一个水下斜坡, 水深10~30 m, 由于离岸较远, 水深较深, 底层水体相对稳定, 波浪、潮流、沿岸流对底层沉积物影响较小, C区沉积水动力最弱。来源于钦州湾、防城湾及沿岸剥蚀的沉积物在此区汇集沉积, 形成了一个沉积中心。分布于C区的黏土矿物与钦州湾海域沿岸的母岩风化壳具有相似的特征, 表层沉积物的粒度参数指示了河流输送, 表明河流将沿岸侵蚀的物质搬运入海, 经潮流携带沉积于此[25]。C区沉积物的中值粒径等值线与海水等深线大致重合, 反映了该区海水深度对沉积水动力环境具有较大的影响。

4.2 沉积物运移趋势分析

采用Gao-Collins二维粒径趋势分析法对研究区表层沉积物运移趋势进行分析(图8), 其中矢量箭头的方向表示表层沉积物运移趋势。

图8 研究区表层沉积物净输送趋势Fig.8 Net transportation trend of surface sediments in the study area

研究区表层沉积物的运移趋势受到海底地形地貌、潮流、波浪、物源、动力条件等多方面条件的制约。研究区顶部与远岸海域沉积物运移趋势表现出明显不同的特征, 研究区顶部表层沉积物整体表现为向潮流深槽方向运移, 受潮流、径流影响较为明显。表层沉积物整体表现为向南、南西方向运移, 这与钦州湾落潮流速大于涨潮流速导致茅尾海沉积物向外湾运移相符[15]。研究区东部远岸区域沉积物主要来源于南部浅海区域及大风江口沿岸流来沙, 主要受径流等的影响, 整体表现为向西、北西方向运移[24]。研究区西部远岸区域沉积物主要来源于北西部及北部, 主要受径流影响, 整体表现为向东、南东方向运移[26]。在西侧远离海岸靠近越南半岛和岛屿局部水深变浅的区域, 沉积物粒径较粗, 可能与越南河流携带泥沙注入和水动力强等有关[27]。在研究区中部的汇聚中心与余流作用有关, 北部来源于内湾的沉积物、西北部来源于防城湾的沉积物、南部来源于浅海沉积物, 在此汇集形成了一个沉积中心, 表层沉积物整体表现为逆时针运移趋势。整体来看, 研究区表层沉积物主要由钦州港和防城港航道两侧向航道方向运移。

4.3 表层沉积物来源及沉积环境影响因素分析

厘清沉积物来源可以预测未来海底地貌的变化趋势[28]。研究区表层沉积物来源比较广泛, 一方面有入海河流输入, 沿岸剥蚀输入、外海输入等, 另一方面, 受港湾何海底地形的影响研究区水动力条件复杂, 导致表层沉积物输运扩散过程相对复杂。

陆源输入是研究区表层沉积物的主要来源, 研究区主要入海河流输沙量如表2所示, 年总径流量为5.14× 109 m3, 总输沙量为0.95× 106 t, 沙水比值相对较低。

表2 研究区主要入海河流输沙量统计[29] Tab.2 Statistics of sediment discharge of the main land streams in the study area[29]

研究区岸线曲折, 港湾较发育, 河流携带泥沙绝大部分以以悬移质形式进入注入内湾, 在半封闭的条件下沉积, 少部分推移质泥沙会在河口发生沉降, 形成水下三角洲, 悬移质泥沙在潮流和径流作用下向外运移, 受外湾波浪、潮流等的影响, 沉积物向外运移在海底形成沙坝、潮流沙脊、水下岸坡、水下拦门浅滩等[29, 30]。沿岸侵蚀物质也是研究区表层沉积物的来源之一, 研究区呈喇叭形朝向大海, 受波浪、潮流、径流等的影响, 沿岸水动力条件较强[27], 沿岸侵蚀下来的泥沙在北部湾逆时针环流以及落潮流的影响下向西南、南方向运移沉积。此外, 外海输入也为研究区表层沉积物提供物源, 外海泥沙受扰动进入悬浮状态, 随张潮流进入研究区[31], 这些海向来沙少部分会在近岸沉积, 而绝大部分又随落潮流向南运移, 随着水动力条件的减弱逐渐沉积。

研究区沉积动力复杂, 在外湾口海域潮流、波浪与径流是重要的影响因素, 潮流和波浪是塑造研究区海底地貌的主要动力[31]。在湾口东侧表层流速指向偏南方向, 而底层则指向偏北方向, 浅海随海水运移的泥沙部分在湾口附近沉降, 部分沿此通道进入湾内。湾口西侧海域表层、底层流速基本均指向偏南方向, 从湾内来的含泥沙海水主要从此处通过。钦州湾潮汐类型为不规则全日潮, 落潮流速大于涨潮流速, 在钦州湾口门变窄处, 其附近流速变大、动能增强, 在湾口外潮流深槽与潮流沙脊相间, 形成潮流三角洲。

近年来, 随着人类活动变得频繁, 其对研究区水动力环境、物质来源、海底地形地貌等方面产生了深远的影响。钦江湾大量港区建设、堤坝建设、人工养殖等各种人类活动, 致使湾内纳潮面积大幅减少, 并阻挡了浅海低泥沙含量的干净海水进入湾内, 严重减弱口门通道的潮流转运泥沙和清洁海水的能力, 这也导致了钦江湾口门槽脊规模和高差变化, 近岸出现淤积加重[32]。

综上所述, 研究区表层沉积物粒度特征主要受控于物质来源、潮流、波浪等各种条件共同影响, 人类活动的影响也日渐显著。

5 结论

(1)钦州湾外湾海域表层沉积物, 主要以砂和粉砂为主, 平均含量分别为42.73%和37.24%; 粉砂、黏土及砾石含量较低, 平均含量分别为37.24%、18.76 %及1.26%。表层沉积物类型主要为砂质粉砂、砂质泥、粉砂、粉砂质砂、泥质砂、砂、泥及含砾类12种, 其中砂质粉砂、砂质泥和粉砂分布最广, 分别占样品总数的22.16%、17.37%和14.97%。从粒度参数特征来看, 沉积物粒径均值5.15Φ , 沉积物颗粒总体偏细。分选系数均值为2.32Φ , 分选差或极差。粒度分布曲线以负偏态、平坦分布为主。

(2)结合Pejrup三角投图, 将研究区沉积动力环境划分为A、B、C 3个亚区, A区水动力环境较强, 主要受落潮流及偏西南和南向波浪影响; B区主要受到钦州湾涨潮流及偏南和西南向波浪影响的影响; C区由于离岸较远, 水深较深, 底层水体相对稳定, 波浪、潮流、沿岸流对底层沉积物影响较小, C区沉积水动力最弱。从外湾口向外海方向沉积水动力整体减弱, 与沉积物类型分布相吻合。

(3)Gao-Collins二维粒径趋势分析显示, 外湾口表层沉积物整体表现为向南、向西的运移趋势。研究区东部远岸区域沉积物主要来源于浅海区域, 整体表现为向西、北西向运移; 西部远岸区域沉积物整体表现为向东、南东向运移; 整体表现为向湾口及潮流深槽(航道)方向运移。

(4)钦州湾外湾海域表层沉积物来源具有多源性, 其中陆源输入是其主要来源, 沉积环境受海域潮流与波浪的影响较大, 人类活动的影响也日渐显著。

(责任编辑: 王晗)

参考文献
[1] Ramesh R, Chen Z, Cummins V, et al. Land -Ocean Interactions in the Coastal Zone: Past, present & future[J]. Anthropocene, 2015, 12: 85-98. [本文引用:1]
[2] 陈则实, 王文海, 吴桑云. 中国海湾引论[M]. 北京: 海洋出版社, 2007.
Chen Z S, Wang W H, Wu S Y. An Introduction to The Gulf of China[M]. Beijing: China Ocean Press, 2007. [本文引用:1]
[3] 沈焕庭, 朱建荣. 论我国海岸带陆海相互作用研究[J]. 海洋通报, 1999, 18(6): 11-17.
Shen H T, Zhu J R. The land and ocean interactions in the coastal zone of China[J]. Marine Science Bulletin, 1999, 18(6): 11-17. [本文引用:1]
[4] 李东义, 徐勇航, 王爱军, 等. 福建安海湾表层沉积物粒度特征及其现代沉积过程分析[J]. 沉积学报, 2015, 33(4): 724-734.
Li D Y, Xu Y H, Wang A J, et al. Analysis of surface sediment grain size characteristics and modern sedimentary process in Fujian Anhai Gulf[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2015, 33(4): 724-734. [本文引用:2]
[5] Gao S, Collins S. Analysis of grain size trends, for defining sediment transport pathways in marine environments[J]. Journal of Coastal Research, 1994, 10(1): 70-78. [本文引用:1]
[6] Wided S, Jalila S, Kamel R. Grain size analysis and characterization of sedimentary environment along the Bizerte Coast, N-E of Tunisia[J]. Journal of African Earth Sciences, 2021, 184: 104353. [本文引用:1]
[7] 潘隆, 方晶, 田立柱, 等. 天津南港工业区海区表层沉积物粒度特征及沉积环境分析[J]. 应用海洋学学报, 2018, 37(4): 462-471.
Pan L, Fang J, Tian L Z, et al. Grain size characteristics of surface sediments and the response to sedimentary environment in the coastal waters of Tianjin Nangang Industrial Zone in Bohai Bay[J]. Journal of Applied Oceanography, 2018, 37(4): 462-471. [本文引用:1]
[8] 郝连成, 远继东, 郑立龙, 等. 湛江湾海域表层沉积物粒度特征及沉积环境[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(8): 1-10.
Hao L C, Yuan J D, Zheng L L, et al. Grain-size characteristics of surface sediment and sedimentary environment in Zhanjiang Bay[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(8): 1-10. [本文引用:1]
[9] 瞿洪宝, 苟鹏飞, 孙龙飞, 等. 海南岛崖州湾表层沉积物空间分布特征及其受控机制[J]. 海洋学报, 2021, 43(12): 70-81.
Qu H B, Gou P F, Sun L F, et al. Spatial distribution and its controlling mechanism of surface sediments in the Yazhou Bay, Hainan Island [J]. Acta Oceanologica Sinica, 2021, 43(12): 70-81. [本文引用:1]
[10] 王天娇, 马宏伟, 倪金, 等. 金州湾表层沉积物粒度特征及沉积环境[J]. 应用海洋学学报, 2021, 40(4): 669-677.
Wang T J, Ma H W, Ni J, et al. Grain size characteristics and sedimentary environment of surface sediments in Jinzhou Bay[J]. Journal of Applied Oceanography, 2021, 40(4): 669-677. [本文引用:1]
[11] 周笑笑, 陈秀玲, 范逸飞, 等. 福建近岸罗源湾沉积环境及表层沉积物物质来源探讨[J]. 第四纪研究, 2021, 41(5): 1281-1293.
Zhou X X, Chen X L, Fan Y F, et al. Discussion on the sedimentary environment and provenance of surface sediment in Luoyuan Bay offshore of Fujian Province[J]. Quaternary Sciences, 2021, 41(5): 1281-1293. [本文引用:1]
[12] 庄海海, 徐绍辉, 高茂生, 等. 胶州湾表层沉积物粒度特征及其沉积环境[J]. 海洋地质前沿, 2018, 34(9): 24-31.
Zhuang H H, Xu S H, Gao M S, et al. Grain size distribution of surface sediments in Jiaozhou Bay and its environmental significance[J]. Marine Geology Frontiers, 2018, 34(9): 24-31. [本文引用:1]
[13] 肖晓, 冯秀丽, 石要红, 等. 广西沿岸海域表层沉积物粒度分布与输运特征[J]. 中国海洋大学学报, 2018, 48(7): 65-72.
Xiao X, Feng X L, Shi Y H, et al. Sediment grain size characteristics and transport patterns in the Guangxi coastal water[J]. Periodical of Ocean University of China, 2018, 48(7): 65-72. [本文引用:1]
[14] 夏真, 林进清, 梁开, 等. 广西典型近岸海域表层沉积物碎屑矿物分布及其物源意义[J]. 中国地质调查, 2017, 4(2): 66-72.
Xia Z, Lin J Q, Liang K, et al. Distribution and provenance significance of detrital minerals in surface sediments under typical coas-tal water areas, Guangxi[J]. Geological Survey of China, 2017, 4(2): 66-72. [本文引用:2]
[15] 张伯虎, 陈沈良, 刘焱雄, 等. 广西钦州湾海域表层沉积物分异特征与规律[J]. 热带海洋学报, 2011, 30(4): 66-70.
Zhang B H, Chen S L, Liu Y X, et al. Sediment characteristics and differentiation in the Qinzhou Bay, Guangxi, China[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2011, 30(4): 66-70. [本文引用:2]
[16] 夏真, 林进清, 郑志昌, 等. 北部湾广西海岸带地质环境综合监测进展及成果[J]. 中国地质调查, 2016, 3(1): 52-57.
Xia Z, Lin J Q, Zheng Z C, et al. Progress and achievements of integrated geo-environmental monitoring along Guangxi coastal zone, Beibu gulf[J]. Geological Survey of China, 2016, 3(1): 52-57. [本文引用:1]
[17] 马胜中, 梁开, 陈太浩. 广西钦州湾浅层埋藏古河道沉积特征[C]//第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册). 呼和浩特: 海洋出版社, 2009: 1225-1229.
Ma S Z, Liang K, Chen T H. Sedimentary characteristics of shallow buried paleohe channels in Qinzhou Bay, Guangxi[C]//Proceedings of the 14th Symposium on Oceanographic (Shore) Engineering in China: Part 2. Hohhot: China Ocean Press, 2009: 1225-1229. [本文引用:2]
[18] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T 12763. 8—2007海洋调查规范第8部分海洋地质地球物理调查[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. GB/T 12763. 8—2007 Specifications for Oceanographic Survey-Part 8: Marine Geology and Geophysics Survey[S]. Beijing: Stand ards Press of China, 2008. [本文引用:1]
[19] Folk R L, Ward W C. Brazos river bar [Texas]: A study in the significance of grain size parameters[J]. Journal of Sedimentary Research, 1957, 27(1): 3-26. [本文引用:1]
[20] McManus J. Grain Size Determination and Interpretation[M]//Tucker M. Techniques in Sedimentology. Oxford: Blackwell, 1988: 63-85. [本文引用:1]
[21] Gao S, Collins M. Net sediment transport patterns inferred from grain-size trends, based upon definition of “transport vectors”-reply[J]. Sedimentary Geology, 1994, 90(1-2): 157-159. [本文引用:1]
[22] Pejrup M. The Triangular Diagram Used for Classification of Estuarine Sediments: A New Approach[M]. Oxford: Pergamon Press, 1988. [本文引用:1]
[23] 张爱梅, 陈敏, 甘华阳, 等. 北部湾SO-50柱状沉积物地球化学特征及其物源分析[J]. 海洋学报, 2018, 40(5): 107-117.
Zhang A M, Chen M, Gan H Y, et al. Geochemical characteristics and sediment provenance of Core SO-50 sediments in the Beibu Gulf[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2018, 40(5): 107-117. [本文引用:1]
[24] 董德信, 李谊纯, 陈宪云, 等. 钦州湾潮流季节变化特征[J]. 广西科学, 2014, 21(4): 351-356.
Dong D X, Li Y C, Chen X Y, et al. Characteristics of current seasonal changes in Qinzhou bay[J]. Guangxi Sciences, 2014, 21(4): 351-356. [本文引用:2]
[25] 夏真, 林进清, 郑志昌, 等. 北部湾广西近岸海洋地质环境综合研究[M]. 北京: 海洋出版社, 2019.
Xia Z, Lin J Q, Zheng Z C, et al. Comprehensive Study on Marine Geological Environment of Guangxi Coastal Area in Beibu Gulf[M]. Beijing: China Ocean Press, 2019. [本文引用:2]
[26] 中国海湾志编纂委员会. 中国海湾志-第十二分册-广西海湾[M]. 北京: 海洋出版社, 1993.
Editiorial Committee of Chinese Gulf. Chinese Gulf: vol. 12[M]. Beijing: China Ocean Press, 1993. [本文引用:1]
[27] 张亮, 梁开, 甘华阳, 等. 广西防城港海域沉积物特征及输运趋势[J]. 热带地理, 2014, 34(5): 690-695.
Zhang L, Liang K, Gan H Y, et al. Sediment Characteristics And Transport Trends In The Sea Area Of Fangcheng Port, Guang-xi[J]. Tropical Geography, 2014, 34(5): 690-695. [本文引用:2]
[28] 许冬, 葛倩, 韩喜彬, 等. 海洋沉积源-汇过程的驱动因素: 以北部湾为例[J]. 海洋学研究, 2022, 40(3): 17-32.
Xu D, Ge Q, Han X B, et al. Driving force of marine sedimentary source to sink: A case study from Beibu Gulf[J]. Journal of Marine Sciences, 2022 40(3): 17-32. [本文引用:1]
[29] 莫永杰. 北部湾北部浅海沉积物的粒度类型[J]. 热带海洋, 1990, 9(1): 87-93.
Mo Y J. Grain size types of sediments of the shallow waters in northern Beibu gulf[J]. Tropic Oceanology, 1990, 9(1): 87-93. [本文引用:1]
[30] 孙永根, 丰爱平, 王恩康, 等. 钦州湾悬浮泥沙特征[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2016, 36(1): 79-86.
Sun Y G, Feng A P, Wang E K, et al. Characters of the suspended load in Qinzhou Bay[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2016, 36(1): 79-86. [本文引用:1]
[31] 黎广钊, 梁文, 刘敬合. 从沉积物中重矿物动力分区论钦州湾泥沙来源及运移趋势[J]. 海洋通报, 2002, 21(5): 61-68.
Li G Z, Liang W, Liu J H. Disscution on the source and transport tendency of silt in the Qinzhou Bay in terms of the dynamic partition zones of havey minerals in the sediments[J]. Marine Science Bulletin, 2002, 21(5): 61-68. [本文引用:2]
[32] 曹超, 吴承强, 蔡锋, 等. 钦州湾外湾水下地形地貌特征及沉积物来源[J]. 应用海洋学学报, 2020, 39(3): 378-388.
Cao C, Wu C Q, Cai F, et al. Characteristics of submarine topography geomorphology and sediments sources in outer Qinzhou Bay[J]. Journal of Applied Oceanography, 2020, 39(3): 378-388. [本文引用:1]