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地质：霞山区地层属于新生界第四系的下更新统。主要岩性为一套杂色粘土，粉土质砂、粉质粘土、粘土、砾石和砂互层，其厚度为13.58～254.14米不等。地层产状近乎水平，交错层理发育，与下伏上第三系下洋组呈平行不整合接触。霞山区地表层的第四系松散至半固结积层产状近于水平，其下的基底经历了多期次的构造运动。基底构造格架主要由北东向及北西向基底断裂组成，次为东西向及南北向基底断裂，均为隐伏基底断裂，控制基底形成局部断陷和断隆。

霞山区域由于物理、化学、人力、物力及自然灾害的影响，在个别地方出现了地面沉降、滑坡、崩塌、地裂缝、膨胀土地变形、软土地基变形、环境水污染、水土流失及土地砂化、水库山塘和港口淤积等不同程度的地质灾害。

地貌：霞山区由陆地和一个海岛构成，东西宽10.5公里，南北长12公里，除去海峡，陆地总面积116.97平方公里，其中特呈岛面积3.6平方公里。

霞山区地势北部、西北部较高，逐渐向沿海倾斜，以滨海平原为主，局部为台地，间有丘陵，三者比例约为5:3:2。滨海平原主要分布在东南沿海地带，台地、丘陵处于西北部。海拔高度：滨海平原在2～20米之间，台地在30～50米之间，最高点是三岭山，海拔高度108～165米。本区地势平坦，土层深厚，绝大部分地面坡度在10度以内。 霞山区位于北回归线以南的热带北缘，属热带季风气候，夏长冬短，日照长，气候温和。雨量丰富，分布不均，台风、干旱、海潮、雷电威胁较大。

光热：霞山区太阳辐射较强，日照时间长。7―10月份日照时数量长，分别为215.2小时和194.2小时。 2、3月日照时间短，分别为77.6小时和79小时。光能年平均太阳辐射总量110.28千卡/平方厘米。

气温：霞山属热带季风气候，热季时间较长，寒季时间短，7月气温最高，月均28.9℃。1月气温最低，月均15.8℃。年极端高温38.1℃（1958年5月9日），年极端低温2.8℃（1967年1月17日）。从热量条件看，无气象意义上的冬天。 河流：霞山区只有2条小河：南柳河，塘河。

南柳河 属于浅短河，全长13.5公里。发源于三岭山，流经霞山区海头镇，于霞山区宝满村东注入湛江港湾。该河上中游常年枯水，下游成为城市排污河。

塘河属于浅短河，全长6.2公里，发源于霞山区海头镇屋山村后塘岭。下游已成为城市排污沟。

潮汐：霞山区沿海潮汐属于不规则半日潮，湛江港湾平均潮差2.18米，最大潮差4.52米。自湾口上朔到湾顶潮差增大，涨潮历时长于落潮。潮流受地形控制为往复流，最大涨潮流速2节，落潮流速3节。台风暴潮水位高达6米。 霞山区土地面积116.97平方公里，173322.7亩。其中耕地49496.7亩，园地163.6亩，林地19406.2亩，牧草地15.4亩，居民点及工矿用地49312.8亩，交通用地3776亩，水域45486.4亩，其他未利用土地5665.6亩。

霞山区50%以上为沿海平原，地势平坦，绝大部分地面坡度在10度以下，土地利用率较高。土壤养分含量：滨海沙土田有机质0.21%，全氮0.01%，全磷0.02%，全钾0.48%，pH值6.1。黄砖红壤有机质0.66～1.75%，全氮0.03～0.06%，全磷0.02～0.04%，全钾多在0.29%以下，pH值5.0～5.5。水稻土的低泥炭土田有机质6.90%，全氮0.18%，咸解氮168.5PPM（即百万分之一），速效磷17.6PPM（即百万分之一），速效钾56.7PPM（即百万分之一），pH值6.0。 霞山区两面濒临湛江港湾，海岸线总长28.5公里，其中特呈岛海岸线长7.5公里。

霞山区特呈岛东至东南海滩1000亩原始红树林， 1998年被定为国家级海洋植物保护区。

霞山区水产资源丰富。2000年，霞山区海滩涂面积512.4公顷，10米等深线以内浅海面积约4000多公顷，30米等深线以内的浅海渔场约1400平方公里。离市区10公里之内的渔场有广州湾渔场、雷州湾渔场和湛江港渔场。渔场汛期长、产量高。主要海洋生物：鱼类有鳘鱼、马鲅、马鲛、A鱼、石斑、黑鲳、白鲳、大黄鱼、鱿鱼、墨鱼（乌贼）、章鱼、鲦鱼等。虾类有中国对虾、日本对虾，狗虾、虾姑等。蟹类有锯缘青蟹、梭子蟹、乳斑虎头蟹等。贝类有牡蛎、花螺、青口螺、角螺、红口螺、东风螺、指甲螺、海胆等。腔肠类有沙虫、泥丁等。海兽类有海豚、鲎等。藻类有江蓠、马尾藻等。此外还有海蛇等。 植物资源：霞山区只有少量丘陵、台地，野生植物少，科属少。霞山区约有药用植物460种，油脂植物6种，纤维植物600多种，野果20种，食用药用真菌4种，蔬菜280种。

人工栽培植物种类：树木有木麻黄、榕树、松、桉、云杉、樟树、棕榈、台湾相思树等。农作物有水稻、蕃薯、木薯、小麦、玉米、粟、大豆、花生、甘蔗等。果树有荔枝、龙眼、香蕉、芭蕉、木波罗、木瓜、火龙果等。蔬菜主要品种是白菜、青菜、芥菜、椰菜、萝卜、芹菜、葱、蒜、通心菜、青瓜、西红柿、丝瓜等280多个品种。食用菌有草菇、冬菇、木耳等。花卉常见的有紫荆花、杜鹃花、茉莉、大砺花、月季花、玫瑰花、兰花、各类菊花、桃花等；药用植物有霍香、淮山、胡椒、薏米等。 野生药用植物有金银花、田基黄、鸭瓜草、夏枯草、岗芝麻、地胆头、布渣叶、牛大力木、野菊花等300多种。

动物资源：霞山区野生动物少，人工饲养生物和海洋生物丰富。野生动物兽类有：狐狸、野狗、黄S、水獭、野兔、野猫、穿山甲等7种。两栖爬行动物有：金环蛇、银环蛇、青竹蛇、索蛇、眼镜蛇、草花蛇、蜥蜴等7种。鸟类有白鸽、鹌鹑、画眉、毛鸡、鹧鸪、百灵鸟、麻雀、猫头鹰、鹦鹉、八哥、鹤、乌鸦、喜鹊、燕子和海鸥等30种。海洋鱼类有17目、73科、131属、170种。经济鱼类有32种，有：大黄鱼、斑点马蛟、石斑鱼、白鲳、金丝鱼、海鳗等。虾蟹类主要有对虾科中的6属16种，有墨吉对虾、斑节对虾、中华管鞭虾、锯缘青蟹、中国龙虾和波纹龙虾等。螺类常见的有杂色鲍、爪螺等。此外，还有章鱼、鱿鱼、乌贼，以及海胆、海参、海蜇、海马、泥丁、海龙、海龟等。

人工饲养的有：猪、鸪、金钱龟、野鸭、竹丝鸡、珍珠鸡、毛鸡等。海水养殖的有海鲡鱼、石斑鱼、黄花鱼、红鱼、腊鱼等。淡水养殖的有鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、胡子鲶鱼等。 地表水：地表水全靠下雨，丰水年径流深1017毫米，径流量13.88亿立方米，平水年径流深623毫米，径流量8.5亿立方米，枯水年径流量4.75亿立方米。年平均径流深656毫米，径流量8.95亿立方米。平均每人1534.6立方米，每亩土地490.24立方米。

地下水：霞山区地下水源地面积约107.7平方公里，可开采资源：浅层水16.0万立方米/日，中层水11.59万立方米/日，深层水4.75万立方米/日，总计32.33万立方米/日。