平衡截面的形状不仅取决于波的强度,还取决于组成截面的碎片的颗粒大小 。如果海岸剖面上的沉积物是粗颗粒,如砾石,波浪必须强烈变形才能使其移动 。而强变形波的底速与海速相差较大,粗颗粒必须在陡坡上才能达到动态平衡 。因此,由粗颗粒组成的轮廓的斜率是陡峭的 。相反,如果海岸剖面由细粒沉积物组成,当波底速度很小时,它可以移动 。此时波底与海水的流速差较小,细泥沙在坡度较缓时能达到平衡,因此细泥沙组成的剖面坡度也相对较缓(图7-21) 。
图7-21不同泥砂粒径的平衡剖面图
海岸带的沉积物通常由不同粒径的颗粒组成 。由于粗颗粒被输送到岸上,细颗粒被输送到海里,在波浪的长期作用下,不同粒径的颗粒处于各自的平衡位置 。这样,在剖面上,泥沙颗粒从岸边到海边逐渐变细,剖面的坡度也逐渐变缓 。因此,海岸泥沙由粗到细的分布是波浪作用的必然结果 。
海岸带沉积物的分布不仅取决于颗粒大小,还取决于颗粒的相对密度 。在水下岸坡上,波浪作用强烈的地带也是重矿物富集的地带,重矿物往往根据相对密度的不同分布在不同的地带 。在山东半岛南部,水下岸坡上部重矿物含量较高,但向海洋方向明显减少 。其中,钛铁矿等相对致密的矿物主要分布在5m等深线以内,角闪石和绿帘石主要分布在5m等深线以外,特别是水深10 ~ 15m的地带 。
(2)沉积物横向运动形成的地貌
沉积物横向运动形成的堆积地貌包括水下堆积阶地、海滩、水下砂坝和离岸防波堤 。
1)水下阶地堆积 。中性线以上和以下都有侵蚀带,中性线以下侵蚀带的泥沙不断向海里移动,一部分堆积在水下岸坡坡脚,成为水下岸坡的组成部分 。这是一个水下堆积阶地 。在由粗粒物质组成的陡峭海岸上,发育水下堆积阶地 。
2)水下沙坝 。水下沙坝是指不露出海面,与海岸略平行的狭长堆积地貌 。浅水波在相当于1-2个波高的水深处部分破碎,波峰处翻转的水体强烈侵蚀海底,抬升的水体带动大量泥沙 。这些沉积物一部分被海浪带到海岸,而大部分则堆积在断裂点的靠海一侧,形成水下沙坝 。波浪部分破碎后,各种波要素减少,继续向海岸推进,在相当于1 ~ 2个波高的水深处再次破碎,以此类推,直至完全破碎,形成破碎波流 。在细颗粒组成的缓坡海岸上,可以有许多水下沙坝,其规模和间距向海岸方向逐渐减小 。陡坡上通常只有一到两个由粗颗粒组成的水下沙坝 。波浪在水下冲刷沙坝前坡,在坝后沉积泥沙,导致沙坝两侧不对称,向海坡平缓,向陆坡陡峭 。
季节性风浪改变了波浪破碎点的位置,可引起水下沙坝的迁移 。在风暴季节,水下沙坝运动较深,而在风暴季节,水下沙坝运动较浅 。水下沙坝向岸边移动,并不断上升 。当海平面迅速下降时,可逐渐浮出水面,成为与海岸隔绝的长岛式堆积沙坝,即离岸坝 。虽然把水下沙坝改造成海上大坝还存在争议,但墨西哥湾的水下沙坝确实是在风浪的作用下浮出海面的 。
3)离岸防波堤(离岸沙堤)和泻湖 。离岸防波堤是高出海面一定距离的沙质防波堤,主要是波浪作用的产物 。在到达水线之前,碎波流中所含的泥沙在一定位置形成一个露出水面的堤状堆积体,其主要成分为砾石、沙、贝壳及其混合物,取决于波浪作用的程度和物质供给条件 。离岸防波堤将防波堤内陆侧的海水与外界相对隔离,形成一个半封闭的浅水区,称为泻湖 。其波浪作用较弱,沉积物多为细粒沉积物 。应该指出的是,除了沉积物的横向搬运和堆积之外,对其原因还有不同的看法 。比如,一种观点认为是沉积物垂直运动形成的,另一种观点认为是海平面上升淹没原有堆积地形的结果 。
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