书城科普读物探索未知-全球的构造地貌
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第10章 海岸地貌

海岸带的概念:海岸带是陆地和海洋相互作用的地带。

研究海岸带地貌的意义:海岸带的动力作用及过程,海港和工程建设;海岸地貌的特征,海岸带的合理利用;海平面变迁。

海岸带的动力作用

一、波浪作用

波浪是海岸带最普遍也是最重要的动力作用。

1.波浪及波浪作用的要素黄土的物质成分

(1)波浪:风吹过海面时,通过压力和摩擦力作用将能量传递给海水,使海水质点离开平衡位置做圆周运动,海面随之发生周期性起伏,这就形成了波浪。

(2)波浪作用的要素:波浪是水质点的圆周运动产生的,根据水质点的位置和波形,波浪由下列要素组成:波峰——水质点位于圆形轨道最高位置时形成的波浪最高部分;波谷——水质点位于圆形轨道最低位置时形成的波浪最低部分;波峰线——波峰的连线;波谷线——波谷的连线;波长(L)——相邻两波峰或波谷的水平距离;波高(H)——波谷与波峰的垂直高差;周期(T)——相邻两波峰或波谷通过同一点所用的时间;波速(C)——单位时间内波形传播的距离,C=L/T;波射线——波浪传播方向上与波峰线垂直的线。

2.深水波的特性

(1)深水波的概念:水深比波成大得多的海区的波浪称深水波。这种波浪的特点是水质点的运动不受海底地形的影响;

(2)深水波的波形与水质点运动:深水波的波形曲线是中心线以上的波峰部分比较尖锐,波谷部分较缓。波形的传播具有一定相位差的相邻水质点做周期性圆周运动的结果;

(3)深水波的传播:波浪不仅具有水平方向的波形传播,在垂直方向上也有波浪的传播。前已提及水质点的圆轨迹半径沿水平方向是相等,而在垂直方向上则不同。由于能量的消耗,下层的水质点运动半径较上层水质点为小,单它们形成的波长不变。波在水面以下并不是无限制的下传到海底,由于能量的耗尽,波传播到某一深度便消失了。据研究,外海传来的波浪进入水深小于1/2L的浅水区时,波浪的水质点才较明显的扰动海底,故通常把1/2L的深度看作波浪作用的极限深度,即波基面,外海来的深水波在此开始变成浅水波;

(4)波浪的能量:波浪对海岸作用力的大小决定于波浪能量的大小,而波浪的能量决定于波浪的大小,特别是波高的大小。

二、潮汐作用

1.概念

海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性海面垂直涨落和海水的水平流动称为潮汐。海面的垂直涨落称为潮汐,海水的水平运动称为潮流。

2.潮汐要素

高潮、低潮、涨潮、落潮、潮差。

3.引潮力(起潮力)

是两种力(物体间的引力和离心力)的合力。

4.潮流

对海岸起作用的主要是潮流,而不在于潮汐本身。前面已经提到,在引潮力作用下造成的海水的周期性水平运动称为潮流,它是一种波动现象,故又称为潮波。一个潮流的周期约为12小时26分,一个周期又可分为两个阶段:进潮和退潮。潮流的波长约为地球周长的一半,其波高一般较低,只有在特殊的情况下才能高一些。大洋中的实测潮差与理论上的计算相近,约为78厘米,太平洋中部的潮差仅50厘米。所以潮流是种波长很长、但波高很低、波形很缓的波。

5.潮汐对海岸带的作用

主要有以下几个方面:

(1)扩大波浪作用的范围;

(2)搬运波浪作用造成的泥沙;

(3)侵蚀海底和海岸。

三、海流作用

海水有规律的水平流动称为海流。海流有各种不同的成因,根据它们的成因可以分为:漂流,由行星风系造成的海水流动;密度流,由于海水密度的差异,造成的海水从密度大的地方向密度小的地方流动。海水密度差异可以由于海水温度的差异、海水盐度的差异等造成。

根据海陆方向的稳定性可以将其分为:定向流,海流的方向基本常年无大的变化;暂时流,海流的方向经常发生变化。

根据海流温度的高低对比又可将其分为:暖流和寒流。

海岸地貌

在波浪、潮汐、海流等海洋动力作用下,海岸带要发生侵蚀,同时也要发生堆积。这样就会塑造出许多地貌形态。这些地貌形态形成后又反过来影响海洋动力作用。下面分别介绍海蚀地貌和海洋堆积地貌。

一、海岸侵蚀地貌

海蚀地貌的基本形态一般都是暴风浪作用的产物,普通的波浪仅起着经常的修饰作用。

海蚀作用主要表现为以下几种作用:

冲蚀作用:波浪水体直接对海岸的冲击、拍打,称为冲蚀作用。水深较大的海岸,外来的波浪可直接到达岸边,其能量主要消耗在对海岸的冲击上。波浪对海岸的冲蚀作用不仅是由于水体本身的巨大压力,而且还由于波浪卷入的空气被压缩造成的强大破坏力。

磨蚀作用:波浪冲蚀海岸形成许多碎屑物质,这些碎屑物质加入水体后不仅加强了波浪的冲蚀作用,而且可以造成对海岸的磨损,形成磨蚀作用。

溶蚀作用:由于海水内含有多种化学物质,它具有比淡水高的溶解矿物的能力,因此海水对含有易溶矿物的岩石还具有很强的溶蚀能力。

二、海蚀地貌

海岸在海蚀作用下,可以形成下列海蚀地貌:

海蚀岸;海蚀台(平台)和海蚀阶地;海蚀穴和海蚀沟;海蚀拱桥;海蚀柱;海蚀平衡剖面。

三、海积地貌

海浪侵蚀形成的碎屑物质,经过海浪的搬运,在其他地方堆积下来就形成了海积地貌。被携带碎屑物质在海岸带内有两种方式:横向移动,即泥沙碎屑物质垂直于海岸的移动;纵向移动,即泥沙碎屑物质沿海岸线方向的移动。不同的泥沙运动方式可以形成不同的海积地貌。下面分两方面讨论海积地貌。

1.泥沙横向移动形成的地貌

(1)中立线:泥沙是否能被搬运,主要取决于其起动速度的大小和水质点的运动速度是否达到了其起动速度。泥沙的起动速度取决于泥沙的受力。一般来说,泥沙受两个力的作用——波浪水质点的冲击力和重力。当其向岸运动时,它要克服重力的坡向分力,要求水质点的运动速度大;当向海运动时,搬运力与坡向分力方向一致,要求水质点的运动速度小。在海岸横剖面上,泥沙向岸运动距离与向海运动距离相等的点,称为中立点,中立点沿岸的连线则称中立线。

(2)平衡剖面:平衡剖面的形态为一凹形曲线。

(3)堆积地貌:水下堆积阶地——分布在岸坡的坡脚,由中立点以下向海移动的泥沙堆积而成;海滩与滨岸堤:海蚀物质经过横向向岸移动沉积而成,其形成由海岸的地形控制。没有自由空间则形成海滩,剖面呈下凹型;有自由空间形成滨岸堤,剖面呈上凸型;水下沙坝——一种大致与海岸平行呈直线或弧线的水下堤状堆积物,有时为一条,有时为几条。水下沙坝形成于破浪带内,是破浪的产物。其形成后不断加宽、加高和向陆、向海横向移动和纵向移动;离岸堤与泻湖——是激浪流的产物。中立线以上向岸运动的泥沙,如果泥沙特别多,在没到达岸边就发生堆积,当堆积到一定程度而高出水面即形成离岸堤。离岸堤与海岸间的水域即称泻湖。离岸堤可向岸移动形成滨岸堤。

2.泥沙纵向移动形成的海岸地貌

当波浪作用力与海岸线不垂直时,泥沙就会发生纵向移动。泥沙纵向移动的参数有:

(1)泥沙流强度:单位时间内,实际通过某一断面的泥沙量;

(2)泥沙流容量:单位时间内,波浪所能搬运的最大泥沙量,即波浪的挟沙力;

(3)饱和度:泥沙流强度与容量之比。饱和度大于1则堆积,饱和度小于1则侵蚀;

(4)饱和度等于1即不侵蚀也不堆积。

下面是纵向移动形成的堆积地貌:

镶岸地貌:凹岸充填;

接岸地貌:凸岸堆积;

封岸地貌:波影区堆积,如波浪遇到岛屿或岬角时。

河口地貌

一、河口的类型和分段

1.类型

根据河流作用与海洋作用的对比关系可分为:

(1)建设型河口(河道型河口),河流作用为主;

(2)破坏型河口(河港型河口),海洋作用为主。

2.分段

根据水文、地貌特征的不同可分为三段:

(1)近口段;

(2)河口段:潮流是直至口门,有下泄的河流径流和上溯的潮流,水流变化复杂,地貌表现为河底分叉不稳定,河流堆积体高出水面;

(3)口外海滨段:口门至水下三角洲前缘坡折处,以海洋作用为主。地貌上表现为河流堆积物在水面以下。

二、河口区的动力特征

1.双向水流

河川径流、潮流(涨潮流和落潮流);

2.咸淡水混合

咸淡水的混合可影响到河口的动力状况和沉积状况。半个潮周期内进入河口的淡水量与涨潮阶段所进潮量之比,称为混合指数。

三、河口地貌发育

1.河口和三角洲的地貌发育条件

(1)海面变动:上升——破坏型;下降——建设型;

(2)泥沙来源:主要取决于年输沙量与河流年径流量的比值;

(3)动力因素:河流动力和海洋动力。河流作用强——三角洲型、建设型;海洋作用强——三角港、破坏型;

(4)地形条件:口外区原始水深较浅——三角洲型;口外区原始水深较深——三角港型。

2.河口地貌发育

表现为河口的分叉和拦门沙的出现。

四、河口三角洲的类型

根据河流径流的强弱和潮流强弱对比可分为:

河流径流弱、潮流强的三角洲:如钱塘江形成的三角港,很少拦门沙。

河流径流强、有潮流的三角洲:如恒河三角洲,岛屿式三角洲。

潮流弱、分成几股入海,含沙量较高:如鸟足状三角洲、密西西比河三角洲。

潮流弱、不分叉入海的三角洲:如尖头三角洲、意大利台伯河三角洲。

径流弱、但输沙量大,潮流弱的三角洲:如黄河。

五、三角洲沉积

1.结构

(1)底积层:三角洲的外缘海底,处在三角洲的最底部,水平层理,海象性为主;

(2)前积层:三角洲的前缘外坡,为陆相沉积被海洋作用改造,比底积层颗粒粗,以斜层理为主,要河流的悬移质,是三角洲的主体,含海相生物为主;

(3)顶积层:以粉沙物质为主,水平层理,为陆相沉积。

2.三角洲的沉积旋回