海水的運動及其地質作用

海水以波浪、潮汐、濁流與洋流四種形式進行著運動，成為海水地質作用的基本途徑。

波浪

一般特征

波浪(wave)主要由風摩擦海水而引起，也可因潮汐、海底地震以及大氣壓的劇烈變化而產生。波浪的大小依風速和傳播時間而定，如風速達到1.1m/s，且持續吹動，便產生波浪。

在外海，波浪發生時，波形沿水平方向向前傳遞，而水的質點則是在原地做上下旋轉運動而無實質性位移，有如在風的吹動下滾滾向前的麥浪。

波浪外形有高低起伏，波形最高處，稱為波峰( wave crest）；最低處，稱為波谷（wave trough）；相鄰兩波峰間的距離，稱為波長( wave length）；波峰到波谷的垂直距離，稱為波高(wave high)。第一波過去，次一波來到同一地點所需時間，稱為周期，波形在單位時間內前進的距離，稱為波速( wave velocity）。波長、波高、波的周期和波速是波浪的四要素。

一般情況下，波高不超過4m，波長不超過數十米。大風暴時，波高可達15-30m，最大波長可達8多米。由于水的內摩擦作用，水質點的圓周運動半徑是隨深度增加而減小乃至消失的。波浪向深部傳導一般不超過波長的1/2。在深度達1/2波長時，波浪運動幾乎停止，這一深度界面稱為波浪基面( wave base），或浪基面。

當波浪由外海向淺水帶傳遞時，由于水深逐漸變小，波浪的運動便能到達海底。當水深小于1/2波長時，波浪下部的水分子運動受到海底阻礙和摩擦變為橢圓形，愈近海底其扁度愈高。及至海底，水分子只做前進后退運動。這時，上層水體的運動速度大于下層，致使波長縮短，波高加大波峰變尖。波浪愈接近海岸，波浪的變形愈明顯。最后波峰超前并且翻卷破碎，稱為破浪( breaker）。破浪涌向海岸，拍擊海岸，稱為激浪（surf）。

地質作用

在淺水帶，波浪的運動一般能影響到海底，促使海水循環，使海水中富含氧氣，有利于底棲生物生存繁衍，有利于海底沉積物的氧化、磨圓、分選，有利于形成波痕、交錯層理等原生沉積構造。

在近岸帶，波浪的地質作用更為顯著。首先，由基巖組成的海岸會遭其強烈的侵蝕破壞。激浪施加于海岸巖石的壓力每平方米可達幾十萬牛[頓]以上。海水擠進巖石的裂縫，壓迫裂縫中的空氣，促進巖石崩裂瓦解。強大的激浪可以拋擲巖塊以撞擊海岸，破壞力甚大，由可溶性巖石組成的海岸，還會同時受到海水的溶蝕，海岸的破壞就更加快速。

其中堅硬的以及斷裂不發育的巖石抵抗海蝕的能力較強，軟弱的以及斷裂發育的巖石抵抗海蝕的能力較弱。結果，前者便突出成為海岬( strait），后者便凹入成為海灣（gulf）。伸入海中的較堅硬巖石也可被侵蝕成各種地貌，如形似橋狀的海蝕拱橋( marine bridge）、直立水面的海蝕柱( marine stack）。由堅硬巖石組成的海岸一旦崩塌，則可形成陡峭的海蝕崖( marine cliff）。

海岬

海蝕柱

海蝕崖的下部可形成海蝕洞穴( marine cave）。海蝕洞穴進步發展可形成平行海面的海蝕凹槽( marine trough）。海蝕凹槽的上部巖石如發生崩塌，海蝕崖便后退。海蝕作用沿基巖裂隙帶發展可形成海蝕溝谷( manne canyon）。隨著海蝕崖的后退，原海蝕凹槽上部巖石發生崩塌，原凹槽底部可變成為向海微傾斜的近似平坦的基巖臺地，其上常有砂、礫沉積物，稱海蝕平臺( submarine platform）。

在激浪的持續作用下，海蝕平臺可逐漸加寬。海蝕平臺發展到一定寬度后，在地殼穩定或海平面無明顯升降的條件下，波浪的能量全部消耗在沿寬闊平坦海底的摩擦之上，不再發生侵蝕，這時的海岸橫剖面稱為海蝕平衡剖面( marine balanced section）。隨后，如地殼明顯抬升或海平面明顯下降，原有海蝕平臺就會高出海面，成為海蝕階地( marine terrace），不再受到淹沒。因而海蝕階地是該地地殼明顯抬升或海平面明顯下降的標志。相反，如果地殼明顯下沉，則淪為水下海蝕階地。

海蝕平臺

波浪的作用還能引起近岸帶沉積物的搬運和再沉積。當激浪進擊海岸時，形成向陸地前進的水流，稱為進流( ingression current）。如波浪的前進方向與海岸垂直，則進流就將水下的砂、礫向岸上搬運。隨著進流能量的耗散，部分砂、礫留在岸上，部分砂、礫隨回流( reflux）搬回水下。在進流與回流的往返作用下，砂、礫充分磨圓和分選，一部分留在海岸形成礫灘、沙灘或沙壩，另一部分沉積在離岸一定距離的水下，形成平行海岸的沙堤( sand barrier）或沙壩( sand bar）。

如果波浪斜擊海岸，浪流在與海岸接觸處會發生流向的變化，形成平行海岸流動的水流，稱為沿岸流( longshore current）。沿岸流攜帶砂屑物沿岸搬運。如遇彎曲的海岸線或遇海灣，沿岸流的動能會降低，流速變小，搬運物即逐漸沉積下來，成為向海灣方向尖滅的沉積體，稱為沙嘴( sand spit）。如果沙嘴或沙壩把近陸的一部分水域與外海隔開，使其轉變成湖泊，即潟湖( lagoon）。如果海岸曲折，海岬、海灣交錯，從外海到達海岸帶的波浪將在岬角處聚集能量，發生侵蝕；在海灣中則消散能量，產生沉積，形成海灘( beach）。

在由松散沉積物構成的平坦海岸地帶，波浪的侵蝕作用弱，前述侵蝕地形難以形成，但是波浪對碎屑物的搬運和堆積作用顯著，可形成各種沉積地形。

潮汐

在日月引力的作用下，海平面發生周期性升降的現象，稱為潮汐（tide）。海水(含地球上的一切物體)恒受月地引力及月地系統圍繞其質量中心旋轉而產生的離心力的共同作用(日地引力較弱，也有影響)。

在地球的向月端引力大于離心力，合力指向月球，海水鼓起，發生漲潮( rising tide）；在地球的背月端因離心力大于引力，合力背向月球，海水也鼓起，也發生漲潮。與此同時，在距離向月點90°的地面上，海水面相應降低，發生落潮( falling tide）。月球繞地球旋轉一周所需的時間為24小時51分，故同一地點每隔12小時25分30秒就有一次漲潮，在兩次漲潮之間即發生落潮。

此外，因地月系統繞太陽運行，當出現新月和滿月(農歷初一和十五)之后1-2天，月、地、日三者位于同一線上，太陽的引力與月球的引力疊加，形成大潮( spring tide）。當出現上弦月或下弦月(即農歷初八、九及廿二、廿三)后1-2天，月地的連線同地日的連線垂直，形成小潮( neap tide）。

錢塘江大潮

由潮汐引起的海面高度變化迫使海水做大規模水平運動，形成潮汐流( tide current）。漲潮時，潮水涌向陸地：落潮時，潮水退回海中。

在平坦海岸帶，潮水的漲落會影響到相當寬闊的范圍，對海岸及其巖石反復侵蝕、搬運和再沉積，影響著沉積物的性質和特征。在河口地帶，如河道狹窄，則潮流的侵蝕與搬運作用會很強烈，不能形成三角洲。如河口處有水下沙堤，則可抬升浪高。當潮水涌進狹窄的水道時，可形成強潮，潮高可激增至數米、十余米，流速增快，可達每秒數米：落潮時潮水奔騰而下，河口遭受強烈沖刷。如果河口向外海呈漏斗狀展開，可形成三角港( triangular harbour），如錢塘江、恒河、葉尼塞河、亞馬孫河、泰晤士河、易比河等河流的河口均是三角港。潮汐引起的海水運動具有強大的能量：利用海水的潮汐能量發電是獲得能源的重要途徑。

內容摘錄自舒良樹版《普通地質學》