1.主要河流
研究区位于莱州湾南岸,地理坐标为36°40′—37°20′N,118°30′—119°50′E(图5-25)。海岸线西起小清河河口,东至莱州市虎头崖,全长约113km,海岸潮滩类型为粉砂淤泥质。本区属暖温带大陆性季风气候区,年平均气温12.2℃,最低气温-3.6℃,最高气温26.2℃,年平均降水量559.5mm,年平均蒸发量1 936.7mm。区内地势南高北低,小清河、弥河、白浪河、虞河、潍河、胶莱河等短源河流经本区,汇入莱州湾。从山东中部山地、丘陵区向北、向东流的一些中、小河流在莱州湾南岸入海。径流量以潍河最高,小清河次之;输沙量以潍河最高,弥河次之(庄振业等,1991)。这些河流历史上经历了多次摆动,其中以潍河和弥河摆动较为频繁。
图5-25 莱州湾南岸晚更新世以来3次海侵范围示意图
莱州湾南岸属滨海冲积海积平原地貌,普遍发育新生代松散沉积地层,出露的地层主要为第四系全新统和更新统的冲积、海积沉积层,由南向北、自东向西,地层厚度逐渐增大(冷莹莹,2009),其中,白浪河、虞河一带的沉积层最大厚度超过500m。海岸潮滩宽阔,一般为5~10km,最大达20km,岸滩淤涨。潮滩微地貌发育,古河道及现代潮流沟渠密布,河流间湾、沉积洼地、贝壳堤分布广泛,在平均高潮线上,常发育平缓沙坝与宽而浅的潟湖,沙坝由贝壳及其碎屑组成,大高潮时,海水可以漫过,潟湖宽0.5~2km,水深0.5~1m。
2.气候及水文
第四纪以前莱州湾南岸属于上新世亚热带湿热气候期,更新世属于冰期与间冰期气候交替期,全新世属于冰后期温暖气候期,晚更新世以来气候波动频率不断增大,干燥化趋势愈来愈强,气候日趋干旱。古、今气候特点为地下卤水的蒸发浓缩提供了有利气候条件。莱州湾潮汐多为不规则半日潮,向两侧潮差逐渐变大。莱州湾还是一个多风暴潮的地区。据记载,在过去的200年里,莱州湾出现风暴潮多达70余次,而在1949—1987年期间就出现过26次。海潮和风暴潮的盛行,加之蒸发量大,为地下卤水形成提供了极为有利的气象水文条件。
3.古沉积地理演化
早更新世、中更新世时期虽然在环渤海局部地区出现少量海侵层或咸水沉积,但大部分区域在新生代大地构造背景下,形成大面积陆相沉积区。在晚更新世早期的沧州海侵之前,岩相古地理以河湖相沉积为主。在构造坳陷带为深湖盆地,在隆起带为浅湖盆地,其间夹有多条河流冲积带。在莱州湾南岸主要是多条河流形成的冲积扇带;现代潍河以东则缺乏中更新世地层,为剥蚀平原。
4.多源河流三角洲沉积模式
河流三角洲是被河流带来的沉积物在岸上和近岸的堆积体,包括在三角洲平原及其近岸水域被波浪、海流、潮汐和再沉积等各种海洋动力所分选的沉积物。当河流向海洋供应物质的速度大于海流搬运走的速度,河口处就形成三角洲沉积(薛春汀等,2008)。
莱州湾南岸入海河流主要为弥河和潍河,其次有白浪河、虞河和胶莱河等。莱州湾南岸平原是泰沂山地丘陵北麓山前倾斜平原的东段,南依泰沂山地丘陵,东接胶东丘陵,西北临黄河现代三角洲平原,地面高程一般在海拔50m以下,地势向北倾斜,自南而北地貌类型依次为冲洪积平原、河海积平原和海积平原。自晚更新世以来潍河-弥河三角洲向海进积20~55km,在现今海岸附近加积厚度超过50m,显然属于三角洲沉积。
潍河-弥河三角洲是一个由多条河流共同塑造的三角洲。前三角洲黏土质粉砂是各河流共同贡献的结果;每条河口之外形成各自的三角洲前缘,主要由极细砂组成;河口间湾沉积物是两条相邻河流共同塑造的,主要为黏土质粉砂;由于河口位置的侧向摆动,三角洲前缘极细砂和河口间湾黏土质粉砂会交替出现。从而形成了在相对较深水区发育有海侵体系域的潮坪和陆架沉积物(一部分属于高位体系域)及高位体系域的前三角洲、三角洲前缘-河口间湾、下三角洲平原和上三角洲平原的完整层序(图5-26)。(www.daowen.com)
图5-26 晚更新世以来莱州湾多源河流三角洲沉积相模式(据薛春汀,2008,修改)
5.浅埋古河道及海岸潟湖
李道高等(2000)根据地层中保留的河流相砂体沉积对埋藏古河道进行识别。莱州湾南岸浅埋古河道(埋深60m以内的埋藏古河道)分为弥河、潍河和白浪河3个系统,其空间分布都与其所属河流的冲洪积扇体的分布范围相吻合。从分布形态上看,3个系统的浅埋古河道带大多数呈掌状、放射状,向北靠近扇体前缘,一般呈指状分支、放射带状分布;向南接近扇体顶部又连成一体,呈片状分布。古河道的形成及发育受基底构造及新构造运动的制约及控制。
莱州湾南岸在大地构造上处于济阳坳陷、沂沭断裂带和胶北隆起带3个构造单元的结合部位,沂沭断裂带的北段纵贯该区中部,以西属济阳坳陷,以东属胶北隆起。胶北隆起区新构造运动以缓慢抬升为主,胶莱河除河口段外,发育于该构造单元的剥蚀堆积平原上,其干流又是元、明代人工开凿的运河,故其古河道不发育。沂沭断裂带北段及其以西的济阳坳陷区域,第四纪以来缓慢沉降,为古河道的发育提供了构造条件。区内潍河、弥河和白浪河发育于该构造单元的沉降平原上,其中、上游河段又都是流经新构造运动不断抬升的山丘区,这3条河流冲洪积扇及古河道都比较发育,浅埋古河道带还是咸水入侵的主要通道。
潟湖具有浅海、滨海和陆上封闭水域的基本属性。莱州湾海岸潟湖主要发育于滨外沙坝内侧的沿岸半咸水、咸水区,与海洋保持一定程度沟通,潮汐、波浪作用不强,属于浅水低能系统,其水文状况主要取决于地下淡水、咸水的补给量和蒸发速率。由于莱州湾海岸蒸发量远高于径流量,潟湖水体盐度大于海水,故表层为入流,底层为出流,形成逆河口环流非稳定系统。莱州湾南岸古潟湖或古湖泊主要分布于寿光牛头镇以及侯镇、南孙、固堤、夏店至平度新河镇以北,是由河口湾演变而成的。海岸潟湖的寿命很短,一般小于1 000a,许多末次冰期后形成的海岸潟湖或因水浅易淤塞而淡化为沼泽,在较开阔岸段,强烈的波浪潮汐作用或破坏沙坝,或推动沙坝向陆迁移而使潟湖消亡。其中,气候变化是本区潟湖消亡的根本原因,河流变迁是潟湖消亡的直接原因。淄水改道、弥河东徙、白浪河西移直接导致各自入注湖泊——巨淀湖(清水河)、黑冢泊、别画湖的消亡(张维英等,2003)。
6.地下卤水分布
根据地下卤水层埋深、水文特征和形成年代特征(秦蕴珊等,1985),将地下卤水分为3层(郑懿珉等,2014):第一层为潜水-微承压卤水层;第二层包括第一、第二承压卤水层;第三层包括第三、第四承压卤水层,第一至第三承压卤水层为主要地下卤水层,第四承压卤水层为次要地下卤水层。第三承压卤水层和第四承压卤水层赋存于第Ⅰ海相层,第一承压卤水层和第二承压卤水层赋存于第Ⅱ海相层,潜水-微承压卤水层赋存于第Ⅲ海相层。
3个海相层的卤水分布在水平方向上基本呈条带状分布(图5-27)。在虞河以西,因受海水及内陆淡水的影响,在羊口镇—大家洼镇—央子镇一带卤水浓度最大,各层TDS值基本都超过100g/L,形成了中间高浓度带,近岸、远岸低浓度带的分布格局。第Ⅱ海相层的卤水分布范围最广,其次是第Ⅰ海相层,第Ⅲ海相层的卤水分布范围最少。第Ⅰ海相层的卤水TDS值为50~130g/L,第Ⅱ海相层的卤水TDS值为50~165g/L,第Ⅲ海相层的卤水TDS值为50~140g/L,以第Ⅱ海相层的卤水TDS值高,储量多。
在垂直方向上,上层受大气降水影响,下层受咸水、微咸水的顶托补给,形成了上、下低浓度层,中间高浓度层。上部潜水层卤水与地表水、海水有密切的水力联系,水位及浓度受大气降水、地表水影响较大,当处于夏季汛期时,地下水水位明显升高,并且出现浓度降低现象,旱季则相反。中、下部承压卤水层封存条件好,受潮汐及大气降水影响较小,卤水浓度高且稳定。在28.0~55.0m深度范围内卤水TDS最高值为100~165g/L,往上、往下浓度依次降低并逐渐过渡到咸水。卤水和咸水间并无固定界限,往往同一含水层中咸水和卤水并存,咸水与卤水的界面随着界面两侧水力压差的改动而移动。
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