欒振東, 李澤文,2, 范奉鑫, 閻 軍, 莊麗華

(1. 中國科學(xué)院 海洋研究所 中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071, 2. 華能新能源股份有限公司, 北京 100036)

渤海遼東灣區(qū)海底地形分區(qū)特征和成因研究

欒振東1, 李澤文1,2, 范奉鑫1, 閻 軍1, 莊麗華1

(1. 中國科學(xué)院 海洋研究所 中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071, 2. 華能新能源股份有限公司, 北京 100036)

為了探明遼東灣區(qū)海底地形, 通過測深系統(tǒng)對遼東灣區(qū)海底地形進(jìn)行了高進(jìn)度、全覆蓋測量, 進(jìn)而根據(jù)地形起伏特點(diǎn)對遼東灣區(qū)海底地形進(jìn)行了分區(qū), 并分析了影響遼東灣地形發(fā)育的主要因素。結(jié)果表明：遼東灣區(qū)海底地形分為5個子區(qū), 地形發(fā)育受地質(zhì)構(gòu)造、水動力來源和沉積物供應(yīng)的復(fù)合影響。

地形地貌; 遼東灣; 分區(qū)

遼東灣海域油氣資源豐富, 是我國最重要的油氣資源開發(fā)區(qū)之一[1], 區(qū)域范圍內(nèi)有大量的采油平臺、海底管線、電纜等構(gòu)筑物。海底地形特征對于海底構(gòu)筑物的建設(shè)和安全具有重要影響, 掌握遼東灣區(qū)海底地形特征, 并對海底地形進(jìn)行分區(qū), 對于本地區(qū)的石油開發(fā)、漁業(yè)捕撈、海堤工程、潮汐發(fā)電等能源開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

遼東灣位于渤海的最北部, 是以老鐵山西角(38°43.6′N, 121°08′E)和秦皇島金山咀(39°48.8′N,119°31.7′E)連線為界向北東延伸的海域, 其西南部與渤海中部的開闊海域相連, 其他兩面為冀遼沿海海域, 海灣形似倒“U”字, 被遼寧省的大連、營口、盤錦、錦州、綏中, 河北省的山海關(guān)、秦皇島等沿岸所懷抱, 是渤海中最大的海灣, 其面積約為3萬km2。其海底地形輪廓也和海灣的形態(tài)類似。海底地形明顯受海灣形態(tài)及陸上地形特征的影響, 如陸上平原區(qū)附近的海域, 海底地形平坦開闊, 為陸上地形的自然延伸; 而在山地附近的海域, 則可見明顯的起伏。

2 研究方法

中國科學(xué)院海洋研究所于 1998年及 2006年利用中海達(dá)公司生產(chǎn)的 HD27單波束測深系統(tǒng)對遼東灣進(jìn)行高精度水深測量, HD27工作頻率200 kHz, 發(fā)射功率 350 W, 測深范圍 0.3～600 m, 測深精度h(h為水深值)×0.1%±1 cm, 分辨率1 cm, 測量過程中使用DGPS進(jìn)行精確定位。

3 研究結(jié)果

3.1 遼東灣海底地形分區(qū)

遼東灣海底地形復(fù)雜, 根據(jù)海底起伏情況, 將遼東灣分為5個區(qū), 即遼東灣西北部地形區(qū)(I)、遼東灣中西部地形區(qū)(II)、遼東灣西南部地形區(qū)(III)、遼東灣東部地形區(qū)(IV)和遼東灣東南部地形區(qū)(V)(見圖1)。

現(xiàn)將5個分區(qū)的海底地形特征進(jìn)一步敘述如下。

遼東灣西北部地形區(qū)(I)：大致位于興城以北、遼河口以西海域。該區(qū)海底地形非常平緩單調(diào), 等深線分布基本上和遼東灣頂?shù)妮喞€相一致。海底地形平坦開闊, 由東北向西南方向緩慢傾斜, 坡度均小于0.2‰。本區(qū)是調(diào)查區(qū)的水深最淺區(qū), 水深在20 m以內(nèi)。

遼東灣中西部地形區(qū)(II)：位于遼東灣中西部海區(qū), 其西部邊界大致位于興城與山海關(guān)之間。與上述遼東灣西北部地形區(qū)相比, 該區(qū)海底地形起伏明顯,除西部六股河水下三角洲及近岸地區(qū)外, 其他部分水深較大, 大部分地區(qū)水深大于 20 m, 著名的遼中洼地即位于該區(qū)(水深達(dá)30 m以上)。近岸區(qū)地形起伏, 變化較大, 可見兩種不同起伏形態(tài), 一為較規(guī)則的海底地形; 一為不規(guī)則的海底地形。前者一般具有寬而平坦的谷底, 谷底的寬度變化不大, 峰頂較陡且尖銳, 峰頂形態(tài)相似, 深度也相近, 組成了峰溝相間、綿延不斷的地形。峰谷間最大深度約3.5 m。后者的地形形態(tài)和前者相似, 但谷底變化較大。從谷底到峰頂?shù)母叨纫灿胁顒e, 溝峰間的最大高差約3 m。在六股河口外, 起伏地形明顯地向外海延伸, 起伏地形的出現(xiàn)可能和六股河入海物質(zhì)的重新分配有關(guān)。起伏區(qū)的自然坡降約為0.37‰, 沙丘局部小范圍內(nèi)的坡度可達(dá) 18‰～19‰, 一般北向坡比南向坡陡,深度變化較大, 變化范圍10～33 m。在起伏區(qū)外側(cè),隨著離岸距離的增大, 水深加深, 地形起伏趨于平緩。在遼東灣中部附近, 僅見到微小起伏, 自然坡降為0.2‰, 水深均大于20 m。本區(qū)的水深變化在0～41 m 之間, 東部水深較淺, 但局部變化較大, 地形亦較復(fù)雜。從地形圖上看, 總體上呈現(xiàn)出一系列近NE—SW 走向、接近平行展布的谷-脊相間形態(tài), 其成因可能與遼東灣內(nèi)潮流流向等因素的影響有關(guān)。

圖1 遼東灣分區(qū)示意圖Fig. 1 Topography of the survey area in Liaodong Bay

遼東灣西南部地形區(qū)(III)：位于山海關(guān)以南的遼東灣西南部海域。從海底地形圖上看, 該區(qū)海底平坦, 除了西北部受六股河水下三角洲影響、西南部受灤河水下三角洲影響海底坡度較大之外, 整個地區(qū)自西向東平緩傾斜, 坡度一般在 0.2‰左右?；旧媳葲]有局部的起伏或起伏很小。

遼東灣東部地形區(qū)(IV)：位于旅順區(qū)以北、遼河口以東的遼東灣東部沿海狹長海域。該區(qū)分布有眾多島嶼和海灣。從地形圖上看, 該海域總體上呈現(xiàn)出一系列與岸線接近平行的谷-脊相間地形形態(tài), 與遼東灣中西部海底形態(tài)類似, 但起伏幅度明顯大于后者。其原因是, 末次盛冰期期間, 整個渤海出露成陸,遼東灣也不例外, 以遼河為主的古河系流經(jīng)該處海域, 全新世海侵之后, 海底仍遺留下一些古河谷的遺存, 這些古河谷又成了遼東灣的主要潮流通道,形成潮流沖刷槽和潮流沙脊相間分布的地形形態(tài)。本區(qū)內(nèi), 只有復(fù)州灣內(nèi)地形相對起伏平緩。其中在近岸一帶海底地形起伏較大, 同樣可以看到兩種起伏類型：一為較規(guī)則的; 一為不規(guī)則的。其不規(guī)則的程度比遼東灣中西部更甚, 不僅形態(tài)、大小, 而且頂部和谷底的變化均非常紊亂, 其成因可能和古地形的被侵蝕有關(guān)。此外, 本區(qū)南部的超大型潮流沙脊, 大的波長可達(dá)5 000 m, 相對高差約15 m, 其上次一級波狀起伏地形極其發(fā)育, 最大相對高度約5 m, 小的也有1 m, 但變化較有規(guī)則。波狀起伏區(qū)的取樣結(jié)果表明, 它的物質(zhì)成分并不都是砂。區(qū)內(nèi)海底起伏坡度變化較大。

遼東灣東南部地形區(qū)(V)：位于調(diào)查區(qū)的東南部,是整個遼東灣測區(qū)水深變化最為劇烈的海區(qū), 為渤海海峽潮流沙脊區(qū)的一部分。海底出現(xiàn)多列大型的波狀起伏地形, 凸起區(qū)的寬度一般在5～10 km之間,相對高度在10～18 m之間。波峰波谷之間的地形變化平緩, 坡度 2‰～3.8‰, 波形大部分不對稱, 北坡一般比南坡陡。峰谷相間, 基本上以老鐵山渤海海峽老鐵山水道為中心呈指狀或放射狀向西和西北方向展布, 非常有規(guī)則, 組成了調(diào)查區(qū)南部獨(dú)特的地形形態(tài)。整個遼東灣測區(qū)最大水深即出現(xiàn)在該區(qū)東南部老鐵山水道內(nèi), 達(dá)60 m以上。

3.2 遼東灣典型地形剖面分析

遼東灣地域廣大, 地形單元類型豐富, 在典型剖面的選取上首先要能控制遼東灣水下地形的總體面貌和各大的地形單元, 為了對遼東灣地形特征有一個詳細(xì)直觀的了解, 我們在調(diào)查區(qū)選取了 5條典型地形剖面進(jìn)行分析, 剖面位置見圖2。

圖2 遼東灣測區(qū)海底地形典型剖面位置圖Fig. 2 The location of typical profiles of the survey area in Liaodong Bay

水深變化的基本特征是由岸向?yàn)车闹胁繀^(qū)、由灣頂向?yàn)晨趨^(qū)逐漸加深, 地形的變化特征還可以從下述5個實(shí)測剖面表述(圖3)。這5個地形剖面, 基本上代表了海灣的海底地形特征。

3.2.1 A-A′地形剖面

位于遼東灣頂至測區(qū)東南端。剖面呈北西—南東走向, 其東北端從雙臺子河口起, 向西南方向渤中洼地平緩傾斜, 在剖面上坡度約2‰。在渤中洼地水深達(dá)35 m水深, 然后水深變淺, 進(jìn)入潮流沉沙席和潮流沙脊區(qū), 同時伴隨海底劇烈的起伏。該剖面代表了遼東灣灣頂至灣口的總體地形特征。

3.2.2 B-B′地形剖面

該剖面呈北東-南西走向, 東北端位于長興島西南側(cè)。該剖面海底起伏劇烈, 穿越強(qiáng)潮流作用控制的侵蝕-沖刷區(qū), 凸起部分為潮流沙脊, 凹陷部分為潮流沖刷槽, 脊槽高差最大達(dá) 14 m。該處潮流沙脊和潮流沖刷槽相間排列, 為我國著名潮流沙脊分布區(qū)。

3.2.3 C-C′地形剖面

該剖面呈北東-南西走向, 東北端為遼東半島西南端。該剖面表現(xiàn)為一谷狀負(fù)地形, 谷深大于30 m,為潮流進(jìn)出渤海的主要通道, 又稱為老鐵山水道,老鐵山水道長度大約45 km, 溝通渤海與黃海。

圖3 遼東灣測區(qū)典型地形剖面Fig. 3 Typical profiles of the survey area in Liaodong Bay

3.2.4 D-D′地形剖面

連接葫蘆島和熊岳之間, 呈北西—南東走向。從剖面上看, 該段絕大部分起伏平緩, 只有靠近遼東灣東部沿海的地方出現(xiàn)數(shù)列谷狀形態(tài), 起伏幅度均小于 10 m, 為歷史上遼河河系為主的古河谷洼地遺存, 目前仍是遼東灣內(nèi)潮流的主要通道。

3.2.5 E-E′地形剖面

連接六股河口和長興島, 呈北西—南東走向。該剖面穿越現(xiàn)代河口三角洲、遼中洼地以及潮流沖刷槽等起伏劇烈的地區(qū), 而且本區(qū)海底局部也伴隨著小幅度的起伏。說明本剖面經(jīng)過海區(qū)受遼東灣內(nèi)現(xiàn)代潮流作用的影響非常大。從地形圖上也可以看到,剖面經(jīng)過海區(qū)海底有近乎平行排列的呈北東—南西走向的地形形態(tài)分布。

3.3 遼東灣地貌類型

遼東灣系大陸邊緣被海水淹沒的水下自然延伸部分。因此, 沿海陸地構(gòu)造單元對海底地貌具有繼承性控制作用。此外, 地貌發(fā)育還受到海平面變化、入海河流輸沙、潮流、波浪、海底沉積物組成、海岸類型等諸多因素控制, 形成復(fù)雜的地貌組合形態(tài)。總體上, 遼東灣調(diào)查區(qū)以堆積地貌為主, 表現(xiàn)為總體堆積、局部侵蝕的特征。

遼東灣是一個大陸架淺盆地, 受構(gòu)造、海洋動力和入海徑流的共同作用, 地貌類型齊全繁多。陸架地貌主要包括現(xiàn)代潮流沙脊群、現(xiàn)代潮流沙席、海灣堆積平原、陸架堆積平原、古湖沼洼地、陸架堆積-侵蝕平原等三級地貌單元和侵蝕溝槽、古河道、潮流沙脊、淺洼地、海釜等四級地貌單元。

3.3.1 現(xiàn)代潮流沙脊群

遼東灣調(diào)查區(qū)內(nèi)有一片大型潮流沙脊群, 即渤海東部的遼東淺灘。

遼東淺灘地區(qū)的潮流沙脊群北面接遼中洼地(古湖沼洼地), 東南面接渤海海峽北段的潮流沖刷槽谷(侵蝕洼地), 西側(cè)為遼東淺灘潮流沙席區(qū)。遼東淺灘由分選良好、穩(wěn)定礦物富積的細(xì)沙沉積, 組成規(guī)模巨大的水下沙脊與潮溝相間的呈扇形分布的潮流堆積地貌。這些指狀潮流沙脊, 長達(dá)數(shù)公里至數(shù)十公里,脊、溝高差可達(dá)30 m, 一般寬約2～10 m。沙脊向海峽輻聚, 水深劇增而坡度變陡, 向遼東灣呈輻射狀展開, 坡緩變淺。沙脊斷面結(jié)構(gòu)表明, 脊、溝具有相同的表層沉積蓋層。通過旁掃聲納圖像發(fā)現(xiàn), 在潮流沙脊之上還有與沙脊走向垂直的沙波存在。這些現(xiàn)象說明, 潮流不僅控制了潮流沙脊大型地貌的發(fā)育,也控制了疊加其上的微地貌特征的發(fā)育和演化。遼東淺灘表層沉積物主要為細(xì)砂, 其粒度和礦物特征均說明遭受潮流長期淘洗、篩選和分異, 具有典型的潮流砂特征。另外, 遼東淺灘潮流沙脊底質(zhì)分布為脊粗槽細(xì), 與西歐陸架潮流沙脊底質(zhì)分布規(guī)律相反。這是晚更新世以來中國陸架獨(dú)特的環(huán)境決定的。

另外, 在測區(qū)部分河口現(xiàn)代水下三角洲海域,如灤河口水下三角洲, 由于沉積物來源充足, 加之強(qiáng)潮流作用, 也形成一系列與岸線平行的潮流沙脊地貌特征。

此外在遼東灣東西兩側(cè), 水深小于20 m的近河口淺水區(qū), 常見有與岸線平行的壟狀潮流沙脊裙或斑塊狀沙丘分布, 諸如熊岳外側(cè)有水下沙脊, 高5～10 m, 長數(shù)十公里。在強(qiáng)勁潮流作用下, 脊間凹地成為沖刷槽, 底質(zhì)以粗砂、砂礫為主, 重礦物鑒定表明, 這些沙脊是冰后期被淹沒的古濱海堆積地貌殘?bào)w, 并經(jīng)潮流改造形成目前狀態(tài)。

3.3.2 陸架平原

遼東灣陸架平原分為陸架堆積平原和海灣堆積平原。

以堆積作用為主的現(xiàn)代堆積陸架平原, 常以全新世沉積厚度小(數(shù)米)、沉積物較細(xì)和沉積速率低為特征, 主要分布于遼東灣測區(qū)西南部海域。在遼東灣海域, 陸架堆積平原主要分布于渤海中央盆地, 呈三角形延伸并與遼、渤、萊三灣相接, 并通過渤海海峽南部與北黃海相接。除渤海海峽附近之外, 海底極為平坦, 沉積物以細(xì)砂為主, 受黃河物質(zhì)擴(kuò)散影響顯著。本區(qū)水深20～25 m, 是一個近北東—南西走向的盆地, 盆地中部低洼。從地貌上講, 渤海中央盆地是一個淺海堆積平原, 中央盆地雖然處于渤海環(huán)境的寧靜區(qū), 但是它介于海峽與渤海灣之間, 潮流的選運(yùn)作用使得入海物質(zhì)沉淀后不斷粗化, 使得較細(xì)物質(zhì)被沖刷潮流帶走, 而留下細(xì)砂, 這也是渤海中央盆地中心分布著細(xì)砂而周圍部分布著粉砂的主要原因。下伏古地貌面的起伏影響著現(xiàn)代海相沉積的厚薄。在個別地方, 存在一些規(guī)模較小的淺洼地地貌,其形成可能與埋藏古地貌或沉積物的不均勻沉降有關(guān)。

海灣堆積平原僅見于遼東灣的中部大部分地區(qū)。海灣堆積平原區(qū)海底平坦, 坡度約為 0.2‰, 表層物質(zhì)系泥質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土及黏土質(zhì)軟泥, 它們主要來源于沿岸入海河流所攜帶的細(xì)粒物質(zhì)。遼東灣海灣堆積平原位于灤河口至長興島西角以北海域,向北東延伸。海底地形平緩, 向海灣中央微微傾斜。區(qū)內(nèi)水深小于 30 m, 海底起伏小。本區(qū)北部與遼河三角洲相連, 水下地形平緩, 沉積了由遼河等帶入海中的泥沙。

3.3.3 陸架洼地

3.3.3.1 古湖沼洼地

渤海中部為遼中洼地占據(jù), 該洼地位于遼東淺灘北部, 平坦開闊, 水下有一個 30 m 等深線圈閉,面積約1 790 km2。沉積物主要為粉砂, 兩側(cè)較粗, 雜以礫石、貝殼等, 分選較差。據(jù)研究, 遼中洼地曾經(jīng)一度位于河口或?yàn)I岸環(huán)境, 后來為薄層現(xiàn)代沉積物所覆蓋, 其地貌形態(tài)基本保留晚更新世底海面時期的原貌。在全新世海相沉積層之下, 為晚更新世末期或全新世早期的埋藏湖沼沉積, 因此在地貌類型上稱之為古湖沼洼地。

3.3.3.2 古河谷洼地

陸架區(qū)分布有許多古河谷。一類是現(xiàn)代沉積作用緩慢或埋藏較淺, 海底仍時明時暗顯現(xiàn)河谷形態(tài),源頭指向現(xiàn)代河口。遼東灣內(nèi)有數(shù)條古河道, 其中以大凌河—遼河口外的水下河谷最為明顯。該古河道由大凌河口外水下谷地向東南延伸到遼河口三角洲外緣, 會同遼河水下谷地, 兩者并行。據(jù)調(diào)查, 大約在40°30'N, 以10 m等深線計(jì), 每條河谷的寬度可達(dá)2～3 km。大凌河水下谷地長約112 km, 遼河水下谷地長約100 km, 均匯入遼中洼地(古湖沼洼地)。若將上述水下谷地視為同一條古河道, 則其河谷寬度可達(dá) 16～18 km。目前, 這條水下河谷仍為遼河入海徑流及潮流的通道, 未被沉積物所充填, 保持了明顯的谷地形態(tài)。河谷以不對稱 U型谷為主, 常見埋藏碟形河間洼地, 發(fā)育湖沼沉積。河道沉積物以砂礫或砂為主, 富含碳酸鈣沉積物, 常有淡水螺蚌和河口半咸水牡蛔遺殼。

3.3.4 陸架潮流沖刷槽

測區(qū)范圍內(nèi), 有大量因潮流沖蝕作用而形成的侵蝕溝谷地貌。主要分布在遼東灣測區(qū)東南部(渤海海峽北部的老鐵山水道)、成山頭東部水下岸坡的外側(cè)(測區(qū)僅見到其西部邊緣), 其中老鐵山水道是海流由黃海進(jìn)入渤海的通道, 成山頭東部是我國著名的強(qiáng)潮流通道。

這些海區(qū)都具有很大的潮流流速, 例如老鐵山水道區(qū), 最大潮流流速可達(dá) 100 cm/s。流速大于30 cm/s的時間, 每天長達(dá)9 h以上。由于受強(qiáng)潮流的長期沖刷, 海底表面大面積出露晚更新世至全新世初期低海面時期形成的硬黏土層, 并夾有來自毗鄰陸地或島嶼的礫石、石塊等。由于受強(qiáng)潮流侵蝕作用差異性影響, 潮流沖刷槽海底往往出現(xiàn)一系列無規(guī)則排列、串珠狀出現(xiàn)的崗丘和海釜地貌以及沿流向延伸的潮流沖刷槽。

此外, 在各潮流沙脊分布區(qū), 也往往伴隨著大量與沙脊平行的潮流沖刷槽溝。

3.3.5 水下沖刷槽

多見于潮流沙脊之間、島嶼之間因潮流沖刷掘蝕所形成的現(xiàn)行海底侵蝕地形。沖刷槽以窄、深為其特征, 邊坡陡急, 呈“V”形剖面。底部因潮流流速大, 細(xì)粒物質(zhì)難以淤積。

4 影響遼東灣海底地形地貌發(fā)育的主要因素

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件、沉積物供應(yīng)的多寡以及水動力條件影響著海底地形的發(fā)育, 從而形成了海底復(fù)雜的地形特征, 海底地形的是諸多影響因素的反映。

4.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件對海底地形發(fā)育的影響

遼東灣在構(gòu)造上處于遼河斷陷—渤海坳陷, 屬于新華夏系第二巨型沉降帶[4]。NE向的郯廬大斷裂帶貫穿本區(qū), 其間還穿插有數(shù)條規(guī)模較小的斷裂,這些斷裂組成了基底的斷陷型構(gòu)造。該區(qū)為新生代隆起和坳陷產(chǎn)生的渤海斷陷盆地邊緣地帶。自第三紀(jì)以來遼河平原隨著基底整體持續(xù)下降, 構(gòu)造的沉陷為河流充填作用提供了有利條件, 致使該區(qū)堆積了巨厚的新生代沉積物。

渤海是新生代的隆起和坳陷運(yùn)動產(chǎn)生的沉降盆地, 從中生代末期, 渤海四周大部分地層上升隆起,而渤海已開始斷陷下沉。自新生代以來, 受北東向郯城-廬江大斷裂控制的影響, 并于早第三紀(jì)斷線下沉,形成一系列狹長湖泊和低洼濕地, 至晚第三紀(jì), 經(jīng)大規(guī)模劇烈下沉之后始具雛形, 晚第四紀(jì)海面上升,渤海與黃海溝通, 形成現(xiàn)今海域形式。

上述不同基底構(gòu)造是影響海底地貌發(fā)育的基礎(chǔ),并導(dǎo)致當(dāng)今海域地貌的差異。進(jìn)而還控制區(qū)域地貌類型的外動力過程和它們的存在形式。諸如與新生代坳陷部位相當(dāng)?shù)倪|河堆積平原和水下三角洲平原,與深大斷裂相吻合的遼河溺谷多以沿?cái)嗔褞Оl(fā)育的老鐵山水道沖刷槽等皆與基底構(gòu)造有成因上的聯(lián)系。

4.2 沉積物來源對海底地形發(fā)育的影響

遼東灣測區(qū)有眾多河流流入, 主要的較大型的河流有遼河、大凌河、小凌河、灤河、六股河等, 以及一些季節(jié)性小型河流。除此之外, 匯入渤海的黃河、海河等帶來的物質(zhì)對測區(qū)的海底地形發(fā)育有重要影響。入海河流每年為測區(qū)帶來大量陸源物質(zhì)沉積, 多達(dá)數(shù)億噸。其中大部分用于河口尾閭、三角洲建造、平原海岸的下沉補(bǔ)償。由此表明, 河流對遼東灣的地形塑造具有重要作用, 它直接改變著遼東灣地形地貌的輪廓和規(guī)模。

遼河為我國東北地區(qū)南部的最大入海河流, 流經(jīng)河北、吉林和遼寧三省, 全長1 430 km, 流域面積219 000 km2, 年徑流量86.98億km3[2], 年輸沙量高達(dá)2 000萬～5 000萬t; 灤河全長877 km, 年徑流量48.69億km3, 年平均輸沙量2 670萬t, 為季節(jié)性河流。

對本區(qū)有重要影響的黃河, 為中國第二大河,也是世界含沙量最高的河流, 歷史上曾經(jīng)多次改道入海, 南到淮河, 北到天津?，F(xiàn)在的黃河三角洲是1855年在河南決口后, 奪大清河故道入海后堆積而成的。黃河年平均流量為484億km3, 平均含沙量達(dá)37.6kg /km3, 年平均輸沙量約12億t, 因此深刻影響了附近海底的地形地貌發(fā)育。黃河入海的泥沙, 除在口門堆積外, 大部分是懸浮狀態(tài), 黃河口外主要余流方向是北東, 黃河大部分泥沙隨流東去, 向南轉(zhuǎn)入萊州灣海灣堆積平原沉積下來; 另一部分泥沙隨河口射流直接沖入渤海深水區(qū); 較少部分泥沙則隨較弱余流向西北方向運(yùn)移, 成為渤海灣和遼東灣的重要泥沙來源。黃河巨量的入海泥沙對本區(qū)海底地貌的塑造有很重要的影響。

4.3 水動力條件對海底地形發(fā)育的影響

現(xiàn)代淺海動力也是建造或控制海底地形地貌發(fā)育的重要因素, 塑造遼東灣海底地形的水動力條件主要有潮流和環(huán)流, 其中以潮流為主, 環(huán)流為輔。

4.3.1 潮流

遼東灣是一個較為狹小的半封閉的海域, 潮波在該海的傳播具有明顯的駐波性質(zhì)。轉(zhuǎn)流時間一般發(fā)生在高、低潮時刻附近, 此刻流速達(dá)到最小; 在高、低潮中間時刻流速達(dá)到最大。遼東灣的潮流屬于不正規(guī)半日潮性質(zhì), 灣頂有一小區(qū)塊為正規(guī)半日潮, 僅秦皇島附近海域?yàn)槿粘?。漲潮流速大于落潮流速。受狹長地形影響, 該海域的潮流呈往復(fù)流形式,即漲潮時流向東北, 落潮時流向西南, 主流為北東—西南向。潮流的旋轉(zhuǎn)為反時針方向旋轉(zhuǎn)。半日潮的潮差自西南向東北遞增。大潮和小潮的平均潮差, 其值小于最大可能潮差; 潮差在灣口為2 m左右, 渤海中部不超過1 m, 遼東灣頂部潮差可達(dá)5 m。大部分海區(qū)的最大潮流流速 2～3 kn, 東南部最強(qiáng), 老鐵山水道的最大潮流流速達(dá) 5 kn, 劉振夏[6]等在研究渤海東部全新世潮流動力體系時, 已研究證實(shí)老鐵山水道為侵蝕區(qū), 海底地貌為沖刷槽和殘留隆起帶。強(qiáng)流速為老鐵山水道深槽地貌的形成提供了動力條件。

4.3.2 環(huán)流

遼東灣內(nèi)有弱環(huán)流系統(tǒng)存在。這一環(huán)流主要是由黃海暖流余脈和渤海沿岸流所組成。程鵬等[7]認(rèn)為,渤海海峽區(qū)的環(huán)流結(jié)構(gòu)的基本特征是“北進(jìn)南出”,即黃海暖流及遼南沿岸流從海峽北部進(jìn)入渤海, 分別形成各自的環(huán)流后, 再由海峽南部流向黃海。除夏季個別月份外, 從渤海海峽北部以高鹽水入侵的黃海暖流余脈, 進(jìn)入渤海中央并延伸到渤海西岸, 受海岸阻擋而分為南北兩支, 北至沿遼東灣西岸北上,并與自遼河口沿遼東灣南下的低鹽水相接, 組成順時針向的流動; 南支進(jìn)入渤海灣后南下, 與自黃河口及萊州灣外向東流動的低鹽水相匯, 形成反時針向流動, 并從海峽南部流出渤海。這一環(huán)流模式, 在一年中的多數(shù)月份是穩(wěn)定的, 但到了夏季, 特別是 8月份, 遼河的入海徑流激增, 這時遼東灣東岸盛行東南風(fēng), 而西岸盛行東北風(fēng), 使得遼東灣頂部的沿岸低鹽水沿西岸南下, 流速可達(dá)0.3 kn。而黃海暖流余脈的北支沿遼東灣東岸北上, 構(gòu)成逆時針環(huán)流,并具有密度流性質(zhì); 南支及渤海沿岸流所組成的渤南環(huán)流, 則經(jīng)年沿逆時針向流動。逆時針方向流動的環(huán)流推動沉積物向西南運(yùn)動, 但由于其流速較小,可以起動的泥沙粒徑較小, 對泥沙輸運(yùn)和海底沖刷作用較小, 相對于潮流而言, 對海底地形的形成影響也較小。

綜上所述, 基底構(gòu)造、沉積物來源和現(xiàn)代淺海動力是控制海底地貌發(fā)育的主導(dǎo)因素。但前者的構(gòu)造形跡又往往被后期松散該層所覆蓋而未表露, 只是間接扼制和繼承地形的發(fā)生發(fā)展, 而河流、潮流、波浪、沿岸流則是塑造現(xiàn)代海底地貌的活躍的環(huán)境動力。

5 結(jié)論

通過以上對遼東灣海底地形特征的分析, 得出結(jié)論如下：(1) 遼東灣沿海水深20 m以淺的海域, 為近岸的半封閉淺海海域, 系大陸邊緣被海水淹沒的水下自然延伸部分。因此, 遼東半島、下遼河平原和遼西丘陵以及河北平原等構(gòu)造單元對其水下地形具有繼承性的控制作用。大部分海域海底地形平坦, 向渤海中部緩傾, 平均坡度在1/2000～1/25000。在其東南部受潮流影響地形起伏大。(2) 全海區(qū)水深較淺,遼東灣調(diào)查區(qū)最大水深出現(xiàn)在南部老鐵山水道附近。水深變化的基本趨勢是由灣頂向?yàn)晨谥饾u加深,平均坡度小于0.2‰, 遼東灣中部存在深達(dá)30 m以上的深水盆地, 即遼中洼地, 由于那里地形下凹和形態(tài)近于封閉, 被認(rèn)為是古湖。而深度變化最大區(qū)在調(diào)查區(qū)的南部, 接近渤海海峽。由于受潮流堆積影響,地形頻繁起伏, 水深從近20 m到40 m的范圍內(nèi)急劇變化, 形成了大范圍的波狀起伏, 即潮流沙脊群, 為海峽區(qū)一種獨(dú)特的地形形態(tài)。海灣西部地形起伏一般較小, 而東側(cè)有明顯的起伏, 坡度變化也較大, 局部達(dá)到 1‰～4‰, 導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是由于遼東半島山地的影響。(3)渤海遼東灣區(qū)海底地形是在區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)條件、沉積物來源和水動力條件綜合作用下的產(chǎn)物, 構(gòu)造沉降為河流充填作用提供了有利條件, 沿岸諸多河流輸運(yùn)而來的泥沙對本現(xiàn)代海底地貌的塑造有很重要的影響, 潮流是塑造海底地形的主要水動力來源。

[1]龔旭東, 魏宏偉, 亓發(fā)慶. 遼東灣北部淺海區(qū)海洋工程地質(zhì)特征[J]. 海岸工程 2006, 25(2)：47-54.

[2]王兵, 張曉紅, 何寶珠. 遼河流域水文特性淺析[J].東北水利水電, 2002, 20(2)：22-24.

[3]中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室. 渤海工程地質(zhì)研究報(bào)告 [R]. 青島：中國科學(xué)院海洋研究所,1992.

[4]中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.遼東灣海底地形地貌研究報(bào)告 [R]. 青島：中國科學(xué)院海洋研究所, 2008.

[5]中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室. 渤海地質(zhì)[M]. 北京：科學(xué)出版社, 1985.

[6]Liu Zhenxia, Xia Dongxing, Berne S, et al. Tidal- depositional systems of China’s continental shelf, with special reference to the eastern Bohai Sea[J]. Marine Geology, 1998, 145(3-4)：225-253.

[7]程鵬, 高抒. 北黃海西部海底沉積物的粒度特征和凈輸運(yùn)趨勢 [J]. 海洋與湖沼, 2000, 31(6)：605-609.

The characteristics and formation of the submarine topography in the Liaodong Bay, the Bohai Sea

LUAN Zhen-dong1, LI Ze-wen1,2, FAN Feng-xin1, YAN Jun1, ZHUANG Li-hua1
(1. Key Laboratory of Marine Geology and Environment, the Chinese Academy of Sciences; Institute of Oceanology, the Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Huaneng Renewables Corporation Limited, Beijing 100036, China)

Mar., 5, 2010

topography; the Liaodong Bay; zoning

The Liaodong Bay of the Bohai, rich in oil, has been investigated by a large number of geologists, but most of research was focus on structural geology. Through the survey by single beam echo-sounder system, the submarine topography of the Liaodong Bay was studied. Topographical features of the seabed topography in the Liaodong Bay were divided into five sub-zones, and factors affecting the development of terrain in the Liaodong Bay were also discussed. The formation of topography in the Liaodong Bay is affected by structural geology condition, hydrodynamic condition, and sediment supply.

P736.212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-3096(2012)01-0073-08

2010-03-05;

2011-07-19

國家“908專項(xiàng)”(082211101P)

欒振東(1976-), 男, 山東青島人, 高級工程師, 主要從事海洋工程地質(zhì)研究, 電話：0532-82898530, E-mail：luan@ qdio.ac.cn

劉珊珊)