辽东半岛碧流河口潮滩沉积环境特征及其影响因素分析

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辽东半岛碧流河口潮间带与北黄海相接,由于距离物源较近,有充足的泥沙供给,发育成为典型的粉砂淤泥质潮滩。波浪、潮流、径流、沿岸流等是控制该地区沉积物输移、沉积及再悬浮的主要动力因素。同时,碧流河口是典型的衰退型潮汐河口,尤其在近40年来,来自流域的泥沙量急剧下降,对河道及附近潮滩的沉积环境影响作用显著。因此,对碧流河口潮滩在自然变化和人类活动的双重影响下的沉积环境特征及其影响因素进行探讨,这对当地河口海岸地貌演化研究、海岸工程建设和生态环境保护等具有重要的理论和现实意义。研究基于柱状样沉积物采集、野外观测,以及前人研究的海洋水文、地形等资料,通过实验解析(粒度、210Pb测年、元素地球化学及有机碳、氮)、实验分析方法校正,结合DEM高程与遥感影像等数字方法,分析沉积物多指标垂向分布特征;采用粒度—标准偏差法研究了不同敏感粒度组分在沉积环境演变中的作用形式;同时,结合历史环境事件,如流域径流泥沙急剧下降和围垦工程的建设,讨论了近60年来碧流口潮滩在自然因素与人类活动协同作用下的沉积环境特征及其影响因素。结果表明:柱状样沉积物BLH1、BLH2、BLH3组分多为粉砂质砂与砂质粉砂,平均粒径分布在4.25—5.54φ间,分选较差至差,偏态以正偏态居多,峰态多为中等尖锐到尖锐。各柱状样频率分布曲线主要呈现不对称双峰或三峰状态,且偏向粗颗粒一侧;概率累积曲线变化相似,跳跃组分占比多,且还可细分为两段跳跃式,反映出沉积环境复杂且不稳定,水动力作用较强。常量元素含量丰度依次是SiO2和Al2O3、Fe2O3、K2O、CaO、Na2O、TiO2、MgO、P2O5、MnO,元素含量占比与各自地壳中丰度顺序基本相同,不同元素与粒度的相关系数充分体现了“元素的粒度控制律”。BLH1中TOC含量介于0.35%—1.11%间,TN含量在0.03%—0.11%间,C/N值在8.8-15.84之间。从物质来源看,在碧流河口潮滩形成过程中,河流挟沙填充、辽南沿岸流、外海潮流挟带的悬移质和周围海岸基岩风化产物是研究区的主要物质来源和供给方式。依据实测数据,流域变化及人类活动,将研究区近期以来的沉积环境分为三个阶段:1970年以前河流基本处于自然状态,平均粒径较粗,敏感粒级组分无明显变化,TOC、TN波动频繁,但总体含量较高。此时流域内的森林覆盖率较高,人类开发活动强度较低,对流域的影响小,潮滩沉积以径流作用为主。1970—1990年,沉积物较上段细,分选系数变大,偏态和峰态值变小,TOC、TN含量降低,推测原因是碧流河水库的建设(1975年—1983年),致使入海径流、泥沙通量及其季节上分配发生变化,同时导致陆源有机物质来源减少。尤其在20世纪80年代流域进入平水少沙期,来沙量锐减,河道变细,潮流和波浪对潮滩改造作用增强。1990—2010年之后,水库拦沙作用明显,径流输沙量显著减少,同时期为平水期,径流作用略呈减少趋势。流域森林覆盖率增加,河流含沙量下降。同期,东北沿海产业发展和水产养殖活动增加,水体富营养化问题日益突出,导致有机碳比例上升。径流作用进一步减少,潮滩沉积以潮流和波浪侵蚀作用为主。碧流河口潮滩的沉积环境特征受到的影响因素主要有:(1)海平面上升会使潮滩加速向陆地方向运动,同时由于岸段侵蚀加剧和海岸工程的增加,潮滩趋于窄化,也将导致滩涂植被遭到破坏,湿地因潮浸频率增加而退化。(2)流域水沙通量与沉积物来源的变化影响着沉积环境变迁及发展趋势。由于水沙通量减少,潮滩泥沙供给不足,致使径流作用弱化,潮流与波浪的动力作用相对增强,潮滩侵蚀加剧。此外,河口潮滩泥沙受风浪作用下扰动、悬扬,滩面侵蚀,造成潮滩沉积物表层粗化。(3)涨、落潮涨不对称是对沉积环境有直接影响。碧流河口潮滩的落潮流速大、落潮历时长,使其具有较强的挟沙能力,对海岸侵蚀加剧,同时也为泥沙向海方向运移提供了条件。(4)伴随渔业围垦热潮的再次兴起,潮滩围垦面积持续加速扩大,相应的人工岸线长度也随之增加,岸线曲率也迅速增大,海岸工程建设亦对沉积环境造成影响。
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