廣西防城港近岸海域主要災(zāi)害地質(zhì)因素的分布及特征

劉 鑫，馬勝中，陳太浩

(1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510075;2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510075)

0 引言

廣西防城港市地處我國大陸海岸線的最西南端，背靠大西南，面向東南亞，區(qū)位優(yōu)勢明顯，是一座新興的海濱港口工業(yè)城市，擁有580 km的海岸線，5個(gè)國家級口岸，港口優(yōu)勢突出，是我國沿海12個(gè)主樞紐港之一。防城港市堅(jiān)持“以港立市，以港興市”的發(fā)展戰(zhàn)略，全面推進(jìn)“十二五”開發(fā)建設(shè)目標(biāo)，各種填海、用海的海洋工程建設(shè)項(xiàng)目正大規(guī)模開展，查明防城港市近岸海底災(zāi)害地質(zhì)因素分布情況顯得極其重要。

采用側(cè)掃聲吶、淺地層剖面、單道地震、水深測量等綜合物探手段對防城港市近岸海域進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，調(diào)查范圍與測線實(shí)際航跡見圖1。

1 海底災(zāi)害地質(zhì)因素分類原則

災(zāi)害地質(zhì)指對人類生命財(cái)產(chǎn)能夠造成危害的地質(zhì)因素，即有可能成災(zāi)的各種地質(zhì)條件，包括某些地質(zhì)體和地質(zhì)作用(現(xiàn)象)(李培英等，2003;杜軍等，2004)。顯然，災(zāi)害地質(zhì)并不表示災(zāi)害必定發(fā)生，而是可能發(fā)生，或者可能只是一種潛在的威脅，是災(zāi)害的自然屬性而不是社會屬性。

圖1 物探測線實(shí)際航跡圖Fig.1 Actual flight path of geophysical prospecting

研究地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)因子的發(fā)育規(guī)律時(shí)，不必考慮其社會屬性，而把能夠致災(zāi)的同類地質(zhì)因素統(tǒng)稱為災(zāi)害地質(zhì)因素，包括已經(jīng)發(fā)生過災(zāi)害的，也包括沒有發(fā)生過災(zāi)害但具潛在危險(xiǎn)性的因素(葉銀燦，2012)。馮志強(qiáng)等(1996)提出潛在地質(zhì)災(zāi)害類型的劃分方案(實(shí)際是海洋災(zāi)害地質(zhì)分類)，根據(jù)活動性和對工程的危害性將地質(zhì)災(zāi)害類型劃分為具有活動能力的破壞性地質(zhì)災(zāi)害和不具活動能力的限制性地質(zhì)條件。

參考馮志強(qiáng)等(1996)的分類方法，將海洋災(zāi)害地質(zhì)因素分為兩大類：(1)活動性災(zāi)害地質(zhì)因素。這類災(zāi)害地質(zhì)因素在內(nèi)、外營力的誘發(fā)與作用下，自身具有活動和破壞能力，對海上工程設(shè)施及自然環(huán)境可造成直接破壞，如活動斷層、活動沙波、地震活動等;(2)限制性災(zāi)害地質(zhì)因素。這種災(zāi)害地質(zhì)因素自身并不具有活動能力，但會對某些海洋工程建設(shè)起制約作用，若忽視它的存在，會給海洋工程帶來隱患，如埋藏古河道、不規(guī)則淺埋基巖、淺灘、洼地、水下陡坎和沖刷槽等。

綜合側(cè)掃聲吶、淺地層剖面、單道地震、水深測量等各種資料的解釋成果，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)存多種災(zāi)害地質(zhì)因素，主要表現(xiàn)為淺部的活動性斷裂、埋藏古河道、不規(guī)則淺埋基巖、潮流沖刷槽、凸地和淺灘。這些不穩(wěn)定的災(zāi)害地質(zhì)因素在地震、風(fēng)暴潮(臺風(fēng))等誘發(fā)機(jī)制作用下，有導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。其中，屬于活動性災(zāi)害地質(zhì)因素類型的有淺部活動性斷裂及地震，屬于限制性災(zāi)害地質(zhì)因素類型的有埋藏古河道、不規(guī)則淺埋基巖、潮流沖刷槽、凸地和淺灘。

各災(zāi)害地質(zhì)因素的分布見圖2。

2 主要災(zāi)害地質(zhì)因素及特征

2.1 活動性災(zāi)害地質(zhì)因素

淺部活動性斷裂在區(qū)內(nèi)發(fā)育并且橫貫全區(qū)的有三大活動性斷裂(圖2)，這些斷裂帶在中更新世以來(約1 Ma)一直有活動，第四紀(jì)以來迄今仍未平靜，時(shí)有地震發(fā)生。具體如下。

2.1.1 NE向的防城—靈山斷裂帶(F2) 該斷裂帶經(jīng)欽州后，穿過防城港，沿著白龍半島東緣，進(jìn)入北部灣海域，在研究區(qū)西北部穿過(圖3)，寬達(dá)30 km，長700 km以上，深度為25 km左右，在沿海地區(qū)的寬度為5～25 km?；咀呦?yàn)镹E 40°～50°，傾向?yàn)槟蠔|向，傾角70°～80°。欽州灣一帶的海岸、海灣和島嶼形態(tài)均顯示十分平直并受到擠壓破碎作用，顯然是受此斷裂控制，NE向線性和帶狀形跡明顯。

圖2 防城港市近岸海域?yàn)?zāi)害地質(zhì)因素分布圖Fig.2 Distribution of hazardous geological factors in offshore areas of Fangchenggang City

圖3 單道地震剖面(BBW4測線)顯示的斷層(F2)Fig.3 Fault F2displayed in single-channel seismic profile along survey line BBW4

2.1.2 合浦—博白斷裂帶(F3) 單道地震資料顯示，該斷裂帶南西端進(jìn)入北部灣海域，NE向進(jìn)入調(diào)查區(qū)東南部(圖4)，長度20 km，走向215°，斷裂帶由 2 條 NE 向斷層組成(主要為 F3－1－1、F3－1－3斷層)(圖2、圖4)，屬于正斷層，朝凹陷的主體部位呈階梯狀斷落，并被一NW向張剪性斷層所錯斷和復(fù)雜化。合浦?jǐn)嗔褞?組地塹和地壘構(gòu)造組合，控制該地塹北側(cè)邊界的斷裂帶由多條密集排列的階梯狀正斷層組成，該地塹構(gòu)造形成NE向狹長形斷陷型盆地，斷層的走向大多與局部凹陷構(gòu)造展布的方向一致。斷裂延入前新四紀(jì)基底，并控制基底的起伏變化(馬勝中，2010)。

圖4 單道地震剖面(BBW15測線)顯示的斷層(F3－1－1、F17)Fig.4 Faults F3-1-1and F17displayed in single-channel seismic profile along survey line BBW15

2.1.3 NW向靖西—崇左斷裂帶(F17) 根據(jù)單道地震資料解譯結(jié)果，靖西—崇左斷裂帶(F17)在欽州—防城之間的企沙炮臺附近進(jìn)入北部灣海域，NW向橫貫調(diào)查區(qū)(圖4)，長度21 km，走向300°～330°，是左行平移斷層，傾角較陡，局部近乎直立。NW向斷裂組為張扭性結(jié)構(gòu)，規(guī)模較NE向斷裂小。受2組斷裂作用，區(qū)域發(fā)育著規(guī)模不等的其他小斷層，小構(gòu)造也比較發(fā)育。

2.2 限制性災(zāi)害地質(zhì)因素

2.2.1 不規(guī)則淺埋基巖 不規(guī)則淺埋基巖主要由單道地震反射剖面所揭示，主要表現(xiàn)為起伏基巖面，其地震波組反射特征以中—低頻、強(qiáng)振幅、中—低連續(xù)性為主，反射形態(tài)主要表現(xiàn)為無規(guī)律的高低起伏(圖5、圖6)。由于受到記錄剖面水平比例尺壓縮的影響，基巖面的凸起多表現(xiàn)為圓錐狀或尖峰狀，內(nèi)部反射模糊雜亂，無層次，同時(shí)伴隨繞射波假象。

對于工程建設(shè)，基巖是很好的持力層，但若基巖面起伏不平，高低差異較大，由于其與圍巖巖性的不均一，會產(chǎn)生承載力的差異，不利于工程構(gòu)筑基礎(chǔ)的選型，也不利于持力層的選擇。尤其對荷載較大的長遠(yuǎn)工程而言，考慮到持久耐用、安全牢靠的原則，則要選擇深部基巖為持力層，這就使得經(jīng)濟(jì)上耗費(fèi)增高，基礎(chǔ)工程的難度也相應(yīng)增加。因此，對于插樁、輸油管線鋪設(shè)等海上工程，都應(yīng)重視不規(guī)則基巖的存在，以避免產(chǎn)生不良后果(孫杰等，2010)。

圖5 單道地震剖面(BBW8測線)顯示的不規(guī)則淺埋基巖Fig.5 Irregular shallow bedrock displayed in single-channel seismic profile along survey line BBW8

圖6 淺層剖面(BBWL4)顯示的不規(guī)則淺埋基巖Fig.6 Irregular shallow bedrock displayed in shallow profile along survey line BBWL4

研究區(qū)近岸大部分海域發(fā)育不規(guī)則淺埋基巖，其埋深為8～90 m，起伏變化大，海底地貌較為復(fù)雜，明、暗礁石較多，對船只的安全航行構(gòu)成一定的威脅。

2.2.2 埋藏古河道 晚更新世末次盛冰期低海面時(shí)，海平面下降，沿海陸架暴露，河流發(fā)生回春作用，陸架被河流侵蝕沖刷。全新世以來氣候轉(zhuǎn)暖，海平面上升，原先暴露的部分陸架又被淹沒。北部灣北部區(qū)域低海面時(shí)期發(fā)育的河流沉積物在海平面上升后，或被海侵沖刷破壞，或被新沉積物掩埋，成為晚更新世的埋藏古河道(李凡等，1990，1991;劉阿成等，2005)。

層A反射層內(nèi)發(fā)育1條全新世埋藏古河道(圖7、圖8)，屬于過渡型和分叉型河道，深槽和淺槽交替出現(xiàn)。主河道走向近SN向，推測此河道的源頭在防城港，此埋藏古河道在調(diào)查區(qū)內(nèi)長約35 km，寬3～7 km，深4～7 m，主河道東邊發(fā)育分叉埋藏古河道，走向NE向，推測此河道再往上游至現(xiàn)今的南流江。來源于南流江呈NE走向的古河道與來源于防城港呈近SN走向的古河道，在研究區(qū)東南部匯合成1條河道。

層B河道(圖7)發(fā)育于晚更新世，由于相互疊置長期發(fā)育，隨著河流頻繁改道，廢棄的河道甚多，難以識別或識別出來的埋藏古河道規(guī)模較小。

在單道地震剖面上，埋藏古河道的底界呈連續(xù)波狀起伏的強(qiáng)反射，內(nèi)部的雜亂相為河道沉積。有的底界面反射外形下凹，內(nèi)部反射有些雜亂，為砂礫充填物;有些為弱反射甚至無反射，為泥質(zhì)充填物所產(chǎn)生。淺層剖面上可看到河道底界面下凹、連續(xù)強(qiáng)反射特征，內(nèi)部充填物結(jié)構(gòu)清晰，還可見到側(cè)向加積、頂部加積、充填物的旋回性及斜層理等特征(圖7、圖8)。

圖7 淺層剖面(BBWL7測線)顯示的河道沉積Fig.7 Channel deposit displayed in shallow profile along survey line BBWL7

圖8 淺層剖面(BBW15測線)顯示的河道沉積Fig.8 Channel deposit displayed in shallow profile along survey line BBW15

河道沉積結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，古河床基底凹凸不平，形態(tài)各異。河道的沉積物、充填物以粗碎屑為主，孔隙度較大，層間水循環(huán)快，具有較強(qiáng)的滲透性，在地層中經(jīng)長期的侵蝕、沖刷，上覆荷載下容易引起局部塌陷，破壞地層的原始結(jié)構(gòu)，造成基底的不穩(wěn)定。沉積物含有比較豐富的有機(jī)質(zhì)，經(jīng)過河流的快速搬運(yùn)堆積后被迅速掩埋，隨著埋深的加大，地溫梯度、生物作用、成巖作用的開始，可能產(chǎn)生甲烷、沼氣等生物成因氣，這些氣體或分散儲存在河道沉積物的孔隙里，或者聚集在河流砂體孔隙中產(chǎn)生氣囊，成為含氣地層，極易形成地質(zhì)災(zāi)害。

古河道橫斷面寬度和深度變化較大，河道縱向切割深度不同，橫向沉積相變較快，地層橫向非均質(zhì)性較強(qiáng)，甚至在短距離范圍內(nèi)存在完全不同的力學(xué)支撐，諸如河床砂體和河漫灘泥質(zhì)沉積物，顯然具有不同的抗剪切強(qiáng)度，軟的黏土沉積在不均勻壓實(shí)或在重力和地震的作用下，極易產(chǎn)生蠕變，引起滑坡，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

2.2.3 淺灘 淺灘是在近岸泥沙供應(yīng)較為豐富，水動力條件較強(qiáng)的環(huán)境下形成的，是一種水下堆積物。在物探調(diào)查資料上均有明顯的判別特征，主要表現(xiàn)為海底反射界面上凸，成為正地形(圖9)。調(diào)查區(qū)發(fā)育的淺灘主要有潮間淺灘、水下淺灘。

圖9 淺層剖面(BBWL4測線)顯示的淺灘及凹凸地Fig.9 Shoal，convex and concave displayed in shallow profile along survey line BBWL4

研究區(qū)潮間淺灘極為發(fā)育，沿海岸呈帶狀分布，一般1～2 km，最寬處在珍珠港灣內(nèi)，達(dá)4～6 km。由于經(jīng)常受波浪和進(jìn)退潮水作用，形成一定坡度向海傾斜，平坦開闊。按物質(zhì)成分可進(jìn)一步分為4類，即淤泥灘、沙灘、沙泥灘和基巖灘。

淤泥灘主要分布于防城港外灣暗埠口江東西兩側(cè)，平緩寬闊，一般寬為1～3 km，最寬為4～5 km。沙灘見于防城港灣東南高嶺仔以南和西南岸牛頭村—大坪坡一帶沿岸海灘，珍珠港的西部和北部沿岸灘地。

沙泥灘多見于防城港內(nèi)灣的潮間帶，以及珍珠灣東北部鬼老埠—萬松一帶和北部江平河河口兩側(cè)沿岸灘地?；鶐r灘主要分布于珍珠港的東部白龍半島沿岸海蝕陡崖之下，面積很小。

水下淺灘主要位于防城港灣口與欽州灣西口潮流深槽的東西兩側(cè)。防城港灣口潮流深槽西側(cè)水下淺灘，低潮出露水面，走向呈近EW向伸展，沙壩東端受到退潮流的沖刷折而向南。潮流深槽東側(cè)淺灘走向呈NNE向，自北往南延伸，受到波浪的改造，在其南端微向西轉(zhuǎn)彎。沉積物由中細(xì)砂和細(xì)砂組成。

2.2.4 凹凸地 凹凸地在各種物探調(diào)查資料上均有明顯的判別特征，主要表現(xiàn)為海底反射波的波形發(fā)生明顯扭曲，反射界面突然上凸，兩側(cè)基本對稱，與周圍地形差異較大(圖9、圖10)，在聲納圖像上顯示的灰度較深，反映顆粒較粗。

圖10 淺層剖面(BBW8測線)顯示的凸地Fig.10 Convex displayed in shallow profile along survey line BBW8

研究區(qū)中南部發(fā)現(xiàn)有1處凸起，呈丘狀起伏(圖10)，該凸地呈丘狀拱起在周圍海底7 m以上，水深15～23 m，丘體的坡度近3°，在海底SN向的范圍為500 m，經(jīng)探測是一個(gè)淺灘。由于凸地為殘留地貌，與周圍存在巖性差異，并有一定高差，工程作業(yè)時(shí)應(yīng)注意避讓。

2.2.5 潮流沖刷槽 潮流沖刷槽是大型的水下槽溝，研究區(qū)水動力作用強(qiáng)，在河流和潮流的共同作用下沖刷海底，水下槽溝發(fā)育。潮溝普遍發(fā)育于潮間淺灘和伸入內(nèi)陸的潮流汊道地帶，一般在高潮期被淹沒，低潮期露出水面，為潮流或徑流的通道。

潮流沖刷槽在欽州灣、防城港和珍珠港比較發(fā)育。貫通內(nèi)外灣的主槽在灣中部外端呈指狀分叉，有的已開發(fā)為進(jìn)出港航道。航道為較大型的深槽，而且是水路交通通道，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的作用。但槽溝對于某些海上工程則具有明顯的制約作用，如海底電纜、海底輸油管線的鋪設(shè)等。因此，對于這些海洋工程來說，在施工前查明槽溝的寬度、走向等是必要的。

3 結(jié)論

海底應(yīng)力的增加或強(qiáng)度減小都是造成海底不穩(wěn)定性的因素(馬勝中等，2006)。地質(zhì)災(zāi)害主要應(yīng)以預(yù)防為主，要使地質(zhì)災(zāi)害防治取得良好效果，應(yīng)先查明各種災(zāi)害地質(zhì)因素的成因、分布和發(fā)育規(guī)律，并對一些具有較大潛在危險(xiǎn)的災(zāi)害地質(zhì)因素進(jìn)行必要的監(jiān)測、預(yù)報(bào)，以便防避或制定抑制災(zāi)害形成和發(fā)育的有效措施。對于漸發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害則要加強(qiáng)災(zāi)害地質(zhì)生成規(guī)律的研究。

研究區(qū)存在下列災(zāi)害地質(zhì)因素。

(1)活動性災(zāi)害地質(zhì)因素，如大型活動斷層，由于無法控制此類災(zāi)害的地質(zhì)因素，相應(yīng)的海洋工程必須繞道而行。

(2)對于較小的、不具活動能力的限制性災(zāi)害地質(zhì)因素，可以采取人為干涉，增強(qiáng)其穩(wěn)定性或予以清除，例如用爆破的方式清除航道底部出露或淺埋的基巖。

(3)對于施工快、工期短的海洋工程，即便在災(zāi)害地質(zhì)因素分布區(qū)域，其施工也不會立即引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，關(guān)鍵是預(yù)先查清災(zāi)害地質(zhì)因素的類型、規(guī)模及活動性，以便作出相應(yīng)的對策，采取加固或縮短工期的方法。

隨著社會的發(fā)展和海域的開發(fā)，這些災(zāi)害地質(zhì)因素具有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，存在直接或間接危害。因此，對防城港市近岸海域進(jìn)行全面的災(zāi)害地質(zhì)因素分析，對該地區(qū)未來的發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。

杜軍，李培英，劉樂軍，等.2004.東海油氣資源區(qū)海底穩(wěn)定性評價(jià)研究［J］.海洋科學(xué)進(jìn)展，22(4)：480－485.

馮志強(qiáng)，馮文科，薛萬俊，等.1996.南海北部地質(zhì)災(zāi)害及海底工程地質(zhì)條件評價(jià)［M］.江蘇南京：河海大學(xué)出版社.

李凡，董太祿，姜秀行，等.1990.鶯歌海附近陸架區(qū)埋藏古河道及海平面變化［J］.海洋與湖沼，21(4)：356－363.

李凡，于建軍，姜秀珩，等.1991.南黃海埋藏古河系研究［J］.海洋與湖沼，22(6)：501－508.

李培英，李萍，劉樂軍，等.2003.我國海洋災(zāi)害地質(zhì)評價(jià)的基本概念、方法及進(jìn)展［J］.海洋學(xué)報(bào)，25(增刊1)：122－134.

劉阿成，呂文英，蔡峰.2005.廣東汕頭南部近海晚第四紀(jì)埋藏古河曲的研究［J］.海洋與湖沼，36(2)：104－110.

劉保華，丁繼勝，裴彥良，等.2005.海洋地球物理探測技術(shù)及其在近海工程中的應(yīng)用［J］.海洋科學(xué)進(jìn)展，23(3)：374－384.

劉鑫，石要紅，馬勝中.2013.南海北部海域1∶100萬災(zāi)害地質(zhì)因素分布圖編制［J］.地理空間信息，11(3)：151－153.

馬勝中，陳太浩.2006.珠江口近岸海洋地質(zhì)災(zāi)害類型［J］.廣東地質(zhì)，21(4)：13－21.

馬勝中.2010.淺層地球物理方法在廣西欽州灣—北海海域斷層探測的應(yīng)用［J］.海洋技術(shù)，29(9)：20－24.

馬勝中.2011.北部灣廣西近岸海洋地質(zhì)災(zāi)害類型及分布規(guī)律［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)(北京).

孫杰，詹文歡，賈建業(yè)，等.2010.珠江口海域?yàn)?zāi)害地質(zhì)因素及其與環(huán)境變化的關(guān)系［J］.熱帶海洋學(xué)報(bào)，29(1)：104－110.

葉銀燦.2012.中國海洋災(zāi)害地質(zhì)學(xué)［M］.北京：海洋出版社.