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辽东湾是中国纬度最高的海湾。位于渤海北部,在长兴岛与秦皇岛联线以北。为地堑型凹陷。湾底地形自顶端及东西两侧向中央倾斜,东侧深于西侧,最大水深32米。全湾被第三纪以来的厚层沉积物覆盖。湾顶与辽河下游平原相连,水下地形平缓,构成小凌河口到西崴子350千米淤泥质平原海岸。东西两岸与千山、燕山、松岭相邻,水下地形较陡,形成基岩一砂砾质海岸。湾中央地势平坦,沉积黑色微臭淤泥。湾西部从大凌河口、辽河口折向复州湾外,为长180千米的古辽河河谷,谷底相对低5~7米,至水深25米处逐渐消失,现今仍为辽河入海径流及潮流输送通道。湾水含盐度多低于30‰。
辽东湾是中国近海水温最低、冰情最重处,每年都有固体冰出现,受西北风影响,东岸又较西岸为重。春季融冰,成为低温中心。辽东湾为半日潮,湾顶潮差达5米。滩涂宽广,除捕捞水产品、种苇、晒盐外,海水养殖和围垦都有一定规模。较大港口有营口、秦皇岛和葫芦岛等。