埕島海區海底地形地貌及淺層結構分析

摘 要：本文通過調查和分析埕島海區不同時期的海底地形、地貌和淺層結構特點，研究其演變規律，分析其對平臺或其它海洋構筑物的潛在風險因素，客觀地反映勝利油田埕島海區海底的現勢情況，起到防災減災的作用。

關鍵詞：埕島 地形 地貌 淺層結構 影響 防災減災

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入海，其挾帶的大量泥沙在埕島海區附近海域沉積，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，本區的泥沙等物質來源迅速減少，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，在埕島海區前沿于1986年、1997年和2001年先后進行了三次大地網測量工作。通過對比發現，埕島海區前沿陸地高程變化較大，而且在樁西、黃河海港和孤東地區的高程變化也不一致，其中，樁西地區變化最大，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年大地網高程比1986年大地網高程低n15+CzaPko1Q5KIQCjC6six+4/XGYXuiA5aIVRd6AVE=0.415 m，2001年大地網高程比1997年大地網高程低0.21 m，2001年大地網高程比1986年大地網高程低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1999年調查資料顯示，研究區水深在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米的淺海平緩區域寬度為6公里，海底坡度在1/3000～1/1500之間；4～15 m的水深區域寬度大約為9 km，海底坡度在1/1000～1/300之間，是研究區內水深變化比較明顯的海域，海底坡度較大；15～20 m的水深區域寬度大約為6 km，海底坡度小，水深變化不大（圖1）。

1.3 埕島海域現在水深

根據2012年調查資料顯示，研究區水深在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的淺海平緩區域寬度為4 km，海底坡度在1/3000～1/1500之間；6～14 m的水深區域寬度大約為9 km，海底坡度在1/1000～1/250之間，是研究區內水深變化比較明顯的海域，海底坡度較大；14～20 m的水深區域寬度大約為6 km，海底坡度小，水深變化不大（圖2）。

1.4 等深線對比

根據圖2，發現埕島海區整體還是以沖刷為主，越靠近岸其沖刷量越大。靠近防潮大堤向海3 km的條帶區域，沖刷量在3 m左右；水深5～12 m區域，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以深區域，水深變化不大，總體呈現出沖淤平衡。

2 海底地貌

2.1 地貌形態

海底地貌是海底自然地理環境要素的重要組成部分，其形成、發展變化及空間分布受許多因素影響。研究區內的海底地貌特征主要受海底泥沙、海洋動力環境（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的形成與演化，同樣海岸灘涂的發展變化也受其影響。在河水入海口門附近，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因無沉積物補給，完全受海洋動力條件的影響，則出現程度不同的向岸侵蝕，因此埕島海區海岸淤進速率快、變動大。海岸線的變化與黃河尾閭的改道密切相關。一般來說，行水時河口淤積，停水時河口沖刷。整個埕島海區海岸時沖時淤，此沖彼淤，入海河口區以淤為主，不斷把海岸線向海推進。遠離入海口區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。

本研究的埕島海區位于黃河三角洲北部區域，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，原有的沉積環境被重新改造。

埕島海區泥沙運動主要受波浪和潮流等的綜合作用，波浪是底質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域是在破波帶以內，底質泥沙被波浪重新懸浮，細粒物質被潮流帶往它處，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海底地貌的主要因素。1976年后，本區泥沙來源減少，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、海底平臺的建設，改變了原來的海洋動力環境，使海洋動力局部加強，泥沙運動活躍，泥質岸灘沖淤變化快而不穩，岸灘蝕退非常嚴重。

2.2 埕島海區目前的地貌特征

根據收集的埕島海區109個井場的調查資料，分析各個井場的水深地形、旁側掃聲納、淺層剖面等資料，可知，大多數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，說明埕島海域的海底大都已進入一個穩定的階段—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。研究區的海底微地貌及分布見圖3。而研究區內的侵蝕地貌，由于海底土體的物質成分和固結程度不均勻，沖蝕程度也不均一，同時作業平臺、管纜的存在使波能輻聚和擴散導致的流場變化，使局部地段發生明顯的差異侵蝕現象。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 研究區淺部地層結構及分布特征

3.1 地層單元的劃分

研究區位于現代埕島海區，該區沉積物源相對充足，地層發育穩定。調查獲得的淺地層剖面，各反射界面明顯，地層反射結構清晰，可揭示海底面以下40 m以內晚更新世以來的沉積地層的大致分布特征。在淺水區，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鉆孔地層對比，并結合各個剖面的地震相反射結構、波組特征和反射界面特征（如上超、下超、頂超或削截等），研究區可連續追蹤了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，表現為振幅強、能量高、連續性好，其起伏形態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，可連續追蹤，構成了埕島海區現代沉積底界；T2：是該區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，界面連續性一般、強振幅的侵蝕面；

因此，根據這4個主要的層序反射界面，可將研究區內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現代沉積的底界，在測區北部受研究區內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，測區內陸源物質供給減少，A單元表層在海洋動力作用的改造下，局部表現為蝕退現象。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形成的現代三角洲沉積記錄。

（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，界面連續性極好，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，屬于淺海——水下三角洲相沉積，層內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境相對穩定的特點，層內沉積物主要以粉質粘土為主，層厚穩定，大致在6～8 m之間，地層形成年代新、含水量大、土質松軟是該區域內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，本區在冰河時期暴露于水面，河流作用在本區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單元沉積即為測區由陸地向海洋環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。河道內部充填沉積物物性和動力條件的不同而表現出多種類型的反射，如高角度傾斜交錯反射、復雜的波狀-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，層內反射較為雜亂，大部被二次反射覆蓋較難辨識，對比該區域內的鉆孔資料，層內物質以粉土、粉砂為主，土層力學性質較好，大致可推斷該層為晚更新世末期的陸相堆積。

4 結論

本文利用多年來勝利海上油田井場的調查資料以及工程實際反饋資料，通過現場工程物探和表層取樣獲得的區域地層結構資料，并結合埕島海區沖積平原地基土的形成環境來分析各種環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律，能較好反映勝利油田埕島海區現勢情況，了解平臺及其它海洋構筑物潛在的風險因素，起到防災減災的作用。

參考文獻

[1]楊作升，王濤，埕島油田勘探開發海洋環境[M].青島：青島海洋大學出版社，1993.

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