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青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 摘要 基于对青岛近海沉积动力特征，海底地貌形态，表层沉积物的分布及浅地层 结构的研究，建立了本区的三个沉积体系。它们是潮流沉积体系：包括主潮道和 分支潮道沉积相以及与其相伴生的潮沟边缘线型沙脊，涨潮三角洲和落潮三角 洲，潮坪和潮下带；波浪沉积体系：包括水下沙坝和滨海砂堤，砂滩；潮汐一河 流复合体沉积体系。论述了各沉积体系的形成机制和发育过程。 研究了青岛近海5 1 2 个表层样的7 种重金属( c d 、c r 、c u 、h g 、p b 、z n 、 a s ) 含量的统计特征，平面分布以及与沉积物粒度的相关性。根据国家颁发的 海洋沉积物质量标准( g b1 8 6 6 8 2 0 0 2 ) 用单元素含量法，地质累积法和尼梅 罗指数法对本区海底沉积物的质量进行了综合评价。结果表明青岛近海的重金属 污染主要集中在胶州湾东岸离岸3k m 的范围内。 根据沉积体系的基本原理，探讨了青岛近海的地质环境问题。从动力、物源 和海平面上升3 个方面评价和预测了青岛滨海沙滩未来的发育和演化趋势。研究 了波浪沉积体系对海滩砂的净化作用。从主潮道和分支潮道边缘线状沙脊的形成 机制出发探讨了开采青岛近海的海砂资源可能引发的环境问题。研究了潮流沉积 体系对由东岸进入胶州湾的污染物质运移和扩散趋势的控制作用。 关键词：青岛近海、沉积体系、环境、控制作用 t h ed e p o s i t i o n a ls y s t e m so fq i n g d a oo f f s h o r ea r e aa n dt h e i r c o n t r o la c t i o n st oe n v i r o n m e n t s a b s t r a c t b a s e do na n a l y - 五n gq i n g d a oo f f s h o r ea l e a sd a t ao fs u b m a r i n el a n d f o r m , s u r f a c e s e d i m e n t sd i s t r i b u t i o n , s u b - b o t t o mp r o f i l i n gs t r u c t u r ea n ds e d i m e n t a r yd y n a m i c s ， t h r e ed e p o s i t i o ns y s t e m sa l eb u i l t ：t i d a ld e p o s i t i o n a ls y s t e m ( i n c l u d i n gm a i nt i d a l c h a n n e ls e d i m e n t a r yf a c e ，b r a n c ht i d a lc h a n n e ls e d i m e n t a r yf a c e ，f l o o dt i d a ld e l 诅f a c e ， s u b - t i d a lz o n ef a c e i n t i a - t i d a lz o n ef a c ea n de b bt i d a ld c l 诅f a c e ) ；w a v ed e p o s i t i o n a l s y s t e m ( i n c l u d i n gu n d e r w a t e rb a r r i e rf a c e ，c o a s t a ls a n dd i k ea n dl a g o o nf a c e ) ； t i d e - f i v e rc o m p l e xd e p o s i t i o n a ls y s t e m t h e ni td i s c u s s e sf o r m a t i o nm e c h a n i s ma n d d e v e l o p i n gp r o c e s so f e a c hd e p o s i t i o n a ls y s t e m a f t e rt e s t e dt h ec o n t e n t so fs g v g nh e a v ym e t a le l e m e n t so f5 1 2s u l - f a c es e d i n a e n t s a m p l e s ，t h i sa r t i c l ec o n c l u d e st h es t a t i s t i cf e a t u r e s ，飘h f h c ed i s t r i b u t i o n sa n dt h e e o r r e l a t i v i t yw i t hg r a ms i z eo f t h e s es e v e nh e a v ym e t a lc d ，c r ，c u ，h g ，p b ，z na n d a s t h e na c c o r d i n gt ot h en a t i o n a ls t a n d a r dg b1 8 6 6 8 2 0 0 2 ，i tr e s p e c t i v e l yu s e s c o n t o u rm e t h o do fe a c he l e m e n t , g e o a c c u m u l a t i o ni n d e xm e t h o da n dn e m e r o w i n d e xm e t h o dt oe v a l u a t et h es e d i m e n tq u a l i t yo f r e s e a r c ha r e a t h er e s u l t ss h o w st h a t h e a v ym e t a lp o l l u t i o nm a i n l yf o c u so nt h ea r e af r o m0t o3k ma r o t m de a s tc o a s to f j i a o z h o ub a y b a s e do nt h ep r i n c i p l eo fd e p o s i t i o n a ls y s t e m , t h i sa r t e l ea l s od i s c u s s e st h e g e o e n v 打o n m e n t a lp r o b l e m s i t e v a l u a t e sa n dp r e d i c t st h e d e v e l o p m e n ta n d e v o l v e m e n tt r e n d so fs a n db e n c ho fq i n g d a oo f f s h o r ea r e ai nt h r e ew a y ：m o t i v e f o r c e s ，s e d i m e n t ss o u l c c e sa n ds e al e v e l ；s t u d i e sp u r i f i c a t i o nf u n c t i o nt os a n db e n c h m a d eb yw a v ed e p o s i t i o n a ls y s t e m ；d i s c u s s e sp o s s i b l ee n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sl e db y e x p l o r i n go f f s h o r es a n ds o u r c e sa c c o r d i n gt of o r m a t i o nm e c h a n i s mo f m a i nt i d a l c h a n n e la n ds a n dr i d g e so nt h ee d g e so fb r a n c hc h a n n e l s ，a n a l y z e sc o n t r o la c t i o n s m a d eb yt i d a ld e p o s i t i o n a ls y s t e m ，w h i c hk e 印c o n t a m i n a t e dm a t t e ro f e a s tc o a s tf r o m d i f f u s i n ga n dt r a n s p o r t i n gi nt h eb a y k e yw o r d s ：q i n g d a oo f f s h o r ea r e a , d e p o s i t i o n a ls y s t e m ，e n v i r o n m e n t s ，c o n t r o la c t i o n s 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 0 前言 0 1 研究目的 b 黼( a e p o s i t i o n a ls y s t 锄) 是由沉积作用维系在一起的沉积相的组合f 1 1 。 上世纪6 0 年代以来，沉积体系的理论被广泛应用到油气勘探中，在研究油气的 生、储、盖组合及寻找地层圈蔽中发挥了指导作用，取得了极大的经济效益。沉 积体系的概念有助于研究和理解沉积地质体时空分布的四维格局，从成因上解释 地质体的形态和组合关系。在沉积矿产预测中有十分重要的现实意义。沉积体系 也是研究现代沉积物的运移机制，分布特征，演化趋势的指导性的纲领。在地质 环境的调查和研究中正在发挥其强大的作用。 本文根据青岛海洋地质研究所青岛市地质环境质量评价和生态与经济可持 续发展大调查项目的资料，在研究青岛近海海底沉积特征及地貌发育演化趋势 的基础上，建立了青岛近海沉积体系；基本查明了海底沉积物的重金属污染状况； 利用沉积体系的理论分析和研究青岛近海的环境地质问题，为本区的环境保护、 资源的合理开发和可持续发展提供科学依据。 0 2 选题依据及意义 青岛为我国5 大外贸口岸之一，挤身于世界1 6 个现代化亿吨大港行列。青 岛市是我国重要的沿海经济中心城市和山东省对外开放的龙头。在建设以旅游、 航运和海洋科技为特色的区域性中心城市，实现由海洋科技城向海洋产业城跨越 的进程中，海洋地质工作是不可或缺的基础和先行工作。人类的生存和社会的发 展都离不开所处的环境，青岛市的环境地质条件为青岛市的发展提供了必要条 件，在长期的生产活动中，人类不仅适应环境而且还在不断地改造环境，创造环 境。随着经济活动的扩大，城市化进程的加速也产生了和正在产生着严重的资源 和环境问题。为了满足青岛市社会和经济发展的需要，环境地质工作应当发挥其 先导地位，将基础地质调查和研究工作紧密地与青岛市经济和发展相结合，综合 运用各种地质方法、技术和手段开展青岛市环境地质调查与评价，实现科教兴市 和社会与经济的可持续发展，提供科学依据。 全文分以下三部分： 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 第一部分包括第一节、第二节和第三节，先简要介绍了论文的研究目的，选 题依据及意义；总结了国内外沉积体系相关领域的研究现状、青岛近海沉积学方 面的研究概况以及青岛近海污染方面的研究；然后简要介绍了青岛近海的自然地 理、地质和水文概况；第三节介绍了研究工作及试验的方法。 第二部分包括第四节、第五节和第六节，先建立了青岛近海的3 个沉积体系： 潮流沉积体系、波浪沉积体系和潮汐一河流复合体沉积体系，并在此基础上对青 岛近海沉积体系的形成及发展趋势进行了探讨；研究了青岛近海沉积物中重金属 含量的统计学特征、分布趋势、重金属含量与沉积物粒度的相关性并根据国家标 准对重金属污染进行了评价；进而根据沉积体系的基本原理分析了沉积体系对青 岛近海地质环境的控制作用。 第三部分为结论与讨论。 本文的创新点在于：在实测资料的基础上建立了青岛近海沉积体系：以沉积 体系为物理模型解释了青岛近海潮流砂脊、潮流三角洲、滨海沙滩和泥质潮坪的 形成过程、分布格局及演化趋势；对青岛近海重金属污染做出了客观的评价并用 沉积体系理论研究了青岛近海的地质环境问题。 2 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 1 研究现状综述 1 1 沉积体系的研究历史 沉积岩石学是在上世纪初随地层学发展而产生的地球科学的一个分支。沉积 岩是地层信息，尤其是化石和年代信息的载体。所以早期的地质工作主要集中在 地层的相对年代和层序上。 1 8 3 7 年l y e l l c 推出了划时代的著作地质学原理，提出了“将今论古” 的现实主义原理与方法，这一思想成为后来地质科学领域，尤其是沉积学研究的 指南。 1 8 3 8 年，瑞士学者g r e s s l y 提出了“相”的概念。他在研究瑞士索罗森附 近侏罗山东段的三叠纪和侏罗纪地层时，发现“每一个地层单位在水平方向上都 有岩石成分和古生物特征的显著变化，这种变化均为一定的和不变的规律所支 配。”他把这种岩石和古生物的特征统称为“相”( f a c i e s ) 。 g r e s s l y 的原始定义虽未提出相与沉积环境之间的关系，但这些古生物和岩 石学“特征”都是环境的产物和标志则绝无疑义。相的研究在逻辑上势必导向沉 积环境的恢复和重建。 1 8 9 4 年，w a l t h e r 指出，在没有沉积间断的情况下，相的纵向序列也就是 其横向环境序列的反映。也就是说，只有在横向上相依的相，才能形成纵向的叠 置关系而不出现间断。这是自然界连续性和有序性的物质表现。这就是众所周知 的“w a l t h e r 相律”。 地质学的基本任务之一是恢复和重建地质历史，因此沉积岩形成的环境和沉 积作用是沉积学永恒的研究主题。沉积环境是由一组边界条件限定的一个空间， 它通过沉积作用影响沉积物的形成。也就是环境决定作用，作用决定产物( 沉积 物) 。环境作用产物是有机联系在一起的。所谓“相分析”，就是由产物反 推环境的思维过程。在这一过程中沉积作用的研究是其中最关键的环节 2 1 ，【3 l 。 2 0 世纪6 0 年代相模式的出现，对沉积学的认识论发生了一次意义深远的 质的飞跃。 沉积体系是沉积相分析理论的发展和w a l t h e r 相律的延伸和深化。这一概念 首先由美国德克萨斯经济地质局于六十年代末期提出并应用于墨西哥湾的油气 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 勘探。后来，由f i s h e ra n dm e g o w g l l ，f i s h e r ，b r o w na n df i s h e r ，f r a z i e r ，g l a e s e r ， c a s e y ，h a n d f o r d a n dd u t t o n 等加以发展。1 9 8 3 年r i c h a r d ad a v i s 出版了 ( d e p o s i t i o n a ls y s t e m ) ) 一书，给沉积体系做出了明确的定义并全面系统地总结 概括了各种沉积体系的特征。 1 2 青岛近海沉积研究现状 青岛近海包括胶州湾和青岛前海海域。对胶州湾的调查研究工作始于1 9 世 纪6 0 年代的李希霍芬。1 9 4 9 年以后，为了海岸工程建设、资源开发及环境保 护等方面的需要，不同科研院所对胶州湾的气象、水文、地质地貌进行了全面系 统的调查和研究，较大规模的调查研究主要有：( 1 ) 中国科学院海洋研究所 1 9 5 7 1 9 6 1 年对胶州湾的海流、沉积物、地貌及周边地质进行过调查研究，1 9 8 1 年全国海岸带( 青岛地区) 调查以及1 9 8 0 1 9 8 3 年生态学和生物资源调查；( 2 ) 1 9 7 6 1 9 8 0 年山东海洋学院( 现中国海洋大学) 对胶州湾的地球化学研究及潮 流数值模拟；( 3 ) 1 9 8 0 1 9 8 2 年，国家海洋局第一海洋研究所为黄岛前湾港址 选择的可行性研究，对胶州湾的气象、水文、地质地貌、沉积物、浅地层等进行 了全面系统的调查与研究，获得了大量的实测资料。( 4 ) 1 9 9 4 1 9 9 5 年由多个海 洋研究机构进行的胶州湾及邻近海岸带功能区划1 4 1 。 1 2 1 水文特征的研究 王化桐等1 9 8 0 年首次用a d i 法进行了胶州湾潮流数值计算，认为胶州湾潮 流以往复流为主，存在几个潮余流环流；外湾口门余流“北进南出”，内湾口门 余流“西进东出”，这些结果均被后来的实际观测资料所证实 s l ；曹德明1 9 8 4 年 的研究表明，在不考虑潮问带的情况下，计算结果的误差可达2 5 以上，采用变 边界模型，除可考虑具有重要意义的潮间带外，更符合实际潮流运动的物理过程 阚；丁文兰1 9 8 6 年用胶州湾1 9 5 1 1 9 8 2 年间数十年的潮汐水文观测资料，统计 了潮汐与潮流的特征，认为表层余流与风有关 7 1 ；俞光耀和陈时俊1 9 8 3 年的数 值计算表明，胶州湾拉格朗日余流场与欧拉余流场不完全一致，在某些区域甚至 完全相反嘲。 波浪计算在很大程度上依赖于风要素的确定。刘学先1 9 8 5 年根据胶州湾波 浪站的观测资料，建立了适用于海湾中南部的风浪要素关系式；他和胡泽建1 9 9 0 4 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 年应用浅水模式方程获得的海浪经验模式，预报波高和周期的精度远高于规范法 删；常德馥1 9 8 7 年认为，海浪谱形特别是谱峰位置在计算海岸、海洋结构物及 船舶运动对海浪的响应中是菲常重要的【1 0 1 ，很多实测海浪谱展示出双峰，黄培 基和胡泽建1 9 8 8 年建立了含6 个参量的双峰海浪频谱公式。鲍献文等( 1 9 9 9 ) 将e c o m 模式应用于胶州湾分潮的潮汐与潮流数值模拟，结果与观测资料符合 较好，并模拟获得了潮流水平与垂直分布结构以及若干个潮致余流涡的水平分布 状况l “1 。 1 2 i2 沉积动力学研究 王文海等1 9 8 2 年的研究表明，在胶州湾内，沉积物种类较多，包括基岩石 块、砂砾一砾砂、粗砂、砂、细砂、砂粉砂黏土质粉砂、黏士质粉砂、粉砂质黏 土等；从湾口向湾外、湾内沉积物均变细。这种分布形式，主要与沉积物来源和 水动力情况有关。含砾砂质泥分布在1 0 - 2 0 米等深线之间，砾质砂分布深于深度 大于2 0 米的湾口内，此处水动力强，沉积物易被带走。因此，许多部位基岩裸 露，即使有松散沉积物的覆盖，也非常薄，这种沉积物类型的分布形式是由于水 动力分选的结果。胶州湾沉积物来源较少，加之半封闭海湾的湾内水动力较弱， 重矿物运移和扩散的区域很有限【1 2 】。曹钦臣和俞旭1 9 8 5 年研究了胶州湾沉积 物中的矿物组分认为石英、斜长石和钾长石是最主要的，占沉积物总重的6 5 8 5 【1 3 1 。赵奎寰1 9 8 3 年研究表明，胶州湾的重矿物共有3 5 种，其平均含量 为2 5 ，低于黄海与苏北浅滩沉积物，组合分区明显受胶州湾地区基岩类型的 控制【1 4 】。李培泉等1 9 8 6 年测定了表层沉积物的放射性同位素，认为1 3 7 c s 的污 染较重【1 5 1 。王文海等1 9 8 3 ，1 9 8 6 年研究了胶州湾的沉积物来源，表明主要来源 是河流输沙、海底与海岸侵蚀供沙、城市垃圾等；据河流输沙量与岩芯1 4 c 测 年估算的沉积速率分别为1 4m m a 、0 7 0 9m m a ，在黄岛前湾，据这两种方 法估算的沉积速率分别为1 2 m m a 、0 2 5 0 9n u n a 。大气亦是不可忽视的 沉积物来源之一，正常天气下青岛沿岸平均降尘量约0 7 9 ( m e d ) ，浮尘期 间可达这个量值的3 倍( 1 6 】。边淑华用1 8 6 3 ，1 9 6 6 ，1 9 8 5 ，1 9 9 2 年的海图进行地形 对比，认为1 9 8 5 年前胶州湾处于淤积状态，淤积速率为l 2 5m l l f f a ，1 9 8 5 年还转 为侵蚀状态2 0 7 0 m m a ；而2 1 0 p b 测定的沉积速率为2 n 8 9 舢曲【用。高抒，汪 亚平对胶州湾的沉积物类型及平面分布进行了划分，并对沉积物运移趋势进行了 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 分析，得出胶州湾沉积速率为o 2 5 ( 内湾东部) - 3 7 ( 西北地区) i n l l l a ，水动力作用 的结果是将沉积物内外交换、混合( 1 s 】边淑华还指出胶州湾海底沉积物净运移 趋势指向湾外；胶州湾潮汐通道地貌体系形成于9 0 0 0 5 7 0 0 ab p 。经潮流分选再 沉积的粗颗粒砂质沉积物沉积于其上形成潮流砂脊，潮流水道后来接受细颗粒泥 沙沉积。现代水流作用下，潮流地貌体总体演化趋势较为稳定，冲淤变化幅度不 大。湾口潮流作用较强，沙波活动频繁。湾内地貌体活动型较弱，现代水流作用 极为有限【1 9 1 。 1 3 青岛近海污染的研究 关于青岛近海的污染，前人也做了大量研究工作。孟可等认为海泊河、李村 河、娄山河等三条河的河口沉积物组成和颜色相同，垂向变化不明显，富含有机 质及煤灰，均为青岛建城后的沉积，河口污染最严重 2 0 j 。重金属含量分布受污 染源强度、河流纳污、水动力作用等多种因素影响团氆1 。汪亚平等通过研究发现 沉积物类型与水深的关系非常密切，粘土质粉砂在湾内分布浅于1 0 米等深线， 因为粉砂级的颗粒最容易扰动，也容易沉降在水动力较弱的海外浅水区。沉积物 的颗粒越小，表面积越大，其对重金属的吸附能力就越强，因此近岸区沉积物的 重金属含量往往较高【瑚。殷效彩等研究发现，随着离岸距离和水深的增加，重 金属含量逐渐减少，河口附近重金属含量较高【2 4 】。王永红等认为沉积物中重金 属的含量要比海水中高出3 巧个数量级嘲。 6 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 2 研究区概况 2 1 自然地理环境 2 1 1 地理位置、地形及气候 图2 - 1 青岛近海研究区位置示意图 本文研究区位于东经1 2 0 。0 0 1 2 0 。3 0 ，北纬3 6 。0 0 3 6 。2 07 的 范围之内( 图2 - 1 ) ，包括胶州湾和青岛前海。 青岛市为海滨丘陵地区，地势东高西低，南北两侧隆起，中间低陷，其中山 地约占总面积的1 5 5 ，丘陵占2 5 1 ，平原占3 7 7 ，洼地占2 1 7 。全市有3 个山系：东南是崂山山脉，山势陡峻，主峰崂顶海拔为1 ，1 3 2 7 m ，是我国1 8 ， 0 0 0 k m 海岸线上的最高峰；北部为大泽山，海拔7 3 6 7m ；南部为大珠山( 海拔 4 8 6 4 m ) 、小珠山等群山组成的胶南山群。沿海的岛屿主要有田横岛、灵山岛、 黄岛、竹岔岛、薛家岛等。沿海为基岩岬角海岸，曲折绵延，湾角相间。海湾主 要有胶州湾、前湾及崂山湾。 胶州湾是以团岛头( 3 6 。0 2 3 6 ”n 、1 2 0 1 6 4 9 ”e ) 与薛家岛脚子石 ( 3 6 。0 0 5 3 ”n ，1 2 0 。1 7 3 0 ”d 连线为界、与黄海相通的半封蔽式海湾。平 均水深约7 m ，最大水深6 4 m ，湾内有数条水道伸向湾顶。湾内及临近海域没有 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 大河入海，泥沙供应量少是胶州湾成为天然良港的重要条件。 青岛地处北温带季风区域，属温带季风气候。市区由于海洋环境的直接调节， 受来自洋面上的东南季风及海流、水团的影响，具有显著的海洋性气候特点。空 气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明。春季气温回升缓慢，夏季湿热多雨， 但无酷暑，秋季天高气爽，降水少，蒸发强，冬季风大温度低，持续时间较长。 自1 8 9 8 年以来百余年气象资料查考，市区年平均气温1 2 7 c ，极端高气温 3 8 9 c ( 2 0 0 2 年7 月1 5 日) ，极端低气温1 6 9 c ( 1 9 3 1 年1 月1 0 日) 。全年8 月份最热，平均气温2 5 3 ；1 月份最冷，平均气温0 5 1 2 。日最高气温高于3 0 的日数，年平均为1 1 4 天；日最低气温低于5 c 的日数，年平均为2 2 天。 降水量年平均为6 6 2 1 毫米，春、夏、秋、冬四季雨量分别占全年降水量的 1 7 、5 7 、2 1 、5 。年降水量最多为1 2 7 2 7 毫米( 1 9 1 1 年) ，最少仅3 0 8 2 毫米( 1 9 8 1 年) ，降水的年变率为6 2 。年平均降雪日数只有l o 天，年平均气 压为1 0 0 8 6 毫帕，年平均风速为5 2 米秒，以南东风为主导风向。年平均相对 湿度为7 3 ，7 月份最高为8 9 ；1 2 月份最低为6 8 。 2 1 2 青岛近海海底地形 胶州湾和青岛前海各自具有不同的海底地形( 图2 - 2 ) 。 ( 1 ) 胶洲湾海底地形 胶州湾是一个半封闭型的浅海湾，南北长3 3 3 k m 。东西最宽处2 7 8 k m 。至 1 9 9 2 年，海湾面积3 8 8 k m 2 ，滩涂面积1 4 3 1k m 2 ，0 m 以下水域面积2 4 4 9k m 2 ， 其中0 - 5 m 水深的面积1 3 8 9k m 2 ，占水域5 7 ；5 - 1 0 m 水深的面积4 9 5k m 2 ， 占2 0 ； 1 0 m 水深的面积5 6 5k m 2 ，占2 3 。湾底的平均坡度为2 0 左右。湾 口的最大坡度为2 3 0 。自湾口有5 条水道呈放射状伸向湾项。靠近湾东岸的是 沧口水道5 m 和1 0 m 的等深线向北东伸入沧口湾外，水道狭窄，边坡较陡。海湾 中部的为中央水道，呈n n w 向延伸。至5 m 等深线水道的形态已不明显。西侧 的一条位于前礁以东，呈n w 向延伸到5 m 。黄岛以南有一条不太明显的水道伸 进黄岛前湾。黄岛以东有一个深水洼地，最深点为6 4 m ，3 5 m 等深线圈出的轮廓 为南北长2 k m ，东西宽l k m ，北侧与中央水道连接。 ( 2 ) 青岛前海海底地形 青岛前海的海底以沟( 或洼地) 与垄脊相间的地形为特征。自胶州湾口向南 8 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 东1 1 0 0 方向为一条深水潮道，中部宽阔，两侧陡峭。4 0 m 等深线圈出的水道底 的宽度达1 3 k m ，最深点4 5 8 m 。一直延伸到浮山湾外( 3 6 90 0 4 5 ”，1 2 0 。2 1 5 0 ”) ，向东逐渐变浅。水道的两侧为两条与水道大致平行的垄脊，分别称之 谓“南沙”和“北沙”。北沙从团岛东侧一致延伸到大麦岛以南，顶部的水深l l m 左右，高出周围海底l o m 以上。形态呈南缓北陡。“北沙”的向岸一侧，从太平 角至赤岛为一卵圆型洼地，东西长约7 k m ，东西宽2 k m 。北沙和洼地以北为近岸 浅水区。l o m 水深以上的近岸区，等深线大致与海岸平行，近东西走向，岬角 附近海底陡峭，各小海湾内比较平缓。雕塑园至石老人一段海底的坡度最小，等 深线呈北东走向。位于主潮道南侧的“南沙”从大桥岛北侧向1 1 0 0 方向延伸至( 3 5 。5 97 ，1 2 0 。2 67 ) ，高出周围海底l o m 左右。 图2 - 2 青岛近海海域水深图( 据刘锡清，2 0 0 1 ) 2 1 3 青岛近海入海河流及水沙特征 1 ) 入海河流 研究区内有李村河、白沙河、墨水河、大沽河和洋河等6 条较大的河流注入 胶州湾( 表2 1 ) ，多发源于研究区北部的低山丘陵。均为季风区雨源型，河水暴 涨暴落，枯水期很长，河床常干涸外露，其上游河床多为砂砾质，且较窄陡；中 下游河道略展宽趋缓，沿河两侧有小型河谷平原发育，向海低倾，至河口附近过 渡为海积平原。 9 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 表2 1青岛市主要河流基本特征表 河流长度( k m ) 4 11 7 9 4 2 33 51 4 5 流域面积( k i n 2 ) 8 7 2 5 6 3 4 23 5 6 22 0 2 91 0 8 河流比降( ) 1 50 6 13 8 71 2 67 1 3 x 蝴( m 3 s ) 1 7 82 3 7o 9 2 30 9 2o 3 4 年输沙量( 1 0 t ) 2 5 8 19 5 9 1 74 7 6 o 5 1 2 9 4 水文站位置大村南村即墨乌衣巷阎家山 1 0 8 水文站集水面积 2 0 33 7 3 08 5 1 4 3 9 ( 含张村河) 1 9 5 8 1 9 5 2 1 9 7 0 -1 9 6 0 -1 9 7 6 、1 9 7 8 、 资料年限 1 9 6 51 9 7 91 9 7 91 9 7 91 9 7 9 大沽河发源于招远阜山，于胶州南码头村汇入胶州湾，是本区最大的河流， 主要支流有小沽河、五沽河、流浩河和南胶莱河，河道常年有径流，其下游近口 河段，受潮流影响曲流发育，从河西屯至海图o m 线的1 2 6 k m 的直线距离内， 有曲流9 个，河长2 2 5 k m ，其曲率达1 8 以上，发育有废弃古河道。沿河两侧为 海积平原或滨海湿地。 洋河发源于胶南县北部科杞柿子村山中，至胶州市五河头入海。临海河口区 地势低洼平坦，由于众多河流汇流于此入海，河道汉流，堆积岛很多，成为多岛 型平原。 源于崂山的白沙河，于崂山区后楼村北入胶州湾。其上游及其支流受构造控 制，具有格状水系的特征，因河流下切侵蚀强烈，形成了深切的“v ，形谷地， 其内均有砾石、岩块。花岗岩垂直节理特别发育的地段，甚至形成障谷，如崂顶 以北的鱼鳞峡至北九水谷地地段，即十分典型。河流出山口后，河道趋缓展宽， 但由于崂山水库的拦截，河床多干裸成为河漫滩，河道两侧为冲洪积平原，至城 阳附近渐被冲海积平原取代，近河口河道内常有心滩分布。由于河流常年无径流， 其入海水道主要由涨落海水来维持，并向水下延伸，成为沧口水道的源头。 李村河和海泊河为流经青岛市区的河流，李村河发源于崂山西麓的低山丘 陵，海泊河发源于浮山西麓，二者向西流入胶州湾。除主汛期外，两河基本上无 l o 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 排水能力，常年用于排污。 青岛前海无河流入海，只有季节性沟壑和排污沟的少量淡水入海闭。 2 ) 水沙特征 胶州湾泥沙来源有四个方面： 河流输沙注入胶州湾的河流多为源近流短小河，多数没有水文站，只有少 数河流有水文站，其资料年限不一，现将1 9 7 9 年前后的各河输沙量列于下表2 - 2 。 表2 - 2 入胶州湾河流输沙量表 ( 1 0 4 t a ) 洋河 南胶莱河 大沽河 墨水河 白沙河 李村河 总计 2 5 8 5 ( 1 9 5 8 - - 1 9 6 5 ) 2 7 3 6 ( 1 9 5 2 - 1 9 6 5 ) 9 5 9 2 ( 1 9 5 2 - 1 9 7 9 ) 4 6 7 ( 1 9 7 2 , - - 1 9 7 9 ) 0 5 1 ( 1 9 6 0 1 9 7 9 ) 2 9 4 ( 1 9 7 6 、1 9 7 8 ，1 9 7 9 ) 1 5 7 3 4 从表2 - 2 可知1 9 7 9 年以前和以后河流输沙量有明显变化。近年来河流输沙 明显减少。 海岸侵蚀供沙胶州湾内红石崖至法家园一带海岸，为侵蚀海岸，该区白垩 系王氏组砂砾岩地层比较松散，在东北向波浪作用下侵蚀后退，向海湾提供一定 数量的泥沙。 海底侵蚀供沙胶州湾湾口及中砂礁带为急流区，最大流速达3 m s 以 上，使海底遭受侵蚀，形成一些泥沙补充海湾。 城市垃圾城市垃圾是胶州湾的泥沙重要来源之一。据不完全统计，青岛市 每年排出各种垃圾1 6 1 1 5 x 1 0 4 t ，其数量比河流输沙还要多，对胶州湾造成了明 显的影响。 海湾的波浪以风浪为主，因吹程小，故波高不大，最大只有2 m 左右，因此， 湾内泥沙活动一般在2 m 以浅。河流输沙和波浪掀起的泥沙在流的作用下运移。 胶州湾的潮流湾口大，湾内小，到岸边就更小，这就决定了进入海湾的泥沙主要 御 ：暑 粥 m m 泓 m 乱 n m 2 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 沉积在近岸水域。东岸泥沙来源是城市垃圾，这些垃圾进入沧口水道，并随涨落 潮运移，由于沧口水道潮流速较大，所以这里物质运移范围也较大，一部分可流 出湾外，但大部分在沧口水道及其附近沉积，沧口水道近年来缩窄和水道内有大 量垃圾及粉煤灰沉积就是证明。 黄岛前湾泥沙主要来源于辛安河，入海泥沙量约1 6 x 1 0 4 t a 。泥沙入海后 在浪与流作用下运移，在黄岛前湾形成一片细砂质海滩。 2 2 青岛近海地质概况及海侵史 2 2 1 地层 青岛地区发育有元古代和中生代地层。各时代地层及其层序如表2 3 所示。 表2 3 胶州湾地区地层表 各时代地层分布、岩性特征等简介如下： 1 ) 元古界胶南群 胶南群为该区出露的最古老地层，属于绿片岩一角闪岩相，中深区域变质， 混合岩化作用较强，岩性特征与胶北隆起的胶东群相近，分布在胶州湾的西南部。 分四个组，有于家岭组、邱官庄组、甄家沟组和大山沟组。 大山沟组( p t i 曲分布在鹿角湾、唐岛湾、顾家岛等地。其岩性为厚层状黑 云母斜长片麻岩夹少量变粒岩，往上变粒岩有明显增加趋势，局部夹有薄层或透 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 镜状斜长角闪岩。顾家岛一带为条痕状混合岩，地层中脉岩发育。 甄家沟组( p t 曲分布在红石崖西南部。为厚层巨厚层二云二长片麻岩、白 云斜长片麻岩、夹黑云母片岩、黑云变粒岩、偶见绿帘黑云斜长角闪岩，下部有 条痕状、条纹状混合岩、斑纹状混合岩分布。 邱官庄组( 耽n q ) 分布在胶南县石灰山、老君塔山以北地区。为中厚层一厚层 状白云变粒岩、黑云变粒岩、浅粒岩夹含石墨自云片岩，顶部为黑云母片岩和浅 粒岩互层，局部混合成斑纹状混合岩。石灰山一带主要为黑云母二长片麻岩夹斜 长角闪岩、白云石英片岩、偶夹白云母白云石大理岩。该组不整合于甄家沟组地 层之上。 于家岭组o 分布在红石崖西南部的石梁唐家一带。岩性为厚层巨厚层 黑云母片岩、黑云变粒岩、黑云阳起片岩、混合质黑云片岩、浅粒岩夹斜长黑云 片岩、斜长角闪岩和橄榄白云石大理岩，局部混合为斑纹状混合岩。该组地层整 合在邱官庄组之上。 2 ) 中生界白垩系 青岛地区出露的地层为下白垩统莱阳组、青山组，上白垩统王氏组。分布在 胶州湾北部，西北部及南部的薛家岛等地区，岩性为一套陆撼沉积，火山岩- 碎 屑岩建造。 白垩系下统莱阳组( k 1 1 ) 主要分布在胶州湾西北部营房等地，面积较大。岩 性为暗紫红色砾岩、含砾砂岩、砂岩为主，并夹有黄褐色、灰绿色细砂粉砂岩及 少量页岩。其中砂岩以长石石英砂岩为主。是一套以河相为主的河湖相沉积。 图2 - 3 胶州湾周边地质图 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 白垩系下统青山组( 硒q ) 分布在胶州湾北部和南部薛家岛地区，在青岛市区 仅局部出露。青山组为分布最广泛最完整的地层，总厚度4 7 0 0 m 。下部为沉积岩 火山碎屑岩；中部由中基性和中酸性火山熔岩及凝灰岩组成，岩性纵横变化较 大，胶州湾北部主要有伊丁玄武岩、安山岩、气孔状、石泡状及球粒状流纹岩。 而胶州湾南部主要为粗安岩、粗面岩、碱性安山岩等；上部主要为中性酸性集块 岩、凝灰质角砾岩及少量凝灰岩和沉积岩薄层。胶州湾南部薛家岛地区，主要岩 石类型是租面岩、碱性安山岩、粗安岩等。 自垩系上统王氏组( k 2 w ) 分布在胶州湾马哥庄以北地区，露头差，仅在红 石崖沿岸滨海地带见有好的天然剖面露头。岩性为暗紫红色砂岩和砾岩互层。砾 岩多以砂质，泥质胶结，易风化，较松散，砾石成分较莱阳组简单，主要砾石为 近蚀源区花岗岩、石英脉岩等，砾石多为中一粗砾，磨圆好，地层中有多条煌斑 岩脉侵入，产状比较稳定。 3 1 新生界第四系 青岛地区第四纪沉积厚度不大但类型较多，有残坡积、冲洪积、冲海积和海 积。 海积( q 4 m ) ，冲海积( q - 酬) 和冲积( q 4 a 1 ) 分布在胶州湾内至5 m 等高线以下 的滨海平原区。岩性为灰褐色粘土质粉砂及粉砂质粘土。厚度5 3 0 m 不等，构 成了广阔的潮滩和滨海湿地。冲积物沿河流两岸分布，形成冲积平原。时代属全 新世。 残坡积( q d 和冲洪积( q 却1 ) 残坡积物分布在残丘和坡麓地带，分布面积 广，岩性为含砾粘土质粉砂等，厚2 3 m ，最厚达5 m 。冲洪积物集中分布在胶 州附近及城阳地区，既有洪积物特征，又有冲积物的结构，粗细物质相互迭复交 错，从砾石、砂砾、砂和粘士类黄土等均有出现。厚度各地不一，从数1 0 c m 到 2 0 多m 均有出现。普遍富含钙质结核，结核的1 4 c 范围多在1 9 2 3 k a 之间。 地层时代属晚更新世。 2 2 2 构造 胶州湾褶皱构造不发育，断裂构造异常发育。断裂主要有n e 向、e w 向 和n w 向三组，构成了胶州湾构造格局。其中n e 向和e w 向主干断裂，皆属于 区域性大断裂，有规模大、活动期长的特点。对胶州湾的形成和演化，岩浆活动， 1 4 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 地貌形态，岸线变化均起主导作用。 1 ) 褶皱构造 桃林报屋顶变质杂岩褶皱区西起诸城桃林，东至胶南县红石崖，呈南西西 宽、北东东窄的楔形。褶皱区似具“北东向背斜”特征，区内具早、晚期构造形 迹，早期为紧密和等斜褶皱，晚期为开阔褶皱，早期褶皱多为晚期褶皱复杂化。 褶皱区内断裂和岩脉不发育。 2 ) 断裂构造 e w 向断裂该区东西向断裂有胶县断裂、百尺河、团岛断裂，其中胶县 断裂和百尺河断裂是两条规模较大的区域性断裂，据文献资料，它们西延7 6 8 5 k i n 与郯庐深大断裂相交。 胶县断裂：断裂南侧地层以白垩系莱阳组和青山组为主，断裂北侧以白垩 系王氏组地层为主。辛屯大涧之间地貌差异显著，北侧为平原、南侧为丘岭， 断裂内发育着挤压的扁豆体、片理、劈理、断层泥等现象。断裂向南倾斜，辛屯 至大涧一段属于逆断层。 百尺河断裂：断裂的破裂带宽2 0 6 0 m ，见有断层角砾岩、断层泥，具构 造裂纹的砾石等现象，多数小的断裂面向南倾斜。北侧为白垩系莱阳组，南侧为 自垩系青山组和王氏组。为正断层。 团岛断裂：区内东西向2 2 5 m 宽的小型断裂相当发育，破碎带多有断层 角砾岩构成，伴有东西向闪长玢岩、细晶岩不连续的侵入。 向断裂是该区最发育、规模最大最为重要的断裂组，在区域构造上 有的属于贯穿山东半岛南北的牟平一即墨断裂带延续部分。如即墨一红岛断裂和 东温泉一灵山卫断裂就是该断裂带即墨一郭城断裂和海阳一青岛断裂两条断层 西南部的延续。除此，较大的n e 向断裂还有李村一薛家岛断裂、劈石口一浮山 所断裂、王哥庄一山东头断裂，其中即墨一红岛、东温泉一灵山卫及李村一薛家 岛三条断裂透过胶州湾。在胶州湾西南部和北部还有一些小型n e 向断裂分布。 发育的n e 向断裂严格控制了胶州湾基岩岬角的分布和海湾轮廓以及侵入杂岩体 的分布，该组断裂是胶州湾形成的奠基断裂。 n w 向断裂在胶州湾地区分布比较普遍，如崂山、小珠山花岗岩区，马 山、河套沉积岩火山岩区均有分布。但规模小，连续性差，其作用次于n e 向 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 和e w 向断裂，不占主要地位，但是，规模较大的北西向断裂往往与地震活动有 关，此组断裂属于张扭性质断裂，与n e 向断裂形成共轭，构成胶州湾典型的棋 盘格子式断裂形式 2 7 。 2 2 ，3 岩浆岩 研究区的东部和西南部的低山丘陵区，分布着规模巨大的小珠山和崂山复 式岩体。它们是青岛一胶南一日照巨大中生代岩浆岩带的组成部分，是燕山运动 晚期岩浆活动的产物。每个复式岩体都由几个小岩体组成，每个小岩体都有各自 的历史和独特的岩石类型。岩石类型复杂，反映了岩浆活动多期性，各小岩体多 以岩基、岩株状产出。岩体分布明显地受n e 向区域性断裂控制。 艾山阶段似斑状花岗闪长岩侵入体( y65 3 ( 1 弘) 分布在胶州湾西南部，规 模小，零星分散。 崂山阶段酸碱性杂岩各次岩体( y5 3 唧分布在胶州湾东部和西南部，岩体 里北东向展布，其特点如下： 黑云母花岗岩体( y5 3 鼢) 主要分布在小珠山、扒山、薛家岛、胶州湾东部 湛山一浮山所，呈东北方向分布。 钾质白岗岩( 崂山花岗岩) 体( y5 3 0 分布在小珠山东部和麦岛东侧的崂山 区。该岩体是崂山复式岩体主要岩体。 正长白岗岩体( y5 堆) c ) 主要分布在青岛市内，又称青岛花岗岩，在鲁迅公 园、信号山、青岛山、八关山、黄岛等地皆有较好的露头。 中细粒花岗岩体( y5 3 0 主要分布在小珠山及青岛市北部地区，分布面积 小于前三种岩体。 脉岩岩脉极发育，多呈e n 向分布，多以脉岩群形式侵入各岩体中。脉岩 种类繁多，有细晶岩、辉绿岩、煌斑岩、闪长玢岩及花岗斑岩等，以花岗斑岩最 为发育，具有数量多、规模大的特点。 2 2 4 青岛近海海侵史 钻孔及浅地层剖面揭示，胶州湾及青岛近海是被全新世海侵淹没的陆地，海 底的第四系沉积中只有全新世的一个海相层。青岛近海在晚更新世盛冰期低海面 时( 1 5 k a 之前) 为陆地，胶州湾作为一个构造盆地接受大沽河等河流的注入， 1 6 青岛近海沉积体系及其对环境的控制作用 形成了小的湖泊，湖泊周围水生、湿生植被较为繁盛。大沽河穿过胶州湾流入黄 海陆架与其它河流汇合后流向黄海槽，河口在黄海陆架边缘。全新世海侵时，海 水沿古河道侵入，约在9 6k a b p ：左右，青岛前海和胶州湾地区开始被海水淹没。 资料表明胶州湾开始被海水覆盖的时间为8 5 0 0 年之前，大约在8 0 0 0 年左右形成 了与现代大致相同的海陆轮廓。大约在距今7 k a 之前。海平面达到现在的高度， 或许比现在还高一些。在湾顶西北侧形成大沽河溺谷型河口湾。当时大沽河河口 退缩至今谈家庄沽河镇( 李哥庄) 一带。随后，河流泥沙在河1 3 湾快速淤积，形成 十余米厚的水下潮汐一河流复合体沉积和l 2m 厚的冲积层，将溺谷湾充填。 约在4k a b e 左右大沽河河口外延至现今营海码头村、三角底一带 2 s - 3 1 1 。 2 3