近岸海域是海岸带的重要组成部分，受海陆双重影响，地理位置独特，在资源开发和环境保护等方面具有重要的社会经济意义^{[1, 2]}。了解沉积环境是研究海岸带陆海相互作用的重要基础^[3]。粒度作为沉积物最基本要素，是沉积动力学研究的主要对象^[4]。沉积物的粒度受到源与汇的制约，其粒度参数是探究沉积物与沉积环境之间动力学联系的重要纽带^{[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]}，可以标识沉积物输运扩散的方式^{[14, 15]}，反映沉积过程中的水动力条件^{[16, 17, 18, 19, 20, 21]}，判别沉积物的来源^{[22, 23]}。以往研究表明，沉积物分布特征受物源、沉积动力环境的制约。然而，不同区域的沉积物来源和沉积动力环境具有显著差异，其沉积物分布和受控机制存在明显的区域性特点。

四更沙海域具有物源多样、动力复杂、地形多变等特点，南部岸外发育典型的潮流沙脊^{[24, 25, 26]}，北部近岸则受昌化江影响发育一系列水下沙洲堆积体^[27]。四更沙滨海海域独特的地形演变特征与该区特定的沉积环境密切相关。本文试图通过研究四更沙海域的沉积物分布特征和规律，探讨其沉积物分布的受控机制。研究将有助于深入了解该区域的沉积环境和地形演变趋势，为维护我国重要的领海基点之一——四更沙角的岸滩稳定性提供参考；同时，对丰富我国山地中小河流影响的岛屿近岸沉积特征的认识有所帮助。

四更沙海域地处热带，位于海南岛西部，包括昌化江三角洲南翼和整个北黎湾(或称墩头湾)海域。北黎湾位于海南岛西部东方市八所镇北部，濒临北部湾，面积1 429 km²，属于开敞型原生河口湾。该海湾南侧受基岩岬角(鱼鳞角)所控制，北侧则受四更沙反曲沙嘴(四更沙角)动态变化影响。整个北部湾的全日分潮流和半日分潮流基本上属于往复流^[28]。四更沙海域是北部湾的组成部分，潮汐性质为规则全日潮。根据东方海洋站1978—2007年验潮资料统计，该区最大潮差为3.40 m，平均潮差为1.48 m。而潮流性质则为不规则全日潮流，无论涨潮流还是落潮流，近岸流速均较小，岸外流速逐渐增大，流向基本与岸线平行^[29]。波浪受季风影响，冬季盛行NE偏N风，夏季盛行SE和SW风。根据东方站1988~2007年波浪要素统计，全年常浪向为SSW，平均波高为0.69 m。

2013年1月对四更沙及其邻近海域，按1 km×1 km网格进行底质取样，采样深度控制在约5 cm的表层，采样点位置如图 1所示，此次现场调查共采集沉积物样品185个。

图 1 研究区域概况及沉积物采样点位置 Fig. 1 Sketch map of the study area and location of sediment sampling

图选项

对获取的沉积物样品进行粒度分析，其中粒径均小于2 mm的沉积物采用Mastersize2000型激光粒度仪测试，而对于含有大于2 mm的样品则采用筛析法和激光粒度仪相结合的综合分析法^[30]，由于两种分析成果之间会出现粒径级交混复杂的情况，参照《河流泥沙分析规程》(SL42—2010)对综合分析法级配序列进行调整综合。

沉积物类型的划分及其命名采用Folk(1970)沉积物分类方法^[31]。粒度参数计算，包括平均粒径Mz、分选系数σ、偏态Sk和峰态Kg，采用Folk & Ward ^[32]的方法。将上述计算结果通过Kriging插值，高斯低通滤波过滤，从而得到整个研究区域粒度参数的空间分布图。此过程采用Golden Software Surfer 12.0软件处理实现。

研究区沉积物以砂和泥(粉砂和黏土组分之和)组分为主。185个样品的各粒级百分含量，砾为0.01%~59.85%，在67个站位出现；砂为1.52%~100%，均值为47.11%；粉砂为0.02%~80.35%，均值为35.83%；黏土为0.01%~33.46%，均值为10.43%。

研究区沉积物组分存在显著的分区特征。砾石主要分布于研究区的北部，其含量高值区(>20%)大致呈带状分布，其他区域不含或含极少量的砾石(图 2a)。砂含量高值区(>60%)主要位于昌化江三角洲南翼、北黎湾北部，且砂含量自西向东具有两边高中间低的特征，南侧鱼鳞角附近区域的砂含量也较高；砂含量的低值区(<15%)主要分布于北黎湾湾顶以南区域(图 2b)。粉砂含量分布趋势大致与砂含量分布趋势相反，其含量高值区(>60%)主要位于研究区南部，其含量低值区(<15%)主要位于研究区北部，而研究区中部则为不规则过渡区(图 2c)。黏土含量高值区(>20%)主要分布于研究区的西南角和北黎湾南部的部分区域，其低值区(<5%)主要位于北黎湾北部岸外海滨区(图 2d)。

图 2 四更沙海域表层沉积物砾石、砂、粉砂、黏土百分含量分布 a.砾石含量；b.砂含量；c.粉砂含量；d.黏土含量 Fig. 2 Composition distribution of gravel,sand,silt and clay

图选项

根据Folk(1970)沉积物分类方法，研究区沉积物类型多样，共有12种类型。其中，砂质粉砂、粉砂、粉砂质砂、含砾砂居多(图 3)，分别占总的类型的23.2%、15.1%、14.6%、11.9%。

图 3 四更沙海域表层沉积物Folk分类 a.含砾碎屑沉积物；b.无砾碎屑沉积物 Fig. 3 Textural classification of sediments based on Folk method a. Gravel-bearing sediments; b. Clastic sediments without gravels

图选项

沉积物平均粒径变化范围较大(-0.70~7.13 φ)，由北向南，沉积物分布依次为含砾砂、砂质砾、 砾质砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂，大体呈现逐渐变细的分布特征(图 4)。东西向分布则具有两侧较粗，中间较细的分布特征。各沉积物的组分和粒度参数见表 1。

图 4 沉积物类型分布图 Fig. 4 Distribution of sediment types

图选项

砂质粉砂(sZ)：平均粒径φ=4.50~6.65，主要粒级是粉砂，占38.76%~72.72%，其次是砂，占10.07%~49.81%，黏土含量占15%左右。分选系数为1.88~2.59，平均2.22，分选较差或差，偏态的均值为0.05，属于近对称。主要分布在研究区中部海域，研究区南部海域也有少量分布，分布最为广泛。

粉砂(Z)：平均粒径φ=6.25~7.13，主要粒级是粉砂，占66.40%~80.35%，其次是砂，占15.50%~28.73%，黏土含量较少，约为5%。分选系数为1.88~2.59，平均1.72，分选较差，正偏。主要分布在研究区南部海域，分布较为集中。

粉砂质砂(zS)：平均粒径φ=2.79~4.62，主要粒级是砂，占50.40%~88.78%，其次是粉砂，占25%左右，黏土含量约占8%。分选系数为1.06~2.73，平均2.12，分选较差或差，正偏。其分布和砂质粉砂类似，也主要分布在研究区中部海域，且与砂质粉砂交错分布。

含砾砂((g)S)：平均粒径φ=1.47~3.23，主要粒级是砂，其平均含量达到了98.12%。砾石、黏土和粉砂的平均含量均小于1%。分选系数为0.3~1.29，平均0.67，分选较好，偏态均值为-0.19，属于负偏。主要分布在研究区北部的海滨堆积区。

平均粒径(Mz)：平均粒径反映了沉积物颗粒的粗细，在一定程度上也反映了源区物质和搬运介质的动力。研究区表层沉积物Mz变化于-0.70~7.13 φ，均值为4.13 φ(图 5a)。沉积物平均粒径变化范围较大，且平均粒径等值线的分布和底质沉积物粒级分布趋势基本一致，由北向南逐渐增高，而东西向则为中间高，两侧较低。

图 5 研究区表层沉积物各粒度参数分布 a.平均粒径；b.分选系数；c.偏态；d.峰态 Fig. 5 Distribution of grain size parameters

图选项

分选系数(σ₁)：分选系数反映了粒径频率曲线的扩散程度，用来衡量相对于平均粒径而言粒径分布范围的大小。研究区沉积物分选系数变化于0.30~2.73，均值为1.75(图 5b)。根据Folk和Ward(1957)分选性等级表，四更沙海域沉积物中43%分布于分选较差的区间(1.00~2.00)，40%分布于分选差的区间(2.00~4.00)，这与研究区复杂的水动力条件有关。而分选较好的区域则零星分布于靠近四更沙嘴南部的区域和研究区的西北部。

偏态(Sk₁)：偏态反映了粒径分布曲线的不对称性。表层沉积物偏态变化于-0.77~0.73，均值为0.09(图 5c)。其中，极正偏(Sk₁>0.3)约占23%，主要分布于研究区的中部，并在整个研究区域都有零星分布。正偏(0.1<Sk₁<0.3)约占23%，主要分布于极正偏的外围呈条带状分布。近对称(-0.1<Sk₁<0.1)约占31%并主要分布于研究区南部。负偏和极负偏占比相对较小，极负偏主要分布于研究区北部的近岸区域，负偏主要在八所港附近。

峰态(Kg)：峰态反映了粒径频率分布曲线的尖锐程度，用以衡量样品中主要粒级相对集中的程度。 研究区表层沉积物峰态变化于0.52~4.35，均值为1.13(图 5d)。沉积物峰态呈现中等偏宽平特征，中等峭度以宽(Kg<1.11)约占74%，表明粒度分布较为分散，沉积物的组成比较复杂，同样也表明研究区水动力环境比较复杂。

Flemming三角图式共分为25个区，分别指示不同的沉积动力环境。根据沉积物中砂的含量分成S、A、B、C、D、E等6个组分，从S 到E，离粉砂端元越近，沉积物粒径越细；按黏土在泥质成分中的含量分为6个不同的水动力区(I~VI)，从I到VI，离黏土端元越近，水动力越弱^[33]。研究区沉积物主要分布在II区，部分分布在I区和III区(图 6)，反映四更沙海域的水动力总体较强。

图 6 四更沙海域沉积物三角图式 Fig. 6 The ternary diagram of sediments

图选项

根据不同的沉积动力环境，结合物源状况及地形地貌条件，研究区可以大致分为3个亚沉积环境：四更沙岸外海滨沉积区、北黎湾中部沉积区和八所港沉积区(图 7)。

图 7 四更沙海域沉积分区图 Fig. 7 Deposition district in the Sigengsha littoral zone

图选项

四更沙岸外海滨沉积区主要位于研究区北部，自昌化江三角洲南翼至四更沙嘴。 该沉积环境分区三角图式(图 8a)显示，本区样品参数点主要分布在S、A-Ⅰ和B-Ⅰ区。表明该区域沉积物粒径粗，水动力强。

图 8 近岸海域各分区沉积物三角图式 a.四更沙岸外海滨；b.北黎湾中部；c.八所港近岸 Fig. 8 ernary diagrams of different deposition division in Sigengsha littoral zone

图选项

北黎湾中部沉积区主要包括北黎湾中部区域及其邻近海域。该沉积环境分区三角图式显示(图 8b)，本区样品参数点分布较为分散，在S、A-I、B-I、B-II、C-II、D-II、D-Ⅲ均有分布，表明沉积区动力较为复杂，呈现较强的过渡区性质。

八所港近岸沉积区主要包括从湾顶南部到鱼鳞角邻近海域。该沉积分区三角图式中显示(图 8c)，样品参数点分布在D-II、D-III区，表明该沉积区沉积物粒径较细，水动力较强，但相对前两个沉积区较弱。

北黎湾是一个开敞型海湾。冰后期海侵，北黎湾所处的低洼地带被海水入侵，成为向陆凹进的弧形海湾^[34]。沉积物的粒度分布特征主要受控于物源和沉积动力环境。该研究区沉积物主要来源为河流供沙，外海来沙和沿岸输沙等，由于受北部昌化江入海泥沙及沿岸波流等动力作用，加上独特的地形特征，相应沉积物的组成、粒度分布较为复杂。

从横向来看，研究区沉积物平均粒径具有两侧粗，中间相对较细的分布特征。近岩区域受波浪掀沙和搬运作用的影响，较粗的沙滩沉积物被搬运到近岸并沉积，近岸沉积物偏度多为负偏和近对称(图 5)，也表明该区域搬运介质动力强，细粒沉积物在此处沉积少而亏损，表现为沙滩沉积物物源特征^[35]。随着水深的增加，风浪掀沙和搬运作用减弱，潮流输沙作用逐渐占主导。潮流最大流速等值线与岸线平行，且岸边流速较小，离岸流速大^[29]，尤其在研究区西边，流速可达0.8 m/s以上，是该区域的强流区。水深大于10 m的区域即研究区西部的沉积物受到强潮流的影响，粒径略粗于水深小于10 m的区域。受波浪和潮流的共同影响，研究区沉积物平均粒径横向上表现出两侧粗，中间相对较细的分布特征。西部沉积物粒径分布曲线多为双峰或多峰，东部则多为单峰，这与西部地形浅滩深槽相间，而东部地形则比较平坦相关。

从纵向来看，根据沉积动力环境，将四更沙海域分为以下3个典型沉积区。

该区域为高能砂质粗粒沉积区，砂组百分比含量高达78.68%，同时也是砾石分布的主要区域，沉积物平均粒径为1.42 φ，主要分布有砂质砾、砾质砂、含砾砂和砂(表 2)。该区沉积物主要来源于昌化江入海的粗颗粒陆源物质。昌化江是海南第二大河，其年均径流量约为36.3亿立方米，年输沙量约为77.7万吨，年平均含沙量为0.22 kg/m³，径流量和输沙量年内分配极不均匀，洪季径流量占全年的71.4%，输沙量占全年的89.3%^[36]。洪季，尤其是台风暴雨等极端天气条件下，昌化江向海输送大量泥沙。黏土、粉砂等细颗粒物质，则随着波浪和潮流主要以悬移方式向西南方输移。砾石、粗砂、中砂、砂等粗颗粒物质，受北部湾顺时针密度环流的影响，向西南方向推移^[37]，受水下地形的摩阻和消能作用，于昌化江入海口至北黎沙嘴近岸一带沉积，发育一系列堆积地貌：昌化江口外海滨北黎沙嘴、北黎湾北侧的四更沙嘴以及水下沙洲堆积体^[27]，地形起伏较大。一系列堆积地貌的形成，反过来又阻止粗颗粒泥沙进一步向西南运移，尤其是两个反曲沙嘴的阻挡，使得粗颗粒泥沙在两个沙嘴附近迅速堆积，加速沙嘴的动态变化。枯季，昌化江入海泥沙较少，沙嘴及水下堆积体则受到侵蚀，侵蚀下来的泥沙受NW向风浪的影响向南输运。

该区为中能粉砂质砂和砂质粉砂过渡区，主要为砂组和粉砂组，百分比含量分别为47.89%和40.15%，黏土占11.93%，与岸外海滨沉积区相比砂含量减少，粉砂含量增高明显，黏土含量也有一定的增高，平均粒径变细，分选性变差(表 2)。沉积区主要分布有粉砂质砂和砂质粉砂。沉积物来源比较复杂，既有昌化江入海的较细颗粒的细砂和粉砂，也有岸外滨海沉积区水下堆积体侵蚀带来的泥沙，还有随波浪和潮流从外海带来的悬浮泥沙沉积。沉积物主要以跳跃搬运和悬移搬运为主。该区域波浪作用开始减弱，潮流作用加强。北向浪受四更沙嘴的阻挡，进入北黎湾中部沉积物波能减弱；南向浪则受鱼鳞洲的阻隔产生折射，波能也减弱。沉积区西部主要为粉砂质砂，中东部则主要为砂质粉砂，沉积物分布与潮流场西部强、东部弱的分布一致。

该区为低能粉砂和黏土细粒沉积区，水下地形平缓，粉砂组百分含量占64.43%，黏土和砂组含量则相对较小，分别占19.06%和16.49%，沉积物平均粒径最细为6.13 ，主要分布有粉砂及部分砂质粉砂和砂质泥(表 2)。北黎湾南北两侧的地貌，虽在同一波场环境下，却形成了不同的地貌类型，从其沉积物分布和粒度参数上也可以得到明显的反映。该区域岸段的走向大致呈NNE—SSW方向，冬季盛行的NNE风对该岸滩的侵蚀作用较弱，夏季盛行SE和SW风时，外海波浪向海湾传播时受到鱼鳞角阻挠，导致北上的沿岸泥沙向海湾外侧方向输运。因为海湾南部鱼鳞洲基岩岬角向西突出，阻拦了南侧沿岸泥沙继续北移。可见保护鱼鳞角岸段的稳定对维护该海域水深和减少八所港泥沙回淤有重要的作用^[34]。该分区的主要水动力为波浪，全年常浪向和强浪向为SSW。昌化江来沙对该区影响很小，沉积物主要是来自外海细颗粒悬移质随潮流途经该区域，由于水动力环境减弱，部分落淤于此。

(1) 四更沙海域地形独特复杂，沉积物类型多样，包括了12种沉积物类型，以砂质粉砂、粉砂、粉砂质砂和含砾砂为主；沉积物平均粒径变化范围较大(-0.70~7.13 φ)，且总体呈现由北向南逐渐变细的分布趋势；分选程度表现为较差—差—较差的变化特征。

(2) 基于Fleming三角图式，结合研究区沉积物来源、水动力特征及地形条件，将四更沙海域分为3个沉积环境：四更沙岸外海滨沉积区、北黎湾中部沉积区、八所港近岸沉积区。

(3) 研究区沉积物分布特征受沉积物来源和水动力及地形条件共同影响。横向分布上，西部主要受强潮流输沙影响，东部近岸则主要受波浪掀沙和搬运作用影响，表现为两侧粗，中间相对较细的特征。纵向上，四更沙岸外海滨沉积区，沉积物主要受昌化江影响，粒径粗，表现为河口沉积特征；北黎湾中部沉积区，沉积物粒径分布范围广，表现为较强的过渡区特性；八所港近岸沉积区，沉积物粒径最细，泥沙来源主要为外海带来的泥沙。