第四节 海岸与海底一、海 岸

海洋与陆地相互作用的地带,称为海岸带。一般将海岸带分为海岸、潮间带与水下岸坡三个部分(图 4-17)。海岸是岸线以上狭长的陆上部分。它的上界是激浪作用达到的地方。潮间带是高、低潮海面之间的地带,高潮时淹没,低潮时出露。水下岸坡是低潮线以下直到波浪有效作用的下界。

(一)海岸带的动力作用

海岸地貌的形成和发展是海岸带的动力与陆地相互作用的结果。海岸带的动力主要是波浪、潮汐和沿岸流,其中以波浪作用为最普遍、最活跃。

波浪在向深处传播过程中,其作用随着深度的加大而迅速减小,在相当于 1/2 波长的深处,作用已非常微弱。因此,通常把 1/2 波长的深处作为波浪作用下界。一般海滨所见的大浪,波长在 40—80m 左右,也就是说波浪作用的下界在 20—40m 左右。当深海的波浪进入海岸带浅水区后,同海岸带的水下岸坡发生相互作用,外形发生变化。首先,由于同海底摩擦,水质点的运动轨迹由圆形变成椭圆形,愈向海底,轨迹形状愈扁。到达海底,水质点就只是平行于海底作前后往复运动(图 4-18)。前已述及,在同一个波浪周期内,水质点向岸运动的速度比向海运动的速度快。深度愈浅,轨迹变形愈强,水质点向岸运动的速度也就愈大于向海运动的速度。同时,波浪前坡变陡,后坡变缓,形成不对称。

海岸带的海底松散物质,在这种变形波浪的推动下可以发生移动。如果海岸带海底是水平的,则由于水质点向岸运动速度大于向海运动速度,松散物质总是要向岸移动。但是水下岸坡大都向海倾斜,松散物质在波浪作用的同时,还受到重力沿岸坡分力的影响,即向岸移动时,受到重力沿岸坡分力的阻碍作用;向海移动时,受到重力沿岸坡分力的推动作用。

水下岸坡下部深度较大,波浪变形不明显,波浪向岸推动力减去重力沿岸坡分力的阻力后,小于波浪向海推动力加上重力沿岸坡分力的推动力,结果泥沙向海移动(图 4-19),堆积在更深处。相反,在水下岸坡上部,水深变小,波浪变形强烈,向岸推动力超过波浪向海推动力。结果,泥沙向岸移动,堆积在岸边。海岸带松散物质在波浪作用下形成这种与海岸走向垂直的运动,称为横向移动。

波浪由深海进入向海倾斜的海岸带后,按上述规律相继发生变化(图4-19)。在深度相当于两个波高的地方,波浪局部破碎,变成规模较小的波浪继续向岸推进,并发生上述变形。最后,在深度相当于一个波高的地方完

全破碎,波峰倒转散碎,形成一列列水脊,称为拍岸浪(激岸浪)(图 4-20)。拍岸浪活动的范围称为拍岸浪带。波浪完全破碎后,拍岸浪成为片状水流向岸腾越(进流),逐渐降低流速后流回海中(退流)。下一个波浪同样又形成进流与退流。而由波浪变形作用力推送到岸边的松散物质,即被这些拍岸浪进一步堆积到海岸上。

波浪从深水区进入海岸带所发生的变化,即波浪变形作用,使海岸带的松散物质在波浪力与重力沿岸坡分力的共同作用下,向岸或向海移动,使海岸具有一定的坡降和形态剖面。由同一粒径沉积物组成的岸坡,在水边线附近,因波浪向岸推动力大,所以坡降较大,而在离岸较远的深水处则坡降较小。

不同粒径沉积物组成的岸坡,粗粒物质岸坡陡,细粒物质岸坡缓。例如, 岸线附近的砾石岸坡的坡度为 20°—30°,沙粒岸坡,一般不超过 10°。在水深 5m 处,砾石岸坡约为 5°—7°,沙质岸坡只有 1°—2°,淤泥质岸坡小于 1°。

当波浪前进方向与海岸斜交时,将产生波浪的折射作用(见图 4-8)。波浪前进方向与海岸斜交,使波浪作用与重力沿岸坡分力作用的方向不

一致,物质沿着波浪作用方向与重力沿岸坡分力的合力方向移动。这样,物质不仅发生向岸和向海的移动,并且沿海岸移动,称为纵向移动。如图 4-21 所示,在斜向波浪作用下,物质随进流前进时,本应由 1 移动到 M,但因受重力沿岸坡分力的作用,实际上移动到 2 处,而在随退流回返时,因还受到重力沿岸坡分力的作用,而移动到 3。这样,在一个波浪周期中,泥沙向岸和向海移动的同时也沿着海岸方向移动了一定的距离。在波浪连续作用下, 泥沙便沿岸形成纵向移动。一般情况下,当波浪前进方向与海岸交角成 45

°左右时,泥沙纵向移动的速度最快(图 4-22)。

泥沙纵向移动持续时间较长,将造成一股流向明显、规模庞大的泥沙流

(沉积物流),使港口回淤。

(二)海岸地貌

  1. 海蚀地貌 变形波浪及其形成的拍岸浪对海岸进行撞击、冲刷,波浪挟带的碎屑物质的研磨,以及海水对海岸带基岩的溶蚀,统称为海蚀作用。海蚀作用在海岸带形成各种海蚀地貌。主要海蚀地貌如下(图 4-23,24):
  1. 海蚀穴 在有潮汐的海滨,高潮面与陆地接触处,波浪的冲掏作用形成槽形凹穴,断续沿海岸线分布,称为海蚀穴。

  2. 海蚀崖 海蚀穴被拍岸浪冲蚀扩大,顶部基岩崩塌,海岸后退时形成陡壁,称为海蚀崖。

  3. 海蚀拱桥与海蚀柱 两个相反方向的海蚀穴被蚀穿而互相贯通,称

为海蚀拱桥(或海穹)。海蚀崖后退过程中遗留的柱状岩体,称为海蚀柱。

  1. 海蚀台 波浪冲掏崖壁,形成海蚀穴,悬空的崖壁在重力作用下崩塌,崩塌下来的石块遭受侵蚀搬运,海浪又重新冲掏崖壁下部,形成新的海蚀穴。这种过程不断进行,即形成海蚀台,在其宽度增大到波浪的冲蚀作用范围之外时,才停止发展。
  1. 海积地貌 海岸带的松散物质,如波浪侵袭陆地造成的海蚀产物、河流冲积物、海生生物的贝壳、残骸等,在波浪变形作用力推动下移动,并进一步被研磨和分选,便形成海滨沉积物。由于地形、气候等影响而使波浪力减弱,海滨沉积物就会堆积下来,形成各种海积地貌。
  1. 横向移动为主的海积地貌 波浪加上重力的作用,使岸坡上半部的物质不断向岸移动,岸坡下半部的物质不断向海移动,形成上下两条侵蚀带。两侵蚀带之间存在一个过渡带。沉积物在每次波浪周期运动中,向岸运动的距离等于向海运动的距离,结果沉积物不发生位移,这一地带就称为中立带(图 4-25a)。

在波浪作用下,原来剖面上的坡度发生变化。中立带以下的下部侵蚀带,由于物质不断向海搬运,形成了侵蚀凹地,使该处岸坡变陡。从侵蚀凹地下移的物质在岸坡更下部波浪作用微弱的海底堆积下来,形成水下堆积台,使岸坡下部海底变浅、变缓。中立带以上的上部侵蚀带,由于物质不断向岸搬运,也形成侵蚀凹地,使该处岸坡变缓。从侵蚀凹地上移的物质堆积在岸边,形成沿岸海滩(图 4-25b)。

海岸坡度的变化,也使波浪推动力和重力分力随之发生变化。中立带范围向下和向上不断扩大,最后,使岸坡发育成为一条凹形曲线。该曲线上每一点的物质在每次波浪运动中,前进速度与回返速度的差值,正好为重力所抵消,结果只在原地作来回运动。当海岸剖面发育到具有上述曲线时,即称为平衡剖面(图 4-25c)。

海滩是断续地由水下岸坡沉积物组成的。每当暴风浪作用时,沉积物可以在海滩外缘形成一条条垄岗状堤,称为滨岸堤或沿岸堤。滨岸堤的组成物质一般较粗,可以是沙质或砾质的,也可以是含大量贝壳的贝壳堤。

波浪还可以对沉积物发生分选作用。大小混杂的碎屑物质在波浪分选作用下,粗粒物质上移,细粒物质下移。这是因为在相当深的地方,底流的力量不足以推动砾石离开原地,而波浪只能掀起细沙。被掀起的细沙在重力作用下,向下移动。在水浅的地方,波浪作用比较强烈,沙砾被搅混并向上移动;拍岸浪进流,还挟带着砾石,使之沿斜坡向上运动。沉积物经过分选, 形成由粗粒物质构成的滨岸堤和细粒物质构成的水下堆积台(图 4-26)。

水下堤和离岸坝是物质横向移动所形成的另一类海积地貌。如前所述, 当波浪愈接近岸边时,由于海底变浅,摩擦加强,在相当于两个波高的深处局部破碎,形成破浪。此时,由于损失部分能量,因而沉积一部分物质,造成堤状堆积地貌,称为水下堤(水下沙坝)。水下堤不断升高,露出水面, 即成为离岸坝(岸外沙坝)。在离岸坝与海岸之间常常形成潟湖,这类潟湖成长条状,以离岸坝与海隔开,但仍有水道同海沟通。

  1. 纵向移动为主的海积地貌 在港湾式海岸可以发生一些分段的泥沙流(图 4-27)。波浪进入港湾式海岸浅水区,发生折射,导致自岬角流向海湾内部的沉积物作纵向移动。海岸凹进处,由于波能辐散,在港湾尽头发生海滩沉积,而海岬前方则被冲蚀形成海蚀崖,成为泥沙流的起点。

泥沙流沿岸移动,如海岸方向改变,使波浪作用力减小,则发生堆积, 形成多种海积地貌。

在凹形海岸(图 4-28),AB 段海岸与波浪前进方向的夹角大致为 45°, 并且有一股泥沙含量达到饱和的泥沙流从 A 向 B 移动,但当到达 B 点以后, 由于海岸方向改变,夹角变为>45°,泥沙流搬运能力降低,泥沙在海岸转折处堆积,形成海滩。

在凸形海岸(图 4-29),AB 段有如上同样的情况,但当到达 B 点以后, 因海岸与波浪前进方向的夹角<45°,泥沙流因搬运能力降低,先在海岸转折处堆积,然后顺原来岸线的方向,逐渐向外伸长,形成一端与陆地连接, 另一端伸入海中的沙嘴。

岸外有岛屿或岬角(图 4-30),其后形成波影区。波浪遇岛屿或岬角发生折射,进入屏障后方时已经减弱,搬运能力降低,使物质堆积下来,并逐渐自岸边向岛屿延伸。岛屿向海的一面受到冲蚀,同时在岛屿后方形成一个或两个沙嘴,最后彼此连接成为连岛沙坝,岛屿变为半岛。这样的岛屿称为陆连岛。例如,山东省烟台市的芝罘岛便是一个陆连岛(图 4-31)。

分析沿岸纵向移动的泥沙流所形成的各种地貌形态及其物质组成,有助于了解泥沙流的流向、性质及泥沙运动的规律。

例如,滨岸砾石堤,砾径自源地向其移动方向逐渐变小,磨圆度和扁平度逐渐加大。颗粒物质在同一斜向波浪作用下,大颗粒移动距离小,细颗粒移动距离大,在这种作用的长期影响下,即发生物质的分选作用(图 4-32)。

不仅颗粒的分选反映了泥沙流的方向,而且沿岸沉积物的矿物,(特别是重矿物)分析也有助于泥沙流方向的分析。

以上所述,是基岩沙砾质海岸主要在波浪作用下形成的地貌。在粉沙淤泥物质来源丰富、潮汐作用强盛的地方,则形成粉沙淤泥质海岸地貌。这种海岸由粉沙和淤泥组成,含有大量的水分,地势平缓,宽度很大。

这种海岸带的动力作用,主要是波浪、潮流掀动和携运泥沙,并在一定条件下发生堆积。这类海岸带主要分布在涨潮流速大于落潮流速的海岸。涨潮流由于流速快,水量大,常常使大量悬浮质泥沙随涨潮流向岸推进。由于摩擦作用,流速逐渐减低,泥沙沿途沉积下来。而落潮时,由于流速小,输沙能力低,泥沙不能全部带走,因此在一次全潮后,有一部分泥沙沉积在海岸带。

正是这种潮流作用,使粉沙淤泥质海岸维持极平缓的坡度。潮流携带的粉沙淤泥物质到处分布,并可在任何天然深槽或人工深槽(港口的通海航道、港池等)堆积下来,发生回淤。

粉沙淤泥质海岸可分为上下两部分(图 4-33):下部为涨潮时淹没、落潮时露出的部分,称为泥滩,表面分布有涨落潮冲刷形成的潮沟网。上部位于平均高潮面以上,只有特大高潮才淹没,多生长盐生植物,称为湿地(草滩)。潮水沟道迂回曲折,沟坡平缓,沟道内沉积有厚层淤泥。

海积地貌根据形态表现,可以归纳成四大类(图 4-34):

毗岸地貌:海滩(包括泥滩)等;接岸地貌:各种沙嘴;封岸地貌:拦湾坝、连岛坝等;离岸地貌:离岸坝等。

(三)海岸的分类

通常把海岸分为岩岸和沙岸(包括粉沙淤泥质海岸)。

  1. 岩岸(山地海岸)岩岸还可以按海岸带地貌排列方式,或其他地貌特征而分为:
  1. 海水淹没与海岸直交的谷地,称为里亚式海岸(图 4-35),以西班牙的里亚地区为典型。我国山东半岛的荣成湾一带海岸亦属此类。

  2. 海水淹没与海岸平行的谷地,形成达尔马提亚式海岸(图 4-36), 以亚得里亚海的达尔马提亚海岸为典型。

  3. 海水淹没山地古冰川 U 形谷,形成峡湾海岸,挪威西岸表现得最典型(图 4-37)。上述这三种山地港湾岸由于水深而岸线曲折,常被开辟成优良海港。

  4. 断层海岸,这种海岸沿断层分布,岸线平直。台湾东岸属于这类海岸(图 4-38)。

  5. 海水淹没海岸的岩溶山地,形成岩溶海岸。我国大连市黑石礁一带属于岩溶海岸。

  1. 沙岸 沙岸大部分属平原海岸,还可以分为:
  1. 三角洲海岸,分布于河流入海三角洲沿岸。

  2. 淤泥堆积平原海岸,例如苏北海岸。

  3. 潟湖岸,沿岸有潟湖分布。

  4. 海水淹没平原河口,形成溺谷海岸,又称江湾海岸。这种溺谷常在河口形成横向沙嘴,甚至封闭河口成为潟湖(图

    4-39)。秦皇岛两侧即有不少未封闭的溺谷。

  5. 溺谷经潮流和波浪的强烈冲刷扩展成喇叭形,便成为三角湾海岸

(图 4-40)。

此外,低纬度区还有珊瑚礁海岸和红树林泥滩海岸。

我国的海岸类型相当复杂。山地港湾岸有复式排列的特点,这是因为我国沿海的构造地貌排列方式除与海岸线大致平行的北东、北北东走向外,还有北西走向的,两者互相交叉。北东走向的较宽广深大,北西走向的多深入大陆。我国平原海岸的主要类型是淤泥堆积平原海岸、三角洲海岸和三角湾海岸等。淤泥质堆积平原海岸分布于辽东湾、渤海湾和莱州湾,以及辽阔平直的苏北海岸。长江、黄河和珠江等河口发育着我国最大的三角洲海岸。钱塘江口则是三角湾海岸。