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海岸地貌演化

/coastal geomorphology/
最后更新 2022-12-23
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随着时间的演进,海岸地貌类型、规模和分布格局发生的变化。

英文名称
coastal geomorphology
所属学科
地质学/地质资源与地质工程

海岸地貌演化主要研究海陆交互带(海岸带)的地貌类型、形态特征、组合关系、物质组成及来源,以及地貌形成的动力条件、形成时代和演化规律。

19世纪以前,海岸地貌研究处于地形描述和积累资料的初始阶段。1909年,W.M.戴维斯基于构造、营力和时间三要素,提出上升海岸和下沉海岸的侵蚀轮回学说,建立了海岸发育的系统概念。1919年,D.W.约翰逊出版的《海岸过程和海岸线发育》(Shore Processes and Shoreline Development)一书使研究海岸地貌演化的海岸地貌学成为一门独立的学科。20世纪40年代以来,随着军事和海岸工程建设的需要,海岸地貌进入了动力机制研究阶段。1959年,C.A.M.金所著的《海滩和海岸》(Beaches and Coasts),系统地讨论了海岸地貌发育的动力过程。1962年,V.P.曾科维奇所著的《海岸发育的基本理论》,从动力学观点阐明了海岸侵蚀和堆积地貌的形成机制。随着现代科学技术的发展,物理模拟技术、数学模拟技术和现场观测技术得到快速提高,海岸地貌演化研究已从定性的描述向着半定量和定量的方向发展。

中国的海岸地貌演化研究始于清末民初,当时主要受戴维斯和约翰逊的学术思想影响,比较简单地讨论海岸上升、下沉变化,直至20世纪50年代仍没有多大变化,其中以陈国达发表在《中国科学》上的《中国岸线问题》一文最具代表性。20世纪中叶之后,中国开始以海岸动力地貌学观点进行海岸地貌的调查与研究。1959年开展的“渤海湾动力地貌与塘沽新港泥沙回淤调查”就是这一进展的重要开端,同时开启了基于历史地理学方法进行海岸地貌演化研究。20世纪60年代至21世纪初,中国开展了大规模的海岸带综合调查和多个专项调查,如海岛调查、海湾调查等。经过几十年的调查研究,中国积累了大量的海岸地貌演化的资料,形成了大量的研究成果。

影响海岸地貌演化的因素主要有如下数种。

主要指构造因素和岩石因素。①构造因素中、新生代以来,太平洋板块、菲律宾板块、印度板块向欧亚板块俯冲,形成了东北—东北偏北、西北—西北偏北向的构造带和深断裂,加之古生代及其以前各时代形成的东西构造,就构成了中国现今大的构造格局,中国海岸的总体形态和各大型海湾的形状,就是受上述构造格局控制。构造运动除了上述作用外,还使地壳上升或下沉,致在海岸线附近形成的地貌形态上升到现今海面以上一定的高度,或沉降到海面以下一定的深度成为淹没地貌或埋藏地貌。②基岩因素地球上有沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类,各大岩类中又有多种岩石,每个岩类及其中的每种岩石都有不同的结构构造及物理化学性质,每种岩石对大自然的风化侵蚀及外力作用具有不同的反映,不同的岩类及其不同的岩石在内外营力作用下形成不同的地貌。

包括长周期气候变化和气候条件。①长周期气候变化指地质历史进程中的冰期和间冰期的气候变化。随着冰期和间冰期的交替,世界海面也随着下降或上升,形成于海面附近的海岸地貌,也随之下移或上移;在下一次间冰期或冰期到来时,就成为沉没海底的古地貌或埋藏地貌,或者形成遗留在陆上的古地貌。②气候条件在不同的气候带,因气温、降水、蒸发、风等不同,在海岸演化过程中,其作用的形式和强度各异,从而使海岸地貌发育具有一定的地带性,如珊瑚礁海岸只存在热带地区。

海洋中的波浪、潮汐、海流等海洋动力作用。①波浪作用为海岸地貌发育过程中最积极、最活跃、最重要的动力因素。基岩海岸在海浪冲击作用下不断地被侵蚀,塑造了各种海蚀地貌,如海蚀崖、海蚀柱、海蚀穴、海蚀平台;在砂砾质海岸,在波浪作用下塑造了形态各异的海滩、沙坝、沿岸堤、沙坝—潟湖等地貌,还形成许多如滩肩、滩尖角等微地貌。②潮汐作用包括了水位升降的潮位变化和海水水平运动的潮流。潮差的大小直接影响海浪和近岸流作用的范围;潮流不仅能侵蚀海底、搬运泥沙,同时还能形成特殊的地貌单元,如潮流脊、潮流三角洲体系等。③沿岸流波浪斜向传向海岸或定常风(如东北向季风)吹向海岸时,沿岸便产生向一定方向流动的海流,这种海流沿岸输运泥沙,并形成相应的地貌形态。

入海河流是海岸地貌演化的重要参与者,河流输沙为海岸地貌演化提供了物质条件,河流尾闾的摆动与迁徙关系到河口区海岸的演化进程。如黄河在苏北入海时,该段海岸迅速向海推进,形成广阔的苏北平原;当1855年北迁从山东入海后,苏北海岸废黄河口段就迅速侵蚀后退。

生物在海岸地貌发育演化过程中起着重要作用。在热带海洋中,珊瑚和珊瑚礁的大量发育,形成了独特的珊瑚礁海岸。在红树林、盐蒿等盐沼植物广泛分布区,海水中细颗粒物质易于沉积,能促岸滩淤涨。有些海岸上,生物的繁殖和新陈代谢,对海岸岩石有一定的分解和破坏作用。

当社会经济发展水平较低时,人类对海岸地貌演化干预甚少,海岸演化基本在自然状态下进行。当社会经济发展到一定程度之后,人类在海岸带的活动随之增加,人们有意无意地、直接或间接地干预海岸地貌的演化进程,如各种海岸工程就直接干预了海岸地貌发育,河流的大规模水利工程、流域的综合治理等拦截了大量泥砂,河流入海输沙量减少引起了海岸侵蚀。

海岸地貌演化的研究方法主要有5个方面:①地貌形态法。通过地形测量及不同时期地形水深图对比分析、遥感图像解译分析、侧扫声呐和浅地层剖面探测等技术,分析海岸带内的地貌类型、形态特征及组合关系研究海岸地貌的演变。②地质学方法。通过对地貌体或地貌组合组成物质的地层关系、生物遗存、矿物的研究和测年成果来研究各类地貌体的形成年代、物质来源,以及各地貌体之间的相互关系。③历史地理学方法。通过对历史地理资料和野外考古等方法研究人类时期的海岸演变。④动力学方法。通过研究海岸动力基本特征和物资来源,研究海岸地貌的形成机制及演化趋势。⑤模拟法。通过物理模型和数学模型,模拟海岸地貌的形成演化过程,预测海岸地貌的发展趋势。

海岸带是地球四大圈层相互作用最活跃的地带,而海岸地貌是海岸带地貌的核心,因此研究海岸地貌演化过程,无疑对研究地质学、生态学、海洋动力等都具十分重要意义。由于区位优越,近海的陆域经济发达,人口集中,其结果给海岸带带来巨大压力甚至破坏。因此,研究海岸地貌演化过程,减少自然灾害对保护沿岸人民生命财产安全,保障社会经济的发展都具有十分重要的意义。

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