本文摘要：摘要:海蝕作用會(huì)誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，為研究青島嶗山地區(qū)的海蝕作用，本研究通過野外踏勘取樣、巖石手標(biāo)本鑒定和偏光顯微鏡下薄片鑒定分析等方法，分析了巖石學(xué)和構(gòu)造特征對(duì)海蝕作用的影響，并以石老人地區(qū)為例分析了海蝕地貌的特征，探討了嶗山地區(qū)的海蝕地貌
摘要:海蝕作用會(huì)誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害，為研究青島嶗山地區(qū)的海蝕作用，本研究通過野外踏勘取樣、巖石手標(biāo)本鑒定和偏光顯微鏡下薄片鑒定分析等方法，分析了巖石學(xué)和構(gòu)造特征對(duì)海蝕作用的影響，并以石老人地區(qū)為例分析了海蝕地貌的特征，探討了嶗山地區(qū)的海蝕地貌分布特征及影響因素。
結(jié)果表明:嶗山海岸基巖為I-A型復(fù)合花崗巖�？购Ｎg能力最強(qiáng)的是白堊系萊陽(yáng)群砂巖，其次為白堊系青山群火山巖和石英二長(zhǎng)巖，再次為堿性花崗巖，黑云二長(zhǎng)巖最弱。斷裂構(gòu)造破壞巖石穩(wěn)定性，促進(jìn)了海蝕作用;石老人地區(qū)以流紋巖為主，在海蝕崖后退過程中，安山巖的侵入體保留下來，形成了石老人海蝕柱;嶗山地區(qū)發(fā)育多種海蝕地貌，受到海浪作用、氣溫條件、鹽類結(jié)晶以及生物作用等外部因素影響。
關(guān)鍵詞:海洋地質(zhì)學(xué),海蝕作用,海蝕地貌,I-A復(fù)合花崗巖,嶗山
嶗山位于山東半島南部，地處36°05'～36°20'N，120°23'～120°50'E之間[1-2]。嶗山三面環(huán)海，常年受到海蝕作用影響，海蝕地貌特征顯著。嶗山屬膠東低山丘陵的一部分，位于膠遼地盾南部[2]。我國(guó)地質(zhì)學(xué)者曾對(duì)嶗山展開多方面的研究。20世紀(jì)80年代，桂訓(xùn)唐等(1989)研究了嶗山晶洞堿性花崗巖的同位素地球化學(xué)特征，計(jì)算了部分巖石的年齡，并分析了晶洞堿性花崗巖18O和D貧化的原因[3]。
20世紀(jì)90年代，韓宗珠等(1991)和趙廣濤等(1997、1998)針對(duì)嶗山花崗巖的地球化學(xué)特征及其成因開展了研究[4-6]。2000年以來，地質(zhì)學(xué)者對(duì)嶗山的研究更加廣泛，徐興永等(2005)和李乃勝等(2003)研究了嶗山古冰川遺跡[1，7]，尹明泉等(2010)、王繼科(2011)和李玉雯等(2015)研究了嶗山地質(zhì)災(zāi)害[8-10]，趙廣濤等(2001)和孫建偉等(2014)研究了嶗山地球化學(xué)特征[11-12]，郭良等(2007)和李乃勝等研究了嶗山花崗巖地貌[2，7]。
海岸帶是海陸空三方交匯的敏感地帶，很容易受到自然環(huán)境和人為活動(dòng)的影響[13-14]，對(duì)海岸帶侵蝕作用的研究日益引起各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。海蝕作用會(huì)誘發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害(如海岸侵蝕和海岸崩塌等)，嚴(yán)重威脅海岸帶地區(qū)人類的生活和生存環(huán)境，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[13]。關(guān)于海蝕作用的研究對(duì)預(yù)防海岸帶地質(zhì)災(zāi)害具有重要的意義，但前人對(duì)于嶗山地區(qū)海蝕作用的研究相對(duì)薄弱。
本研究結(jié)合前人研究成果，根據(jù)手標(biāo)本及巖石切片，確定嶗山海岸基巖的巖石學(xué)特征，分析了巖石學(xué)及構(gòu)造特征對(duì)海蝕作用的影響，并以石老人地區(qū)為例分析了海蝕地貌的特征，探討了嶗山地區(qū)的海蝕地貌分布特征及外部影響因素。
1研究區(qū)概況與方法
膠東地區(qū)的巖漿活動(dòng)從古生代到新生代十分頻繁[15]，中生代主要經(jīng)歷兩次構(gòu)造事件，即印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)[16]。印支運(yùn)動(dòng)的特征表現(xiàn)為揚(yáng)子板塊俯沖于華北板塊之下，形成蘇魯高壓-超高壓變質(zhì)帶、同造山花崗巖以及后造山高堿正長(zhǎng)巖，為郯廬斷裂帶的強(qiáng)烈左行平移[16-17]。燕山運(yùn)動(dòng)開啟后，由于古太平洋板塊N向或NNW向的運(yùn)動(dòng)，華南板塊斜向俯沖于華北板塊之下，在研究區(qū)表現(xiàn)為膠北地體和膠南地體的剪切碰撞造山[2，5]，形成強(qiáng)烈的NE向斷裂。幔源熱液或中基性巖漿沿?cái)嗔褞仙T發(fā)底侵作用，使地殼變質(zhì)巖部分熔融[5，15]。
該時(shí)期主要經(jīng)歷了兩次巖漿活動(dòng)，分別形成了擠壓環(huán)境下的I型花崗巖早期分異產(chǎn)物(石英二長(zhǎng)巖和黑云二長(zhǎng)巖)和弧后拉伸環(huán)境下的I型花崗巖晚期分異產(chǎn)物(正長(zhǎng)花崗巖)以及堿性花崗巖[5-6]。這樣的花崗巖復(fù)合關(guān)系，與澳大利亞拉克倫褶皺帶的堿性花崗巖[18]以及天津薊縣盤山的I-A型復(fù)合花崗巖[19]具有相似的特征。燕山運(yùn)動(dòng)奠定了嶗山地區(qū)現(xiàn)今的構(gòu)造格局、地貌形態(tài)以及海岸輪廓特征[9]。
嶗山形成時(shí)并沒有出露地表，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期表現(xiàn)為緩慢抬升剝蝕狀態(tài)，上覆巖石被侵蝕剝落露出了嶗山巖體[2，9]。受第四紀(jì)冰川作用影響，嶗山地區(qū)發(fā)育典型的古冰川侵蝕和堆積地貌，古冰川侵蝕地貌包括角峰、古冰斗及冰臼等，古冰川堆積地貌包括冰磧丘陵、側(cè)磧堤及冰磧扇等[1，7，20]。嶗山地區(qū)屬溫暖季風(fēng)氣候，同時(shí)又受到明顯的海洋調(diào)節(jié)作用，表現(xiàn)為冬無嚴(yán)寒夏無酷暑，溫暖濕潤(rùn)，降雨充沛的氣候特征[2，9]。
嶗山地區(qū)年平均氣溫為12.1℃，最低溫度出現(xiàn)在1月，為-6.4℃。年平均降雨量為849.9mm，多集中于6—8月，占全年降雨量的58%[9]。充沛的降水形成了以嶗山山脈為分水嶺的放射狀河流體系，這些河流對(duì)嶗山地表形態(tài)的改造十分顯著。河流作用對(duì)嶗山巖體產(chǎn)生面狀侵蝕和線狀侵蝕[9]，破壞巖石穩(wěn)定性。
本研究采用野外踏勘取樣、實(shí)地測(cè)量以及薄片鑒定分析等方法，研究路線以石老人(采樣站位為SL001、SL002、SL003和SL006，下同)地區(qū)為起點(diǎn)，經(jīng)沙子口、流清河(LQ002)、太清宮、返嶺、華巖寺(HY001、HY002)等地區(qū)，以仰口(YK001)地區(qū)為終點(diǎn)。通過野外踏勘和室內(nèi)鏡下薄片分析研究區(qū)內(nèi)的巖石學(xué)特征和構(gòu)造特征，以及它們對(duì)海蝕作用的影響。結(jié)合野外資料和衛(wèi)星圖片資料，繪制了研究路線中的海蝕地貌分布圖。
2結(jié)果與討論
2.1巖石學(xué)特征
趙廣濤等及王世進(jìn)等(2010)已經(jīng)對(duì)嶗山地區(qū)的巖性進(jìn)行了研究[5，21]。本研究針對(duì)嶗山海岸區(qū)域的基巖進(jìn)行研究，并選取8塊典型樣品進(jìn)行鏡下薄片分析。經(jīng)薄片及手標(biāo)本鑒定:SL001、SL003為流紋巖，SL002、HY001為閃長(zhǎng)玢巖，SL006、YK001為石英石巖，LQ002為堿長(zhǎng)花崗巖，HY002為細(xì)晶巖。
SL001和SL003流紋巖樣品取自石老人海蝕柱西側(cè)海岸。樣品SL001鐵質(zhì)侵染極為嚴(yán)重，在鏡下只能看到紅色鐵質(zhì)侵染和細(xì)小的礦物顆粒，結(jié)合手標(biāo)本特征，推測(cè)其為流紋巖。樣品SL003中主要礦物為云母(35%，鏡下面積占比，下同)、石英(25%)和長(zhǎng)石(10%)，還有少量的隱晶質(zhì)，其中云母多為次生成因。此外，在鏡下還可見大量的不透明礦物(約20%)，無特定形態(tài)，礦物顆粒粒徑多不超過50mm，推斷其為磁鐵礦。
SL002和HY001閃長(zhǎng)玢巖樣品，分別取自石老人地區(qū)和華嚴(yán)寺地區(qū)。SL002為似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶約為30%，其中長(zhǎng)石約為20%，云母約為5%，還有少量的角閃石和不透明礦物。長(zhǎng)石多為斜長(zhǎng)石，可見聚片雙晶，粒徑為0.9～1.3mm，最大可至1.6mm。
長(zhǎng)石蝕變比較嚴(yán)重，基本難以看到完整的晶型，呈港灣狀;云母粒徑約0.4mm，晶型多呈破碎狀;不透明礦物推測(cè)為磁鐵礦�；|(zhì)約為70%，其中包括石英(45%)、長(zhǎng)石(20%)、云母(6%)、角閃石(2%)、磁鐵礦(2%)。HY001為斑狀-似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶約為30%，其中長(zhǎng)石約為25%(斜長(zhǎng)石為20%，鉀長(zhǎng)石為5%)，可見聚片雙晶，長(zhǎng)石顆粒蝕變極為嚴(yán)重，可見長(zhǎng)石顆粒的絹云母化。此外還有少量的磁鐵礦，粒徑約為0.4mm，多為菱形粒狀�；|(zhì)約為70%，其中包括石英(30%)、長(zhǎng)石(15%)、隱晶質(zhì)(20%)，還有少量的磁鐵礦。
SL006和YK001石英石巖樣品，分別取自于石老人地區(qū)和仰口地區(qū)。SL006中石英含量高達(dá)90%以上，含有少量云母，可見大量的放射狀氟石，粒徑為0.8～1.2mm，局部可見皂石集合體，呈放射狀或板狀，干涉色較為醒目。
YK001中石英含量約為90%，半自形-他形粒狀，還有少量長(zhǎng)石、輝石和云母，不透明礦物約為2%，推測(cè)為磁鐵礦。LQ002堿長(zhǎng)花崗巖樣品取自流清河地區(qū)，石英約為45%，粒徑為0.5～1.2mm;長(zhǎng)石約為52%，其中大部分為條紋長(zhǎng)石(約為45%)，有少量的鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，長(zhǎng)石粒徑為1.2～2.4mm;可見石英和長(zhǎng)石的文象結(jié)構(gòu)。
此外還有少量的云母和不透明礦物。HY002細(xì)晶巖樣品取自于華嚴(yán)寺地區(qū)，該巖體被HY001閃長(zhǎng)玢巖體穿插切割，表明其形成時(shí)代早于閃長(zhǎng)玢巖體。鏡下可見兩種粒徑石英，一種粒徑為0.20～0.35mm，一種粒徑均小于0.10mm，這種現(xiàn)象可能是由于巖漿脈沖作用形成。
2.2巖石學(xué)特征對(duì)海蝕作用的影響
不同的巖性特征具有不同的巖石物理性質(zhì)，因此在相同的海蝕條件下它們的抗海蝕能力也各不相同。嶗山地區(qū)以巖漿巖為主，約占總面積的90%[9]，這些巖石普遍較為致密，抗侵蝕能力較強(qiáng)。但這些巖漿巖在礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及成巖后作用存在差異，因此表現(xiàn)出不同的抗海蝕能力。華嚴(yán)寺地區(qū)3種巖性在同樣的外力條件下的海蝕特征，通過它們的受侵蝕程度，可以判斷出輝綠巖的抗海蝕能力弱于閃長(zhǎng)玢巖和細(xì)晶巖。
石老人海蝕柱巖性為白堊系青山群火山巖(安山巖)[22]，而海蝕崖以流紋巖為主，具有閃長(zhǎng)玢巖捕擄體。流紋巖受到強(qiáng)烈化學(xué)風(fēng)化作用，可見黃褐色的褐鐵礦條帶以及松散的白色硅質(zhì)物質(zhì)，巖石較為松散，極易受到海水侵蝕作用的影響。因此，也就可以解釋海蝕崖后退，而石老人海蝕柱屹立不倒的現(xiàn)象。
2.3影響海蝕作用的外部因素
嶗山地區(qū)發(fā)育有各種各樣的海蝕地貌，其受到的海蝕作用與巖石學(xué)和構(gòu)造特征有關(guān)，但同時(shí)也受到各種外部因素的影響，這些因素包括海浪作用、氣溫條件、鹽類結(jié)晶以及生物作用。在基巖與海平面接觸部位，拍岸浪具有長(zhǎng)期作用。當(dāng)拍岸浪沖擊基巖時(shí)，海水和空氣強(qiáng)行擠入巖石裂隙，造成壓力正異常，海水退去時(shí)，又形成強(qiáng)大的負(fù)壓，再加上海水?dāng)y帶的沙礫對(duì)巖石的磨蝕，長(zhǎng)期反復(fù)作用導(dǎo)致巖石破碎。而風(fēng)暴潮可以在短時(shí)間內(nèi)造成劇烈的海岸侵蝕作用。在1898—1997年的100a時(shí)間內(nèi)，影響青島的臺(tái)風(fēng)共有130個(gè)，其中有7次造成了風(fēng)暴潮災(zāi)害[25]。
氣溫對(duì)基巖的破壞主要體現(xiàn)在巖石熱脹冷縮和冰劈作用兩個(gè)方面。白天溫度升高，巖石導(dǎo)熱性較差，因此巖石內(nèi)外產(chǎn)生溫度差，導(dǎo)致巖石內(nèi)外膨脹率差異，生成與巖石表面大致平行的微裂紋。夜間溫度較低，巖石表面迅速散熱體積收縮，而巖石內(nèi)部仍處于膨脹狀態(tài)，形成了與巖石表面垂直的微裂紋。長(zhǎng)期作用影響下，裂紋不斷擴(kuò)大增多，巖石表面層層剝落，導(dǎo)致巖石的崩解破碎。嶗山地區(qū)冬季溫度低于0℃，結(jié)冰期大概在12月底開始[26]。
巖石裂隙中的水在溫度降至冰點(diǎn)以下時(shí)結(jié)冰，體積增大，使巖石裂隙增大;當(dāng)溫度上升至冰點(diǎn)以上時(shí)，裂隙中的冰融化成水，滲入到新形成的裂隙中。如此往復(fù)，裂隙不斷增大增多，最終使巖石崩解破碎。基巖的裂縫和孔隙中往往存在高鹽度的水溶液，白天氣溫升高，水分蒸發(fā)，鹽分過飽和從溶液中結(jié)晶析出，體積膨脹使縫隙增大;夜晚氣溫降低，鹽分從大氣中吸收水分潮解下滲，同時(shí)鹽溶液又溶解了新裂隙中的鹽分，然后白天水分蒸發(fā)再發(fā)生結(jié)晶作用，縫隙增大。如此反復(fù)長(zhǎng)期進(jìn)行，最終導(dǎo)致巖石縫隙不斷擴(kuò)大，最終造成巖體崩解[26-27]。
嶗山基巖海岸地帶植物生長(zhǎng)茂盛，其根莖生長(zhǎng)于基巖縫隙之中，產(chǎn)生根劈作用，使巖石裂隙不斷擴(kuò)大，最終造成基巖的破裂崩解。另外，一些粘附在巖石表面的水生生物，其分泌的粘液可能對(duì)巖石具有腐蝕作用，破壞巖石的結(jié)構(gòu)，降低了巖石的強(qiáng)度，使其在海浪作用下更容易破碎。旅游業(yè)在嶗山地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要的地位，而地質(zhì)災(zāi)害制約了其旅游業(yè)的發(fā)展。因此，對(duì)嶗山地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的研究和防治，對(duì)旅游業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。而海蝕作用引起的地質(zhì)災(zāi)害在嶗山海岸區(qū)域占有相當(dāng)大的比重，因此針對(duì)其海岸帶海蝕作用的研究十分必要�；诤Ｎg作用的研究、防治嶗山海岸帶的地質(zhì)災(zāi)害、合理開發(fā)嶗山海岸地區(qū)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
3結(jié)論
(1)采集樣品的巖性與前人的研究成果基本一致，輝綠巖的抗海蝕能力弱于閃長(zhǎng)玢巖和細(xì)晶巖，石老人地區(qū)主要發(fā)育流紋巖，石老人海蝕柱為安山巖侵入體，在海蝕崖后退過程中保留下來。
(2)研究區(qū)內(nèi)白堊系萊陽(yáng)群砂巖的抗海蝕能力最強(qiáng)，其次為白堊系青山群火山巖和石英二長(zhǎng)巖，再次為堿性花崗巖，黑云二長(zhǎng)巖最弱。
(3)嶗山地區(qū)主要發(fā)育NE向斷裂構(gòu)造，這些斷裂構(gòu)造會(huì)破壞巖石穩(wěn)定性，使巖石更容易受到海蝕作用的影響。嶗山海岸線與構(gòu)造線斜交，主要發(fā)育斜海岸，岸線較為曲折。
(4)嶗山海岸帶的凹岸多發(fā)育沙灘，凸岸發(fā)育海蝕崖和礫石海灘等海蝕地貌，這些海蝕地貌主要受到海浪作用、氣溫條件、鹽類結(jié)晶以及生物作用等外部因素影響。
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地質(zhì)論文投稿刊物：《中國(guó)地質(zhì)調(diào)查》于2014年10月創(chuàng)刊，以刊載地質(zhì)調(diào)查重要理論和技術(shù)研究成果，介紹地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)和地質(zhì)調(diào)查工作部署、階段性進(jìn)展及科學(xué)數(shù)據(jù)，探討地質(zhì)學(xué)理論認(rèn)識(shí)和技術(shù)方法創(chuàng)新，搭建地質(zhì)學(xué)研究和地質(zhì)調(diào)查成果交流平臺(tái)為宗旨，是反映中國(guó)地質(zhì)調(diào)查和研究成果及國(guó)內(nèi)外地學(xué)資訊動(dòng)態(tài)的重要載體。
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