南海东沙群岛以北海底沙波稳定性分析(10页).doc
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1、-南海东沙群岛以北海底沙波稳定性分析-第 9 页南海东沙群岛以北海底沙波稳定性分析彭学超,吴庐山,崔兆国,刘胜旋,王衍棠(国土资源部广州海洋地质调查局,广州,510760)收稿日期:2005-09-25;修订日期:2006-01-15基金项目:国家自然科学基金重点项目(40572067)作者简介:彭学超(1958),男,广东省信宜市人,教授级高工,从事石油地质、海洋地质调查与研究。E-mail:pxc122提 要:利用在南海东沙群岛北西北海域为工程目的所采集的海底地形测量、底质取样、海底底流测量资料,以及以往的区域地质、地球物理资料,采用沉积学、构造学和海洋水动力学综合研究方法,对该区海底沙波
2、形成及稳定性进行了综合分析。认为该区海底沙波是在目前水动力环境下所形成,为今生,海底表层沉积物为晚更新世地层受到冲刷改造的再沉积。沙波形成主要受潮流底流的水动力作用控制,并与构造抬升有关。沙波具有一定的活动性,主要由SE向NW方向移动,且活动性逐渐减弱。北区段海底沙波稳定,中区段海底沙波较稳定,它们对海底工程建设不会造成影响;而南区段海底沙波较为活动,当沙波发生较大规模移动时,对海底工程建设会造成一定影响。关键词:海底沙波 海底冲刷 潮流 构造抬升 沙波移动 稳定性中图分类号:P737.2 文献标识码:A 文章编号:1009-5470(2006)AN ANALYSIS OF THE STABI
3、LITY OF SEABED SAND WAVES OF THE WATERS NORTH OF DONGSHA ISLANDS IN THE SOUTH CHINA SEAPENG Xue-chao,WU Lu-shan,CUI Zhao-guo,LIU Sheng-xuan,WANG Yan-tang(Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510760,China)Abstract: The genesis and stability of seabed sand waves of the waters north and northwe
4、st of Dongsha Islands has been analyzed using submarine topographic surveying data, shallow sediments sampling data, sea bottom current measuring data and former regional geology and geophysical data by adopting sedimentology, tectonics and marine hydrodynamics. We propose that the sand waves are fo
5、rmed under present hydrodynamic environment, and the seabed surface layer sediments are formed by the redeposited of the Upper Pleistocene reconstruction by erosion action. Formation of sand waves are controlled mainly by underset of tidal current, and also related to tectonic uplift. The sand waves
6、 move in some extent, with the main direction of SE to NW, yet that trend becomes weak gradually. The sand waves show high stability in northern section and relatively stability in mid section, which have little influence to seafloor engineering, while they move about frequently in southern section,
7、 and this brings some influence to seafloor engineering in the case of relatively large-scale movement.Key words: seabed sand waves, seabed erosion, tidal current, tectonic uplift, sand waves movement, stability19841990年广州海洋地质调查局在南海北部珠江口盆地(2022N,113117E)进行了1:20万10个图幅海洋工程地质调查。调查发现在南海北部陆架外缘上陆坡(约114301
8、17E)水深80250m范围内沙波十分发育(图1),沙波的规模也较大。19931994年冯文科等1-3利用上述调查资料对该区海底沙波稳定性进行了研究,根据表层沉积物特征及测年资料认为沙波是在晚更新世末次冰期低海平面时期的残留沉积,沙波稳定。1995年中国海洋石油总公司南海东部公司陈鸣4利用1987年10月实测的底流资料及1990年9月调查的工程地质资料对陆丰13-1平台场地的海底稳定性进行了分析与评价,其观点与冯文科等的观点十分一致。1990年天津大学王尚毅等5 分析1972年在21N、115E点实测的底流(距海底约1.0m,水深约100m)资料,认为海流底流主流向为NWSE,与该区沙波波峰走
9、向为NE、NNE的情况吻合,底流流速对细砂和中细砂能够起动,沙波为今生,与上述观点相反。但是,为什么仅在东沙群岛北西北部分布如此大规模的沙波区呢?无论它是“残留沉积”还是“今生”,都肯定与沙波区独特的沉积环境和水动力条件有关,而上述观点均未能从该方面作出相应的合理分析。图1 南海北部沙波分布及陆丰13-2平台至陆丰13-1平台路由位置图(据1修改)Fig.1 Sandwaves distribution of the northern South China Sea and location of submarine pipeline route between Lufeng 13-2 pla
10、tform and Lufeng13-1 platform(modified from 1)陆丰13油田的陆丰13-2平台至陆丰13-1平台路由(以下简称路由)位于南海北部陆架外缘上陆坡沙波区的北缘(香港东南海面约203215km,东沙群岛以北约100km)。路由长度约12km,水深范围129.9145.1m(图1),海底沙波发育,且在中南段发育大型沙波。2003年67月在路由范围进行了海底地形地貌、浅层地质、表层取样、土壤钻孔及海流(陆丰13-2平台)等项目的海洋工程地质、地球物理勘察。2004年11月又采用高精度多波束及旁侧声纳对海底地形地貌进行了重复测量,2005年12月并在陆丰13-1
11、平台附近进行了海流测量。本文在利用本次及以往调查的海底地形地貌及地层、底质、海流等资料进行综合研究基础上,结合对新、老高精度多波束测深资料进行对比分析,对路由海底沙波的稳定性进行了分析,得出了新的认识。1 海底地貌及沉积特征 1.1 海底沙波地貌特征路由水深129.9145.1m,平均坡降0.10.3,由NW 向SE方向坡降及水深逐渐增大。海底平坦,普遍发育波纹,沙纹波长512m,波高0.4m。从路由中段(距陆丰13-2平台3.6km处)至陆丰13-1平台发育大型沙波,沙波波长50120m,波高0.53m。沙波呈NENEE走向,沙波翼部坡降为2%8%,越靠近陆丰13-1平台坡降越大,最大坡降达
12、8。根据海底地形和沙波的发育特征,可将路由海底划分为北区段、中区段和南区段(图2)。图2 陆丰13-2平台至陆丰13-1平台路由海底三维图1) 彭学超、崔兆国、刘胜旋等, 陆丰13-2平台至陆丰13-1平台路由综合地球物理调查报告,广州海洋地质调查局,2004。Fig.2 3D topographic map of submarine pipeline route between Lufeng 13-2 platform and Lufeng13-1 platform 北区段(LF13-2KP3.6,表示距陆丰13-2平台03.6km,下同):海底地形平坦,水深范围 129.9132.7m,缓
13、慢向SE方向倾斜,坡度很小,坡降约0.1%。区内海底底质较细,为粉砂质细砂,普遍发育沙纹,沙纹波长812m,波高0.4m,走向约7080。中区段(KP3.69.4):海底地形平坦,水深范围 132.7140.1m,缓慢向SE方向倾斜,坡度小,坡降约0.2%。该区海底底质为粉砂质细砂细砂,沙波发育,沙波的规模、走向稳定,波形基本对称。沙波波长7080m,波高0.51.5m,翼部坡降约2.5%,走向约80。沙波上发育有两组走向分别为6080和010相互交错的沙纹,沙纹波长58m,波高0.4m(图3)。 图3 中区段旁侧声纳显示的海底沙纹特征1) Fig.3 Seabed Ripples of mi
14、d section measured by side-scan sonar南区段(KP9.4LF13-1):海底地形平坦,水深范围 140.1145.1m,缓慢向SE方向倾斜,坡度略有增加,约0.3%。该区海底底质较粗,为细中砂夹大量贝壳碎片,南部夹粗砂。沙波发育,沙波的规模比中区段大,走向也有所改变。沙波波长80120m,波高13 m,沙波翼部坡降38%。沙波波形不对称,NW翼坡度较陡,SE翼相对较缓,走向4050。在中部沙波受到EW方向冲刷破坏。沙波上亦发育有两组沙纹,相互交错呈鱼鳞状。1.2 海底沉积特征沿路由的钻孔揭示浅层土主要为颗粒土,由砂质粉砂、粉砂质细砂、细砂和细中砂组成。自上而
15、下分为3层:层A: 由松散的粉砂质细砂和细中砂/贝壳砂组成,在路由范围内厚度变化范围为13m。从陆丰13-2 到陆丰13-1方向砂的粒径由细变粗。经14C测年,在海底下1.1m深处贝壳砂的年龄为24920530a。层B:主要由很软软的粉砂质黏土和黏土质粉砂组成,具有低中等塑性。 该层厚度05.4m,由北向南减薄,至陆丰13-1平台处缺失。层C:总体上由松散中等致密的砂质粉砂和粉砂质砂/砂组成。从陆丰13-2 到陆丰13-1方向砂的粒径由粗变细,埋深9m (陆丰13-2 站) 到 2m (陆丰13-1站)。根据固结状态计算结果推断海底以下39m黏土未固结,通常9m以下已固结。图4 陆丰13-2平
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