海南省海洋地质调查主要进展与成果

2020-03-05仝长亮孙龙飞黄仕锐

中国地质调查 2020年1期

仝长亮，孙龙飞，黄仕锐

(1.海南省海洋地质调查研究院，海口 570206； 2.海南省海洋地质资源与环境重点实验室，海口 570206)

0 引言

海南省是我国唯一具有海域管辖权的海洋大省，海洋地质调查与研究在海洋开发、管理和保护中发挥着重要的保障作用。2000年以来，在中央和地方的共同部署下，海南省的海洋地质调查工作全面铺开，在海洋区域地质调查、海岸带与海湾调查、海砂调查和岛礁调查方面取得了重要进展，支撑了海南的海洋开发活动。近年来，随着“海洋强省”“一带一路”战略的提出，特别是2018年海南建设自由贸易区(港)的重大举措，对海南省的海洋地质工作提出了更高的要求，地质调查不仅要收集基础地质数据，更要精准对接经济社会发展需求，解决海洋开发过程中遇到的问题[1-3]。本文通过梳理海南省近20年来的海洋地质调查项目，总结了所取得的主要成果，并分析了存在的问题，为今后工作的部署提供了思路。

1 海洋地质环境概况

海南省海岛众多，资源丰富，辖海南本岛、南海诸岛和南海大部分海区，是中国国土面积最大的省份。海南省陆域面积约3.5万km2，由海南岛和南海诸岛组成，合计数量735个，有基岩岛、沙洲和珊瑚岛(礁)等[4]。海南省辖海域面积约200万km2，由广阔的陆架、陆坡和深海洋盆组成，平均水深超过100 m，分布18个油气沉积盆地，其中位于海南岛周边的莺歌海盆地、琼东南盆地和珠三坳陷是我国重要的海上油气产区[5-6]。

海南本岛岸线长为1 855 km，约2/3为自然岸线，其中砂质岸线占比42%，形成了以岬湾海岸为主的地貌类型[1]。海南岛中部主要为海西期至燕山期的花岗岩隆起区，四周为第四纪冲积(海积)平原，宽度可达数十公里。海南岛四周海洋为广阔的南海陆架，一般水深小于100 m，地势总体平缓，只有琼州海峡和万宁、陵水一带的岬角海域，水深变化较大[4,7]。海南省的海洋地质资源主要有岛屿资源、岸线资源、港口航运资源、矿产资源、地质遗迹资源和湿地资源等。海南省海洋地质环境总体良好，但随着近年来开发活动的加剧，局部海洋环境发生了恶化，出现了海岸带侵蚀与后退、港湾淤积、地下水咸化、珊瑚礁破坏、环境污染等地质灾害现象[7-9]。

2 海洋地质调查概况

海南省成立以前，海洋地质调查工作主要依托于中央各部门。20世纪60年代，中国的科研机构就开展了有关南海的海洋综合调查和岛礁调查，主要服务于军事、渔业、航行、气象等领域。1980年开始的中国海岸带和海涂资源综合调查，是有关海南的首次系统的、综合的海洋地质调查。之后，随着南海油气资源的发现，地质矿产部门和油气企业逐步开展了南海海区专项海洋地质调查工作，积累了大量的海洋基础数据。此阶段的主要项目包括“全国海洋综合普查”“全国海岸带和海涂资源综合调查”“全国海岛调查”“南海海区综合地质调查”等，初步查明了南海地形地貌、地质构造、沉积结构、矿产资源和区域稳定性等情况[5，10-11]。

海南省成立之后，在国家层面上，主要实施了“海洋地质保障工程”“海洋地质调查计划”“海南省近海海洋综合调查与评价”(“908专项”)等一系列重大计划，完成了不同时空尺度基础海洋地质数据的收集，在海岸带、大陆架和深海大洋开展了地质构造、矿产资源和环境灾害等方面的调查研究，取得一系列重要成果，极大地提高了海南省海洋地质调查的程度和研究水平[12-13]。同时，中国还积极参与国际大洋钻探计划(如ODP和IODP)。从1999年开始，中国科学家共主导了3次位于南海的ODP或IODP航次，包括ODP184、IODP349、IODP367和IODP368航次，反演了第四纪晚期南海气候环境的变化和新生代以来南海大陆边缘的扩张过程[14-15]。在省级层面上，海南省近年来也投入了数千万资金，依靠省属海洋地质调查队伍，部署了一些服务于地方海洋开发活动的调查工作，与国家层面的工作形成了有效衔接，如海岛综合调查、海洋矿产资源调查和海岸带综合地质调查，调查范围基本覆盖了海南岛海岸带区、陆架区和西沙岛礁区，调查项目图幅比例尺多在1∶25万左右(图1)。

(1).1∶25万乐东幅海洋区调； (2).1∶25万三亚幅海洋区调； (3).南海固体矿产资源潜力评价； (4).海南岛浅海锆钛砂矿调查评价； (5).三亚海岸带综合地质调查； (6).海南岛周边海岛调查； (7).海南岛北部海砂资源调查评价； (8).文昌—陵水浅海锆钛砂矿预查-普查； (9).海南岛重点海湾调查与评价； (10).昌化江口海砂资源调查； (11).感城港锆钛砂矿普查； (12).昌化港锆钛砂矿普查； (13).万宁保定海锆钛砂矿详查

图1 近10年来海南岛周边海洋地质工作程度

Fig.1ExtentofmarinegeologicalsurveyaroundHainanislandinrecent10years

通过调查，初步查明了海南岛(包括西沙海域)近海及海岸带的地质环境资源概况，评价了海洋环境质量，研究了其形成演化规律和发展趋势。

目前，调查的主体有中国地质调查局、原国家海洋局和海南省海洋地质调查局等单位。调查手段包括综合地球物理、地质取样、地质浅钻、沉积动力调查等[16]。在中央和地方的共同推进下，海南省的海洋地质基础数据进一步夯实，海洋地质调查程度得到了极大提高，服务于海洋经济发展和环境保护的力度也进一步加强。总之，在部省协同推进下，海南省海洋地质调查工作取得了一系列新的进展和成果。

3 海洋地质调查主要进展与成果

3.1 海洋区域地质调查

1999年，1∶100万国际分幅标准的海洋区域地质调查工作启动，其中南海共9个图幅(2个图幅为联测)的调查任务(图2)，调查手段主要有单波束和多波束测深、单道地震测量、多道地震测量、重力和磁力测量、地质取样、遥感解译、热流测量、沉积动力调查和地质钻探，基本工作网度为(20～40) km×40 km，地质钻探深度可达100 m，积累了大量的数据和实物资料，其中多波束数据达到了200 m以深水域的全覆盖。至2014年底，任务全部完成，查明了南海海底地形地貌、第四纪沉积、区域构造、矿产资源、磁力场、重力场等综合地质要素，并出版了1∶200万南海海洋地质系列基础图件，在南海地质构造研究、矿产资源勘查、地质环境评价和海洋调查技术应用等方面取得了一系列创新性成果[17-19]。2019年初，1∶100万海洋区域地质调查成果集成工作全部完成，实现了南海海域海洋地质资料的无缝拼接，在清楚并完善南海及周边构造格局、南海地层分区、南海海域矿产资源的地质背景和南海精细化地形地貌特征等方面取得了重要突破，极大地推动了南海油气资源和天然气水合物的勘探开发，经调查的海底地理实体已由国务院正式命名，为我国南海权益的维护提供了详实的基础资料。

图2 南海地形地貌及海洋区域地质调查工作程度Fig.2 Geomorphological map and extent of marine geological survey in South China Sea

海南省1∶25万乐东幅海洋区域地质调查于2012年启动，获得了海南岛西南部大量中大比例尺海洋地质数据，并探索了陆、海统筹区域地质调查的技术和方法。此外，还首次利用多波束测量手段，精细刻画了琼西南海域大型条带状潮流沙脊的地形地貌特征，探讨了其分布规律和成因机制(图3)。其次，在调查区发现了超过900 km2的海砂沉积区，厚度数米至数十米，部分含沙量超过60%，能够满足海洋工程填海原料的需求。另外，在调查区还发现了多处古河道等潜在海底地质灾害，并对其分布、规模和性质进行了研究，对其稳定性进行了评价(图3)。该区调成果为三亚—乐东一带的重大工程建设、海岸带地质环境的监测与防治以及海底资源勘查奠定了基础[20]。此外，三亚幅和三沙市幅的调查工作正在实施，海南岛北部2个图幅和中沙群岛附近的调查工作也将尽快实施。海南岛周边海域即将基本实现1∶25万海洋区域地质调查全覆盖，海南岛陆架区和中、西沙海域的海洋地质调查程度也将大幅度提高，对指导海洋工程建设、海洋资源商业开发和海洋管理与保护，具有积极的意义。

(a) 海砂资源分布与三亚附近的埋藏古河道 (b) 潮流沙脊与水下沙波地形地貌图

图3 1∶25万乐东幅海洋区域地质调查成果[20]

Fig.31∶250000marinegeologicalsurveyresultsonLedongsheet[20]

3.2 海岸带与海湾地质环境综合调查与评价

海南省海岸带和海湾地质调查工作开展较多。中央层面，中国地质调查局先后部署实施了“华南西部沿岸滨海湿地地质调查与生态环境评价”“北部湾等重点海岸带综合地质调查”和“泛珠三角地区地质环境综合调查工程”等一系列调查工作，开展了1∶10万海岸带综合地质调查与监测以及重点地区1∶5万陆海统筹综合地质调查工作，查明了海南岛沿海区内的基础地质特征和水工环地质特征，研究了其环境地质灾害、海陆变迁规律和人地关系等问题，探索了海陆交互带的测量技术、地质环境承载力评价方法和陆海统筹地质编图等关键技术方法，建立了湿地生态环境评价体系及海岸带环境地质调查评价标准，局部地段开展了地质环境监测工作，促进了“海陆联动”和“海陆一张图”的工作，提出了减灾防灾、湿地保护和恢复建议，为沿海地区的经济发展规划、环境保护及减灾防灾提供了系统的基础地质资料和科学依据[21-23]。此外，2005—2013年实施的“海南省近海海洋综合调查与评价”(“908专项”)，系统地对海南岛海岸带生态系统进行了调查和评价，摸清了其自然资源环境的基本特征，评价了其环境承载力，为海洋经济发展和海洋规划管理提供了详实的基础信息[4，24]。

为检验银行信任对小微企业贷款利率的影响，本文选取贷款申请被接受的企业数据为样本，进行广义结构方程模型分析，结构方程回归权重详见表5所示。

近年来，海南省也开展了一批海岸带地质调查和评价项目，如“海南省琼州海峡多目标地球化学调查”、“海南岛1∶25万生态地球化学调查”、“海南岛重点海湾环境地质综合调查(海口段)”和“三亚海岸带综合地质调查与评价”等项目，大致了解了海南岛近岸20 m水深以浅海域的地形地貌、海岸动态、底质类型、沉积地球化学特征和水动力特征等，并对重点岸段(如海口、三亚等)的资源分布、水工环地质、潜在地质灾害、岸滩形成演化、环境质量和承载力进行了初步分析，可服务于滨海资源开发、城市建设和环境保护。2015—2017年期间开展的三亚海岸带调查，调查精度可达1∶5万，研究了区域内岸线的类型、分布和时空变化规律(表1)，对海湾的稳定性进行了分析，对三亚海域的工程地质情况和潜在地质灾害进行了圈定(图4)，并对三亚海岸带的保护和开发提出了建议[25]。

表1 三亚海岸带不同类型岸线长度的变化

图4 三亚海岸带环境地质图[25]Fig.4 Environmental geological map of Sanya coastal zone[25]

3.3 海砂资源调查与评价

海南岛周边砂质沉积物沿岸呈带状分布，基本位于离岸20 km以内，以琼北、琼西南和琼东海域分布较为集中，其中以琼州海峡东西口和琼西潮流沙脊规模最大(图5)。海南省海砂资源富含锆、钛，因此可提取锆英石、钛铁矿等重矿物。锆、钛砂矿勘查也随之开展，但这些勘查大多集中在海岸带水上部分。2000年以来，海南省陆续实施了昌化港、陵水新村港、万宁港北港、东方感城港和万宁保定海的浅海锆、钛砂矿普查-详查等项目，探获一批潜力较大的浅海锆、钛砂矿，其中大型矿体1处，小型矿体5处，并在海南岛近岸浅海圈定9个找矿远景区(包括5个Ⅰ级远景区和4个Ⅱ级远景区)[26]。2010—2014年，中国地质调查局实施了“海南岛浅海砂矿资源潜力调查与评价”项目，首次以1∶25万比例尺查明了海南岛周边30 m以浅水域的表层沉积物类型、分布、矿物组成、化学特征和沉积动力要素，并根据成矿控制因素圈定了4处浅海砂矿的资源潜力区，然后对其成矿潜力进行了综合评价(图5)[26]。2013年以来，海南省根据实际需求，部署了“海南岛东部陵水—文昌近浅海(70 m水深以浅)锆、钛砂矿预查-普查”“南海固体矿产资源潜力调查评价”等项目，对海南岛周边成矿条件好、资源潜力大的海砂区进行了较大比例尺的调查，其中在海南岛东部文昌—琼海一带新发现金红石、锆英石综合砂矿体2处，金红石630万t，锆英石340万t，钛铁矿570万t，矿床规模为大型[27-28]，并利用单道地震技术反演了海砂的沉积厚度，圈定了海砂资源潜力范围[29]。经过多年的调查，海南岛周边陆架区的沉积物类型、矿物特征和地球化学特征已基本查明，并圈定出了一批潜力较大的锆、钛砂矿地球化学异常区和成矿远景区，部分海域成矿条件良好，勘查程度较高，已开展了普查-详查程度的工作，获得了多处锆英石、钛铁矿、金红石等的资源量，成为海南海洋矿产的重要储备。

R.基岩； CR.珊瑚； G.砾石； S.砂； SG.砂砾； GS.砾砂； TS.粉砂质砂； ST.砂质粉砂； STY.砂粉砂黏土； YT.黏土质粉砂； TY.粉砂质黏土

图5 海南岛周边海域海砂资源分布[26]

Fig.5DistributionofmarinesandresourcesaroundHainanisland[26]

近年来，随着海洋开发的深入和陆域砂土资源的管控，建筑用海砂(包括填料用砂)的开发和利用得到了更多的关注。2016年，海南省在前期工作的基础上，实施了“海南岛北部海砂资源调查评价”项目，首次对琼州海峡的海砂资源进行了系统勘查，并通过地球物理、地质取样和钻探等手段，查明了琼州海峡特别是东口浅滩区的海砂分布、沉积厚度、海砂质量等情况，探获建筑用海砂资源量约19亿m3，控制厚度达15 m，其物探指示的资源潜力可达90亿m3，海砂质量较好，能够较好地满足周边海域重大海洋工程建设的需求(表2)[30-32]。但海南岛周边其他海域的海砂调查工作尚未系统开展，其资源潜力有待进一步查证。

表2 海南岛浅海砂矿资源量一览表[30-32]

3.4 岛礁综合地质调查

海南省海岛众多，有关岛礁的调查研究工作起步较早。20世纪50年代以来，中国先后在西沙、南沙群岛开展了一系列综合地质调查工作，其中1958—1960年实施的全国海洋综合调查工作，首次对南海的海岛进行了地形地貌、基础地质、水文地质等内容的调查[5]。相关机构也在西沙的永兴岛、琛航岛和石岛实施了4口中、深钻井，揭示了西沙碳酸盐岩台地中新世以来的演化序列，并对岛礁的地质稳定性和油气资源进行了研究[2]。1989—1994年，海南省组织实施了专项海岛资源综合调查，调查范围包括了海南岛周边及西沙群岛，首次系统查明了其分布、类型、规模、地形地貌、地质构造和环境要素，出版了《海南省海岛资源综合调查研究报告》[33]。2007年开始，海南省实施了“海南省海岛(岛礁)综合调查”(“908专项”)，对海岛的地理、地质、生态、气候和开发利用进行了调查，形成了多个专项报告，并编制了1∶5万比例尺的海岛图集(图6)[34]。

近十年来，海南省以海岛工程建设、资源开发、地质旅游和环境保护为出发点，实施了多项海岛调查项目，遵循陆海统筹原则，采用多波束、侧扫声呐、无人机、浅地层剖面等高科技调查手段，全面查明了岛礁及周边海域的地层结构、地貌发育、沉积环境、海洋动力和演化过程等，并对海岛的资源开发利用、生态环境修复和地质灾害防治提出了建议。“海南岛周边岛屿地质及矿产资源综合调查与评价”和“海南岛周边无居民海岛专项调查”项目系统梳理了海南岛周边海岛的基本情况，绘制了地形地质图件，查明了海岛的基本地质概况和地形地貌特征，对重点岛屿的水文地质、工程地质特性进行了分析，查明了海岛的矿产、旅游、水、空间等资源情况，对海岛的开发利用现状进行了系统调查，同时对重点海岛的水下地形地貌、地层结构和沉积环境进行了调查，为海岛的综合开发和保护提供了详实的基础数据(图7)[35]。

2015年，“三沙市重点岛礁综合地质调查与评价”(共3期)项目完成了对西沙宣德和永乐环礁的综合地质调查，获得了该区域大比例尺的地形地貌、地球物理、沉积物类型、地球化学和水动力等数据，查明了岛礁及其周边海域的地形地貌和水工环地质特征，发现并分析了环礁区潜在海底地质灾害(海底滑坡)的分布、规模和形成机制，对环礁区沉积环境进行了分析并划分了沉积相，精细刻画了碳酸盐岩台地的地层结构和垂向特征，研究了中新世以来碳酸盐岩台地的演化过程和发育模式(图8)，对西沙岛礁的开发管理和我国的海域维权具有重要意义[36-38]。

(a) 边溪岛开发利用现状 (b) 平峙岛海蚀穴地貌

图7 海南省海岛地质调查成果[35]

Fig.7IslandgeologicalsurveyresultsofHainanProvince[35]

T0.地震界面及其序号； Sq1.地震层序及其序号； MTDs.块体搬运沉积体系(Mass Transport Depositions)

(a) 永乐环礁地层结构剖面 (b) 宣德环礁海底滑坡分布

图8 西沙岛礁地质调查成果[36]

Fig.8IslandgeologicalsurveyresultsofXishaIslands[36]

4 主要结论与存在的问题

21世纪以来，海南省的海洋地质调查工作全面开展。中央部门主要实施了海洋区域地质调查等基础类项目，调查项目图幅比例尺为1∶100万至1∶25万，主要解决了海南省海洋基础地质数据空白的问题；海南省地方政府主导的海洋地质调查项目则更多地服务于社会发展的具体需求，如资源开发、工程建设和环境保护等，重点实施了海岸带、海湾、海砂资源和岛礁相关的综合地质调查与评价项目。但也存在一些问题：

(1)海洋地质调查总体工作程度不高，“多点开花”而不系统，海洋地质基础数据掌握较少。虽然海洋区域地质调查实现了1∶100万全覆盖，但1∶25万仅开展了3个图幅，且与海洋开发关系更加密切的1∶5万海洋区调工作并未开展，中大比例尺的海洋地质基础数据仍缺乏。另外，虽然过去的十多年中央和地方部署了大量的专项调查，调查范围已覆盖海南岛周边海域，但缺少统一的部署和设计，导致部分工作重复，不同项目的数据衔接不理想，无法形成统一和科学的地质认识，不利于成果的进一步深化。

(2)调查成果应用于海洋开发和保护不够广泛和深入，地质调查服务于社会需求的能力仍有待提高。多数地质调查项目虽完成了基础数据的收集，但在项目策划和实施过程中没有精准对接社会需求，其成果应用不足，不能很好地支撑海洋工程建设、海洋环境监测与修复、地质旅游和海洋资源的可持续开发等。

(3)地学研究水平较低，成果提升不够，对重大地学问题的理解不够深入，缺少从地球系统科学和陆海统筹的角度去看待问题的思想。