蔡秋蓉
摘要 根據大量測深和旁側聲納資料,對南海北部海底微地貌特征進行了分析,並探討了近代微地貌動態變化。濱海地貌主要有河口港灣、水下淺灘、水下岸坡、水下三角洲、潮流三角洲、海底沙波、潮流沙脊、海釜等;內陸架地貌主要有陸架堆積平原、水下階地、古海岸線、古河道、小丘和坑窪群等;外陸架地貌主要有陸架平原、古淺灘、古三角洲、淺槽、沙波、沙丘、埋藏古河道、海底滑坡等等殘留地貌。濱海地區水動力作用強,加上人為因素,地貌形態變化較大,內陸架和外陸架水動力作用較弱,地貌形態基本處於相對穩定。
關鍵詞 海底地貌特征 動態變化 南海北部
1 前言
開發海洋,向海洋索取資源已成為當今世界強大的時代潮流,是解決人類面臨的人口、資源、環境三大問題的首要途徑。隨著海洋油氣資源與固體砂礦的勘探與開發、沿海港口的建設和航道的整治、海塗圍墾與利用、水產養殖與捕撈、濱海旅遊業的發展與海水浴場的建設,海底微地貌特征與近代變化之研究顯得越來越重要。本文根據大量測深和旁側聲納資料,對南海北部海底微地貌特征進行了分析與討論,並對其近代變化作了初步探討。
2 海底地貌類型與分布
2.1 濱海地貌
主要指水深15m以內的地貌形態。
河口、港灣 廣東沿海有130個河口與港灣。按地貌成因可分為山地溺谷港,如廣海灣、鎮海灣、海陵灣等;臺地溺谷港,如湛江灣、流沙灣等;瀉湖港,如沙扒港、水東港、烏石港等;河口港,如珠江口、韓江口、漠陽口、釜江等。具有規模大,水深條件好,是海洋與內陸交通樞紐,是發展海洋經濟的重要門戶。
水下淺灘、岸坡 由於地理環境不同,各地水下淺灘寬窄不壹。水下淺灘發育地區往往見有河口扇、潮溝、潮灘、水下沙堤、沙壩等。水下淺灘向外即水下岸坡,下限水深可達20~40m。近岸壹側陡,平均坡降750×10-3,向外海逐漸變緩,坡降為60×10-3。由岸向海物質組分由粗變細地有規律地變化。
臺灣淺灘位於臺灣島西南側,由40m水深線圍成,面積達8800km2,分布著數以百計的水下沙丘和沙壟。沙丘大體呈北東—南西向展布,即與200m之內等深線走向基本壹致。有些沙丘排列均勻,高低相近,寬窄基本壹致。有些沙丘排列不均勻,高低、寬窄差異很大,但形態基本相似。沙丘北陡南緩,雖然目前仍受到風浪影響,但顯然不是現代形成的。
水下三角洲 珠江、韓江、漠陽江、鑒江、廉江等河口均發育有水下三角洲,壹般寬1~8km,呈舌形向南偏西方向突出。水下三角洲內壹般發育逕流沖溝、潮溝與沙脊。
珠江是華南最大的水系,水下三角洲發育較完善,由於晚更新世海平面下降,海底發育有多期水下古三角洲。
Ⅰ期水下古三角洲位於上川島-萬山群島-擔桿列島壹線之南,水深30~62m。該古三角洲南北長50km,東西寬92km,古三角洲表面平坦,平均坡降為14.5×10-3,兩翼發育了數條順岸分布的沙壩,高0.5~1.5m,沙壩之間距1~3km不等。該三角洲上發育6條淺槽,深2~3m,寬2000~5000m,是珠江的古溺谷。Ⅱ期水下古三角洲位於珠江口盆地水深80~100m處,這期古三角洲規模大,分東、西兩個,等深線明顯向南突出,縱長58km,寬110km,平均坡降0.4×10-3~0.7×10-3。在古三角洲外緣見有沙堤或沙壩,高2~3m,且有許多溺谷淺槽。其中有兩條較大的古河道,貫穿整個古三角洲。Ⅲ期古三角洲水深100~160m,頂部與Ⅱ期古三角洲邊緣相連接或相互疊置,由壹個大三角洲與壹個小三角洲組成,長47km,寬128km,平均坡降0.8×10-3~1.2×10-3。但在水深140~150m處有壹北東向延伸的陡坡,相對高差2~4m。古三角洲前緣地形復雜,坡陡,且見壹大型海底滑坡帶,由滑坡壁、崩塌谷、滑坡體和臺地等組成,寬約3km,滑坡壁相對高差10~25m。三期古三角洲各具特色,以Ⅱ期古三角洲最為壯觀。
潮流三角洲 南海北部潮流三角洲朋顯的有4個,即湛江灣口門外、閘坡口門外以及瓊州海峽東、西口。
瓊州海峽西口三角洲形態單壹,4條淺槽及其相間的淺灘呈指狀向西延伸,由東向西水深逐漸變淺,最淺的淺灘水深僅6.5m。西口兩岸沒有較大河流入海,陸源碎屑補給不多,所以形成的三角洲規模小且穩定。
瓊州海峽東口潮流三角洲由內、外2個三角洲相疊置,形態復雜。內三角洲有4個淺灘與槽溝組成,規模較小,灘、槽相對高差大,呈指狀伸展。淺灘的基底為基巖,表層覆蓋沙,淺槽底部有少量礫石堆積。外三角洲由4個淺灘、淺槽組成,規模大,灘槽相對高差小,且成北東或近東西向展布。淺灘水深小,壹般為0.2~0.5m,羅鬥沙淺灘已露出水面。該三角洲除局部地段受季節性水動力因素的影響而變化外,總體而論,它是穩定的。
潮流沙脊 潮流沙脊為強大的潮流作用所塑造,如企水-江洪外海,海康-東裏外海,珠江口的崖門口、磨刀門、伶仃洋,粵東的柘林灣等。潮流沙脊順潮流方向呈隆窪相間排列,隆起與窪地比高壹般為3~5m,個別地段可達15~25m。潮流沙脊長3~7km,寬0.7~3.2km。由於受現代水動力作用常常改變其形態,所以其具有不穩定性。
海釜 海釜僅見於瓊州海峽,由於強勁的潮流沖刷刨蝕海峽底部,形成“深水盆地”,長約60km,寬1~3km,最大水深127m,主要由玄武巖巖體組成。西段見零星的玄武巖塊,東段則有少量礫石或礫砂,並發育有次壹級小海釜,它們呈橢圓形或卵形,居於最大水深處。
海底沙波 沙波的分布範圍較廣,如雷州半島東、西海區,臺灣淺灘海區。由於水動力條件比較活躍,發育有各種各樣的沙波,形態復雜,大小不壹,方向各異,它們是波浪、波流、潮流、海流等作用的結果。水深10m以內波浪對沙波形態起著主導作用,塑造的沙波走向基本上與海岸線平行,壹般波長8~10m,波高0.5~2.0m,波與波緊密排列。水深小於10m的沙波,海浪、波浪起重要作用;水深大於10m的沙波,沿岸流、潮流、波流的塑造作用明顯增強。規模較大的海底沙壟也可見,沙壟與沙壟之間距為30~40m,沙壟峰谷比高3~4m,形態不對稱。早期的沙壟比較順直,後期逐步發展到彎曲,並進壹步發展成新月形沙丘。沙波形態不穩定,冬季和夏季不壹樣,臺風前和臺風後也不壹樣。當熱帶風暴過境時,破壞了原有地貌形態。原來的沙波、沙壟被沖刷移動,窪地迅速填平。海底電纜或輸油管道應避開沙坡區,否則可能發生移位或折斷,鉆井平臺樁腳也可能發生位移,迫使鉆井工程中斷,乃至鉆井報廢。
2.2 內陸架地貌
內陸架壹般指50m水深範圍內,是現代海洋沈積最強烈的海區。
內陸架堆積平原 內陸架堆積平原屬近代海相堆積地貌,海底平坦,平均坡降為0.7×10-3,海底沒有明顯突變性的隆起或窪坑。陸源物質來源豐富,現代沈積作用強盛,主要為粉砂質粘土或粘土質粉砂,厚度大於3m,最大厚度大於25m,目前海洋沈積作用仍在進行,沈積物正在不斷加厚,堆積平原範圍在逐漸擴大。
水下階地 南海北部內陸架海區發育有4級水下階地,壹級水下階地的水深15~20m,見於雷州半島的東部海區,北部灣海區,汕頭海區,階地面平坦,平均坡度為0°01′20″左右,寬約10~20km,階地的外緣海底地形變陡,坡度增至0°06′37″。水下二級階地水深50m左右,見於粵西海區、粵東海區、北部灣海區,階地面極為平坦,在大河口外圍該級階地為河流相砂泥所覆蓋。水下三級階地水深80m左右,是南海北部大陸架形態最典型的水下階地,分布範圍廣,寬度達30km,階地面上分布著壹些沙壟、沙壩、壟崗、窪地及水下古河道等殘留地貌。水下四級階地僅見於珠江口南之陸架外緣,階地面寬闊,壹般為7~15km。
古河道 區內海底有多條埋藏古河道,斷續出現,呈樹枝狀展布於陸架平原,有的為現代沈積物覆蓋或正在被覆蓋,成為溺谷或埋藏谷。
小丘與窪坑群 南海北部陸架海底常常有成群分布的小丘與窪坑,有的單體存在,有的成群分布,有疏有密,通常人們稱之為麻坑群。麻坑有圓形、橢圓形、彎月形、碟形、盆形等。它們常發育於某壹區塊,相對密集,主要見於油氣田盆地地區的海底,可能是油氣田形成過程中,部分氣體沿地層的孔隙、裂隙、斷層界面上升到海底而形成小丘與窪坑。
2.3 外陸架地貌
殘留堆積平原 南海北部外陸架殘留堆積平原寬闊,西部最大寬度可達128km,中部寬100km左右,東部寬65km左右,自西向東逐漸變窄,平均坡降0.47×10-3~0.91×10-3。它是玉木冰期低海面及冰後期海面上升過程中形成的堆積型陸架平原,雖然後期受到珠江、韓江等水系攜帶來大量細粒沈積物影響與現代動力因素作用,但本區仍以殘留地貌為主體,地貌體物質組分多以細砂和中細砂為主體,是低海面時期的殘留沈積。在寬闊的外陸架殘留堆積平原上發育有淺槽、古淺灘、古三角洲、沙波、沙丘、埋藏古河道、海底滑坡等殘留地貌。
陸架外緣斜坡 陸架外緣斜坡位於大陸架外部地勢較陡的區域,呈條帶狀分布,北東向或北東東向延伸,寬度5~40km,平均坡度在0°15′~0°30′之間,它是外陸架平原平均坡度的5~10倍。陸架外緣斜坡地形變化較為復雜,有的地方出現階梯狀地形,隨著深度增加,坡度變陡,並逐漸向大陸坡過渡。表層沈積物以細砂、粗中砂等殘留沈積物為主,可見到全新世地層零星分布,並發育有沙堤、沙丘、滑坡體、滑塌谷和小海丘等。
2.4 大陸坡地貌
大陸坡從西北部陸架外緣坡折線起,向東南方向水深逐漸增加到3400m左右。本區陸坡地形起伏大,變化復雜,向東南方向呈階梯狀下降。地貌類型齊全,根據區內陸坡的形態特征及排列組合,其三級地貌分為陸坡海臺、陸坡海槽、陸坡斜坡、陸坡陡坡等。
陸坡海臺 位於水深300~350m之間,地形平坦,如東沙海臺,臺面上分布著北衛灘、南衛灘和東沙島等。該海臺外形似倒三角洲,東西方向寬約160km,南北方向縱長約105km。其南部為海臺外緣斜坡,坡度明顯變陡,並有放射狀溝谷分布。
陸坡海槽 區內只涉及到西沙海槽東部的壹部分。該海槽近東西向展布,槽底較為平坦,槽底和槽壁的轉折點非常明顯,槽底由西向東微微傾斜,而寬度逐漸變窄,到東口寬度只有11km。西沙海槽是在元古代地塊基礎上,由於新生代拉張產生的裂谷,經歷過早期張裂產生斷陷,形成裂谷雛形;中期穩定沈降,接受沈積;晚期裂谷進壹步發展,海槽逐步形成。
陸坡斜坡 陸坡斜坡以堆積作用為主,沈積厚度大,地形較為平緩,其坡度大部分在2°~5。之間,以珠江海谷為界分為東、西兩部分。
西部陸坡斜坡上陡下緩,形態較為單壹,水深200~1000m左右,坡度較陡。其中水深約200~500m處局部出現小型的滑坡、坍塌和侵蝕溝群等。而水深1000~1800m以堆積作用為主體,坡度較為平緩,地貌類型也較為單壹。
東部陸坡斜坡,地貌類型較復雜,上部和下部形態特征有較大的差異。上部特別是陸架外緣和陸坡相接地段有多個滑坡區分布。這是因為該區沈積物是由陸架區向陸坡區不斷推進,沈積物較為松散,而地形坡度顯著變大,為不穩定地帶。下部地形較為平緩,以堆積地貌為主體。而水深1200~2800m附近地形明顯變緩,具有大陸隆和深海扇的地貌形態特征。東南部有較多的海山、海丘分布,大型的海山有尖峰海山等,且大小斷層遍布,其延伸方向多變,但以北東向和北西向為主,也有少量近東西向分布。
陸坡陡坡 陸坡陡坡是陸坡中坡度陡、地形變化最為復雜的海區,可分為兩個區。
其壹位於西沙海槽北部上陸坡處。西沙海槽是在元古代地塊基礎上,由於新生代拉張作用形成裂谷,呈北東東向延伸,兩側及槽谷內斷裂活動強烈。在海槽北坡發育壹系列張性斷裂,斷裂帶長200~300km,斷距可達1000~2000m。區內由於受成組成帶的階梯狀斷裂作用,並向海槽底呈階梯狀下降,形成壹系列斷裂谷、邊緣溝、斷崖和陡坡。由於地層受到擠壓,隨之出現壹系列滑坡、崩塌、濁流堆積體等各種地貌類型。
其二位於西沙海槽的北槽坡及其以東的陸坡與深海盆相接處。主要受北東—北東東向斷裂構造控制。而海底巖漿物質沿著斷裂帶侵入和噴發,形成形狀和大小各異的海山和海丘。
3 近代海底地貌動態演化
由於受到各種因素的作用,海底地貌壹直在變化之中。壹般而言,海底地貌在河口海灣水動力作用強盛的海區變化比較大,而在外海水動力作用弱的海區變化相對較小。
3.1 珠江口海區
近百年來,由於自然環境的變化,珠江口海區地貌形態也隨之變化,變化程度各區不壹,分別說明。
伶仃洋 1900年到1960年間海底地貌形態相對穩定,東淺灘和汛石水道基本上沒有什麽變化,只是伶仃水道淤淺,10m等深線退縮南移至內伶仃島的西南側。1960年以來變化較大,泥沙呈條帶狀大量堆積於川鼻水道和伶仃水道西側,海底增高4~5m。淇澳島西北水域泥沙也在迅速淤積,海底每年以50mm的速度增高。伶仃洋東部淺灘北段淤積較慢,而南段相反,海底侵蝕,淺灘後退。同時遭受侵蝕後退的淺灘還有汛石淺灘、伶仃攔江沙壩。伶仃水道南段淤積長高1~3m,北段沖蝕,虎門川鼻水道東側則受強烈沖蝕。
磨刀門 1900年到1960年間海底地貌形態變化較大,白藤湖周圍原為壹片淺海,成了海塗淺灘。泥灣門-龍屎窟水槽、大門深槽淤積填平,鶴洲-交杯沙淤積最快,且出露到水面,新出現的燈籠沙,更顯示出海底地貌形態的近代變化。1960年以來磨刀門海域普遍淤積,海底明顯增高,鶴洲交杯淺灘,白藤湖-三竈海灣,三竈以南海域淤積了0.5m,磨刀門攔門沙壩以南海域淤積最快,海底淤高2.0~2.5m。
黃茅海 壹百年前黃茅海原來是壹片汪洋大海,到1960年已形成喇叭狀河口灣,本來2~3km寬的虎跳門,兩岸淤積成壹水道。本區海底淤積明顯,5m等深線、10m等深線大幅度南移至荷苞島以南。1960年以來黃茅海南部灘地淤高了0.5m,而大硭島-南水島間的深槽局部遭到沖刷侵蝕。
總之,珠江口海區在柯氐力作用下,西側淤積明顯,近百年來珠江三角洲向海推進,尤以伶仃洋西側、磨刀門至大海環壹帶較快,萬頃沙每年向海推進50m,磨刀門至大海環每年40~140m,最大為160m。
3.2 韓江口海區
義豐溪口至萊蕪島以北海灘侵蝕退縮,義豐溪口以南的海灘也遭侵蝕後退,獅嶼、五嶼西側海灘遭侵蝕,大片淺灘高程下降0.5m,東溪口沖刷出壹條2m深的新槽。五嶼以南至東溪口淺灘淤漲明顯,海塗發育,2m等深線往外推移,而風嶼至萊蕪島以北5m等深線向外推移更多。萊蕪至新津溪,海灘遭侵蝕,海塗遭沖刷,高程壹般下降1.0~2.0m。新津溪口外的待狎金淺灘受沖刷降低了0.5m。海底侵蝕,2m,5m等深線向岸推進較大範圍。海山島南側,海灘受侵蝕,0m等深線向岸推進,而水下淺灘變化不大,5m等深線基本穩定。
3.3 湛江灣、雷州灣海區
湛江灣湛江灣海底地貌形態較穩定,在深槽、水下岸坡、灣緣臺地陡坎略有侵蝕。支叉水道及其附近出現少量淤漲現象。
雷州灣 雷州灣海底地貌形態1956年與1978年相對比,變化比較大。西部灣頂邊灘向南淤進了300m,向北淤進了1800m,北壇附近淤進了900m,但後葛壹帶遭侵蝕,水下淺灘出現溝槽,海岸侵蝕後退900m,邁旗深水槽淤淺1.2~2.4m。中槽西段侵蝕,槽深增加0.5m,槽床擴寬500m。中槽中段淤積,槽深減低1.2~2.5m。槽床縮窄300m。在中槽南、北之間的三角地帶,淺灘淤積增高,增幅最大者達2m之多。龍灣村對面淺灘侵蝕降低,壹般淺灘比原來水深增加1.5~2.0m。
4 結論
南海北部海底地貌形態復雜,類型齊全,微地貌種類眾多。水深15m以內的濱海地貌主要有河口、港灣、水下淺灘、岸坡、水下三角洲、潮流三角洲、潮流沙脊、海釜、海底沙波等類型;水深在50m範圍內的內陸架地貌包括內陸架堆積平原、水下階地、古海岸線、古河道和小丘與窪坑群;水深大於50m的外陸架地貌包括外陸架殘留堆積平原,其上發育有淺槽、古淺灘、古三角洲、沙波、沙丘、埋藏古河道、海底滑坡等殘留地貌,陸架外緣斜坡;大陸坡地貌包括陸坡臺地、陸坡海槽、陸坡斜坡、陸坡陡坡等。海底地貌在河口海灣水動力作用強盛的海區變化比較大,而在外海水動力作用弱的海區地貌形態基本穩定。
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MICRO.GEOMORPHIC FEATURES AND THEIR DYNAMIC CHANGE IN NORTHERN SOUTH CHINA SEA
Cai Qiurong
Abstract:Based on a large amount of bathymetric and side-scan data,the micro-geomorphic features and their recent change were discussed in the present paper.There exist the different geomorphic types including the branching bay,submarine shoal,subfluvial bank,subaquatic delta,tidal current delta,tidal sand ridge,sand wave and caldron in the littoral zone.In the inner shelf,the main geomorphic types have the accumulational plain,shoreface terrace,ancient costal line,ancient stream channel,mamelon and pit-and-pots.However the main geomorphic types in the outer shelf include shelf plain,ancient shoal,ancient delta,slack,sand wave,sand dune,buried ancient stream channel and submarine slumping.The geomorphic shapes changed greatly because of the strong hydrodynamic action and the anthropic factor in the littoral zone,whereas the geomorphic shapes are relatively stable because of the weak hydrodynamic action in the inner and outer shelf.
Key words:geomorphic feature,dynamic change,northern South China Sea