埕岛海区海底地形地貌及浅层结构分析

摘 要：本文通过调查和分析埕岛海区不同时期的海底地形、地貌和浅层结构特点，研究其演变规律，分析其对平台或其它海洋构筑物的潜在风险因素，客观地反映胜利油田埕岛海区海底的现势情况，起到防灾减灾的作用。

关键词：埕岛 地形 地貌 浅层结构 影响 防灾减灾

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0116-03

1855年黄河入渤海以来，一直到1976年黄河改道清水沟入海之前，黄河多次在埕岛海区入海，其挟带的大量泥沙在埕岛海区附近海域沉积，又由于黄河尾闾段的摆动，从而形成了相互叠置的水下三角洲堆积体。此期间，三角洲前缘斜坡向海延伸，形成了三个向海的砂咀，水深也逐年变浅。1976年后，黄河改道清水沟入海，本区的泥沙等物质来源迅速减少，在海流和波浪作用等水动力的冲刷和破坏作用下，海岸线迅速蚀退，海底表层受到严重的冲刷，水深开始加大，形成了许多新的沉积地貌单元。

1 海底地形

1.1 深度基准面的统一

自1985年黄河海港修建起，为了测量工作的需要，在埕岛海区前沿于1986年、1997年和2001年先后进行了三次大地网测量工作。通过对比发现，埕岛海区前沿陆地高程变化较大，而且在桩西、黄河海港和孤东地区的高程变化也不一致，其中，桩西地区变化最大，黄河海港和孤东变化次之。桩西老九井三角点（带水准点）高程变化：1997年大地网高程比1986年大地网高程低n15+CzaPko1Q5KIQCjC6six+4/XGYXuiA5aIVRd6AVE=0.415 m，2001年大地网高程比1997年大地网高程低0.21 m，2001年大地网高程比1986年大地网高程低0.625 m。18年时间，平均年变化量为0.03～0.04 m。

由于深度基准面的不统一，给资料分析带来一定的困难。所以，此次历史资料分析时，采用线性变化原则，对历史资料的深度基准面进行校正。

1.2 埕岛海域历史水深

根据1999年调查资料显示，研究区水深在1～20 m的范围之间，地势是西南高东北低。其中水深在1米到4米的浅海平缓区域宽度为6公里，海底坡度在1/3000～1/1500之间；4～15 m的水深区域宽度大约为9 km，海底坡度在1/1000～1/300之间，是研究区内水深变化比较明显的海域，海底坡度较大；15～20 m的水深区域宽度大约为6 km，海底坡度小，水深变化不大（图1）。

1.3 埕岛海域现在水深

根据2012年调查资料显示，研究区水深在3～20 m的范围之间，地势仍然是西南高东北低。其中水深在3～6 m的浅海平缓区域宽度为4 km，海底坡度在1/3000～1/1500之间；6～14 m的水深区域宽度大约为9 km，海底坡度在1/1000～1/250之间，是研究区内水深变化比较明显的海域，海底坡度较大；14～20 m的水深区域宽度大约为6 km，海底坡度小，水深变化不大（图2）。

1.4 等深线对比

根据图2，发现埕岛海区整体还是以冲刷为主，越靠近岸其冲刷量越大。靠近防潮大堤向海3 km的条带区域，冲刷量在3 m左右；水深5～12 m区域，地形起伏大，特别是靠近导管架附近，局部就有2 m左右的冲刷凹槽；15 m以深区域，水深变化不大，总体呈现出冲淤平衡。

2 海底地貌

2.1 地貌形态

海底地貌是海底自然地理环境要素的重要组成部分，其形成、发展变化及空间分布受许多因素影响。研究区内的海底地貌特征主要受海底泥沙、海洋动力环境（波浪和潮流）以及人工建筑物的影响[14]。

黄河来水来沙量大小制约埕岛海区的形成与演化，同样海岸滩涂的发展变化也受其影响。在河水入海口门附近，由于大量泥沙的不断快速堆积，致使河口沙咀不断向海淤进，河口附近海岸及水下岸坡不断向海淤进。而在其它黄河泥沙无法达到的海岸地区因无沉积物补给，完全受海洋动力条件的影响，则出现程度不同的向岸侵蚀，因此埕岛海区海岸淤进速率快、变动大。海岸线的变化与黄河尾闾的改道密切相关。一般来说，行水时河口淤积，停水时河口冲刷。整个埕岛海区海岸时冲时淤，此冲彼淤，入海河口区以淤为主，不断把海岸线向海推进。远离入海口区的海岸线和曲折的海岸线多以冲蚀为主，有向平直化演化的趋势。

本研究的埕岛海区位于黄河三角洲北部区域，1976年黄河改道后，原沉积在三角洲上的沉积物在波浪和潮流等海洋动力因素的作用下，进行重新分配，原有的沉积环境被重新改造。

埕岛海区泥沙运动主要受波浪和潮流等的综合作用，波浪是底质泥沙再悬浮的主要动力，潮流是泥沙搬动的主要载体。研究区海域，10 m水深以浅潮流作用较强，对海岸和海底地形造成侵蚀最大的区域是在破波带以内，底质泥沙被波浪重新悬浮，细粒物质被潮流带往它处，粗粒物待波浪动力衰减后基本原地沉积下来。这一过程易导致破波带以内的沉积物逐渐粗化和海岸带侵蚀后退。

人工建筑物也是影响本区海底地貌的主要因素。1976年后，本区泥沙来源减少，海岸线开始不断后退。为了保护黄河海港和桩西油田，从上世纪八十年代末起，在海滩上高潮线附近陆续建起防潮堤，防潮大堤建成后，堤外的浅滩在海流的侵蚀作用下逐渐消失，原来不规则的曲折岸线逐渐向大堤根部靠近，形成与防潮大堤走向一致的、规则的岸线，有效地控制了海岸线在平面上向陆地方向推进。同时海底管道电缆的铺设、海底平台的建设，改变了原来的海洋动力环境，使海洋动力局部加强，泥沙运动活跃，泥质岸滩冲淤变化快而不稳，岸滩蚀退非常严重。

2.2 埕岛海区目前的地貌特征

根据收集的埕岛海区109个井场的调查资料，分析各个井场的水深地形、旁侧扫声纳、浅层剖面等资料，可知，大多数井位海底微地貌类型为平滑海底地貌，冲刷地貌和斑状地貌只是在局部海域出现，说明埕岛海域的海底大都已进入一个稳定的阶段—斑状海底地貌到平滑海底或粗糙海底地貌逐步过渡的阶段。研究区的海底微地貌及分布见图3。而研究区内的侵蚀地貌，由于海底土体的物质成分和固结程度不均匀，冲蚀程度也不均一，同时作业平台、管缆的存在使波能辐聚和扩散导致的流场变化，使局部地段发生明显的差异侵蚀现象。主要包括侵蚀突起、冲蚀沟槽、侵蚀坑、波纹状海底以及人工地貌体。

3 研究区浅部地层结构及分布特征

3.1 地层单元的划分

研究区位于现代埕岛海区，该区沉积物源相对充足，地层发育稳定。调查获得的浅地层剖面，各反射界面明显，地层反射结构清晰，可揭示海底面以下40 m以内晚更新世以来的沉积地层的大致分布特征。在浅水区，由于浅剖记录受到声波二次反射波的干扰，反射特征不甚清晰，对浅地层剖面解译带来一定的难度，对地震单元的分析有一定的差异。

通过对将浅地层剖面与穿过地层剖面地质钻孔地层对比，并结合各个剖面的地震相反射结构、波组特征和反射界面特征（如上超、下超、顶超或削截等），研究区可连续追踪了4个主要的层序反射界面，从上往下依次为T0、T1、T2、T3（如图4），界面特征如下。

T0：是海底反射面，表现为振幅强、能量高、连续性好，其起伏形态主要反映了海底地形的变化；T1：可认为是1855年黄河改道由渤海入海之前的海床面，中强反射振幅，界面连续，可连续追踪，构成了埕岛海区现代沉积底界；T2：是该区在冰后期海平面上升过程中形成的初次海泛面，是一个界面连续性好，中强振幅，全新世浅海相软泥沉积层底界面；T3：界面波状起伏，局部呈V或U的河谷状下切到下伏地层之中，界面连续性一般、强振幅的侵蚀面；

因此，根据这4个主要的层序反射界面，可将研究区内晚更新世以来的沉积地层划分为4个主要地震单元，由上往下依次命名为A、B、C、D。

3.2 地震单元特征及其沉积环境

（1）地震单元A。

地震单元A位于海底面（T0）与反射界面T1之间。分析认为，T1界面可解释为埕岛海区现代沉积的底界，在测区北部受研究区内沉积动力条件的影响，反射界面T1会和T0合并。其上被向北进积的缓倾状反射层所覆盖，1976年黄河改道由垦东流路入海以后，测区内陆源物质供给减少，A单元表层在海洋动力作用的改造下，局部表现为蚀退现象。从整体上看，A单元为向北进积的水下楔形堆积体，厚度大致在0～6米之间。地震单元A被解释为1855年黄河改道由渤海入海至今在该地区形成的现代三角洲沉积记录。

（2）地震单元B。

地震单元B位于反射界面T1和T2之间，地震界面T2呈小角度向外海倾斜、中强振幅贯穿全区，界面连续性极好，被解释为冰后期海平面上升过程中形成的初次海泛面。T1和T2之间的地层B，属于浅海——水下三角洲相沉积，层内反射界面多以微小角度倾斜、呈平行状向外海延伸，反映了层位沉积时期环境相对稳定的特点，层内沉积物主要以粉质粘土为主，层厚稳定，大致在6～8 m之间，地层形成年代新、含水量大、土质松软是该区域内工程施工主要回避的地层。

（3）地震单元C。

地震单元C位于反射界面T2和T3之间。地震界面T3连续性较差，呈波状起伏，局部呈V或U的河谷状下切到下伏地层之中。分析认为，本区在冰河时期暴露于水面，河流作用在本区上部形成一套河流相沉积层。在全新世，大陆冰川融化，海面上升海洋动力将原有的古陆面夷平即T2界面，C单元沉积即为测区由陆地向海洋环境过度过程中形成的湖沼—— 河流相沉积。主要包括了滞留沉积和后期的河道充填沉积。河道内部充填沉积物物性和动力条件的不同而表现出多种类型的反射，如高角度倾斜交错反射、复杂的波状-杂乱反射、亚平行反射及不同角度的前积反射。层位厚度极不均匀，薄层处层位厚度不足2 m，而在河谷下切较深处层厚厚度可达10 m左右。

（4）地震单元D。

地震单元D是位于反射界面T3之下与T3界面紧邻的一套层位，层内反射较为杂乱，大部被二次反射覆盖较难辨识，对比该区域内的钻孔资料，层内物质以粉土、粉砂为主，土层力学性质较好，大致可推断该层为晚更新世末期的陆相堆积。

4 结论

本文利用多年来胜利海上油田井场的调查资料以及工程实际反馈资料，通过现场工程物探和表层取样获得的区域地层结构资料，并结合埕岛海区冲积平原地基土的形成环境来分析各种环境和密度条件下表层沉积物运移趋势及表层沉积物变化规律，能较好反映胜利油田埕岛海区现势情况，了解平台及其它海洋构筑物潜在的风险因素，起到防灾减灾的作用。

参考文献

[1]杨作升，王涛，埕岛油田勘探开发海洋环境[M].青岛：青岛海洋大学出版社，1993.

[2]鹿洪友，李广雪，埕岛海区埕岛地区近年海底冲淤规律及水深预测[J].长安大学学报：地球科学版，2003，25（1）：57-61.