第三节 海岸地貌类型

一、波浪作用为主的海岸

(一)海蚀作用与海蚀地貌1.海蚀作用。

波浪和流以及它们挟带沙砾岩块撞击、冲刷、研磨破坏海岸的作用称海蚀作用。海蚀作用有三种形式:冲蚀、磨蚀和溶蚀。冲蚀作用指波浪浪流对海岸的撞击、冲刷作用。如果海岸斜坡坡度和水深都很大,波浪到达海岸时波能消耗很少,全部波能用于冲击海岸,基岩岸壁上承受到强大的压力。波浪冲击岩壁时产生的压力可用下式表示:

P = 0.15H + 2.42 H (P单位:吨 / 平方米)

L

式中:H 为波高,L 为波长。

波浪在冲击岩壁时,基岩裂隙中空气受到压缩,对围岩产生巨大压力, 海浪后退后,受压缩的空气又突然膨胀,这样连续的缩胀骤然变化,使岩石崩解、破坏。

此外,当波浪在悬崖峭壁岸边上冲后发生倒转时,下落的水体对承受物体具有巨大的打击力,可用如下经验公式表示:

如波长 50 米,波高 6 米的波浪,产生的打击力达 19.1 吨/平方米。波浪冲蚀作用在裂隙、节理丰富的基岩海岸处效果较显著。受冲蚀产生的破碎岩块被回流带走,海岸因此受蚀后退。

磨蚀作用指激浪流挟带岩屑和沙砾对基岩的撞击、凿蚀和研磨作用,它加大了海蚀的速度。

溶蚀作用指海水对岩石的溶解作用,除了碳酸盐等岩石易于溶解外,其他如玄武岩、正长岩、角闪石及黑曜石等岩石矿物,在海水中的溶解速度比在淡水中快几倍到十几倍。

2.海蚀地貌(图 8-31)。

海蚀穴(洞):海崖的坡脚处,经常遭受波浪水流的冲磨而形成的凹坑或凹槽,一般宽度大于深度者称海蚀穴,深度大于宽度者称海蚀洞。它常沿多节理或抗蚀力较弱的部位沿岸断续分布。

海蚀崖:海蚀穴在波浪冲蚀下不断扩大,当其上方的岩石悬空时,发生崩塌,形成海蚀崖,海岸因此而后退。海蚀崖的形态受岩性和岩层产状的影响很大,柱状节理发育的海蚀崖呈陡立状,向海倾斜的岩层常形成倾斜海崖, 向陆倾斜的岩层也可以形成陡崖并能较好地保存。

海蚀拱桥:突出在海中岬角的两侧,发育相向的海蚀洞,经长期侵蚀最后相互贯通,形成海蚀拱桥。

海蚀柱:海蚀拱桥进一步受蚀,拱桥顶发生崩塌,残存的桥墩成为残留于海中的柱状岩体,称海蚀柱。

海蚀平台:沿岸向海微倾的平坦台地,它的后缘贴近高潮面,前缘位于低潮面以下。由于岩性和构造的影响,平台上可出现一些浪蚀沟和瓯穴以及溶蚀洼地,并披盖一些沙砾。海蚀平台的形成和发育要求岩石抗蚀强度和海蚀强度之间保持一定的平衡。岩石抗蚀力过强或过弱均不利于它的充分发

育。有关海蚀平台的成因有不少解释,约翰逊(John-son,1919)认为海蚀平台是海蚀崖不断后退的结果(图 8-32)。巴特勒姆(Bartrum,1962)认为是潮间带频繁交替的干湿风化作用和海浪将风化物质搬走而使海岸后退的结果。帕拉特(Pratt,1968)认为海蚀平台可分为高潮台地、潮间带台地和低潮台地三类。高潮台地主要由干湿风化作用与海浪的搬运作用形成,潮间带台地是波浪磨蚀作用的结果;高潮台地的前缘如不断受波浪磨蚀亦可向潮间带台地演化。低潮台地是灰岩地区的溶蚀作用所致。

海蚀平台形成后,若因陆地上升或海面下降而高出海面,就变成海蚀阶地;若陆地下沉或海面上升,则沉入水中成为水下阶地。

(二)海积地貌

海岸带的泥沙在波浪水流作用下,发生横向和纵向运动,泥沙运动受阻或波浪水流动力减弱时,会产生堆积,形成各种海积地貌。

  1. 泥沙横向运动形成的堆积地貌。

海滩:海滩是波浪作用下形成的最主要的堆积地貌之一。近期对边缘波理论的研究,在更深层次上揭示了波浪动力作用与海滩性质之间的内在联系。边缘波是由两列不同频率的入射波之间的非线性作用下产生的另一频率的波,不同类型的边缘波,其影响形成的海滩剖面也不同。赖特和肖特

(WrightandShort,1984)根据各种海滩水动力条件的差异和地貌发育特征, 将海滩剖面划分为六种类型:消散性海滩,反射性海滩,沙坝—凹槽型海滩, 韵律沙坝型海滩,横向沙坝裂流型海滩和脊—槽型海滩(图 8-33)。

消散性海滩以平缓的滩坡为特征,暴风浪期间,可形成 1~2 条沿岸沙坝

(破波点坝);而在涌浪期间,沿岸沙向陆迁移,形成“涌浪剖面”形态。因此,这种海滩具有“暴风浪剖面”和“涌浪剖面”的季节性变化,如美国的西海岸和南澳大利亚的戈洛韦(Goolwa)海岸等。

反射性海滩的坡度较陡,如澳大利亚南部的布雷克肯(Bracken)海滩的滩坡为 0.1~1.5,波浪直射滩面而不破碎,最后激散在滩面上,这种海滩的滩角发育良好。

在消散性与反射性海滩之间有四种过渡类型的海滩,沙坝—凹槽型

(bar-trough)、韵律沙坝型(rhythmicbar-beach)、横向沙坝裂流型

(transversebar-rip)和脊—槽型(ridgeandrunnel)。这些海滩既有反射海滩的特征,又有消散海滩的性质,成为泥沙在破波点附近堆积的高能海滩和滩肩加积的低波能海滩的过渡类型。肖特(1980)在悉尼中沙滩上发现: 波高大于 2 米时,发育沙坝—凹槽型海滩;波高为 1.5~2.0 米之间为韵律沙坝型;波高为 1~1.5 米之间为横向沙坝裂流型;波高在 1 米以下的情况下, 则发育脊—槽型海滩。这些海滩随着波高的季节性变化,可以从一个海滩状态演变成另一个海滩状态。随着裂流和沿岸沙坝的变化,滩面地貌也随之改变,在韵律沙坝型和横向沙坝裂流海滩,裂流充分发展并控制了地貌的演变。

海滩的坡度一般随组成物质的粒径变细而变小,砾石海滩比砂质海滩陡、窄。此外,还与波长和波陡有关,一般来说,海滩坡度与波长成正相关、与波陡成负相关关系。

沿岸堤(滩脊):由海滩发育而成的平行海岸的垄岗状堆积体,属海滩上的次一级地貌,也称滩脊,是在开阔的岸段,激浪流在高潮水位线的堆积。沿岸堤可有数条,平行分布或相互叠置形成波状水上阶地。有宽阔的自由空

间,泥沙供应丰富的岸段,沿岸堤发育较高大、较快。

滩角:在潮差较小,波浪直射海岸的海滩水上部分,由一系列平行的、向海突出的三角形小沙脊和脊间的小湾组成的锯齿状堆积体系称滩角。沙脊呈舌尖或角状,由粗粒物质组成,脊间弓形小湾由细粒物质组成。脊的长度几米至几十米,高度几厘米至一米多。在同一海滩上,滩角的距离基本相等, 故滩角也称为韵律地形(图 8-34)。

滩角的成因也有多种解释,有人认为它的形成与激浪作用有关,有人则认为与沿岸流的作用有关,还有人认为与裂流作用有关。

水下沙坝:在破浪带内的水下沙脊堆积体,其走向与海岸近于平行,这种堆积地貌称水下沙坝。水下沙坝可有多条,其位置与波浪发生局部破碎处相当。水下沙坝在无潮或潮差小海岸发育最好,其发育与演变和暴风浪作用有密切关系。当暴风浪向岸传播过程中,在破波点附近常出现向海回流,在破浪处产生向岸向海水体与泥沙的相向运动,泥沙堆积在交汇点,从而形成沙坝。水下沙坝的向岸侧常发育凹槽,是波浪(尤其是卷波)破碎时侵蚀而成的。当水下岸坡坡度为 10‰~30‰时最有利于水下沙坝的发育。

  1. 泥沙纵向运动形成的地貌。

泥沙的纵向运动过程中由于岸线方向的改变或由于岸外岛屿与人工堤等造成的波影区内,因泥沙流的容量降低而产生堆积,形成一系列堆积地貌。湾顶滩(凹岸填充):当岸线向海转折形成凹岸时,由于波向线与岸线

的交角增大(α> ϕ )而使泥沙流容量变小,可使泥沙流从原来不饱和或近饱和状态转变为饱和或过饱和,从而发生泥沙在凹岸的堆积,形成海湾顶部的海滩,称湾顶滩。在海岸带建造坝或连岸防波堤,也会在迎泥沙流来向一侧引起类似上述的堆积(图 8-35A)。

沙嘴和拦湾坝:当岸线向陆转折时,由于波向线与岸线的交角变小(α

> ϕ ),泥沙流容量降低,部分泥沙在凸岸处发生堆积,形成向海伸出的沙嘴(图 8-35B),其延伸方向与上游岸线走向一致或沿与新岸线等深线平行方向伸展。沙嘴若发生在湾口,则可以发展成为拦湾坝。

连岛坝:当岸外存在岛屿时,受岛屿遮蔽的岸段形成波影区,外海波浪

遇到岛屿时发生折射或绕射,进入波影区后因波能减弱,泥沙流容量降低, 沿岸移动的部分泥沙在岸边堆积下来形成向岛屿伸出去的沙嘴。与此同时, 在岛屿的向陆侧也会发育沙嘴,由岛向陆延伸。当两个方向发育的沙嘴相连接时就形成连岛坝。著名的连岛坝有我国山东半岛北岸连接芝罘岛的连岛坝

(图 8-35C),海南岛三亚市的鹿回头连岛坝和意大利蒙特·阿津姆托里奥

(MonteArgemtorio)连岛坝等。

  1. 泥沙横向和纵向运动形成的地貌。

沙坝(堡岛)—潟湖:是泥沙横向和纵向运动共同形成的一种大型海岸类型,由沙坝(堡岛)与潟湖组成,是一种组合地貌体系。沙坝(堡岛)— 潟湖体系是海岸的一个重要类型,约占世界海岸的 13%(见图 8-13)。

当泥沙的横向运动形成的水下沙坝不断加积或海平面下降,露出水面后就成为海岸沙坝,如果其与海岸不相连则称为离岸堤,长度短的称为离岸岛或岛状坝。有些大型的海岸沙坝可与岸相连。离岸堤也称堡岛。离岸堤可由

激浪流加高达数米高,堤顶受风吹扬,常形成规模不同的沙丘。离岸堤大小尺度相差很大,宽度自 10 米到 1000 米不等,长几千米至几十千米,最长的

如墨西哥湾的离岸堤,长达 1800 千米。离岸堤与陆地之间的较封闭或半封闭水体称潟湖,常有潮汐通道与外海相通。海岸沙坝的另一个成因是它也可以由泥沙的纵向运动形成,如沙嘴可发育成沙坝。世界上大多数海岸沙坝—潟湖海岸的形成与大洋海面上升有关,随着海面上升,波浪对水下斜坡侵蚀并将物质带到岸边堆积而形成海岸沙坝。此外,由于海面上升或陆地下沉,也可使原来的沿岸堤与大陆分离而成为离岸堤。

潟湖由于位于波影区内,水体宁静,沉积物细,因而潟湖沿岸常发育泥滩,泥滩上可生长植物。如有小河从陆地注入潟湖,也可带来一些陆源沙体堆积。

在一般情况下,沙坝(堡岛)—潟湖常形成在中潮差和小潮差的海岸。沿岸漂流或泥沙来源比较丰富,为沙坝塑造提供物质基础;沿海平原与陆架相毗连的坡度都比较平缓。

沙坝(堡岛)—潟湖体系由沙坝(堡岛)、潟湖、潮汐通道(TidalInlet) 和潮成三角洲(Tidaldeltas)——包括涨潮三角洲及落潮三角洲等主要地貌单元组成(图 8-36)。潟