（海洋地质专业论文）扬子浅滩沙波底形活动性研究.pdf

扬子浅滩沙波底形活动性研究 摘要 陆架水流塑造底沙形成各种海底地貌形态，基本顺水流方向发育的砂质底形 称为水下沙脊，垂直于主水流方向的匠状底形称为沙波。后者是砂质海底最常见 的底形地貌，它的迁移和运动可以淘空或掩埋海底管线，导致建筑物基础失稳， 同时它也可以标志海洋环境的变化。沙波沙脊与海洋工程、航运7 j 至军事都有着 密切的关系，所以引起囡内外很多专家学者的兴趣。 本文所研究的扬予浅滩位于州陆架外缘长江口东侧3 0 7 0 3 2 6 。n 、1 2 2 5 0 l2 5 0e 处，水深3 0 5 0 米，总面积约 万k m ：。本文主要使用近期两次管线调查 资料，参考了各单位在扬子浅滩所做的六次调查报告和部分论文编写而成。本区 沙波的移动与水文、地质条件有密切关系，在常态海况下沙波可以在潮流动力下 移动，但是较大移动却是由台风或者寒潮等引起的。 参考2 0 0 0 年两次管线调查资料，统计了该区3 2 个观测点的沙波参数，得出 沙波的运动方向主要集中在9 0 。一18 0 。由十定位观测实施比较困难，费时费力， 困此通过搜集该区的底质、潮流和台风等资料，采用不同水文公式进行计算的方 法，分别得出常态海况下和暴风浪日j 期沙波的移动距离。诱公式采用的参数不同， 得出的结果也有差异。r u b i n 公式得m 的结果比筱厚一椿东一郎公式略大。但两 个公式得出的结果上都说明在常忑海况下沙波每年的迁移距离较小，在暴风浪期 、可位移较大。为了对比，还用相同的水文公式计算了东方岸外东区沙波的迁移速 率，电得出类似的结果。通过水文公式计算的结果得知，暴风浪对沙波移动的影 响较大。这 兑明出暴风浪等引起的强底流是沙波较大距离迁移的主要动力。 关键词：扬予浅滩：沙波；运动方向；迁移速率 r e s e a r c ho nt h ea c t i v i t yo fs a n dw a v e sb e d f o r m si nt h e y a n g z is h o a l a b s t r a t t h ec o n t i n e n t a lc u r r e n t sc a nm a k et h es e ab o t t o ms a n dt oa l lk i r i d so fs e a b e d f o r m s t h es e a b e df o r m ，w h i c hg r o w sp a r a l l e dt ot h em a i nc u r r e n t ，i sc a l l e dt h e s u b m a r i n ec u r r e n tr i d g e s ，a n ds a n dd u n e so rs a n dw a v e s ，w h i c ha r ed e v e l o p e dv e r t i c a l t ot h em a i nc u r r e n t t h es a n dd u n e sa r e t h et y p i c a lf o r m so nt h es a n ds e a b e d t h e m i g r a t i o na n dm o v e m e n to fs a n dd u n e sc a ne m p t yt h es a n do v e r l a y i n gt h ep i p e so r b u r yt h ep i p e sl e a d i n gt ot h eb a s ed e s t a b i l i z a t i o no fb u i l d i n g ，a n da r et h em a r k so ft h e s e ae n v i r o n m e n t a l c h a n g e s t h e c u r r e n t r i d g e s a n ds a n dw a v e sh a v ec l o s e d r e l a t i o n s h i pw i t ht h em a r i n ee n g i n e e r i n g ，n a v i g a t i o na n dm i l i t a r ya f f a f f s ，s ot h e yh a v e b e e nam a j o rr e s e a r c hf o c u si ng e o s c i e n c e s t h es t u d ya r e ai sl o c a t e di nt h ee a s to fc h a n n i a n g r i v e ri ne a s tc h i n as e a ( 3 0 7 。 3 2 6 0 n 、12 2 5 。1 2 5 0 e 、，w h i c hw a t e r d e e p 3 0 5 0 ma n da l la r e ao f3 10 4 s q m e t e r s b yt h es i xi n v e s t i g a t er e p o r t sa b o u tt h es t u d ya r e aa n dp a r t i a l l yp r e s s e d p a p e r s ，w ec a nk n o wt h a tt h em o t i o no fs a n dw a v e si ny a n g z is h o a lh a v et h ec l o s e d r e l a t i o n s h i pw i t ht h eh y d r o l o g ya n dg e o l o g yo ft h ea r e a i nu s u a ld a y ，s a n dw a v e sc a n b ed r i v e db yt h et i d a lc u r r e n t ，w h i c hd e r e c t i o ni sc o n s i s t e n tw i t ht h em a j o rt i d a l c u r r e n to r i e n t a t i o n h o w e v e r ，t h eb i g g e ra n dh a r m e dm o v ed i s t a n c eo fs a n dw a v e si s a r o u s e db yt h et y p h o o no rc o l dw a v e s b yt h ec o l l e c to fh y d r o l o g ya n dt y p h o o nd a t a a n dc a l c u l a t i o no fm a t h e m a t i c sf o m u l a ，w eg a i n e dt h em o v ed i s t a n c eo fs a n dw a v e si n t h eu s u a ld a ya n dt y p h o o n b e c a u s eo r i e n t a t i o no b s e r v a t i o ni sd i f f i c u l t ，s ob yt h ec o l l e c to fs e d i m e n tg r a i n 、 t i d a lc u r r e n ta n dt y p h o o nd a t a ，w em a d eu s eo ft h ed i f f e r e n th y d r o l o g i c a lf o m u l a sa n d d r e wt h ec o n c l u t i o na b o u tt h ed i s t a n c ei nt h eu s u a la n dt y p h o o ns t a t e b e c a u s et h e t w of o r m u l a su s e dt h ed i f f e r e n tp a r a m e t e r s ，t h ec o n c l u s i o n si sd i f f e r e n t h o w e v e r ， b o t ho ft h ef o r m u l a s sr e s u l t sc a ne x p l a i nt h a tt h ed i s t a n c eo fs a n dw a v e si nu s u s l s t a t e si ss m a l lt h a ni nt h et y p h o o ns t a t e s a tt h es a m et i m e ，w ea l s oc a l c u l a t et h e t r a n s f e rv e l o c i t yo ft h es a n dw a v e s i nt h ed o n g f a n go fs o u t hs e a ，a n dw ea l s od r e w t h es i m i l a rc o n c l u s i o n si nt y p h o o no rc o l dw a v es t a t e ss a n dw a v e sc a nt r a n s f e rb i g g e r d i s t a n c e t h i ss h o wt h a tt h ep r i m a r yf a c t o rw h i c hc a ni n d u c et h es a n d w a v e s t r a n s f e r e n c ei st y p h o o no rc o l dw a v e s k e yw o r d s ：y a n g z is h o a l ；s a n dw a v e s ；t r a n s f e rv e l o c i t y 0 前言 o 1 立项依据 沙波是砂质海底最常见的地形地貌。日本海( i k a h a v a ，1 9 9 4 ) ，白令海( m i h a e l ，1 9 8 1 ) ， 韩国岸外( p a r k 等，2 0 0 3 ) ，英国南岸外( m a r s s e t ，t ，1 9 9 0 ) 和美国东岸外( d a v i s 等，1 9 9 3 ) 等均分布大面积的砂质底形。我国邻近海域砂质底形亦十分发育，从渤海东部浅滩( 刘振夏 等，1 9 9 4 ) 、北黄海、苏北岸外、东海扬子浅滩( i - f 。银灿等，1 9 8 3 ，2 0 0 4 ) ，到台湾海峡南、 北( 杨顺良，1 9 9 6 ) 和南海北部海区( 王文介，2 0 0 0 ：王尚毅) 都有大面积的水下沙波分布， 连同沙脊的分布面积，总面积几乎接近陆架面积的一半。 沙波的迁移和运动可以淘空或掩埋海底管线，导致建筑物基础失稳，对其安全构成威胁， 是一种潜在的地质灾害。同时它也可以标志海洋环境的变化，所以引起国内外很多专家学者 的重视。 近二十年来，随着近海经济的发展，海底通信和海上油气工程的频繁建设，工程场址常 布设在或通过陆架砂质沉积区，由于活动性陆架砂质底形而导致的海洋工程事故时有发生。 怎样划分和计算砂质底形的活动性量级和迁移速率，是当前海洋地质和海洋工程界最为关注 的研究课题之一。 东海是个资源丰富的海域，滨海地区有各种各样的砂矿，大陆架蕴藏有丰富的石油和天 然气资源。所以在开发利用这些海底资源时，需要详细了解该区海底地形的移动情况，对于 保证海上生产安全、保证海洋发施的完整、使国家财产免受损失具有重要的实际意义。而位 于长江口外的扬予浅滩，更是有多次海底调查路线和海底光缆通过，因此研究该区域的沙波 底形的活动性也更具有意义。 0 2 研究现状 有关陆架砂质底形稳定性的探讨，早于上世纪8 0 年代初，a l l e n ( 1 9 8 0 ) 曾通过水下沙波 的外形特征和沙波两坡相对关系讨论过其稳定程度，随后，又在其巨著“s e d i m e n t a r y s t r u c t u r e ”中介绍过稳定沙波、沙脊表层沉积物粒度成分和生物活动特征。p a r k ( 1 9 9 4 ) 曾 通过年代测定划分韩国南、西岸外新老两期水下沙脊，并根据它们的硬度、表面状态和抗压 i 程度来判别其稳定性。p e t e r ( 1 9 9 6 ) 使用海底摄影方法观察了南非东南岸外4 0 m 水深处的水 下沙波，解释了双列波干涉下的圆丘形态和海底状态。夏东兴等( 2 0 0 i ) 将我国海南岛西南 岸外沙波沙脊区分成侵蚀型和堆积型，并以此解释水下砂质底形是稳定的还是活动。叶银灿 曾在“东海海洋地质”中根据声纳图形，结合沉积特征划分出沙波类型，进而解释不同类型 沙波的稳定程度，并在实际工程勘探中，根据沙波的稳定程度修改和改变了海底光缆路由的 选址。 与东海底形和砂质海底相关的研究始于2 0 世纪5 0 年代左右，当时基于航海和渔业的要 求，在水深测量的同时也注意了海底底质的研究，如n i n o ( 新野弘) 和e m e r y ( 1 9 6 1 ) 最早 提出东海砂质海底的分布，也包括扬子浅滩，但认识仍十分肤浅。2 0 世纪5 0 年代末期由国 家科委海洋组办公室等单位组织了全国海岸综合调查，编制了沿岸浅海一带水深、地貌、底 质、工程地质和各种水文和地质图集，取得了包括扬子浅滩在内的大量东海资料，初步掌握 了东海地质的基本特征，为进一步研究东海陆架打下基础，但除了底质之外尚未对砂质底形 及与此相关的内容作些阐述。 以油气勘探为目的，美、日较早的在1 9 6 5 年和1 9 6 8 年实施了地震调查。7 0 年代以来基 于资源和工程的需要对东海扬子浅滩一带作过多次大规模的、综合的地质调查，砂质底形也 是其中的内容之一，直至上世纪末，主要作过如下几次调查和研究。 1 、1 9 8 0 1 9 8 2 年，国家海洋局和美国海洋大气局合作进行长江口及毗邻陆架沉积作用 和过程研究，共作过3 个航次的调查，航线列于图2 ，涵盖东海扬子浅滩( 图2 ) 。主要调查 项目有海底沉积物取样，浅地层物理探测，旁侧声纳及水深测量等。我国“实践”号及美国 “海洋学家”号船只参加，取得大量资料分别载于叶银灿( 1 9 8 3 ) 、金翔龙( 1 9 9 2 ) 、朱永其 等( 1 9 8 4 ) ，孙煜华等( 1 9 8 3 ) 、章继军等( 1 9 8 4 ) 、谢钦春等( 1 9 8 4 ) 、和y ee ta l ( 1 9 8 3 ) 等 的著作和论文中，全面介绍了扬子浅滩海区的沙波底形特征、水位状况、沉积物动态和地层 等。几个测流点和钻孔位置也列于图2 。 2 、1 9 9 6 年中法合作使用法国调查船对东海陆架作了地质和地球物理调查，主要测区在 本区东和东南方。扬子浅滩海区( 图2 ) 分布少量测线，调查主要偏重于区域地层层序和沙 脊内部构造，也牵涉到扬子浅滩沙席和沙波内容，成果载于b e r n e ( 1 9 9 6 ) 、l i ue ta l ( 2 0 0 0 ) 、 印萍( 2 0 0 3 ) 等论文中。 3 、1 9 9 8 年，中美海底光缆网络系统路由调查，航线通过扬子浅滩海区( 图2 ) ，调查内 容包括旁侧声纳、底质取样、测深和浅钻。解释了路由通过区浅地层工程地质，海底沙波底 形分布和沉积特征。成果别于相应调查报告中。 4 、1 9 9 8 年以研讨长江三角洲地层和稳定性为目的的浅地层物理调查。中国海洋大学和 华东师范大学联合调鸯，海洋局二所协助，通过高分辨串声探剖面和部分钻孔岩芯，解释了 长江现代和古代三角洲地层组合，浅地层沉积层序，埋藏古河道和部分海底砂质底形( 陈卫 民等，1 9 9 8 ) 。主要航线分布于长江古河道区，扬子浅滩海区也有部分测线( 图2 ) 。 5 、2 0 0 0 年中美海底光缆改线路由调查。航线通过扬子浅滩西南部( 图2 ) ，调查内容 包括旁侧声纳，底质和柱状取样，多波束测深等。一系列浅钻分和于图2 西南区，揭示浅层 地层系统，岩芯显示沙层中的多次贝壳夹层和粘土夹层，反映水动力的频繁变化，多波束水 深测量进一步阐明海底沙波的形态特征和迁移方向。 6 、2 0 0 0 年亚太2 号光缆路由调奁，航线东西向通过扬子浅滩海区的中部( 图2 ) ，调查 内容包括旁侧声纳，底质和柱状取样以及多波束测深等，图像全面揭示各种水下沙波的形态 特征，并计算了沙波迁移速率等。 论文主要使用了2 0 0 0 年t | 美海底光缆改线路由调查报告和亚太2 号光缆路由调查报告。 0 3 论文主要工作 本文参考以上六次调直报告内容和以往多年各家对本区的研究成果主要依掘了2 0 0 0 年中美海底光 缆敌线路由调奄和亚太2 号光缆路由调查等两次实际观测资料，柏：这些调奁资料的基础上，剥实际管皱观 测资料做丁比较详细怕统计、分析和计算，绘制了部分图件，较为全丽的揭示了扬子浅滩上沙波底形的沉 积特征和环境参数，并在沉积粒度资料分析、旁侧声纳扫描幽以及有关台风数据等资料统计的基础上使 用不同的水文公式进行数值训算，详细分析了扬子浅滩海区的沙渡在常态海况和暴风浪时期沙波底形不同 的迁移速率和一年当中的移动距离，并与海南东方岸外沙波迁移速率作了剥比研究。 1 研究区区域概况 1 1 研究区地理位置 东海是西北太平洋边缘海之一，界于2 10 5 4 3 3 0 1 7 n ，1 1 7 “0 57 13 1 。0 3 e 之间，西 邻我国浙、闽大陆，东抵日本九卅l 、琉球群岛和我国台湾岛，北以长江口北角启东嘴至朝鲜 济州岛经日本五岛列岛至长崎半岛南端的连线为界，南以福建东山岛南端沿台湾浅滩南侧至 台湾南端的鹅脔鼻一线与南海相邻，海域十分广阔，面积达7 7 3 ，0 0 0 平方公里，其中2 3 面 积为陆架，是世界上最宽阔的大陆架之一，从长江口到冲绳海槽延伸达6 0 0 k i n 。等深线总体 上为东北一西南向平行海岸分布，但4 0 - - 6 0 m 等深线在扬子浅滩上变得曲折。通常大致以6 0 m 等深线将东海大陆架分成内陆架和外陆架。本文所研究的扬子浅滩位于内陆架外缘长江口东 侧3 07 0 3 2 6 0 n 、1 2 25 。1 2 5 。e 处。扬子浅滩的东和南缘大致以5 0 m 等深线为界，西邻长 江古河谷边缘线，西北以3 0 m 等深线与长江现代水下三角洲为界，东西宽约2 7 0 k i n ，南北长 约2 0 0 k m ，面积约3 万k m 2 ( 刘振夏，1 9 9 6 ) 图1 扬子浅滩位置罔 1 2 地质构造背景 在地质构造上，东海位于新生代环太平洋构造带谣部边缘岛弧的内侧，受欧亚板块和人 平洋板块的相互推挤作用，形成系列n e - - s w 向的隆起带和沉降带，自西向东为浙闽隆起 带，东海陆架沉降带，东海陆架边缘隆起带，冲绳海槽张裂带和琉球岛弧隆起带等，这些彼 此平行的条带状构造，自西向东，时代由老至新，构成了东海海底构造的基本格局( 金翔龙 等，1 9 7 8 ) 。 扬子浅滩主要位于浙闽隆起带上。该隆起带大致位于黄、东海的交界处，从我国浙、闽 东部，向东北深入黄海和东海海底，经济州i 岛至朝鲜半岛的东南部，走向近于北北东；济州 岛、苏岩、虎皮礁、花鸟山和舟山群岛等是隆起带在海底地形上的表现。隆起带的基底岩系 主要由上下两部分组成，下部为前寒武纪的变质岩系，上部为中生代的火山碎屑岩系，基底 岩系之上覆盖着厚约8 0 0 1 2 0 0 m 的新生代地层，一般为第三系和第四系( 砂砾岩、玄武岩、 硅藻岩等) ，与下伏岩层均呈不整合接触。 图3 扬子浅滩地质构造图( 据金翔龙1 9 9 2 ，修改) 1 南通一小黑山断裂2 长江口一济州岛断裂3 宁海一东福山断裂4 奄美一虎皮礁断裂 5 虚线为扬子浅滩范围 1 3 地形地貌 按百万分之一地貌图划分，长江口外向东顺次分布现代长江水下三角洲，长江古河口， 扬子浅滩和外陆架平原等地貌区( 图4 ) 。现代长江水下三角洲是现代长江泥沙在长江河口外 堆积而成，呈舌状向东南延伸，东界位于1 2 2 0 5 0 。e 附近，沉积物自河口向海由粗变细。长江 古河口位于现代长江水下三角洲的东南侧，以3 4 条s e 向残留谷地和深槽为特征，与附近 地形相比，有3 0 m 左右的高差，表面覆盖长江现代粘土质沉积物。扬子浅滩为砂质物覆盖的 平坦滩地，其成因曾有古长江三角洲或古长江古黄河复合三角残留沉积( 李全兴，1 9 9 0 ；金 翔龙，1 9 9 2 ) ，冰后期古滨岸砂沉积( 陈中原等，1 9 8 6 ) ，古长江和古黄河河间地( 刘锡清， 1 9 9 7 ) 以及现代与古代潮流砂席沉积( 刘振夏，1 9 9 6 ) 等说。各说均承认它是现代动力对古 沉积物的强烈再作用的区域。扬子浅滩以东为外陆架平原区。按已有c ”资料可以认为扬子 浅滩和长江古河口区均系距今1 万年左右冰消晚期海面稳定上升时的长江河间岸线和入海河 口环境，它们西部被现代长江水下三角洲细粒沉积物所覆盖。 吉河道是浅海内陆架上重要的地貌，埋藏古河道对海底建筑工程的稳定性构成威胁。由 于冰期低海面时，东海陆架是长江和黄河的冲积平原，其上发育纵横交织的河网水系。冰后 期，气候转暖，海面上升，冲积平原被淹没，水系河谷也被没于海中或被沉积物充填掩埋， 根据古河谷被充填和埋藏情况可以分成残留古河谷和充填古河谷。前者至今在海底仍保留着 沉溺河谷地形，后者被后期沉积物填平，但用高分辨率地震反射剖面仍可认清。叶银灿等 ( 1 9 8 4 ) 综合前人研究并依据实际调查资料复原了东海陆架上的一些古河道( 图4 ) ，可知扬 子浅滩s e e 向延伸数条埋藏古河道，河宽数十至数百米，充填物厚1 0 多米，最厚2 0 m ( 图4 ) 。 东海陆架上该类古河道也十分普遍，它们从扬子浅滩向东南辐射( 图4 ) 。 1 4 气象 图4 扬子浅滩及周边地貌图( 据n i 一银灿、陈中原编制) 长江口岸外的海洋站，以余t h ( 3 1 。2 5 n ，1 2 2 。2 0 。e ) 和嵊1j _ j ( 3 0 4 3 ，1 2 2 。2 5 e ) 站( 位置 见图2 ) 最伸入海区，观测资料较长。本文使用的资料以余山站为主，嵊山站为副。 1 4 1 气温 东海南北跨约1 0 个纬度，气候南北差异，总体讲应属于温一亚热带季风气候。年平均气 温约1 5 4o c ( 佘山站1 9 6 1 - - 1 9 9 0 年平均) ，年内气温变幅为2 0 5 ，嵊山站多年最高气温 3 5 96 c ，最低气温5 5 。气温季节变化十分明显，冬季( 1 月) 平均气温为6 1 0 。c ，春季 ( 4 月) 平均气温为1 3 1 8 。c ，夏季( 7 月) 平均气温为2 6 - 2 8 。c ，秋季( 1 0 月) 平均气温 为1 9 - - 2 4 。 1 4 2 风况 据佘山1 9 6 1 1 9 9 0 年资料统计，多年平均风速为7 2 m s ，最大风速为4 6 m s 。冬季主要 n 风向( n 、n e 、n w ) ，占1 月份各风向的7 2 ，南向( s 、s w 、s e ) 风主要在夏季，占8 月份各向的7 l ，具有明显的季风气候特点。按1 9 6 1 1 9 9 0 年统计，余山站一年约有4 0 个 大风天( 风力兰8 级，风速耋1 7 2 m s ) ，其中春季( 3 5 月) 约1 2 1 天，夏季( 6 8 月) 约 8 3 天，秋季( 9 1 1 月) 约9 4 天，冬季( 1 2 2 月) 约1 0 2 天。最大大风年为6 5 天，其中 风力至1 0 级者有5 天，均为n 向。 1 4 3 主要灾害天气 灾害性天气包括热带气旋、温带气旋、强冷空气等。 热带气旋( 台风) 是东海海域最主要的灾害性天气。据余山站等几个站资料统计，1 9 6 0 1 9 8 9 年期间共发生1 0 1 次热带气旋，平均每年3 4 次，最多年份达7 次年，其中强风暴热 带气旋( 风力三8 级；降水量至5 0 r a m ：潮位上升5 0 c m ) 4 5 次，平均1 5 次，年，最强风暴( 风 力三8 级，降水量兰1 0 0 m m ，潮位上升1 0 0 c m ) 1 9 次。表l 列出，1 9 6 0 一1 9 8 9 年期间影响本 区的风暴情况，说明强烈风暴多出现在夏季。 表l1 9 6 0 1 9 8 9 年间风暴次数和影响程度( 据2 0 0 0 年光缆改线调查报告) 影响本海区的冷锋多出现在9 月至翌年4 月，以1 2 月份较多，冷锋期间气温可骤降1 5 。 据余山站记录，1 9 7 6 1 9 9 0 年共出现5 0 次冷锋天气和8 次寒潮天气，平均3 6 次年。受强 冷锋影响瞬时最大风速可达3 4 m s ，风向n n w 为主。 1 5 海洋水文 1 5 1 潮汐、潮流和余流 1 5 1 1 潮汐类型和潮差 太平洋潮波传入东海分两支。主支挺进黄、渤海，为前进波，南支转向闽、浙、台，扬 子浅滩所在的东海内陆架浅海区属正规半日潮类型。潮差分布与地形有关，一般随水深变浅 而增大，余i u 站记录多年平均潮差为2 4 m ，最大大潮潮差为4 3 5 m 。据中美调查资料，扬子 浅滩东南缘某点( 3 0 。3 1 3 n ，1 2 4 。4 7 9 e ) ，大潮潮差只有3 0 m ( 1 9 8 0 6 ) 。涨、落潮历时1 9 8 3 1 9 8 4 年佘山站为5 小时4 4 分。 1 5 1 2 潮流 潮流是塑造海底地貌、起动海底沉积物的主要动力之一，对沉积物的再悬浮、搬运和沉 积有着重要的作用。全新世海侵以来，陆架上潮流作用盛行，潮流的侵蚀和堆积作用异常活 跃，塑造了不同规模的潮流纵向和横向地形，形成了大大小小的潮流浅滩。 东海以半日潮为主，西部为正规半日潮，东部为不规则半日潮。东海是整个中国近海潮 差最大的海域。潮差变化很有规律，近岸大，远岸小。等潮差线在中国沿岸几乎与岸线平行， 越近大陆，潮差越大，在江苏沿岸可达6 m 以上，浙闽沿岸可达8 m 以上，长江口附近平均潮 差为2 7 m ，最大潮差为4 6 m 。东海近岸潮流多为往复流，外海多为旋转流，流速近岸大，可 达1 0 0 1 5 0 c m s ，外海小，为8 0 1 0 0 c m s 扬予浅滩受来自东南方向的太平洋潮波的作用，自东南向西北传递潮能，在该区形成大 面积旋转流，潮流椭圆接近圆形。潮流属于非正规半日潮浅潮型，旋转流顺时纠。旋转，m ：分 潮椭圆率( k ) 绝对值由岸边向海增加，3 0 。n ，1 2 0 。3 0 。e 附近k 值可达o 6 9 ，长轴反映潮波 传播方向，大致n w - - s e ，其底层最大涨落潮流速为5 5 7 0 c m s ，方向为n w - s e ( z h e n x i a l i u ，1 9 9 7 ) 。叶银灿等认为，在1 2 4 。3 07 e 以西，潮流方向为n w s e 至n n w s s e ；而在 1 2 4 。3 07 e 以东则为n n w - s e e ，底层最大流速为5 6 1 2 2 c m s ( y ey i nc a ne ta l ，1 9 8 3 ) 。 当潮流流速超过底质的起动流速时，底质发生再悬浮，继而被搬运和沉积。该区潮流旋转性 很强，在3 2 。n ，1 2 4 。e 附近海域是m 2 分潮的大椭圆率区，潮流椭圆接近于圆形( 汤毓祥， 1 9 8 9 ) 。 1 9 9 9 年配合改线调查进行过扬子浅滩南侧1 ， 它们的位置、n t 恫和流速等资料分别列于表2 ，3 2 ，3 点( 位置见图2 ) 大小潮的流速测量 4 ，5 ，6 ，7 。 表20 1 、0 2 、0 3 测区测流点位置和实测时间( 据2 0 0 0 年中美光缆改线路由调查) 站号小潮 大潮 位置 实测时问 位置实测时间 0 1 3 0 。5 5 8 9 8 n1 9 9 972 0 ，0 8 ：o o 3 0 。5 5 8 4 3 n 1 9 9 9 7 2 9 0 7 ：0 0 1 2 3 。3 5 9 9 6 7 e 7 2 1 ，0 8 ：0 0 1 2 3 。3 5 7 8 0 e7 3 0 0 7 ：0 0 0 23 0 。1 93 8 1 7 n 1 9 9 9 7 2 0 ，0 8 ：o o 3 1 。1 9 3 5 5 7 n 1 9 9 9 7 2 9 0 7 ：0 0 1 2 3 。0 5 0 8 1 7 e 7 2 1 ，0 8 ：0 01 2 3 。0 5 1 5 0 e7 3 0 0 7 ：0 0 0 3 3 l 。2 1 2 8 7 7 n1 9 9 9 72 0 ，0 8 ：0 0 3 1 。2 1 2 5 4 n 1 9 9 9 7 2 9 0 7 ：0 0 1 2 3 4 3 7 2 2 5 7 e 7 2 1 ，0 8 ：0 01 2 3 。3 7 1 5 8 e 7 3 0 0 7 ：0 0 表3 摄大流速方向和出现时间( 据2 0 0 0 年中美光缆改线路由调查) 站号 小潮 大潮 速度方向时间 速度方向时间 0 1 0 2 ( c m s ) 3 2 4 2 ( o ) 3 0 1 2 3 8 7 2 0 ，1 2 ：3 0 7 2 0 ，1 0 ：5 0 ( c m s ) 5 6 6 3 ( 。) 2 9 3 3 3 6 7 2 9 ，2 0 ：1 0 7 2 9 ，l o ：3 0 0 3 4 l 2 8 17 2 0 ，1 2 ：2 06 2 3 1 57 2 9 ，0 9 ：5 0 表4 平均涨、落潮流速和持续时间( 据2 0 0 0 年中美光缆改线路由调查) 潮流站号 小潮大潮 阶段 涨潮 落潮 0 1 0 2 0 3 0 1 0 2 速度( c m s ) 2 8 2 4 2 7 2 2 2 4 持续时间 6 h 4 2 m i n 6 m 2 m i n 6 h 4 7 m i n 5 m o m i n 5 m o m i n 速度( c m s ) 3 9 4 4 4 0 2 4 4 0 持续时间 6 h 2 7 m i n 6 h 3 7 m i n 6 h 2 0 m i n 5 h 5 8 m i n 5 m 6 m i n 0 32 3 5 h 3 7 m i n3 76 h 0 3 m i n l o 表5 一个潮流日中的平均流速( c m ，s ) ( 据2 0 0 0 年中美光缆改线路f l i 调查) 表6 大小潮流速l 1 j 现频率( 据2 0 0 0 年- 美光缆改线路由调查) 小潮 大涮 418 4i】17 483 17 3 312 7628 3 034 002 8314 1 5 9 3 38 2 621 667 6 2 】1 312 4 13 382 412 8 4 82 343 032 90903 5 表3 显示最大流速、方向和出现时间，据表可知，在最低潮时最大流速接近4 0 c m s ，在 最高潮时，虽大流速接近6 0 c m s ；表4 显示平均涨、落潮流速和持续时间说明不泛大潮， 还是小潮期间涨潮流速均大于落湖流速，涨潮持续时间常大于落潮；表5 显示一个潮流周期 中的平均流速，通常平均流速在大潮期比在小潮期大t o - 2 0 c m f s ；表6 显示以1 0 c m s 的相同 速度间隔对观测数据的出现频率分析，在小潮期间，速度差值介于l o c m s 至4 0 c m s 的潮流 占9 0 ，大潮期间速度差值介于2 0 c m s 至5 0 c m s 的占7 0 。 1 5 1 3 余流 按中美联合调查( 1 9 8 0 - - 1 9 8 1 ) 资料知m 2 、m 3 和m 4 均在扬子浅滩内，潮流椭圆氏轴反 映湖波传播方向，长短轴自西向东渐变小。如陆架西区5 m 层的流速8 0 c m s - - 1 2 0 c m s ，向东 递减，至陆架外侧为6 0 l o o c m s 。该三个点的最大表、底流速如表7 。m 2 点最远，流速最 叭 旺 叭 舱 小。 表7 区内三测点实测表、底最大潮流速表( c m s ) 余流的分布反映陆架区不同水系特征，特别是洋流和沿岸流的作用，m ，和m 。站1 9 8 0 年 数据代表沿海流系特征，本区1 2 3 0 e 以西潮流深受氏江冲淡水影响。水温、盐度、流速季节 变化明显，表层余流速率在5 2 c m s - - 2 8 c m s ，流向s e ，底层流速小，在0 9 - - 29 c m s 之间， 流向s w ( 2 4 7 。- - 2 6 6 。) 。按水温、盐度、流速和流向等综合分析，证明夏季这里底层水已受 到台湾暖流的影响。m 2 站( 3 1 0 3 1 3 1 n ，1 2 4 。4 7 9 。e ) 代表陆架中部水系特征，余流量低，表、 底为5 c m s 和2 c m s ，余流方向中层为s e ，底层为e n e 。 具有高温、高盐特征的东海暖流主轴在本区以东的陆架东区和陆架外缘带，t 9 8 8 年5 - - 6 月份实测表层最大流速为9 3 c m s ，余流大于2 4 8 c m s ，流向n n e ，底层余流速1 4 8 c m s ， 流向n e 或n n e 。 1 5 2 波浪 1 5 2 1 有效波高 根据船报资料( 1 9 6 0 - - 1 9 8 3 ) 8 个方向的有效波高( h u 3 ) 分析，波高秋、冬季高于春、 夏季。秋季有效波高 4o m 的频率 6 0 ，春季其频率为1 7 。秋季受台风影响，最大有 效波高90 m 。 1 5 2 2 浪向 浪向和风向一样，均指来向，东海风浪与涌浪的浪向基本一致，通常以风浪向为代表。 据资料分析表明该区仝年主浪向为n ，其频率为2 22 ；次浪向为n e ，其频率为1 5 3 ；s 向波浪的频率为1 5 。 波向季节变化明显，冬季主浪向为n ( 3 3 9 ) ；夏季主浪向为s ：春季主浪向为n ，次 浪向为e ：秋季以n 向浪为主。 本区向w ，直至长江口外主波向有变化，按余山站( 1 9 6 7 1 9 7 6 ) 显示全年主浪向为 n e ，次主浪向s e ，如图5 。 w n n s s w i n d w a v e 图5风、浪玫瑰图( 据中美海底光缆调查报告) e 1 5 2 3 风暴浪 东海有广阔的大陆架，水浅滩广，为风暴潮的充分成长提供了有利的条件，是风暴潮的 多发区。东海的风暴潮具有频率高、强度大、台风暴潮多等特点。长江口至闽江口是台风暴 潮的多发区。台风暴潮对浅海地带，特别是海岸带的演变和发育有极大的影响。一次强台风 所造成的结果往往超过正常潮汛下整个季节所产生的变化。风暴潮期间，动力条件大大加强， 强流( 特别是潮流被强化) 加强了海滩上潮流作用的不对称性；而风浪对海岸演变的重要性 也大大增强。冬季风暴潮由于它的频率比台风更大，因此它对海底地貌塑造的影响也不可低 估。 扬予浅滩的风暴潮主要由热带气旋，温带气旋和冷空气等天气引起。 当热带气旋穿过东海时，风力可达1 2 级以上，最大波高达1 7 8 m ，周期1 3 s ，在东海由 热带气旋引起风暴潮的频率为4 9 ，主要出现在7 9 月份。按余山站( 1 9 6 0 - - 1 9 9 1 ) 资料 统计共1 0 0 多次。d l ( 浙江沿海登陆) 路径的热带气旋( 台风) 有1 8 次，占热带气旋总数的 2 5 ，最大波高7 2 m ，最大周期8 4 s ；d 2 路径( 长江口登陆) 者2 ，但持续时间长，强度 大；d 3 路径( 闽浙登陆) 者，有4 0 次，最大波高为5 5 m ，周期为1 9 8 s ，重要浪向为s 、s e 或e s e ，共占3 3 ：h n w 路径( 台风中心进入2 y n ，1 2 5 。e 以西地区后，将转向北移动) 的 热带气旋为4 3 次，最大波高超过1 3 m ，周期1 3 6 s ，波向分散，该类台风持续时间长，严重 危及沿岸工程。如8 1 1 4 号台风余山站记录最大风速超过4 5 m s ，最大波高超过l3 m 。1 9 8 1 年 8 月记录到波高的极大值为1 7 0 m ，作用n 寸问达5 天。表8 显示佘山和嵊l l j 站海域台风风浪情 况。 表8 长江口海域台风浪况( 据中美海底光缆调查报告) 站位嵊山站 余山站 当寒潮( 冷空气) 袭击该海域时，形成大风达l o 级，最大波高可达1 1 m 。东海海域强冷 空气形成的大浪( h 。 4 o m ) 的频率为1 5 8 ，浪向以n 和n e 为主。 受温带气旋影响所产生的风力可达8 级，最大波高达8 m 。东海海域由温带气旋或由温带 气旋与冷空气共同作用引起的大浪频率为9 3 。 1 4 2 海底沉积物粒度特征 2 1 沉积物类型和分布 海洋沉积物的粒度分析，是海洋沉积研究中的一个基础项目。粒度分析成果不仅是确定 海底沉积物类型，编制海底沉积物类型图的基础，又是阐明海底沉积物的物质来源，机械分 异过程，动力环境及沉积作用不可缺少的资料。此外，沉积物的粒度组合和粒度参数也可以 反映水动力和沉积环境的变迁( 李绍全等，1 9 9 8 ) 。如平均粒径( m z ) 可指示沉积物粒径频 率分布的中心趋向，其大小反映了沉积物的平均动能。在强水动力条件下，细粒物质被搬运 至别处，而沉积粗粒物质，弱水动力条件下则相反。分选系数( 盯i ) 指示沉积物的分选程度， 即颗粒大小的均匀性。偏度( s k ) 是个对环境灵敏的指标，反映了沉积过程中能量的分异。 峰态( k g ) 的研究是发现双峰曲线的重要线索，它代表了不同来源物质的混合程度。 在海洋地质上，海底沉积物的粒度多使用乌顿一温德华的分类原则，海洋调查规范中也 具体作了规定，通常分成砂砾( 1 0 m m ) 、粗砂( o 5 1 0 m m ) 、中砂( o 2 5 - - 0 5 m m ) 、细砂 ( 0 1 2 5 - - 02 5 m m ) 、极细砂( o 1 2 5 - - 0 0 6 3 m m ) ，粉砂( o 0 6 3 - - 0 叭6 m m ) 、粘土( o 0 1 6 m m ) 等粒级，每一粒级又进一步分成粗、中、细等亚粒级。又根据各种粒级组合进一步冠以质、 含等复合类型如粉砂质粘土和砂质粉砂等。沉积物样品被定名之后，按位置绘制成海底沉积 物粒度分类图，又称底质图( 图6 ) 。 图6 扬子浅滩底质图( 据金翔龙1 9 9 2 ，修改) 注：m f s中细砂：s t y 砂粉砂粘土：t f s粉砂质细砂；y t 粘土质粉砂；t y 粉砂质粘土 y f s粘质粉砂；f s细砂虚线扬子浅滩范围 本区底质图以1 9 8 1 年中美东海陆架调查资料而绘制并以以后的历次调查资料修补。据图 6 可知，扬子浅滩海底几乎全部分布细砂质沉积物，中北部和话部相对较粗，分布大片中细 砂斑块，每一斑块长轴大致作东西向分布，西部狭窄，向东部展宽，可能与水动力有关。扬 子浅滩东部细砂广布，至边缘一带逐渐变细，并在扬子浅滩东边缘向西渐过渡到粉砂质细砂 和砂粉砂粘土，即地貌上的多个暗礁区，那里物源复杂多变，苏北来的沿岸流变弱。扬子浅 滩区的北、西、南缘亦多为细砂所布，只有西南外缘一角因进入长江古河谷而变细成粘土质 砂、粉砂质砂和砂一粘砂一粘土混合类型。总体来看砂质分布区呈自西北向南伸展的一个宽 舌状，即所谓扬子浅滩的核心区，向s w 和向e 渐变细。 2 2 粒度参数和特征分析 扬子浅滩的细砂和中细砂沉积物的粒度参数蕴藏丰富的环境信息。按1 9 8 1 年调查样品的 粒度分析，计算数百个样品的粒度参数，即中值粒径( m d 妒) ，分选离差( 0 d e ) ，偏态( s k ) 以及砂百分含量，绘制了各参数分布等值线图( 图7 - - a ，b ，c ，d ) 。据图知各种参数等值线走 向具有区域性特点。本区砂中值粒径一般小于2 5 ( 图7 一a ) ，即1 2 5 - - 2 5 m m 的范围，只 有西南和东北角才过渡到3 - - 5 的粉砂质区域；分选离差( o d e ) 一般小于0 6 ( 图7 一b ) ， 大致在0 3 5 - - 0 4 之间( 按6 级标准分选极好为 o 3 5 ，分选好为0 3 5 0 5 0 ) ，属于好到极 好的范围，说明砂的纯度很高。沉积物变化较小，经常处于水动力频繁作用的环境：偏态( s k 矽) 值基本处于负至零范围，零偏态等值线基本包含了扬子浅滩( 图7 一c ) ，区内大部分为负值， 说明接近海滩砂的偏态值( 海滩砂沉积物的频率曲线常为负偏) ；沉积物砂的百分含量一般高 于9 0 ( 图7 一d ) ，说明泥质含量极小，砂比较纯净。 图7 扬子浅滩表层沉积物粒厦参数图( 据金翔龙1 9 9 2 ，补充) a 扬子浅滩表层沉积物中值粒径等值线图；b 扬子浅滩表层沉积物离差等值线图 c 扬子浅滩表层沉积物偏态等值线图；d 扬子浅滩表层沉积物砂百分含量等值线图 2 0 0 0 年弧太光缆2 号网络系统s 3 段穿过扬子浅滩中部，根据s 3 段调查报告中位于该区 内若干样品( 样品位置分别见图2 和表9 ，) 的激光粒度分析( 表1 0 和1 1 ) ，作出这些样品的 累积概率曲线图和频率直方图( 图8 ) 。累积概率曲线图可反映沉积物的动力环境，其跃移折 线比较陡直，倾角较大，呈两截式，反映水流往返作用的海滩环