海洋地质学 -厦门大学海洋地质学考研

5 l# ? {6 `. Y! _

4.海陆交汇处：沿海地形

在意大利阿玛尔夫海岸，海浪拍打岩石海岸的声音会让游客们激动不已，但在维尔京群岛，日光浴者们却只能看到无穷无尽的白色沙滩。

' V* Q i: [( T J& P

在密西西比河三角洲航道上捕鱼的渔民将会发现沿岸的大片沼泽，但是，如果一名水手接近巴西的里约热内卢，将会遇到直接从海上升起的花岗岩圆顶，而在澳大利亚南部海岸着陆的水手将不得不爬上100m的垂直悬崖。

+ x" ]9 `! Y# j0 m; r: c; F" ~

正如这些例子所说明的那样，沿海地区在地形方面差异极大。海岸的形状取决于许多因素，但最重要的是，它反映了海浪的淤积或侵蚀。所以我们开始讨论海岸的时候，先看看海浪在接近海岸时是如何变化的。

世界各地壮丽的海岸风光

I L. f$ c/ I/ i) X6 q* M& Y/ n

4.1接近海岸的海浪

! |) } z; Y) s" a& T

在上一章中，我们讨论了大海中波浪的运动。在海浪中，水分子沿圆周运动。这些路径的半径随着深度的增加而减小，直到地表以下等于半个波长的距离处，水保持静止。在开阔的海洋中，波浪底部，也就是水以波浪形式移动的最低水平，远高于海底，因此波浪运动对海底没有影响。

然而，在靠近海岸的地方，波浪的底部接触到海底，一个经过的波浪会引起沉积物的轻微的来回运动。在靠近海岸的地方，当水变得更浅时，波浪和海底之间的摩擦减缓了波浪较深部分的速度，波浪中的圆周运动变得更加椭圆。

0 v% t1 D% v% x0 h- f

最终，波浪顶部的水在它的底部弯曲，波浪成为破浪(Breaker)。

; A- |4 a7 K; L3 Y; z8 H

, m7 s- \: z1 x g/ h

碎浪顶部翻滚的水与空气混合形成白色泡沫。浪花冲上海岸，激起了海滩上的巨浪。这种上升的浪会持续下去，直到摩擦力和重力使水运动停止。然后重力将海水拉回海滩，形成逆流。

# ~% x, l: M+ @% _9 x

海滩上的浪花和逆流。前一波的水覆盖了潮湿的区域，但后来作为逆流到海滩上。

1 `: x4 Q$ y1 g7 v' v! C

波浪的波峰在接近海岸时与海岸线形成一个角度，这种现象被称为波的折射。通常情况下，当波浪到达海岸时，波峰与海岸线的夹角减小到5°以下。为了理解波浪发生折射的原因，想象一个接近海岸的波浪，它的波峰最初与海岸线形成45°角。

靠近海岸的波的末端首先触底，由于摩擦而减速，而离岸较远的末端继续以它原来的速度移动。这一差异使整个波浪摆动，使它与海岸线更加平行。

" L; n5 P: F8 |/ k0 u

波浪的折射及其对海岸的影响：当波浪以一定角度接近海岸时，就会发生波的折射。斜向海岸的波浪引起沿岸流

& g" D1 K* J' a

海浪沿海滩折射的一个例子

$ \* u+ W+ j9 D1 U

5 Z8 x' O7 l6 @& Q/ K

虽然波的折射减小了波靠近海岸时的角度，但它并不一定消除那个角度。当波浪确实倾斜地到达海岸时，近岸区域的水具有与海岸平行的运动分量。这种沿岸流导致游泳者在离岸的水中逐渐向平行于海岸线的方向漂移。

海浪不停地把水推向岸边。当逆流流到大海时，它可能集中成一股强烈的向海流动，称为离岸流，它垂直于海岸线移动。离岸流每年都会在海滩上造成许多人溺亡，因为它们会把毫无防备的游泳者带入更深的水域。

. }+ A$ S0 ?2 X+ {

当逆流汇聚成狭窄的、将水带到更远的近海的当地洋流时，离岸流就形成了

0 @0 x |6 l& _1 }; u; V& d

4.2海滩和潮坪

2 M' k* M9 _8 o7 `* W4 V

对于数以百万计的度假者来说，理想的假期包括去海滩：一个沿着海岸的倾斜的沉积物边缘之旅。有些海滩由卵石或卵石组成，而有些则由沙粒组成。这不是偶然的，因为海浪会把泥沙和泥浆等沉淀物吹走，带到离岸较安静的水域，在那里沉淀下来。

8 |0 _ ^( U4 }

风暴波能以足够的力量使鹅卵石相互撞击，使它们粉碎，但它们对沙子的影响很小，因为沙粒无法以足够的能量碰撞而破裂。所以卵石滩只存在于附近的悬崖上有大块岩石碎片的地方，如果没有大块岩石碎片的持续来源，海滩上的卵石最终会变成更小的颗粒。

F* l$ c2 s+ c' G j: l' ]

鹅卵石大小的碎屑构成了俄勒冈州的海滩

6 N( u) S' d3 q& E. ?# h9 x4 q

​

& @& k, T8 d6 O0 E8 P5 \' v. V' f* U

波多黎各的海滩由石英砂组成

2 v( h* p' e( U+ \; U

+ c& A8 { d& W

不同的沙粒具有不同的来源，沙粒本身的组成因海滩而异。由长英质到中性岩石风化和侵蚀而成的砂子主要由石英组成，石英是一种耐久的矿物。这些岩石中的其他矿物质经过化学变化形成粘土，然后被海浪冲走。

$ N+ R6 _/ a& ]- m% F, C

由石灰岩、珊瑚礁或贝壳侵蚀而成的海滩主要由碳酸盐沙组成，其中包括微小的贝壳碎屑。而由玄武岩侵蚀而形成的海滩则拥有由细小玄武岩颗粒构成的黑色沙子。

不同种类的沙子组成了不同的沙滩

海滩由不同的区域组成，如海滩剖面图所示，该剖面图垂直于海岸。前滨带(Foreshore Zone)从海上开始，向陆地移动，包括潮间带(Intertidal Zone)和海滩面(Beach Face)。潮间带是潮汐起落的地方，海滩面是一个更陡峭、更凹的区域，海浪在这里猛烈地冲刷着沙滩。

4 x# \+ ]0 z7 C5 v0 }4 g5 o8 H

后滨岸带(Backshore Zone)从被潮水冲断的一个小台阶一直延伸到更近海岸的海滩边缘。后滨带包括一个或多个堤道(Berm)，与由风暴期间沉积的沉积物构成的稍微向陆地倾斜的阶地水平。海滩上的沙子，如果暴露在持续的风中，可能会沿着海滩向陆地的边缘形成沙丘(Dune)，类似于那些沙漠。一些海滩的近岸边缘，发育边缘悬崖或植被覆盖的土地没有受到海浪的影响。

典型的海滩剖面

; c0 z- w: y$ }7 i* p* i' q3 f6 n

( f- v7 P( e; y9 @) d

科德角海滩上的堤道(Berm)

海滩上的沙子不会静止不动，因为典型的波浪作用会使活跃的沙层来回移动。(下面不活动的沙层只有在剧烈风暴时才移动，或者根本不移动。)海滩的宽度最终反映了受频繁波浪作用的区域的宽度。

4 i0 p/ X @2 T; Q5 H" K

海滩上的贝壳可能会随季节的变化而变化，这取决于该地区在不同季节的风暴类型。例如，在中纬度地区，冬季风暴往往比夏季风暴更强、更频繁。冬季风暴产生的较大、较短波长的海浪将海滩上的沙子冲到更深的水中，使海滩变得更窄。但是，波长较长的夏季小波浪会把沙子从海上带进来，并沉积在海滩上。

海滩的宽度会随季节变化

3 o" T$ L8 U: ~) j

当波浪以一定角度滚向海岸时，活动沙层中的沙粒沿锯齿形运动，导致泥沙平行于海滩的逐渐输入；这种运动称为沿岸漂流(Longshore Drift)(或海滩漂移)。

: f; c% L" Z' B! ^/ M

这种锯齿状的形状之所以出现，是因为波浪垂直于波峰移动，斜波把沉积物带向海滩。

) q8 w* q0 k% Y

然而，由于重力作用，逆流直接沿着海滩的斜坡向下流动。随着时间的推移，海岸漂移可能会将海岸上的沙子移动数十到数百公里。因此，地质学家有时把海滩描述为“沙河”。

9 Z" l0 N6 X- L/ I

沿岸漂流的概念：波浪把沙子斜带上海滩，逆流把它带到坡下，因此沙粒呈锯齿状，导致海岸漂移

1 `) I2 M T6 ?7 Y

当海岸线向陆地倾斜时，沿岸漂流会将海滩延伸到开阔水域并形成沙嘴(Sand Spit)。一些沙嘴发育在海湾或河口的开口上，形成湾口沙洲(Baymouth Bar)。有些地区的海岸坡度非常平缓，沉积物供应充分，一个狭窄的沙脊，如果被淹没就被称为离岸沙洲(Offshore Bar)，如果它的峰高于海平面就被称为障壁岛(Barrier Island)。

当古老的海滩沙丘被上升的海平面淹没时，可能会形成与海岸线平行的障壁岛。或者，它们可能在海浪冲击海岸、能量损失、沉积一些沉积物的地方形成。有些障壁岛只是很长的沙嘴，发育在浅海的近海地区。障壁岛和大陆之间的水变成了一个平静的泻湖(Lagoon)，一个从开阔的海洋中分离出来的浅海。

沙嘴、沙坝、障壁岛

沙嘴的例子

' b# R! p1 V: _% ^7 d, {

# B0 D Z- |2 `1 m/ d3 G

湾口沙洲

% W m$ D4 y! L3 b/ P

泻湖将障壁岛和大陆分开

4 p/ G+ y! R0 z

潮滩是指在退潮时露出或接近露出的、接近水平的泥地，形成于受强海浪作用保护的区域。它们出现在泻湖的边缘或被障壁岛保护的海岸上，在那里，在相对平静的水里，淤泥可以堆积成厚厚的、粘稠的层。潮坪为蛤和蠕虫等穴居生物提供了栖息地，因此生物扰动(Bioturbation)会不断地混合沉积物，并破坏层理。

4 Y4 e) W. W$ B0 ?* H+ q( V

潮滩：潮滩是广阔平坦的地区，通常被淤泥覆盖

$ f, o% M9 \9 N9 N0 n( o

由于海滩和邻近地区泥沙的运动，泥沙的平衡(泥沙供给和移除)，在决定沿海地区的长期演化中起着重要的作用。

/ k, f6 H# X( o Y$ M. T* N

河流可以将沙子添加到河段中。它也可能是由海浪从岸边带来的，或由遥远的海岸漂来的。有些沙子可能会被海岸漂移带走，被逆流或离岸流带离海岸，或者被风吹到内陆。沉积物要么沉淀在离岸较深的水中，要么从海底峡谷落入深海。如果新的沙没有取代被移走的沙，海滩段就会变窄。如果沙子的供应量超过了被冲走的量，海滩就会变宽。