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知识窗▏海岸地貌发育类型

 大成教育图书馆 2020-08-27

随着海岸带资源开发、海岸工程建设和环境变化所带来的灾害影响,涉及许多生产、国防建设和环境保护、生态环境系统管理等实际问题,都需要进行海岸科学的理论研究。研究方法和测验技术的进步,使海岸地貌的研究水平不断提高。如测年技术的出现,对海岸发育历史过程,尤其为海平面变化、海岸线变迁和海岸构造变形研究,提供了可靠依据;定位站的建立及其观测结果,为理论和应用研究提供了系统资料;数学模型和物理模型的应用,为走向定量化和动态预测开拓了新的途径;70年代以来广泛应用地球资源技术卫星所取得的信息,扩大了海岸变化、海岸环流、海岸水下地形和岸滩等宏观研究领域。下面介绍海岸地貌发育的类型。

一、海岸侵蚀地貌

海岸侵蚀地貌是由波浪的冲蚀和磨蚀作用、海水的化学溶蚀作用所造成的。其中以冲蚀作用为主。海水的化学溶蚀作用仅见于由石灰岩组成的海岸。

拍岸浪具有巨大的能量,尤其当组成海岸的岩石具有很发育的节理时,在波浪的猛烈冲击下,岩石裂隙中空气受到突然地强烈压缩,对裂隙的侧壁产生强大压力;当波浪后退时,压缩在裂隙中的空气又迅速膨胀,从而使岩石松动崩溃。波浪的磨蚀作用是在运动过程中挟带的泥沙和砾石,随着进流和退流的住复运动,对海岸的岸坡和沿海浅水地段的海底进行磨蚀破坏的一种作用。

海岸侵蚀地貌主要是海蚀崖和海蚀平台。

波浪不断对岸坡冲蚀和磨蚀,在岸坡的基部形成凹槽,称为海蚀穴,又称为浪蚀龛。随着海蚀穴的扩大,上部悬崖崩坠,形成具有陡峭岸坡的海蚀崖(见下图)。崩坠下来的岩块在波浪作用下被击碎和搬走。上述这种作用不断进行,促使海蚀崖逐渐向陆地方向后退,而在海蚀崖前方发育出一片向海洋方向倾斜的、由波浪进流和退流往返冲刷的侵蚀平台,称为海蚀平台(波蚀平台或波切台)。细小的碎屑物质被退流带到浅海的外侧沉积,形成海积平台(波积平台或波筑台)。

梅蚀崖的后退不可能永无止境地继续下去。因为随着海蚀崖后退,海蚀平台的面积相应地扩大,这样就将使波浪在通过海蚀平台过程中消耗更多能量,当波浪最后达到海蚀崖时,已无力冲蚀岸坡,这时波浪对海蚀崖的破坏作用相当微弱,于是海蚀崖的后退过程实际上趋于停止。

上图是用岩壁符号反映的海蚀崖地貌,在海蚀崖前方是明礁和暗礁。整个海岸岬湾曲折,由于波浪折射能使波能集中和分散,在图中清除的反映出岬角侵蚀,海湾堆积的现象。

在还是平台形成后,若地壳不断上升或海平面相对下降,原来的海蚀平台被抬升到高处而不再受波浪作用,形成海岸阶地(如下图)。海岸阶地如同河流阶地一样,是阶梯状地面。阶地陡坎即为原来海蚀崖,阶地面就是原来的海蚀平台。如果该地区地壳阶段上升,在海滨地带可能出现高度不等的数级阶地,地面由陡、缓相间的坡面组成。在地形图上,等高线相应地有密集和稀疏的明显变化(有的海岸阶地陡坡以岩壁符号表示)。海岸阶地由基岩构成,阶地面上没有或仅有厚度不大的堆积物,称海岸侵蚀阶地。

二、海岸堆积地貌

海岸碎屑物质在波浪作用下,沿海岸作平行或垂直海岸的移动。在运动过程中,由于各方面的原因(如碎屑数量的增加、波浪与海岸所交的角度发生显著变化等),使波浪发生明显的沉积作用,形成海岸堆积地貌。

1.海岸物质横向移动及其形成的地貌

当波浪以垂直角度进入倾斜平缓的海岸浅水区,碎屑物质于是作垂直海岸方向的运动,这种运功形式称为海岸物质横向运劝或泥沙横向运动,简称横向运动或横向移动。横向移动的总结果是粗大颗粒物质向岸移动,细小颗粒物质则向海洋方向移动(见下图)。

前面我们指出,拍案流可分为进流和退流。进流速度大,能携带粒径较大的砾石向岸移动,而退流速度小,无法搬运粒径较大的碎屑,只能携带细小的沙粒,在远离海岸的海底沉积。由于海岸物质的横向移动和堆积,在某些地区海岸有可能形成垄状沙堤,沿海岸延伸,称为海岸沙堤或沿岸沙堤。在地形图上可用岸垄符号表示。

水下沙堤是一种水下堆积地貌。它形成在浅水区破浪带,是破浪作用的产物。当水深相当于1~2个波高时,波浪便发生破浪,然后又以较小的波浪要素(波长、波高、波速)的波浪继续前进,相当于2个新的波高深度处又形成破浪……破浪的产生使部分波能损耗,发生沉积作用,形成堤状的水下堆积地貌,称为水下沙堤(见下图)。

水下沙堤由于各种原因有可能露出水面,形成离岸沙堤或离岸堤、离岸坝。离岸沙堤是一条平行海岸的、由沉积物组成的长而低的岛屿。例如,沿海地带海底地壳上升,使水下沙堤被抬升到水面以上。也可以产生在另一种情况,即陆地下降、海面上升,使海岸沙堤变成水下沙堤。离岸沙堤与陆地之间往往近似封闭的水域,它与外海之间仅存在一些狭窄的通道。这种水域称为泻湖(见下图)。

泻湖水面平静,具有浓度较高的盐分,并逐渐向沼泽方向发展。离岸沙堤外侧向海一边,由于波浪的冲蚀,岸线比较平直,而其靠泻湖的一侧,岸线相对多曲折(如下图),这些都是在测绘地貌是应予注意的细节形态。

2.海岸物质纵向移动及其形成的地貌

当波浪前进方向与海岸线斜交时,波浪作用的方向与重力切向分力作用的方向不一致,泥沙颗粒沿波浪作用力和重力切向分力两者的合力方向移动,其移动路线呈Z形,结果使泥沙物质沿海岸线移动,称为海岸物质的纵向移动,或者简称为纵向移动。

上图表示纵向移动的过程:在波浪作用力方向与海岸线斜交的情况下,泥沙颗粒1本应沿波浪作用力方向移动至M,但在重力的影响下,泥沙颗粒实际上是沿着它们的合力方向移动至2,当泥沙随退流向海洋方向移动时,由于同样原因,实际上不是沿着2-M’方向,而是回返到3处,这样,在波浪作用下,泥沙颗粒沿着Z形路线从1依次移动到2,3,4,5,6,7……这种泥沙纵向移动,假若持续时间久,就会形成一股流向稳定、规模庞大的泥沙流,称为沉积物流。

海岸物质纵向移动是普遍在的一种海岸物质运动形式。由于其它因素影响,沉积物流的具体情况不相同。当进流大致与退流相等时,物质就沿岸平行移动。若两者不等,那么碎屑物质不是被逐渐推向海岸,就是想海洋方向运动。

影响沉积物流的最主要因素是海岸延伸方向与波浪方向的夹角变化。波浪与海岸夹角越小,纵向移动速度越大。但是,当夹角过小时,波浪通过浅水区的距离相应加大,能力消耗也大,不利于纵向移动。当海岸与波浪夹角过大(最大为90°)时,横向移动将代替纵向移动。从理论上说,当夹角等于45°时,沉积物流速度最快,搬运能力最强。由于各地海岸的结构等等具体情况复杂,所以不同海岸最有利于沉积物流发育的角度也是不同的,一般来说,这个角度变化在35°~50°之间。

沉积物流在运动过程中,当海岸发生弯曲或者波浪方向发生改变(即角度增大或减小)时,会直接影响它的运动速度和搬运物质的能力,于是发生沉积作用,在海岸不同部位形成各种堆积地貌。对某一局部海岸地区而言,常年盛行风向一般是比较稳定的,所以波浪的方向变化也不大,在海岸转折的地方最易形成堆积地貌,其中最普遍的是各种形状的沙嘴。

上图反映三种常见的海岸堆积地貌。其中:

a图表示发生在凹形海岸处的堆积过程:DC段海岸线大致与波浪成Φ角,这时产生一股与Φ角相适应的泥沙流,自C向D运动,但当其到达D点以后,由于海岸线的方向改变,是海岸线与玻璃的夹角大于Φ,这时,泥沙流的搬运能力明显下降,于是在海岸线转折处前方DE形成海滩。

b图是发生在凸形海岸处的堆积过程:DC段海岸线与玻璃夹角为Φ,而DE段海岸线方向改变,造成海岸线与波浪夹角减小,同样也使搬运泥沙能力降低,形成一端与陆地相连,另一端伸向海中的沙嘴。

c图反映连岛沙坝的形成过程:岸外有岛,在岛屿与海岸之间形成波影区(由于岛屿阻挡,波浪能量因折射而削弱的海区)。波浪在遇到岛屿或岬角后发生折射,当波浪进入屏障的后方时已减弱,搬运能力降低,发生沉积,并逐渐自岸边想到与延伸。岛屿向海的一面受到冲蚀,同时形成两股泥沙流,在岛屿后方形成一个或两个沙嘴,最后于海岸相连,形成连岛沙坝,被沙坝连接的岛屿称为陆连岛。

在上述堆积地貌中,沙嘴的形状变化最多,它的总的延伸方向受沉积物流运动方向决定,而其细部特征则受次要风向、沿岸其他情况影响而变化(如河口地段潮流影响等)。大致有键状、钩状、镰刀状等等,分布位置也不同(湾内、湾口。岬角等)。

三、结束语

基岩海岸侵蚀地貌的发育过程,除与沿岸海水动力的强弱和海岸的纬度地带性有关以外,还受到海岸的岩性抗蚀能力所制约。结构致密、坚硬岩石海岸,抗蚀能力较强,但因裂隙和节理发育,多海蚀洞、海蚀拱、海蚀柱、海蚀崖。松软岩石海岸,抗蚀能力较差,海蚀崖后退较快,易形成海蚀平台。石灰岩海岸,在海水溶蚀下具有独特的蜂窝状海蚀地貌形态。海蚀地貌通常被作为判别地区构造运动和海平面变化的标志之一。

淤泥质海岸一般分布在大平原的外缘,海岸线平直,岸滩平缓微斜,潮滩极为宽广,有的可达数十公里。海岸的组成物质较细,大多是粉沙和淤泥,通常沿岸有许多入海河流。在沿岸附近和河口区经常可见到古河道、泻湖或湿地等淤泥质海岸所特有的地貌景观。淤泥质海岸地区土地肥沃,是粮食生产的重要基地。

海滩是由波浪作用堆积形成的平坦海滨地带,也是海岸变化最活跃的部分。在海水进流与回流的往返作用下,在海岸上沉积物堆积形成砾滩或沙滩。通常按沉积物的粒级大小分为砾滩、沙滩、泥滩。沉积物的大小和成分主要取决于碎屑物来源的基岩类型、海水运动的强度、风向、地形条件等。

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