海岸的海灘部分及水下岸坡常常堆積著松散沉積物,它們處在波浪、水流等動力作用范圍內,這些沉積物對海岸的形成演變有很重要的作用。
海岸帶沉積物的來源有下列幾種:
(1)河流供應的沉積物。
世界河流向大洋提供總量約1.2×10?10?t沉積物。中國河流向海輸沙量為每年2.2×10?9?t,主要堆積在沿岸帶及水深不超過50m的淺水區。海岸地貌的演變常與沿岸河流供沙有關。例如,密西西比河現代三角洲本來是一直加積的,陸地面積不斷增加,但自20世紀來,三角洲陸地面積持續縮小。近70年來陸地有加速縮小的趨勢,1913—1946年每年平均消失17.4km?2?。1980年消失102.4km?2?。其原因,除了全球性海面上升及該區沉積物壓縮地面沉降造成一些影響之外,密西西比河現代三角洲侵蝕作用的主要原因是,入海河流泥沙量的減少。密西西比河中、上游筑壩,下游分流工程,河口修筑導堤,均使入海泥沙減少。自30年代以來已在干流建壩26個,主要支流密蘇里河建壩57個,另一主要支流俄亥俄河建水庫100個,加以水土保持工作的改進,使下游泥沙量大為減少。1953—1970年年平均輸沙量為3.97×10?8?t,1970—1978年減少為2.17×10?8?t,而水庫攔截的正是建造三角洲的粗顆粒物質,所以據估計,建造三角洲的物質已減少50%~60%。密西西比河下游從干流分流入atchafalya河的流量,自1963年以來,人為限定為25%,則使密西西比河下游的輸沙量又減少25%,現在由密西西比河干流入海的年輸沙量僅為1.6×10?8?t。河口口門為了航運修筑了4.27km的東導堤與5.18km的西導堤。導堤使入海泥沙被迫泄入深水區,而不致被波浪、海流再搬運到海岸帶,提供造陸。而過去密西西比河三角洲造陸的泥沙有20%來自海域(河流入海泥沙返回海岸)。所以,由于筑堤、分流、筑導堤減少了河流入海泥沙,使密西西比河三角洲從一個泥沙豐富的加積型三角洲變為泥沙缺乏的侵蝕后退的三角洲。河流入海泥沙量控制了該區海岸的演化。
河流泥沙控制海岸的進退在我國是較普遍的,最顯著的是黃河泥沙的影響。黃河于1128—1855年在江蘇入海,黃河泥沙使江蘇岸線迅速向海淤長,廢黃河口向海伸展了90km,陸地面積擴大15700km?2?,約占江蘇現有面積的1/6。1855年黃河入??诒睔w,由渤海入海后,江蘇海岸失去巨量泥沙供給,廢黃河三角洲海岸侵蝕后退。1898年的海岸線在現在岸線以外11km,即1899年至1980年這段時間平均每年后退134m。1949年海岸線在岸外4km,即1949—1980年這段時間后退速率為每年129m。灌河口外的開山島,1855年時與大陸相連,今在海中距岸7.5km。解放初期的燕尾港舊鎮現今已在距海岸1500m遠的海中。近50年來海岸平均每年后退20~30m,目前仍在侵蝕過程中。這樣,自1855年以來,廢黃河三角洲被沖蝕土地1400km?2?,目前自然狀態下沖蝕速度為每年2.2km?2?。
河流入海泥沙不僅對河口三角洲海岸,而且對海岸帶和大陸架的地貌與沉積產生深刻影響。根據對鴨綠江、灤河、黃河、長江和珠江這五條主要河流入海泥沙運移分布的狀況,可以看出,河流入海泥沙的分布、運移與河口區波浪潮流狀況有關,按其組合關系可分為:
①波浪作用為主,如灤河,入海泥沙在波浪作用下橫向運動,主要堆積在河口附近,成平行于海岸的岸外沙壩,岸外沉積物亦呈平行岸線的帶狀分布。
②潮流型。鴨綠江口是強潮區,潮差大(平均潮差4.8m,最大6.92m),入海泥沙按潮流方向,形成大面積的潮流海底沙脊。黃河口是弱潮區,入海物質為細物質,隨潮流沿岸運移,構成沿著海岸呈舌狀分布。
③河流型。長江和珠江口,入海泥沙主要按入海沖淡水運移的方向分布,在河口形成淺灘,或按沖淡水與沿岸流合力的方向擴散。
河流入海泥沙大部分堆積在河口附近,形成水下三角洲,而一部分沿岸運動。泥沙沿岸搬運距離最大的是黃河,自河口向渤海灣頂,長達150km。河流泥沙向外海擴散最遠的是長江,為50km。珠江泥沙擴散到水深20~30m,距河口30~40km,該水深向外即為未被現代河流沉積物所覆蓋的大陸架殘留沉積區。所以入海泥沙在大陸架的分布,要比沖淡水活動范圍小一些。
總之,河流供應的泥沙是海岸沉積物的主要來源。在海岸研究中,要重視河流水量與泥沙對海岸的影響。
(2)波浪對海岸及水下岸坡的侵蝕物。
據統計,全球有5000km的侵蝕岸,其平均侵蝕速率每年5cm,其總量約占世界河流向大洋供應量的0.04%,或略少于目前海灘物質的5%。海蝕物質的供應量與巖性密切相關,堅硬巖層的海蝕段落,盡管波浪作用強烈,但自海平面達到目前的位置以來,岸線基本沒變化。中等強度巖層的海岸,海蝕物質對海岸有一定的影響。如海南島西海岸,通過?14?C法測定,自8500~3200BP.期間,海岸侵蝕后退65m,侵蝕速率為每年1.2cm,目前在3500m長的岸段每年可提供泥沙2400m?3?。未膠結的沙礫質海岸,侵蝕量則要大得多,如海南島西岸湛江組沙礫層,據定位觀測,海蝕岸每年后退0.3~0.5m,在2.5km長的海蝕岸段,每年產生的泥沙量為4.9×10?4?m?3?。淤泥質海岸的侵蝕速率就更大,江蘇廢黃河口自1855年黃河北歸入渤海后,廢黃河三角洲150km岸線遭受到強烈侵蝕,近50年來平均侵蝕速率為每年20~30m,目前,侵蝕岸段產生的泥沙量為每年1.26×10?7?m?3?。
(3)海底的來沙。
目前為海水淹沒的古海岸帶的松散物質,在潮流及風暴浪的作用下向岸搬運,成為海岸沉積物的重要來源之一。我國北部灣沿岸,一些岸段海岸沙質堆積量大,而沿岸并無泥沙來源,通過海底測驗取樣,證實沉積物來自北部灣海底,是被淹沒的湛江組沙礫層受沖刷向岸搬運的結果。在北美加利福尼亞海岸,大量的海灘沙是從水深18m以內的海底沖刷向岸供應的。通常在岸線平直、岸外無遮掩,受長涌浪的作用,岸外比較寬的范圍內的泥沙,可向岸搬運。因長波能夠在較大的深度使泥沙運動,而短波影響泥沙擾動的深度較小。在南黃海江蘇岸外有一片南北長200km、東西寬度90km的巨大海底沙脊群,其中有些已出露水面為沙洲。波浪(特別是風暴浪)及潮流對水底沙脊的沖刷侵蝕,將泥沙向岸搬運,使靠陸地一側的沙脊增大,沙脊群所掩護的潮間淺灘迅速淤高增寬。據1980—1984年實測,從沙脊區海底侵蝕向岸供應的沉積物量為每年1~2×10?8?m?3?,使潮間帶淺灘每年淤高5~10cm,增寬28~56m。這是海岸帶由海底供應沉積物的典型實例之一。
(4)其他來源。
包括風、生物、火山等。風吹入海岸帶的物質。在干旱區、沙漠外圍,風力可將粉塵吹入海中?,F有估算,風的作用將陸上物質吹揚帶到海洋,進入海岸帶、大陸架及大洋中的風成物質有1.6×10?9?t。在里海海底沉積物中,70%來自風力帶入。
生物堆積物,海洋生物的殘體,如珊瑚等造礁生物殘骸,軟體動物的貝殼,鈣質和硅質藻類等。在珊瑚礁海岸,碎屑物主要為生物成因的。如海南島南部可構成綿延十幾千米的珊瑚沙灘,幾百米寬,厚度超過5m的珊瑚平臺。海南島西部有寬2km的珊瑚礁坪,及岸外珊瑚島。淤泥質海岸帶的軟體動物貝殼,可構成海岸主要的沙粒來源,組成綿延幾十千米的海岸貝殼堤。膠州灣口的水下淺灘(湔礁),由7m厚的粗沙層組成,沙層中貝殼物質占76%。因此,生物沉積物在局部岸段,可成為主要的物質來源。
海岸帶的沉積物可以根據其動態特性分為兩類:
一類是從懸浮狀態中沉淀到海底,或者直接在海底上形成的,它們沒有受到任何根本性的移動,大多是靜止的,只在受到底流作用時才發生移動,在受到某些外部作用(水底滑坡等)而發生瞬時的塊體運動時,才會被擾動破壞。這類沉積物主要分布在淺海的洼地中,在封閉的深而狹的海灣中,或者是出口狹窄的淺海等一些靜水環境中,它們的顆粒是細小而均勻的,常沉積成厚度很小的水平層,有的可混入一些較粗的碎屑,如軟體動物的貝殼,海水化學過程的產物,浮冰帶來的巖塊碎屑等。
另一類沉積物分布在海岸帶波浪作用的范圍,具有易動的特征。它們堆積在海底以后,經受了由波浪或波浪引起的水流作用,發生著無數次運動,只有被厚度很大的新的沉積物掩埋時,才會處于靜止狀態,這種分布在波浪和水流作用場中不斷移動的沉積物,稱為“海岸帶的泥沙”。這些沉積物在波浪、水流作用下而不斷地運動著。組成這些沉積物的顆粒的直徑必須不低于某一極限值(約為0.05mm),否則它們就容易進入懸浮靜止狀態,或被波浪帶到遠離海岸的水下(在以潮流作用為主的淤泥海岸上,細粒物質也被帶到潮間淺灘的上部沉積)。因此,沖積物顆粒比較粗大的,可以是沙子、礫,甚至直徑數十厘米的漂礫,它們通常以滑動、滾動和跳躍的方式移動。