福建省近海海底麻坑的地貌特征及其與海洋工程的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)

曹超 蔡鋒 鄭勇玲 盧惠泉 吳承強(qiáng) 鮑晶晶 劉春庚 李永保

摘要：為科學(xué)開(kāi)發(fā)利用海洋資源、防范海底地質(zhì)災(zāi)害和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，文章梳理福建省近海海底麻坑的類型和成因，并分析海洋工程與災(zāi)害性地貌的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。研究結(jié)果表明：受板塊擠壓和海平面波動(dòng)等的影響，福建省近海海底地形和沉積環(huán)境復(fù)雜多變，流體活動(dòng)形成的海底麻坑主要包括單元麻坑、圓形麻坑、拉長(zhǎng)形麻坑、鏈狀麻坑和復(fù)合麻坑5種類型，在北部泥質(zhì)區(qū)、南部砂質(zhì)區(qū)、河口區(qū)和海灣區(qū)有不同分布，其成因主要包括海相生物氣、生物氣和海陸生物混合熱解氣;應(yīng)高度重視海洋工程與海底麻坑等災(zāi)害性地貌的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，避免發(fā)生海底地質(zhì)災(zāi)害和破壞海洋生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：海底地貌單元;海底地質(zhì)災(zāi)害;災(zāi)害性地貌;沉積環(huán)境;海洋工程

中圖分類號(hào)：P73727;P75 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2019）10-0052-03

Distribution Geomorphology Characteristics of Pockmark and Linkage Effect of Ocean Engineering in Fujian Offshore Seabed

CAO Chao1，CAI Feng1，ZHENG Yongling1，LU Huiquan1，2，WU Chengqiang1，BAO Jingjing1，LIU Chungeng1，LI Yongbao1

（1Third Institute of Oceanography，MNR，Xiamen 361005，China;

2College of Marine Geosciences，Ocean University of China，Qingdao 266100，China）

Abstract：In order to develop and utilize marine resources，prevent geological disasters and protect ecological environment，this paper sorted out the types and causes of submarine pockmarks in offshore Fujian province，and analyzed the linkage effect between marine engineering and disastrous geomorphology.The results show that the tectonic plates and the influence of sea level fluctuations，offshore submarine topography and sedimentary environment of Fujian province is complicated，fluid flow unit forms the bottom of the pockmark mainly has 5 types including hemp pockmark，circular pockmark，elongated hemp pockmark，chain pockmark and compound hemp pockmark，in the northern argillaceous area，southern sandy area，estuary and bay area has different distribution，the causes mainly include marine biogas，biogas and marine biological mixed pyrolysis gas.Great attention should be paid to the linkage effect between marine engineering and disastrous landforms such as submarine pockmark，so as to avoid the occurrence of submarine geological disasters and damage to marine ecological environment.

Key words：Submarine pockmark geomorphology，Submarine geological hazard，Hazardous geomorphology，Sedimentary environment，Ocean engineering

0引言

海底流體活動(dòng)是極其普遍的海岸帶地質(zhì)現(xiàn)象。流體向海底快速?zèng)_刷或緩慢滲漏的過(guò)程通常會(huì)剝蝕海底沉積物，形成大小不等和形態(tài)各異的凹坑，即麻坑[1-4]。作為海底流體溢出的標(biāo)志性遺跡地貌，麻坑在赤道西非陸坡、白令海、北海、加拿大西部陸架、墨西哥灣、黑海和中國(guó)近海等海域發(fā)育[2，5]，可指示海底天然氣水合物等資源和潛在地質(zhì)災(zāi)害，其活動(dòng)還會(huì)增大滑坡等海底地質(zhì)災(zāi)害的可能性，對(duì)海洋油氣鉆探和海底管纜鋪設(shè)等工程建設(shè)造成安全隱患[1，4-5]。因此，海底麻坑成為海洋地質(zhì)和海洋工程等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。

本研究梳理福建省近海海底麻坑的類型和成因，結(jié)合近年來(lái)海洋工程建設(shè)狀況，分析海洋工程與災(zāi)害性地貌的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，為科學(xué)開(kāi)發(fā)利用海洋資源、防范海底地質(zhì)災(zāi)害和保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供支撐。

1研究區(qū)

自晚更新世以來(lái)，福建省近海受亞歐板塊和太平洋板塊的擠壓-拉張-再擠壓過(guò)程和海平面多次波動(dòng)的影響，加上局部地塊的不均勻升降，致使海底地形和沉積環(huán)境復(fù)雜多變，沉積物類型紛繁交錯(cuò)：河流和海洋共同作用形成堆積淺灘、水下三角洲和水下階地等堆積地貌;構(gòu)造斷裂切穿大陸架基底，并由水動(dòng)力進(jìn)一步?jīng)_刷和侵蝕形成海底峽谷、凹槽和海釜等侵蝕地貌;全新世海侵和海平面震蕩形成水下沙壩、潟湖和鹽沼等濱海地貌。此外，受山溪性河流近源輸入和長(zhǎng)江物質(zhì)遠(yuǎn)程輸送的影響，海底沉積物呈北泥和南沙以及海泥和陸沙的分布格局[6]。

2海底麻坑的類型和成因

21類型

早在我國(guó)首次全國(guó)海洋大調(diào)查中就發(fā)現(xiàn)福建省近海海底淺表層環(huán)境甲烷濃度較高，下伏地層疑似存在油氣苗等異常特征。本研究根據(jù)“我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)”專項(xiàng)（“908”專項(xiàng)）的調(diào)查資料，獲取福建省近海海底地形特征數(shù)據(jù)，利用ArcGIS的分型功能，識(shí)別區(qū)域性集群負(fù)地形，結(jié)合淺地層剖面資料，甄別多處麻坑地貌單元[7]，主要包括5種類型。

（1）單元麻坑：直徑小于10 m，寬度為1～5 m，深度不超過(guò)2 m，廣泛分布于北部泥質(zhì)區(qū)、南部砂質(zhì)區(qū)、河口區(qū)和海灣區(qū)。

（2）圓形麻坑：直徑為10～50 m，深度為1～20 m，形態(tài)類似于盆地或內(nèi)壁陡峭且不對(duì)稱，廣泛分布于北部泥質(zhì)區(qū)、南部砂質(zhì)區(qū)、河口區(qū)和海灣區(qū)，且周圍常伴有單元麻坑。

（3）拉長(zhǎng)形麻坑：麻坑的短軸比長(zhǎng)軸小很多，常出現(xiàn)在底流影響強(qiáng)烈的斜坡和水下三角洲前緣，主要分布于河口區(qū)。

（4）鏈狀麻坑：由眾多單元麻坑排列成曲線或直線，延綿數(shù)百米甚至上千米，通常由流體沿沉積層薄弱帶集中滲漏形成，主要分布于海灣區(qū)和北部泥質(zhì)區(qū)。

（5）復(fù)合麻坑：由眾多圓形麻坑或數(shù)類麻坑群組成，主要分布于北部泥質(zhì)區(qū)和海灣區(qū)。

22成因

為進(jìn)一步分析海底麻坑的成因，本研究對(duì)典型麻坑地貌采集淺表層沉積物樣品，并分析其理化特性和游離氣體碳同位素組分特征。根據(jù)分析結(jié)果，福建省近海海底麻坑的成因主要有3種類型。

（1）北部海灣區(qū)幾乎無(wú)大型河流和陸源物質(zhì)輸入，CN為海相，碳同位素組分以海相生物氣為主;泥質(zhì)區(qū)的活性物質(zhì)少，硫酸鹽有減少趨勢(shì)但不明顯。

（2）閩江口外河口區(qū)水下三角洲為砂泥混合底質(zhì)，CN以陸源物質(zhì)輸入為主，活性物質(zhì)多，硫酸鹽減少?gòu)?qiáng)烈，硫酸鹽-甲烷界面較淺，碳同位素組分以生物氣為主。

（3）南部（東山半島外部）為砂質(zhì)底質(zhì)，碳同位素組分為海陸生物混合熱解氣，活性物質(zhì)少，下伏地層有油氣和甲烷氣體逸散，硫酸鹽減少較強(qiáng)烈，硫酸鹽-甲烷界面較淺。

3海洋工程與災(zāi)害性地貌的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度加大，圍填海、人工島嶼、油氣平臺(tái)、海底管纜、海底構(gòu)筑物和海底遠(yuǎn)程補(bǔ)給基地等各種海洋工程的建設(shè)及其廢棄物處理導(dǎo)致誘發(fā)海底地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。如對(duì)潛在海底地質(zhì)災(zāi)害因素的重視和調(diào)查不充分，加上應(yīng)急預(yù)案和安全管理等措施不到位，極易發(fā)生海底地質(zhì)災(zāi)害[8-10]。

福建省是海洋大省，海岸帶的人類活動(dòng)頻繁。河口區(qū)的橋隧建設(shè)和航道疏浚、海灣區(qū)的海底油氣管道和電纜鋪設(shè)、泥質(zhì)區(qū)的廢棄物傾倒以及砂質(zhì)區(qū)的采砂活動(dòng)等，均嚴(yán)重影響海洋底床的穩(wěn)定性。海底麻坑具有形態(tài)脆弱性，在海洋工程實(shí)施中的安全隱患尤為突出，麻坑失穩(wěn)造成的海底崩塌、滑坡和濁流現(xiàn)象不僅誘發(fā)更大規(guī)模的海底地質(zhì)災(zāi)害，而且對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成毀滅性破壞。此外，海底麻坑等災(zāi)害性地貌的滅損會(huì)反作用于海洋工程，縮短其使用壽命，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)高度重視海洋工程建設(shè)引起的海底地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

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