埕島海區(qū)海底地形地貌及淺層結(jié)構(gòu)分析

摘 要：本文通過調(diào)查和分析埕島海區(qū)不同時期的海底地形、地貌和淺層結(jié)構(gòu)特點，研究其演變規(guī)律，分析其對平臺或其它海洋構(gòu)筑物的潛在風險因素，客觀地反映勝利油田埕島海區(qū)海底的現(xiàn)勢情況，起到防災(zāi)減災(zāi)的作用。

關(guān)鍵詞：埕島 地形 地貌 淺層結(jié)構(gòu) 影響 防災(zāi)減災(zāi)

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0116-03

1855年黃河入渤海以來，一直到1976年黃河改道清水溝入海之前，黃河多次在埕島海區(qū)入海，其挾帶的大量泥沙在埕島海區(qū)附近海域沉積，又由于黃河尾閭段的擺動，從而形成了相互疊置的水下三角洲堆積體。此期間，三角洲前緣斜坡向海延伸，形成了三個向海的砂咀，水深也逐年變淺。1976年后，黃河改道清水溝入海，本區(qū)的泥沙等物質(zhì)來源迅速減少，在海流和波浪作用等水動力的沖刷和破壞作用下，海岸線迅速蝕退，海底表層受到嚴重的沖刷，水深開始加大，形成了許多新的沉積地貌單元。

1 海底地形

1.1 深度基準面的統(tǒng)一

自1985年黃河海港修建起，為了測量工作的需要，在埕島海區(qū)前沿于1986年、1997年和2001年先后進行了三次大地網(wǎng)測量工作。通過對比發(fā)現(xiàn)，埕島海區(qū)前沿陸地高程變化較大，而且在樁西、黃河海港和孤東地區(qū)的高程變化也不一致，其中，樁西地區(qū)變化最大，黃河海港和孤東變化次之。樁西老九井三角點（帶水準點）高程變化：1997年大地網(wǎng)高程比1986年大地網(wǎng)高程低n15+CzaPko1Q5KIQCjC6six+4/XGYXuiA5aIVRd6AVE=0.415 m，2001年大地網(wǎng)高程比1997年大地網(wǎng)高程低0.21 m，2001年大地網(wǎng)高程比1986年大地網(wǎng)高程低0.625 m。18年時間，平均年變化量為0.03～0.04 m。

由于深度基準面的不統(tǒng)一，給資料分析帶來一定的困難。所以，此次歷史資料分析時，采用線性變化原則，對歷史資料的深度基準面進行校正。

1.2 埕島海域歷史水深

根據(jù)1999年調(diào)查資料顯示，研究區(qū)水深在1～20 m的范圍之間，地勢是西南高東北低。其中水深在1米到4米的淺海平緩區(qū)域?qū)挾葹?公里，海底坡度在1/3000～1/1500之間；4～15 m的水深區(qū)域?qū)挾却蠹s為9 km，海底坡度在1/1000～1/300之間，是研究區(qū)內(nèi)水深變化比較明顯的海域，海底坡度較大；15～20 m的水深區(qū)域?qū)挾却蠹s為6 km，海底坡度小，水深變化不大（圖1）。

1.3 埕島海域現(xiàn)在水深

根據(jù)2012年調(diào)查資料顯示，研究區(qū)水深在3～20 m的范圍之間，地勢仍然是西南高東北低。其中水深在3～6 m的淺海平緩區(qū)域?qū)挾葹? km，海底坡度在1/3000～1/1500之間；6～14 m的水深區(qū)域?qū)挾却蠹s為9 km，海底坡度在1/1000～1/250之間，是研究區(qū)內(nèi)水深變化比較明顯的海域，海底坡度較大；14～20 m的水深區(qū)域?qū)挾却蠹s為6 km，海底坡度小，水深變化不大（圖2）。

1.4 等深線對比

根據(jù)圖2，發(fā)現(xiàn)埕島海區(qū)整體還是以沖刷為主，越靠近岸其沖刷量越大?？拷莱贝蟮滔蚝? km的條帶區(qū)域，沖刷量在3 m左右；水深5～12 m區(qū)域，地形起伏大，特別是靠近導管架附近，局部就有2 m左右的沖刷凹槽；15 m以深區(qū)域，水深變化不大，總體呈現(xiàn)出沖淤平衡。

2 海底地貌

2.1 地貌形態(tài)

海底地貌是海底自然地理環(huán)境要素的重要組成部分，其形成、發(fā)展變化及空間分布受許多因素影響。研究區(qū)內(nèi)的海底地貌特征主要受海底泥沙、海洋動力環(huán)境（波浪和潮流）以及人工建筑物的影響[14]。

黃河來水來沙量大小制約埕島海區(qū)的形成與演化，同樣海岸灘涂的發(fā)展變化也受其影響。在河水入?？陂T附近，由于大量泥沙的不斷快速堆積，致使河口沙咀不斷向海淤進，河口附近海岸及水下岸坡不斷向海淤進。而在其它黃河泥沙無法達到的海岸地區(qū)因無沉積物補給，完全受海洋動力條件的影響，則出現(xiàn)程度不同的向岸侵蝕，因此埕島海區(qū)海岸淤進速率快、變動大。海岸線的變化與黃河尾閭的改道密切相關(guān)。一般來說，行水時河口淤積，停水時河口沖刷。整個埕島海區(qū)海岸時沖時淤，此沖彼淤，入海河口區(qū)以淤為主，不斷把海岸線向海推進。遠離入?？趨^(qū)的海岸線和曲折的海岸線多以沖蝕為主，有向平直化演化的趨勢。

本研究的埕島海區(qū)位于黃河三角洲北部區(qū)域，1976年黃河改道后，原沉積在三角洲上的沉積物在波浪和潮流等海洋動力因素的作用下，進行重新分配，原有的沉積環(huán)境被重新改造。

埕島海區(qū)泥沙運動主要受波浪和潮流等的綜合作用，波浪是底質(zhì)泥沙再懸浮的主要動力，潮流是泥沙搬動的主要載體。研究區(qū)海域，10 m水深以淺潮流作用較強，對海岸和海底地形造成侵蝕最大的區(qū)域是在破波帶以內(nèi)，底質(zhì)泥沙被波浪重新懸浮，細粒物質(zhì)被潮流帶往它處，粗粒物待波浪動力衰減后基本原地沉積下來。這一過程易導致破波帶以內(nèi)的沉積物逐漸粗化和海岸帶侵蝕后退。

人工建筑物也是影響本區(qū)海底地貌的主要因素。1976年后，本區(qū)泥沙來源減少，海岸線開始不斷后退。為了保護黃河海港和樁西油田，從上世紀八十年代末起，在海灘上高潮線附近陸續(xù)建起防潮堤，防潮大堤建成后，堤外的淺灘在海流的侵蝕作用下逐漸消失，原來不規(guī)則的曲折岸線逐漸向大堤根部靠近，形成與防潮大堤走向一致的、規(guī)則的岸線，有效地控制了海岸線在平面上向陸地方向推進。同時海底管道電纜的鋪設(shè)、海底平臺的建設(shè)，改變了原來的海洋動力環(huán)境，使海洋動力局部加強，泥沙運動活躍，泥質(zhì)岸灘沖淤變化快而不穩(wěn)，岸灘蝕退非常嚴重。

2.2 埕島海區(qū)目前的地貌特征

根據(jù)收集的埕島海區(qū)109個井場的調(diào)查資料，分析各個井場的水深地形、旁側(cè)掃聲納、淺層剖面等資料，可知，大多數(shù)井位海底微地貌類型為平滑海底地貌，沖刷地貌和斑狀地貌只是在局部海域出現(xiàn)，說明埕島海域的海底大都已進入一個穩(wěn)定的階段—斑狀海底地貌到平滑海底或粗糙海底地貌逐步過渡的階段。研究區(qū)的海底微地貌及分布見圖3。而研究區(qū)內(nèi)的侵蝕地貌，由于海底土體的物質(zhì)成分和固結(jié)程度不均勻，沖蝕程度也不均一，同時作業(yè)平臺、管纜的存在使波能輻聚和擴散導致的流場變化，使局部地段發(fā)生明顯的差異侵蝕現(xiàn)象。主要包括侵蝕突起、沖蝕溝槽、侵蝕坑、波紋狀海底以及人工地貌體。

3 研究區(qū)淺部地層結(jié)構(gòu)及分布特征

3.1 地層單元的劃分

研究區(qū)位于現(xiàn)代埕島海區(qū)，該區(qū)沉積物源相對充足，地層發(fā)育穩(wěn)定。調(diào)查獲得的淺地層剖面，各反射界面明顯，地層反射結(jié)構(gòu)清晰，可揭示海底面以下40 m以內(nèi)晚更新世以來的沉積地層的大致分布特征。在淺水區(qū)，由于淺剖記錄受到聲波二次反射波的干擾，反射特征不甚清晰，對淺地層剖面解譯帶來一定的難度，對地震單元的分析有一定的差異。

通過對將淺地層剖面與穿過地層剖面地質(zhì)鉆孔地層對比，并結(jié)合各個剖面的地震相反射結(jié)構(gòu)、波組特征和反射界面特征（如上超、下超、頂超或削截等），研究區(qū)可連續(xù)追蹤了4個主要的層序反射界面，從上往下依次為T0、T1、T2、T3（如圖4），界面特征如下。

T0：是海底反射面，表現(xiàn)為振幅強、能量高、連續(xù)性好，其起伏形態(tài)主要反映了海底地形的變化；T1：可認為是1855年黃河改道由渤海入海之前的海床面，中強反射振幅，界面連續(xù)，可連續(xù)追蹤，構(gòu)成了埕島海區(qū)現(xiàn)代沉積底界；T2：是該區(qū)在冰后期海平面上升過程中形成的初次海泛面，是一個界面連續(xù)性好，中強振幅，全新世淺海相軟泥沉積層底界面；T3：界面波狀起伏，局部呈V或U的河谷狀下切到下伏地層之中，界面連續(xù)性一般、強振幅的侵蝕面；

因此，根據(jù)這4個主要的層序反射界面，可將研究區(qū)內(nèi)晚更新世以來的沉積地層劃分為4個主要地震單元，由上往下依次命名為A、B、C、D。

3.2 地震單元特征及其沉積環(huán)境

（1）地震單元A。

地震單元A位于海底面（T0）與反射界面T1之間。分析認為，T1界面可解釋為埕島海區(qū)現(xiàn)代沉積的底界，在測區(qū)北部受研究區(qū)內(nèi)沉積動力條件的影響，反射界面T1會和T0合并。其上被向北進積的緩傾狀反射層所覆蓋，1976年黃河改道由墾東流路入海以后，測區(qū)內(nèi)陸源物質(zhì)供給減少，A單元表層在海洋動力作用的改造下，局部表現(xiàn)為蝕退現(xiàn)象。從整體上看，A單元為向北進積的水下楔形堆積體，厚度大致在0～6米之間。地震單元A被解釋為1855年黃河改道由渤海入海至今在該地區(qū)形成的現(xiàn)代三角洲沉積記錄。

（2）地震單元B。

地震單元B位于反射界面T1和T2之間，地震界面T2呈小角度向外海傾斜、中強振幅貫穿全區(qū)，界面連續(xù)性極好，被解釋為冰后期海平面上升過程中形成的初次海泛面。T1和T2之間的地層B，屬于淺?！氯侵尴喑练e，層內(nèi)反射界面多以微小角度傾斜、呈平行狀向外海延伸，反映了層位沉積時期環(huán)境相對穩(wěn)定的特點，層內(nèi)沉積物主要以粉質(zhì)粘土為主，層厚穩(wěn)定，大致在6～8 m之間，地層形成年代新、含水量大、土質(zhì)松軟是該區(qū)域內(nèi)工程施工主要回避的地層。

（3）地震單元C。

地震單元C位于反射界面T2和T3之間。地震界面T3連續(xù)性較差，呈波狀起伏，局部呈V或U的河谷狀下切到下伏地層之中。分析認為，本區(qū)在冰河時期暴露于水面，河流作用在本區(qū)上部形成一套河流相沉積層。在全新世，大陸冰川融化，海面上升海洋動力將原有的古陸面夷平即T2界面，C單元沉積即為測區(qū)由陸地向海洋環(huán)境過度過程中形成的湖沼—— 河流相沉積。主要包括了滯留沉積和后期的河道充填沉積。河道內(nèi)部充填沉積物物性和動力條件的不同而表現(xiàn)出多種類型的反射，如高角度傾斜交錯反射、復(fù)雜的波狀-雜亂反射、亞平行反射及不同角度的前積反射。層位厚度極不均勻，薄層處層位厚度不足2 m，而在河谷下切較深處層厚厚度可達10 m左右。

（4）地震單元D。

地震單元D是位于反射界面T3之下與T3界面緊鄰的一套層位，層內(nèi)反射較為雜亂，大部被二次反射覆蓋較難辨識，對比該區(qū)域內(nèi)的鉆孔資料，層內(nèi)物質(zhì)以粉土、粉砂為主，土層力學性質(zhì)較好，大致可推斷該層為晚更新世末期的陸相堆積。

4 結(jié)論

本文利用多年來勝利海上油田井場的調(diào)查資料以及工程實際反饋資料，通過現(xiàn)場工程物探和表層取樣獲得的區(qū)域地層結(jié)構(gòu)資料，并結(jié)合埕島海區(qū)沖積平原地基土的形成環(huán)境來分析各種環(huán)境和密度條件下表層沉積物運移趨勢及表層沉積物變化規(guī)律，能較好反映勝利油田埕島海區(qū)現(xiàn)勢情況，了解平臺及其它海洋構(gòu)筑物潛在的風險因素，起到防災(zāi)減災(zāi)的作用。

參考文獻

[1]楊作升，王濤，埕島油田勘探開發(fā)海洋環(huán)境[M].青島：青島海洋大學出版社，1993.

[2]鹿洪友，李廣雪，埕島海區(qū)埕島地區(qū)近年海底沖淤規(guī)律及水深預(yù)測[J].長安大學學報：地球科學版，2003，25（1）：57-61.