泉州湾表层沉积物粒度特征分析

第３４卷第３期　

２０１５年８月　应用海洋学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ　Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．３　

Ａｕｇ．，２０１５　

泉州湾表层沉积物粒度特征分析　

王兆夺，于东生　

（国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门３６１００５）　

摘要：本文利用福建省泉州湾海域采集的７０个表层沉积物样品，分析了泉州湾表层沉积物粒度参　

数的平面分布特征及输运趋势．对沉积物的粒度参数进行了Ｑ型聚类分析，开展了沉积物曲线特　

征在横向上的分布研究，并针对沉积物不同粒级组分对沉积物来源做了Ｒ型因子分析．粒度分析　

结果表明，不同粒度参数（平均粒径、分选系数、偏态、峰态）在横向上具有不同的变化特征，很大程　

度上受到潮汐水流的影响，同时入海河口、岛屿周边和局部凸凹岸都会成为其影响因素．沉积物输　

运趋势分析结果显示，沉积物主要来源于晋江和洛阳江的输入、研究区南侧海岸侵蚀物向北运移　

后的沉积及外海海流的带入；Ｑ型聚类分析把沉积物分为两群四类，能很好地反应出沉积物粒度概　

率曲线的变化特征；Ｒ型因子分析进一步探讨了沉积物粒度特征可能的影响因素，以陆源碎屑特征　

和水动力变化影响为主，其次是生物碎屑沉积和人工采砂．　

关键词：海洋地质学；粒度参数；粒径趋势；Ｑ型聚类分析；Ｒ型因子分析；沉积物概率曲线；泉州湾　

ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．２０９５－４９７２．２０１５．０３．００４　

中文分类号：Ｐ７３６　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５－４９７２（２０１５）０３—０３２６－０８　

粒度分析是沉积学中的一种常规研究方法，在　

沉积学中占有重要的地位　Ｊ．上个世纪中期，前人　

通过粒度分析来探讨沉积环境开展了多项研究，其　

中包括粒度参数的判别函数、概率值累积曲线和　

ＣＭ图等．沉积物或沉积岩的粒度特征可以揭示其　

在沉积过程中的沉积环境，不同的粒度特征反应了　

不同的水动力条件，同时粒度特征受到其他多种因　

素的控制，如物质来源、地形地貌和人为因素等　

等　。　．随着分析技术的进步，激光粒度分析仪得到　

广泛应用，使得各粒级频率分布更明显细致地显示　

出来，通过数理统计和图像处理，把粒度和显微变　

化进行数字分离，可用于指示古沉积环境　．近年　

来，利用“二维粒径趋势模型”分析沉积物的沉积和　

运移特征在国内获得了广泛的应用　．　

对泉州湾沉积物粒度特征的研究，前人已开展　

了不少工作，着重分析了沉积物的不同粒级组分在　

横向上的分布规律、运移特征及其影响因素　”Ｊ．　

但尚未开展对粒度特征与潮汐水文动力的对比研　

究，也未对沉积物粒度特征开展诸如数理统计分析　

等进一步的深入研究，且其研究范围限于湾内局部　区域．鉴于此，本文根据从泉州湾全湾范围获取的　

表层沉积物样品的粒度分析参数，结合其他已有的　

研究资料，对研究区内沉积物粒度参数在横向上的　

变化特征开展了深入的研究，采用二维粒径趋势分　

析和潮汐平均水动力流速进行对比，同时开展对沉　

积物粒度参数的数理统计分析，对不同粒级组分进　

行Ｒ型因子分析以判断其影响因素．本文工作有助　

于进一步完善泉州湾表层沉积物粒度特征的研究．　

１研究区域与方法　

１．１研究区概况　

泉州湾地处福建省泉州市东南部，位于２Ｉ４。（ｘ】　０ｏ，　～　

２４￣４５＇ｇＹＭ，１１８。３６　００”～１１８。５３　００”Ｅ，是典型的近岸　

江河人海半封闭海湾．湾口向东敞开，口门宽约９　

ｋｍ，口门自北往南有大、小坠岛，将海流分为南北两　

股，海湾岸线总长度约８０　ｋｍ．泉州湾总面积约１２８　

ｋｍ　，其中滩涂面积约８０　ｋｍ　，水域面积约４８　ｋｍ　．　

湾内有晋江、洛阳江两江汇人，共有３０个海岛，面积　

均小于１　ｋｉｎ　，海岛总面积约１．７０　ｋｍ　．　

泉州湾处于扬子板块东南缘，主要断裂发育有　

收稿日期：２０１４—１０－０８　基金项目：国家自然科学基金资助项目（４０９７６０３７）　作者简介：王兆夺（１９８４～），男，硕士研究生；Ｅ．ｍａｉｌ：ｊｏｅｄｏｎｗａｎｇ＠１６３．ＣＯｍ　通讯作者：于东生（１９６１～），男，教授；Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｕｄｏｎｇｓｈｅｎｇ＠ｔｉｏ．ｏｒ

ｇ．ｃｎ　３期　王兆夺，等：泉州湾表层沉积物粒度特征分析　

ＮＥ向长乐一诏安断裂带次级惠安一晋江断裂、　

ＮＮＷ向洛阳江断裂及ＮＷ向晋江一永安断裂，其形　

状很大程度上受到了构造的控制．湾四周主要是由　

花岗岩组成的缓丘，潮上带有红土台地，第四系海　

积．冲积平滩，由于河流动力和潮汐动力共同作用的　

结果，使得不同的部位有不同的沉积特征，东部海　

岸多侵蚀，以砂质为主；西部海岸多淤积，以淤泥质　

为主　埔］．　

１．２材料与方法　

２０１０年在泉州湾全湾范围内用蚌式采样器采　

集了７０个表层沉积物样品，样品站位按１×１　ｋｍ　

的间隔布置，其采样站位如图１所示．粒度分析按　

ＧＢ／Ｔ　１２７６３．８－２００７￣海洋调查规范》第８部分：海洋　

地质地球物理调查　，取湿样约１～３ｇ置于烧杯　

中，加浓度为０．５ｍｏｌ／ｄｍ　的六偏磷酸钠５　ｃｍ。，侵泡　分散２４　ｈ后用Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ　２０００型激光粒度仪进行　

分析，粒级标准采用尤登一温德华氏等比制‘ｐ值粒级　

标准，沉积物分类命名按谢帕德三角图分类命　

名　．对粒度分析结果采用福克和沃德粒度参数公　

式，计算了平均粒径（　）、分选系数（　）、偏态　

（ｓ　）、峰态（　）四项参数，沉积物粒径趋势分析是　

将分析得到的平均粒径、分选系数和偏态３个粒度　

参数，用相邻的两个采样点进行比较可定义８种粒　

径趋势，其中两种类型的粒径趋势在沉积物迁移的　

方向上有比较高的概率，将每个采样点的粒度参数　

与周围相邻采样点的粒度参数进行比较，然后确定　

各采样点的粒径趋势矢量，对每个采样点得到的矢　

量进行合成，得到其在平面上的粒径趋势矢　

量　卫　．利用ＳＰＳＳ１９．０软件对沉积物粒度参数进　

行了聚类分析和因子分析＿２　．　

图１　泉州湾地理位置及表层沉积物取样位置　

Ｆｉｇ．１　Ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｌｏｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｑｕａｎｚｈｏｕ　Ｂａｙ　

２结果与讨论　嚣昙　

２－１　研究区表层沉积物粒度特征　介质的动力决定．　是表示颗粒大小的均匀程度．　

沉积物粒度参数中的　、ｏｒ。、Ｓ　和　等参数，　

ｓ　是用来衡量粒度频率曲线不对称程度的参数，标　３期　王兆夺，等：泉州湾表层沉积物粒度特征分析　。３２９・　

Ⅱ。类样品为１７个，占总样品数的２４．２９％，根据所　

归类的样品，粒度概率曲线表现为正偏细尾、以粗　

粒为主的特征（图４ｃ）；１Ｉ　类样品为７个，占总样品　

数的１０％，粒度概率曲线表现为正偏多峰、粗粒为　

主的特征（图４ｄ）．　

图３　泉州湾表层沉积物粒度参数　

Ｑ型树状聚类　

Ｆｉｇ．３　Ｑ—ｃｌｕｓｔｅｒ　ｏｆ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　

ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｑｕａｎｚｈｏｕ　Ｂａｙ　

２．３沉积物概率曲线特征分布　

根据Ｑ型聚类分析而划分的沉积物分类与沉　积物概率曲线特征较为吻合，其对应的沉积物概率　

曲线特征分布如图５所示，其中Ｉ　、Ｉ：、Ⅱ　、Ⅱ：四　

种类型与图３和图４分类一致．从图５可以看出，研　

究区沉积物粒度参数类型以Ｉ　和Ⅱ　型为主，而　

Ｉ，和Ⅱ　型仅分布在少数区域．具体来看，在大坠　

岛、小坠岛周边的南北水道出现双峰与多峰特征，　

说明水流流速变化比较明显，并且可能有外海碎屑　

物质被海流带人湾口．洛阳江口和晋江口也出现双　

峰和多峰特征，表明河流人海口水流流速变化明　

显，海水搬运与河流带来的碎屑物质共同沉积在河　

口区．另外在湾内中部北侧和南侧凹岸海水侵蚀部　

位均表现出粗粒的单峰特征，可以看出沉积物的概　

率曲线特征很明显地反应了沉积物物源特征和水　

动力条件．同时也说明了研究区沉积物来源总体上　

较为复杂，既有陆源的碎屑物质，也有海水动力作　

用的近岸侵蚀物和潮流带人湾口的外海物质．　

２．４表层沉积物分布特征的影响因子　

因子分析可用来分析各变量之间的关系，以解　

释数据集合　．研究区的７０个样品的粒级组成及　

比例如表１所示，根据粒径间隔１‘ｐ将其分为１２个　

粒级，对这１２个粒级组分进行了Ｒ型因子分析．前　

三种因子方差贡献分别为６９．８８％、１５．１７％、　

８．４０％，累计方差贡献为９３．４５％，其不同粒级组分　

的因子荷载如表２所示．Ｆ　是主导因子，主要由负　

载荷粗粒的砂（２～３ｔｐ）和正载荷细粒的粉砂（５～　

８（Ｐ）与粘土（９～１１‘Ｐ）构成，可以判断出Ｆ　为水动力　

影响因子，水动力较弱且比较稳定，所搬运的碎屑　

物以悬浮沉降为主；Ｆ２主要由正载荷的粗砂（０～　

１‘Ｐ）和负载荷的细砂（３～４（Ｐ）构成，可以判断同样　

为水动力影响因子，但和　性质有所不同，　为水　

动力较强且不稳定，如在河口或岛屿附近突变，引　

起所搬运碎屑物质沉积，在搬运的过程中以滚动或　

跃移的形式为主；Ｆ３主要由正载荷的粗砂（０‘ｐ）与　

细砂（４‘Ｐ）和负载荷的中砂（２‘Ｐ）构成，影响因素比　

较复杂，可能和生物碎屑沉积、人工采砂影响等　

有关．　

２．５研究区潮汐平均流速特征与沉积物粒径运移　

趋势　

根据前人研究　绘制了泉州湾涨落潮流速矢　

量图，本文对其进行简化处理，如图６所示，用于反　

应平均流速主矢量特征．由图６可以看出，主潮流为　

往复式双向流．涨急时，外海潮流进入泉州湾，经　

大、小坠岛南北水道流向湾内，然后分为两支，一支　

沿洛阳江北上，另一支流向晋江；落潮时，湾内洛阳　

江与晋江两支落潮流汇合于白屿附近，落潮主流分　”　２３¨　＝２６　ｍ＂４９８　∞　７　５　∞　＂　

打铝如