第六章海岸带的现代过程海岸是具有海陆过渡特点的独立的环境体系,它是在水圈、大气圈、岩石圈和生物圈相互作用下,经过长期发展演变形成的。海岸地带的组成物质与波浪、潮汐等海洋动力条件相抗衡,气候因素、河川径流、生物活动也都以不同的方式与海岸过程结合在一起。错综复杂的过程形成了现代海岸线蜿蜒曲折的形态。海岸由于其重要的地理位置和丰富的自然资源,成为人类最早开发和经济最繁荣的地区。世界海岸线的总长度约44万km,(我国仅大陆岸线就超过1.8万km)有海岸的国家有l00多个,狭长的沿海地带集中居住着世界上将近三分之二的人口。是全球经济最繁荣的地带,随着21世纪“海洋经济时代”的到来,海岸的开发利用将达到更高的程度。第一节海岸及其分类第二节海岸带的物质运动第三节海岸侵蚀与堆积地貌第四节海平面变化与海岸演变第五节海水进退的沉积层序第一节海岸及其分类一、海岸线和海岸带二、海岸带分段三、海岸的分类一、海岸线和海岸带海岸线是海水面和陆地面的交线。由于海水面受到潮汐等因素的影响而变动,因此从理论上说,海岸线的位置不是固定的。在有潮海区,一般把平均高潮面与陆地面的交线(平均高潮线)当作该地的海岸线。因此海岸线标志着永久暴露的海岸的向海界线,它把海岸和海滨分别开来。海岸线是海水面与陆地的交线在海边的海、陆相互作用构成一个带,称海岸带。一般沙岸多形成于台地海岸浅弧状海湾湾顶,由于较平直的海岸直面海洋,波浪作用较强,海滩较窄,坡度较陡,组成物质较粗,岸外常有水下沙坝发育。较典型的如辽西海岸、秦皇岛南戴河海岸,鲁南虎山海岸、北海银滩等。这种海滩岸线的确定相对简单,上冲流或暴风浪往往在海滩上部堆成一条与岸平行的脊状砂质沉积,称滩脊。滩脊可高出当地大潮平均高潮位1~2m,一般把海岸线确定在现代滩脊的顶部向海一侧。浅海水下岸坡海滩海岸海岸带图1一般沙质海岸岸线位置低潮水位高潮水位海岸线风成砂丘滩脊陆架具陡崖的海滩一般无滩脊发育,海滩与基岩(或黄土台地)陡岸直接相接,其岸线非常容易确定,崖下滩、崖的交接线即为岸线。在我国典型的具陡崖的沙滩有辽宁瓦房店附近海岸、北戴河海岸、山东蓬莱西海岸、青岛薛家岛海岸等。海岸线高潮水位低潮水位海岸海滩水下岸坡陆架海岸带浅海图2具陡崖的沙质海岸岸线位置我国沙坝—潟湖海岸是原丘陵山地海岸的海湾被沙坝或沙嘴拦截成潟湖演化而来,一般规模较小。而美国东海岸,沙坝体沿岸分布,形成规模大得多的沙坝——潟湖岸。我国的潟湖一般只有很窄的出口,通过口门有潮汐水道伸入潟湖内,因为口门窄,所以有人在计算岸线时往往把潟湖湾内的岸线删除,不予统计,显然不妥。风成沙丘沙坝或沙嘴滩脊海岸线海岸线海岸线海滩水下岸坡潟湖沼泽海岸带浅海陆架高潮水位低潮水位图3沙坝潟湖海岸岸线位置风暴潮侵进线海岸线高潮水位低潮水位潮上带潮间带(潮滩)潮下带陆架浅海海岸带滨海平原图4一般粉砂淤泥岸岸线位置粉砂淤泥质海岸指主要由潮汐作用塑造的低平海岸,滩面坡度平缓,滩面宽度可达数公里甚至更宽,一般有潮沟发育,一些潮沟上端与河流入海口相接。这种海岸的岸线受上冲流的影响,在潮间带之上向陆一侧有一条耐盐植物生长状况的明显变化的界线。向陆植物生长渐茂盛,盐蒿、芦苇、柽柳等耐盐植物大量出现,向海植物稀疏矮小至光滩。另外上冲流不时光顾的上限往往有植物碎屑、贝壳碎片和杂物垃圾分布线,这是一种典型的“痕迹线”,即潮滩海岸线所在,在潮滩岸线之上为潮上带,潮水只偶尔在特大潮期间光顾,潮上带多连接低平的海岸平原,辽东湾湾顶、渤海湾沿岸、苏北海岸是此种海岸的典型发育地区。基岩海岸海岸线位置明确而清晰,在侵蚀陡崖的基部。河口海岸如果某一河口有明确的河口海陆分界线,且各方对此均无争议,沿用现有的河海分界线作为河口海岸线。如果没有明确的河口海陆分界方案,可以根据河口区域的管理现状,以历史习惯线或者管理线作为河口岸线界线,或者以河口区域的道路、桥梁、防潮闸、各省(市、自治区)“海洋功能区划”的边界线作为河口岸线界线;也可以以河口区地貌形态来确定河口岸线,即以河口突然展宽处的突出点连线作为河口海岸线。我国大陆生物海岸主要包括珊瑚礁海岸、红树林海岸和芦苇海岸等。对于珊瑚礁海岸,岸线界定方法与沙质海岸或基岩海岸的岸线界定方法一致。红树林海岸和芦苇海岸的岸线界定与粉砂淤泥质海岸的岸线界定方法相同。生物海岸人工海岸包括围堤、码头、防波堤、护岸(坡)等多种用途的海岸人工构筑物。人工建成的永久、封闭性构筑物,如果向陆一侧不存在平均大潮高潮时自由纳潮水域,确定为人工海岸;海岸线位置根据海岸线定义,以永久性人工构筑物的平均大潮高潮时水陆分界的痕迹线作为人工海岸线。如果永久性和半永久性防潮坝、防波堤等挡水(潮)堤坝向陆一侧存在平均大潮高潮时自由纳潮水域的,按平均大潮高潮时水陆分界的痕迹线达到的位置确定岸线位置。人工海岸对于与海岸线垂直或斜交的狭长的海岸工程(包括引堤、突堤式码头、栈桥式码头等),海岸线以其与陆域连接的根部连线作为该区域的海岸线。在盐田和围垦养殖区域海岸,对于已取得土地证的盐田以盐田区域向海一侧的海挡外边缘线为海岸线;对于已按照《海域使用管理法》实施管理的盐田区域和围垦养殖区域,以该区域向陆一侧的外边缘线为海岸线。人工海岸海岸带是海洋和陆地相互作用的地带,是海岸水动力和海岸带岩石圈相互作用的产物。海岸动力包括波浪、潮汐、海流及沿岸河流等活跃因素,它们不断地改变着海岸带的面貌;沿岸的地质地貌条件,如岩石性质、地质构造、海岸地形和轮廓等,构成海岸带物质基础,它们影响海岸动力作用的结果,使海岸经历不同的发育过程,形成不同的特点。海岸带包括海岸线两侧的陆上和水下两部分,从动力作用的角度来看,其下界始于波浪进入浅水区开始发生变形、进而推动海底泥沙运动、对海底地形塑造发生影响的地方;其上界为暴风浪时海水所能到达的陆上最远处。海岸带的陆上部分是狭义的海岸,一般由风成沙丘、海蚀崖或滨岸堤组成,它们是滨海平原的组成部分。由于海岸带上有一些大的地形,如大小海湾、泻湖、海岸沙丘、河口和三角洲等,因此,海岸带的向陆界线很不固定。l980年我国为了确定全国海岸带调查的范围,将内界暂定为向陆延伸10km。从海岸陡崖的基部或海岸线向海方向穿过海滩至波浪、水流频繁活动的破浪带外缘,这一范围为近岸带。对近岸带外侧界限的深度,一般取水深等于1/2波长的深度,这就是海岸带的外界。我国取l0~15m水深处作为海岸带向海延伸的界线。现代海岸带自海向陆分为水下岸坡和海滩两个部分,二者以低潮线为界。从动力作用过程来看,前者是由于波浪传入浅水区时产生变形而对海底发生作用,后者是在波浪破碎后产生的激浪流作用下形成的。根据海岸带的环境特征,可以进一步把海滩分为后滨和前滨,水下岸坡分为近滨和滨外。海岸带分带示意图(据Komar,1976)1.后滨:高潮线以上的狭窄的陆上部分,向陆直至最大波浪作用所能到达的地方,相当于潮上带。它从前滨的顶部向陆延伸至自然地理特征改变的地方,如海岸陡崖、沙丘或植物生长带。由于沉积物堆积作用和波浪作用从后滨逐渐向海方向推移,形成一种近于水平的堆积面,称为滩肩(beachberm)。有的海滩不止一个滩肩,滩肩的前沿是一种高度不大的小陡坎,称为滩坎(beachscarp),滩坎是在大风浪袭击下海滩后退过程中形成的。滩肩向海方的下界,即滩肩向前滨的转折处,称为滩肩顶(bermcrest)或滩肩边缘(bermedge)。2.前滨:从低潮线至高潮时波浪上冲流到达的界限,相当于潮间带。它从滩肩顶向海延伸至低潮时回流消散的界线。前滨与滩面近乎同义,但前滨的范围还包括滩面剖面向下延伸的平坦部分。3.近滨:又称临滨或内滨,自波浪破碎带至低潮线,相当于潮下带。近滨是水下岸坡的上部,其水深相对较浅,是破波活动频繁的地带。在沙质的水下斜坡上,常发育一些与岸线走向相平行的沿岸槽(longshoretrough)和沙脊(sandridges)、沙坝(sandbars)。4.滨外:又称外滨,是水下岸坡的下部。它自波浪传入浅海开始发生变形从而对海底产生作用处(称为波浪基面,大约相当于l/2波长的水深处)到波浪破碎带的前沿,水深相对较大。三、海岸的分类海岸分类不仅应当反映海岸的形态特征,还应反映海岸的形成原因、各种作用因素的关系和海岸的发育阶段。概括地说,分类应遵循形态一成因一动态相统一的原则。此外分类系统应简单实用,并适于制图。由于海岸形态错综复杂,影响海岸形成的因素很多,海岸分类至今没有公认的统一标准和划分方法。随着海洋学和地质学的发展,海岸分类也处在不断的发展和完善过程中。以往的多种分类方案,是根据不同的指标对海岸特征进行解释。这些指标包括海岸的构造类型,构造稳定性,水平或垂直运动方向,能量,基岩,移动的物质,几何型式,海岸均衡,横剖面,侵蚀、堆积状况,发育阶段,气候,生态和时间等等。1.李希霍芬的海岸分类最早进行系统的海岸分类的是李希霍芬(F.V.Richthofen,1886)。他从海岸形态、构造运动和切割性质三个角度提出了分类方案:形态分类:根据海岸的横剖面形态分为(1)陡峻的海岸;(2)有平坦海滨并有海蚀崖的海岸;(3)具有宽广滨岸平原和古海蚀崖的海岸;(4)低海岸。构造分类:根据构造运动与海岸的关系分为(1)纵海岸;(2)横海岸和斜交海岸;(3)下沉盆地的凹岸;(4)桌状或块状地区的中性岸;(5)堆积岸。切割性质分类:根据海岸的切割性质和成因分为(1)海侵岸;(2)与大陆基岩相连的堆积岸;(3)切割决定地方因素的海岸(如火山海岸,珊瑚礁海岸)。李希霍芬的海岸分类能反映海岸的成因差别,但其分类原则不统一,分类体系也不够完整和严密。2.约翰逊的海岸分类约翰逊(D.W.Johnson,1919)把海岸构造运动的方向作为分类的标准,划分为上升海岸、下沉海岸、中性海岸和复式海岸,并将每种海岸作出简单的演化示意图。这种分类对后期海岸的研究很有影响。海岸构造运动的方向并不能简单地用以概括所有的海岸,它只是海岸发育中的一个次要因素。根据约翰逊的划分原则,世界上几乎所有的海岸都属于复式海岸。此外,约翰逊分类依据的形态标志也是不正确的,如平直海岸和滨外沙岛应是海岸正常发育的结果,并不是地壳上升的标志;世界上大型三角洲实际上都位于构造沉降区,也不能作为中性海岸的证据。3.谢帕德的海岸分类40年代以后,人们逐渐认识到造成现代海岸千差万别的根本原因并不主要是地壳运动,而是海岸动力作用过程的改造。l948年,谢帕德(F.P.Shepard)首先提出海岸的成因分类,把以地壳运动和陆地营力为主塑造的海岸和以海洋营力作用为主塑造的海岸划分为原生海岸和次生海岸两大类。原生海岸是指实际上未受海洋作用改造,保留着陆地营力的侵蚀和堆积作用以及火山作用或构造运动所塑造的形态;次生海岸则是由于现代海洋的侵蚀堆积、海洋生物和海洋化学作用形成的。进一步的划分则根据海岸形成的主导因素及其作用过程进行。谢帕德的海岸分类在谢帕德的分类中,对第一类的海岸过分强调了陆地的原始切割及陆源碎屑的影响,忽略了海洋因素,而对第二类的海岸,又忽视了原始地形的影响,同时分类未能反映各类海岸之间的关系。此外,谢帕德的分类不适宜于大比例尺的小范围野外填图。4.列昂杰夫的海岸分类列昂杰夫(0.K.Леонтьев,1956)提出另一种分类体系,该分类以海岸上的作用营力和作用过程为基础,以某种因素所产生的海岸形态和动态为根据,同时考虑各种海岸类型之间的成因序列。他把波浪作用看作海岸形成的基本因素,把河流、生物及热力作用看作是使海岸发育复杂化的因素,区域地质构造、岩性特征和原始切割情况虽然对海岸的发育有重要影响,但它们在各种动力作用下不断受到改造,因此不作为分类的依据。据此将海岸分为2个大类,即正常发育的海岸和复杂发育的海岸,并划分出11类29种。正常发育海岸的成因图式5.瓦伦丁的海岸分类瓦伦丁(H.Valentin,1957)的海岸分类把海面变化和海岸动力作用看作是连续的过程,他首先把海岸分为前进海岸(陆地增长)和后退海岸(陆地损失)两类,前进海岸又分由于陆地上升而形成的上升海岸和由于堆积作用(包括