**章 绪论
**节 海洋地质灾害概念
第二节 海洋地质灾害研究现状
第三节 海洋地质灾害类型划分
第四节 南海主要地形地貌特征
第五节 南海主要地质灾害特征
**节 海洋地质灾害概念
1976年,国际工程地质与环境协会(Intemational Association of Engineering Geology,IAEG)主席阿尔努(M. Armould)教授在发表的《地质灾害一保险和立法及技术对策》一文中提出了“地质灾害”(geological hazard)一词,他把滑坡、崩塌、泥石流、地震灾害看成是一种地质灾害。地质灾害一词英文共有三种表达方式:geological disaster、geological hazard和ge-hazard。地质灾害是作为自然灾害的一种被提出来的(刘守全等,2000),是由于各种地质作用(自然的、人为的或综合的)使地质环境发生变化(突发或渐进的),对社会、财产和人类生命和生态环境造成危害,并造成人类生命财产损失和破坏的现象和过程(夏东兴等,1993;柳源,1999;廖有民,2003)。地质灾害是自然灾害之一,是由地质因素引起的自然灾害,其致灾因子是地质因素。它表述了受灾单元遭受致灾因子的作用,从而构成灾害这样一个完整的概念(李烈荣,2000)。
海洋地质灾害是指海底或海岸带在内外动力作用下发生地质体的移动或变形造成的灾害,及其可能造成的对海洋I程设施和工程环境灾难性的损害(杨子赓,2000)。海洋地质灾害也是自然灾害的一种,是海洋产业发展中危害*大的一种灾害。
海洋灾害地质因素是指海洋中已经导致灾害发生的,或者潜在的可能导致灾害危险的地质因素,包括某些地质体、地质作用或地质现象等,如地震、浅断层、海底滑坡、浅层气、活动沙波、麻坑等。有些灾害是多种成因的,如滑坡可以由地震引起,也可以由风暴对海底沉积物作用产生。麻坑的形成可能与海底埋藏的天然气或沼气的外溢有关,也可能形成于高速沉积环境中的孔隙水外溢等。
海洋地质灾害从近岸、浅海到深水区,从陆架、陆坡到海盆区都有发育,不仅在海岸带和近岸浅水区发生,在深水区也有危及海上工程的海洋地质灾害存在(图1.1)。沿海地区是海洋和大陆交互作用地带,自然灾害种类多、频率高、破坏严重,主要有海平面上升、地面沉降、海水倒灌、河道淤积、地层失稳、海岸侵蚀、滑坡塌陷、土地盐渍化、地下水质变差以及断层活动、地震等地质灾害和相关的自然灾害(鲍才旺和姜玉坤,1999;郭炳火等,2004;夏真等,2005;李培英等,2007)。近海和浅水区主要发育海底滑坡、埋藏古河道、海底沙波、崩塌与塌陷、侵蚀沟槽、浅层气、峡谷及活动断层等地质灾害。深水海底浅层常常存在的滑坡、浅层气、天然气水合物、浅层(水)流、地震海哺等地质灾害,这些地质灾害会给油气钻探作业带来很大的风险和挑战(周波等,2012)。在深水油气开发工程前期,调查深水区域环境,识别、圈定各种地质灾害类型,分析其赋存环境和成因机制,评价各种地质灾害危险的规模和频次,成为关乎深海油气开发能否成功的关键(刘乐军等,2014)。
随着社会经济的发展,对海洋的开发和利用强度加大,人工岛建设、围填海、海洋钻井平台建设、海底管线铺设、海底构筑物建造等各种海洋工程受海底地质灾害的影响显著增加。若对潜在海洋地质灾害因素的重视不够和调查不充分,加上应急预案和安全管理等措施不到位,发生海洋地质灾害导致的危害会越来越大(陈东景等,2009,2010;王海平等,2016)。近年来,随着深水油气勘探开发的快速发展,涉及深水钻井安全的海洋地质灾害事件越来越多。
图1.1 海底灾害分布示意图(据Chiocci,2011修改)
本书根据大量实测资料与前人调查和研究成果,对南海陆架、陆坡、海盆及台湾东部海域普遍发育的海底滑坡、海底峡谷、海底沙波、麻坑、古河道、浅层气、活动断层及地震等主要地质灾害因素的分布规律做综合分析研究,为海洋区划和综合开发利用提供科学依据。
第二节海洋地质灾害研究现状
一、国外海洋地质灾害研究
国外海洋地质灾害研究工作起步较早,欧洲各国、美国及加拿大等发达国家的小比例尺近海海底调查已基本完成。发达国家开展的海洋地质灾害研究工作重点已经转向针对特定地区(多为海上油气田、海底滑坡区与地震多发带等)和深海、半深海的高分辨率成图、建模与定量解释、风险评估与灾害预警等(赵广涛等,2011)。联合国在1987年通过决议,确定在20世纪*后十年开展“国际减轻自然灾害十年”活动。1991年,联合国国际减轻自然灾害十年(International Deeade for Natural Disaster Reduction,IDNDR)科技委员会提出了《国际减轻自然灾害十年的灾害预防、减少、减轻和环境保护纲要方案与目标》(PREEMPT),在规划的三项任务中的**项就是进行灾害评估,把自然灾害评估纳为实现减灾目标的重要措施。一些国际组织提出了多项重大自然灾害评估的国际合作计划(马寅生等,2004)。
欧美国家21世纪初期或更早之前就联合完成了针对陆架滑坡稳定性的专项研究,如加拿大分别于1996年、1998年、 2001年在斯科舍陆架塞布尔(Sable)岛砂质区开展了重复性多波束调查。加拿大地质调查局对获得的不同时期底形资料进行了比较研究,如沙波波脊的轨迹变化研究(李日辉,2003)。
加拿大海岸斜坡稳定性研究计划(Coastal Slope Stability-Canada,2000~2002年),对加拿大陆坡稳定性进行分区;查明天然气水合物及浅层气分布范围,为海底电缆、输油管线和海上钻井作业等浅海工程提供保障;了解陆架边缘海底断裂作用机制;建立陆架滑坡评估工具和方法(Locat and Lee,2002;Mienert,2004;刘乐军等,2004)。
欧洲大陆斜坡稳定性研究计划(Continental Slope Stability-Europe,2000~ 2004年)。该计划由挪威的特罗姆瑟大学、卑尔根大学和奥斯陆大学岩土研究所、法国海洋开发研究院、英国南安普敦海洋学中心、英国地质调查局、意大利海洋地质研究所、西班牙巴塞罗那大学等学校和机构联合完成。他们选取了欧洲10个典型区域进行研究,建立了已经发生或可能再次发生滑坡的地区的海底沉积物物理力学性质数据库,并对大陆边缘、河口三角洲和海湾在自然和人类活动作用下的海底斜坡稳定性进行了评价(Haflidason et al,2001;Locat et al,2001;Mienert,2004:刘乐军等,2004)。
英国自然环境研究理事会(Natural Environment Research Council,NERC)率先资助了2015~2018年由英国国家海洋中心(National Oceanographic Center)和美国蒙特雷水族馆研究所(Monterey BayAquarium Research Institute,MBARI)和美国地质调查局(United States Geological Survey,USGS)的科学家联合在蒙特雷(Monterey)峡谷进行的大型观测研究计划(Casalbore et al.,2011;Chiocci and Ridente,2011;徐景平,2014)。
位于挪威的国际地质灾害中心通过整合各方面有利资源(包括欧洲和美国的科研院所与石油工程公司),开展了海洋地质灾害研究项目,研究区以挪威海域为主,研究主要内容包括海底斜坡稳定性评价、大陆边缘海底斜坡潜在触发机制、浅层气与天然气水合物作用机制、地球物理探测方法及数据处理与成像等。例如,欧洲大陆边缘-欧洲被动大陆边缘的斜坡稳定性项目是在欧洲科学基金会的组织与支持下开展的。该项目的主要目标是探讨欧洲陆缘不同的地质背景下斜坡稳定性,范围从大西洋南欧陆缘河流作用沉积体系和地中海,一直到北冰洋斯瓦尔巴群岛以北的高纬度冰川作用陆缘。该项目主要包括海底地形和地貌图绘制、地质和岩土参数的相关性研究以及天然气水合物对地质特性的次要影响研究等内容(赵广涛等,2011)。
二、我国海洋地质灾害研究主要进展
我国对于海洋地质灾害的调查研究,是自20世纪80年代初期随着海洋油气的大规模勘探与开采逐渐发展起来的(叶银灿,2011),研究热点逐步由近海向深海延伸(刘杰等,2018)。前人针对海洋地质灾害的分类、特征、成因、危害及研究趋势进行了较为深人的研究,并取得了丰富的研究成果。
1986~1992年,我国在联合国开发计划署技术援助下,地矿部第二海洋地质调查大队*次对南海北部珠江口盆地东部油气区面积为8万km2、水深20~1000m区域进行了大面积的区域性调查研究,创立了适合我国海域特点的先进技术路线和工作方法,共完成了九幅1:20万比例尺的系列图件,开展了区域性海底地质灾害及工程地质条件评价,查明南海北部的潜在地质灾害划分为两大类13种类型(寇养琦,1993b;冯志强等,1996)。
1985年以来,在广东省科学技术委员会青年科学基金和中国科学院南海海洋研究所资助下,前人对华南沿海地质灾害开展了研究工作。1996年,詹文欢等编写了《华南沿海地质灾害》一书,对韩江三角洲、珠江三角洲、漠阳江三角洲、电白近海、琼州海峡和珠江口盆地等典型地区的地质灾害进行详细的分析,重点论述了研究区地质灾害的形成条件、类型和发育规律,同时对华南沿海地质灾害的经济损失估算模型、综合评价以及防治对策进行了初步探讨(詹文欢等,1996)。
1997年,许东禹等编写了《中国近海地质》一书。在我国近海地质环境基础上,分析了各种地质灾害存在的因素,进行了区域稳定性分析和灾害地质分区的初步研究(许东禹等,1997)。
1997~2001年,国家海洋局组织实施了“我国专属经济区和大陆架勘测”国家重大科技专项,其中开展了地质灾害环境调查和评价工作。对南海、南黄海、东海及周边海域开展了系统地质灾害研究和综合评价,编制了1:250万黄东海、南海灾害地质图,并进行了海岸带灾害地质分类和中国海岸带灾害地质分区。
1998~2000年,广州海洋地质调查局开展了大亚湾近岸海洋地质环境的调查评价工作,通过综合地球物理调查(包括测深、旁侧声呐、浅地层剖面、单道地震等技术方法),查明了大亚湾近岸潜在的地质灾害类型及其分布特征。通过钻探及柱状样实验分析、静力触探,结合地形地貌、底质类型分布及潜在的地质灾害分布状况,进行了区域工程地质评价。项目*次对我国海岸带从空中、水体到海底以下100m海洋地质环境与地质灾害进行立体调查,具明显的开拓性和示范效应。大亚湾近岸海洋地质环境与地质灾害调查项目是我国*次开展的1:10万海岸带地质环境及地质灾害综合评价,所采用方法的多样性和综合性超过以往任何调查项目,填补了这一-领域的空白,具有示范性、开拓性和较强的实用性。为当地建设做出了重要贡献。
1998~2005年,广州海洋地质调查局开展了1:10万“珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查”,并编制了1:10万珠江口潜在地质灾害因素分布图。项目对珠江三角洲近岸水域的海水化学要素、环境质量、水动力、地形地貌、沉积物、浅地层结构、潜在地质灾害以及海底工程地质条件进行了综合分析与研究,对海洋地质环境进行了综合评价与预警,并对该区海洋开发和工程建设提出了建议(夏真等,2004;马胜中和陈太浩,2006)。
2001年,广州海洋地质调查局开展了1:10万“大鹏湾近岸海洋地质环境与地质灾害调查”项目,对大鹏湾海域地质灾害开展了调查和综合分析,进行了潜在地质灾害类型及其分布的综合研究工作,对大鹏湾的海洋地质环境进行了定量-半定量的综合评价(夏真等,2004)。