海洋工程地質組
㈠ 加強和改進海洋地質調查工作的建議
在開展地質找礦改革和發展大討論中,我們在對十一五期間海洋地質調查工作調查的基礎上,研究了2011~2020年海洋地質調查工作的需求,提出了加強和改進海洋地質調查工作的建議。
一、「十一五」期間我國海洋地質調查總投入、總工作量
2006~2010年期間,我國海洋地質工作圍繞海洋區域地質調查、油氣和水合物資源調查、重點海岸帶環境地質調查、海砂資源調查評價等工作開展海上調查、綜合研究和實驗模擬工作。
(一)海洋區域地質調查
重點開展4個1:100萬圖幅、1個1:25萬圖幅的調查工作和綜合地質地球物理圖件的編制工作。總的經費投入約26300萬元,已經基本完成2個1:100萬圖幅的調查工作和1:100萬地質地球物理系列圖的編制工作。完成的主要實物工作量見表1。
表1 2005~2010年海洋區域地質工作量統計表
(二)重點海岸帶環境地質調查
開展重點海岸帶地區環境地質基礎調查、主要河口濱外區地質環境監測、濱海濕地系統的綜合地質調查與評價、以及海洋地質環境演化的綜合研究工作,2006~2010的總經費投入為8700萬元。投入的實物工作量見表2。
表2 2005~2010年海洋環境地質工作量統計表
(三)海砂資源調查
開展我國近海海域重點區塊的海砂資源調查、開采環境影響評價以及海砂資源探礦權設置規劃,已經完成了我國南海珠江口、東海舟山、黃海成山頭海域的海砂資源調查和評價工作,正在開展渤海遼東灣的調查工作。「十一五」期間海砂調查工作的總經費投入共3400萬元。
(四)油氣和天然氣水合物調查
重點開展我國黃海、東海、南海海域的油氣、天然氣水合物調查工作。分別由地質大調查、油氣戰略選區項目、國家海洋地質專項支持,總的經費投入20多億。
(五)其他
「十一五」期間國家海洋局「908」專項等開展了近海海洋地質環境調查和海岸帶地質環境調查,總的經費投入約2.5億左右。大洋科學考察和資源調查中的海洋地質的投入部分在2~3億左右。
二、2011~2020年我國社會經濟發展對海洋地質工作總需求
進入21世紀,地球科學已從陸地發展到海洋,成為海陸結合的「地球系統科學」。隨著經濟全球化和新一輪科技革命的興起,海洋已成為高新技術產業發展的重要領域,日益成為各國經濟、軍事、科技競爭焦點。為了緩解人類面臨的人口、資源、環境三大困境,各國政府紛紛出台一系列海洋政策,加強了對海洋的調查研究和對海洋資源的開發利用。50年來,我國固體地球科學獲得長足發展,但重點一直在陸地,海洋則相當薄弱。我國的海洋地質工作不僅落後於發達國家,而且落後於陸地地質工作,形成了「內向型」的地球科學格局,難以適應當今世界將地球作為整體系統研究的地球系統科學的新形勢。
隨著國家對海洋地質工作需求的增大,國土資源部作為國家地質工作的主管部門,中國地質調查局作為國家地質工作的主要組織者、承擔者,其管理職能應全方位覆蓋海洋這片「藍色國土」,應當成為國家海洋地質工作的主導者、組織者、承擔者,我們要依據國家社會經濟、科技、軍事等方面的迫切需求,立足海洋基礎地質和礦產資源地質及生態環境地質,研究和制定國家海洋地質工作的中長期發展規劃,以及強化涉海機構的能力建設、提高自主創新能力和國家核心競爭力的發展戰略。
(一)2011~2020年社會經濟發展對海洋地質工作需求
送入21世紀海洋經濟發展進入快車道,海洋經濟年平均同比增長率達到20%,在社會經濟中發揮著極為重要的作用。社會經濟發展對海洋地質工作需求突出表現在以下幾個方面。
1.海洋區域地質基礎信息保障
迫切需要盡快完成我國海域1:100萬海洋區域地質調查,開展重點經濟區海岸帶和近海1:25萬的海洋區域地質調查。完善我國海洋基礎地質信息,為國家權益、海洋軍事、資源保障、環境保護、海洋開發規劃提供所需的基礎資料。
2.油氣資源保障
迫切要求加大對我國近淺海海域油氣資源的探查,在新的區域和深部新層位(中生界、古生界地層)發現新的油氣資源,提高和穩定現有近淺海的油氣開發儲量,提高油氣資源保障能力;迫切需要在深水油氣勘探和開發領域取得突破和新的發現,提高資源儲備和可持續開發能力,發展相應的勘探和開發技術;迫切需要加快海洋天然氣水合物的勘探,以及開發領域的試產工作。大力提高天然氣水合物的調查程度,科學評價其對我國「後石油」時代的資源接續能力。大力發展水合物的開發技術研究,開展試產和環境影響評價;迫切需要開展海域淺層天然氣的勘探和開發評價技術研究,開展資源調查和評價,科學評價淺層天然氣的資源開發潛力,開展開發技術的實驗研究工作。
3.固體礦產資源保障
進行近海海域的沙礫石資源調查和評價,滿足沿海地區建築、圍填海、海岸帶防護的需求。開展回填用沙-泥資源調查,科學評價海域沙-泥開采對生態環境的影響。進行海岸帶和近海的重礦物砂礦資源調查。開展以鈦鐵礦、金紅石、鋯英砂等為主的重砂資源調查,為資源評價、科學開采、海岸帶規劃、環境保護服務,科學規劃、防止無序開采造成的環境影響和破壞。進行大洋礦產資源調查。急需加快國際海域、大洋中脊的多金屬結核、結殼、熱液硫化物礦產資源的調查評價,為我國申請新的國家海底礦區服務,加快深海礦產資源開發和環境影響評價的研究工作。
4.海岸帶地質環境保障
2008年以來,國務院相繼批准或出台指導意見的沿海地區經濟發展規劃共有11個,在原來環渤海、長三角、珠三角、北部灣發展規劃的基礎上,遼寧沿海、天津濱海、黃河三角洲、山東半島、江蘇沿海、海峽西岸、海南國際旅遊島等區域發展規劃相繼上升為國家發展戰略。這些戰略規劃涵蓋了沿海地區的產業布局、基礎建設、環境保護等重要工作內容。沿海地區的經濟增長急需突破資源保障和空間拓展兩個方面的瓶頸制約。一是大力開發海岸帶地區的資源,包括傳統的礦產資源、地下水、地熱和風能等新能源、海水和鹵水化工資源、海洋漁業資源等,亟需加強地質資源調查,支撐支柱產業發展。二是向海洋的空間拓展,大力發展港口和臨港工業、開發建設濱海新城、核電和重大涉海工程建設等。急需開展海岸帶地區的基礎地質、環境地質和工程地質調查和評價工作,為海岸帶建設和開發提供地質科學支撐服務。
目前我國海岸帶地區地質工作存在的問題包括:①中大比例尺基礎地質調查工作薄弱,現有地質資料無法滿足海岸帶地區經濟發展和重大基礎設施建設詳細規劃的需要;②海陸地質調查工作分離,在海岸帶地區存在較大的空白帶,特別是潮間帶地區,是目前海洋工程建設、圍填海的重點范圍,但基礎性地質工作嚴重不足;③海岸帶地質環境惡化和地質災害頻發,應引起極大的關注,海岸帶地質災害監測系統的建設迫在眉睫;④海岸帶生態環境破壞嚴重,有的區域經濟發展規劃脫離海岸帶自然環境的基本特徵,不具備可持續發展基礎;⑤地質資料社會化服務程度低。一方面是地質資料為地調單位所有,對管理部門的技術支撐不足;另一方面是部分地質調查工作目標服務性不強。
因此,開展以重點經濟區帶為核心的海岸帶地質環境調查、地質災害監測、地質信息社會化服務體系的建設十分迫切。繼續在「十二五」的上半段完成海岸帶地質環境中比例尺調查工作,推進重點區的大比例尺環境地質和工程地質調查,整合歷史資料,開展海陸聯合編圖,盡快提交國家和地方一批應用性強的基礎地質圖件,為海岸帶建設規劃和環境保護提供支撐。
建立海岸帶地質災害監測體系,開展地面沉降、海岸帶侵蝕、地下水污染、海平面上升、地震、滑坡、風暴潮、海水入侵等多種類型的地質災害的監測,開展地質災害的預警預報,開展全球變化對海岸帶地質災害影響評價和應對機制研究,減輕海岸帶地質災害對社會經濟的影響。
5.海洋地質調查研究能力保障
應繼續大力發展海洋地質調查和數據採集、數據處理和解釋、信息系統建設等多種技術方法,在海洋地質調查海區范圍、工作內容、深度和精度等多個領域突破。
積極推進海洋地質裝備能力建設,包括加快海洋地質地球物理調查船的建造和更新,加快海洋調查儀器裝備、海洋測試分析設備以及海洋地球物理資料處理和解釋設備和軟體采購和引進,大力提升我國海洋地質調查的能力。
6.海洋地質科學發展
繼續探索海洋地質科學的重大科學問題,在我國海域和鄰近地區的海洋地質演化和資源環境效應基礎理論研究領域有重大突破,引導海洋能源和礦產資源勘探開發、環境保護、災害防治,以及地球科學理論的發展。
(二)社會經濟發展對海洋地質調查的影響因素
社會經濟的快速發展對海洋地質工作提出了更高的要求,促進海洋地質工作的發展,需要各部門強化海洋地質工作意識,加快海洋地質調查工作進程。同時隨著社會經濟的發展,海洋地質工作也會向精細化、專題化的方向發展。國際上,各國海洋地質工作的程度與社會經濟發展的程度是密切相關的,如美國、加拿大、法國、德國、英國、荷蘭等國家已經在20世紀80~90年代基本完成海域的1:100萬的海洋區域地質調查,以及陸架區的1:25萬的調查工作。目前階段的海洋地質工作主要是開展專題性的調查工作,如油氣資源調查、精細海底地形測繪、海洋災害調查、海岸帶環境地質調查、海底生境調查,以及地質災害監測等等。另一方面,隨著社會經濟發展,海洋地質調查技術也得到長足發展,新的技術方法的應用帶動海洋地質科學的發展,如深海鑽探、海底觀測計劃、深水油氣勘探開發等等。其次,沿海地區社會經濟的快速發展,使人類活動對海岸帶地區的影響日益加強,對海岸帶脆弱的地質環境造成嚴重的影響,使得海洋環境趨於惡化,海岸帶地質災害不斷加劇。同時,沿海地區的社會經濟發展,使得人類和經濟對海洋地質環境的變化更為敏感,地質災害造成的破壞和生命財產的損失不斷加劇。因此海岸帶和海洋的地質環境評價、地質災害監測和預警等工作內容在海洋地質工作中比重逐年加大。
(三)2011~2020年完成海洋地質調查所需的經費
據測算,海保工程總體實施方案除了2008~2010年已經開展的工作外,在2015年前第一階段的工作任務(包括油氣資源調查、區域地質調查、海砂資源調查和海岸帶環境地質調查等)尚需國家投入70億元的調查費用和20億元的裝備建設費用。在這一方案中,對海岸帶地質工作投入的工作量與實際需求相差較大,而且水合物調查工作沒有在這一方案中考慮。因此綜合考慮,「十二五」期間海洋地質工作的調查研究經費總量應安排在90億左右(這里尚未考慮對大洋礦產資源調查的投入)。並應在「十二五」期間全面落實20億元的裝備建設費用,加快裝備能力建設。
2016~2020年繼續開展以海岸帶為主的中、大比例尺海洋礦產資源和環境地質調查、開展油氣和水合物資源調查,考慮到已有的工作程度,調查工作應以重點區帶、油氣等專題調查為主,「十三五」期間的調查研究經費投入應保持50億元左右,裝備建設費用應維持20億元的水平。
三、存在的問題和困難
進入21世紀,隨著經濟全球化和新一輪科技革命的興起,海洋已成為高新技術產業發展的重要領域,日益成為各國經濟、軍事、科技競爭的焦點。為了緩解人類面臨的人口、資源、環境三大困境,各國政府紛紛出台一系列的海洋政策,加強了對海洋的調查研究和對海洋資源的開發利用。據測算,中國落後於發達海洋國家約20年,我國海洋產值在國民經濟總產值中所佔比重低於世界平均水平。此外,我國與相鄰或相向的7個國家都存在疆界爭議,要盡快改變這種現狀,唯有加強海洋地質工作。
(一)海洋地質工作相對滯後
隨著國家對海洋地質工作需求的增大,國土資源部和中國地質調查局不斷加強海洋地質工作,相繼開展了126、215、118、420、429、920、908及地質大調查專項等,取得了重要成果,也受到國家重視。但與國家的需求和其他涉海系統相比,國土資源部門海洋地質工作發展速度慢,隊伍規模小,投資所佔比例和裝備水平偏低。特別是許多國際重大海洋地學計劃和海洋地學項目包括國際海底和極地的項目,我們大多處於邊緣地位。
(二)人才隊伍規模不足,人才隊伍結構不合理
目前,國土資源部門從事海洋地質工作的隊伍遠遠不能滿足全國海洋地質調查工作的要求,僅有兩個海洋地質調查單位——青島海洋地質研究所、廣州海洋地質調查局,千餘人的隊伍、陳舊的裝備遠不能適應國家和社會需求。人員隊伍建設受到嚴重束縛,與目前承擔的地調科研任務和今後需求嚴重失衡,急需增加人員隊伍的編制,加快人才引進和隊伍建設,才能基本滿足地調科研工作的需要。
此外,人才隊伍結構不合理不僅表現在學科領軍人才的不足,而且高技能的海洋調查專業人員、數據處理解釋人員、測試分析技術人員、管理人員也嚴重不足。人員結構不合理對開展調查研究工作,完成地調科研任務造成嚴重影響。當前急需加快高端人才和專業技術人才的引進,加快專業技術人員的培養,加強管理人才隊伍建設。
(三)海洋地質調查能力嚴重不足
目前,海洋地質調查機構均存在海洋調查船和調查裝備總量不足、技術手段不全、現有裝備老化與海洋地質調查任務居高不下的突出矛盾。以青島海洋地質研究所為例,目前僅有1條600噸的海洋地質調查船,而每年實際開展工作租用的調查船10~18條,調查平台嚴重不足。主要的海洋地球物理調查設備也一般為單台套,備用設備不足,調查保障能力弱。並且沒有開展油氣資源調查的綜合地球物理調查船和裝備以及海洋工程鑽探船,也缺少新的技術裝備,如海底地震、大地電磁、灘海地震、水下可視、深水遙控調查裝備等。急需加快調查船和船載裝備的建設;此外,設備更新改造沒有固定的資金渠道,沒有常態化的更新改造經費保障;特別是目前調查研究經費中對設備更新的控制過緊,在缺少其他經費來源和保障的情況下,又不準許安排必要的海洋調查裝備的更新、維護費用,缺少自我發展和持續發展能力。
(四)基地建設嚴重滯後問題
目前,海洋地質調查單位科研基地空間嚴重不足,極大限制了海洋地質調查工作的發展和學科建設。同時,隨著人才隊伍逐步擴大,對辦公和科研用房的需求也會不斷增長。「十二五」期間上述需求和資源之間的矛盾將進一步突出,急需加快基地建設,包括研究和實驗基地的建設、調查船用碼頭的建設以及職工住房建設等。目前,基地建設的首要困難是建設用地和資金問題。還以青島海洋地質研究所為例,該所現只有18畝土地,辦公和科研空間嚴重不足。突出反映在專用調查設備實驗室、分析測試實驗室、天然氣水合物模擬實驗室、岩土工程實驗室、地震處理和解譯實驗室、海洋地質數據信息中心、地質樣品庫、圖書資料館、科普實驗館等方面的空間嚴重不足。
四、加強和改進海洋地質調查工作改革和發展建議
結合國家海洋地質工作形勢、部和局海洋地質工作管理現狀、海洋地質研究所發展現狀和需求,提出以下工作建議。
(一)切實推進國家海洋地質工作的統一部署
國家海洋局為國土資源部管理的專業局,地質調查局為國土資源部管理的直屬局,國土資源部有條件在國家層面上進行海洋地質工作的統一規劃、統一部署和協調,深化體制改革,並推動海洋地質工作形成科學合理的運行機制。部、局應站在國家高度上統領海洋地質工作,明確地調局對海洋地質工作的統籌和組織實施。基於我國的海洋地質工作起步晚,基礎薄弱,部和局應從戰略高度將海洋地質工作上升為國家地質工作的重要組成部分,下大力氣研究推進機制和體制創新,加強地質調查隊伍的能力建設,並將隊伍的能力建設作為推動全國海洋地質工作發展的基礎。此外,還要做好對全國海洋地質調查研究隊伍的協調工作,加強聯系,密切溝通,通力協作,務實推進。
(二)國家和地方政府應加大對海洋地質調查的投入
海洋地質調查工作投入高,對裝備的要求和人員資質的要求高,國家應該以公益性經費的投入為主。在海岸帶地區開展的大比例尺環境地質、工程地質調查、以及海岸帶地質災害監測,地方政府也應有一定比例的經費投入。建議國家要與地方政府協調,在「十二五」期間地方對海洋地質工作的投入應占國家總經費投入的20%左右,「十三五」隨著沿海地區社會經濟的發展和自身發展的需求加大,地方政府對海岸帶地質工作的投入要適當增加,應達到總工作費用的25%~30%左右。
(三)加強海洋地質調查人才隊伍建設
部、局應制定海洋地質調查人才隊伍建設的規劃、合理調整人員編制,加大人員隊伍編制數,加快人才引進工作,及時制定和出台人才隊伍建設的鼓勵政策和機制,創造引進人才的條件。一是制定人才隊伍規劃,爭取國家長期穩定的人才隊伍建設經費支持,特別是對沒有納入創新體系的海洋單位要積極爭取國家政策,獲得支持;二是人才隊伍建設必須依託地調科研項目,制定相應政策,保障人才隊伍建設。如在重大專項中允許一定比例的項目研究經費可用於設立人才引進的開放課題,預留人才引進的經費渠道和條件,在國家預算政策允許的范圍內加強隊伍建設和引進;三是加強後備人才的培養。推動研究生院的建設,制定相應政策保證局屬和部屬科研單位可以通過研究生院進行招生。同時,應加大力度推進國土資源系統博士後工作站的建設。切實提高人才隊伍綜合實力,建成一支高素質、綜合性的海洋地質調查專業人才隊伍,以適應海洋地質調查工作發展的需要。
(四)大力推動基地建設和能力建設,解決發展瓶頸
海洋地質調查船隻和基地裝備投入大,僅靠通常的地質調查裝備更新資金,難以解決,需要專項爭取國家大型裝備(如調查船舶等)的建設資金投入,加快海洋地質調查裝備建設,並形成長期穩定的使用維護資金投入機制,進行設備修購更新。同時,要爭取國家政策,適度放寬設備投入在項目經費預算中的比例。制定依託項目進行建設的相關配套政策,加強在部重點實驗室和國家實驗室建設方面的投入。爭取國家對野外地質科學實驗站的穩定投入,保持國家對地質調查工作經常性投入經費的穩定增長。
(五)提高海洋地質調查能力,加快海洋地質調查機構建設
建議部、局加強對沿海經濟建設的服務能力,深入研究海洋地質工作的規律和需求,加快落實「北方海洋地質調查中心」建設的相關規劃、政策和保障措施,在調查船、裝備建設和人員編制方面給予青島海洋地質研究所政策和資金支持,推動青島海洋地質地調中心的建設,為局協調開展全國海岸帶地質工作做好支撐。同時,切實解決限制青島海洋地質研究所發展的基地建設問題,特別是應大力支持和幫助協調、推進基地建設項目立項和建設用地工作。還要積極推動國家實驗室、部重點實驗室等科技創新平台建設,在此基礎上,多種渠道和途徑解決調查能力和資料、數據處理能力建設問題,形成持續發展能力。
(原載《國土資源部咨詢研究中心專家建議》2010年54期,作者與余養力、朱耀琪、王希凱、秦嶺合作撰文)
㈡ 工程地質和水文地質還有礦產地質有什麼關系和區別呢
工程地質是調查、研究、解決與人類活動及各類工程建築有關的地質問題的科學。工程地質的目的是為了查明各類工程場區的地質條件,對場區及其有關的各種地質問題進行綜合評價,分析、預測在工程建築作用下,地質條件可能出現的變化和作用,選擇最優場地,並提出解決不良地質問題的工程措施,為保證工程的合理設計、順利施工及正常使用提供可靠的科學依據。工程地質研究的主內容有:確定岩土組分、組織結構(微觀結構)、物理、化學與力學性質(特別是強度及應變)及其對建築工程穩定性的影響,進行岩土工程地質分類,提出改良岩土的建築性能的方法;研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡,以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施;研究解決各類工程建築中的地基穩定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室,以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等,制定一套科學的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設計、施工提供地質依據;研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響,制定必要的利用和防護方案;研究區域工程地質條件的特徵,預報人類工程活動對其影響而產生的變化,作出區域穩定性評價,進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展,其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外,一些新的分支學科正在逐漸形成,如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。水文地質指自然界中地下水的各種變化和運動的現象。水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來,水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域。
㈢ 你好 請問您了解廣州海洋地質調查局的海洋環境地質與工程地質調查所嗎 這個單位怎麼樣 裡面的環境和待遇等
樓主你成功了嗎?
㈣ 海洋環境地質
第33屆國際地質大會是對近年來世界地質工作的總結。它既可反映目前地質工作現狀,也可分析出當前各地學領域的研究熱點與前沿研究內容。海洋科學作為大會16個綜合討論會的重點議題之一,分多個學科進行分組討論。
一、海洋環境科學方面的分類和主題
在主題為氣候變化的過去、現在和未來會議上,澳大利亞Peter Barrett教授利用δ18O等同位素技術研究了全球古氣候的變化,並對未來氣候進行了預測。德國Hubertus Fischer教授利用取自75°06′S,123°23′E的冰心進行了δD、SO4、CH4等成分的測試,分析和論述了溫室氣體中二氧化碳對氣候的影響。
除安排在主題會議等交流的成果外,與海洋環境科學方面有關的學科專題研討會的主題和交流成果統計如下:
在冰期與氣候議題中,涉及海洋環境科學方面的主要有以下內容:氣候變化特徵、芬諾斯堪迪亞隆起和全球海平面變化、基於微體化石的古氣候重建、冰期—間冰期植被帶動力學、峽灣—氣候與環境變化等。
在海洋科學議題中,涉及海洋環境科學方面有:海洋地質和古海洋學、海洋地球物理最新進展、邊緣海和海島海底沉積物運移、平積岩沉積物、白堊紀地質環境變化、海洋的過去和現在等。其中,在海洋地質和古海洋學領域有26篇論文,9位代表在會議上發言;在海洋地球物理領域有12篇論文,10位代表在會議上發言;在邊緣海和海島海底運移領域有30篇論文,20位代表在會議上發言;在平積岩、白堊紀海洋地質環境變化、海洋的過去和現在領域分別有15篇、14篇和11篇論文。
二、海洋環境科學方面的幾個重要議題
邊緣海和海島海底沉積物運移問題,目前已引起了世界許多國家的關注。如挪威和巴西地質學家利用海底地質取樣、地球物理(淺地層剖面測量)、海洋工程地質(測定海底沉積物的密度、孔隙度、抗壓強度、抗剪強度等)等綜合調查手段開展工作,利用數學物理模型進行海岸帶海底斜坡的穩定性評價,取得了較好的效果。
法國地質學家Nabil Sultan在最近20年內,基於產、學、研的聯合攻關,在海底滑坡及工程穩定性方面有了很大的進展,現在的主要目標是通過定量觀測和描述來多學科進行海底滑坡及工程穩定性地質災害評估,對幾內亞海灣和地中海地區沉積物變形進行對比,通過現場測量和在線監測、因子分析、數值模擬以及非確定性因素分析等方法、手段對海底氣體化合物以及高強度地震等進行綜合研究。美國科學家Derek Sawyer通過地震—鑽孔剖面綜合分析來說明墨西哥灣北部Ursa沉積盆地中表層沉積物運移主要受控於沉積物孔隙度而不是沉積物的地層岩性。
在海洋地球科學和古海洋學研究領域,Haflidi Haflidason等研究者總結了最近20年來利用先進手段和方法,結合先進的二維和三維地震數據來解譯海洋地球科學和古海洋學中地質作用過程。
由於峽灣沉積作為陸地和海洋物質輸送的源匯交叉點,研究峽灣沉積物的沉積運移過程和沉積環境變化意義重大。峽灣沉積學作為海洋地質學的一部分,在本次大會上作為一個專題進行展示和發言。其中,來自挪威的Matthias Paetzel教授通過海灣沉積物來揭示局地氣候與環境的變化。研究發現海灣中水的營養鹽主要來自於陸地礦源物質,而海洋對海灣中水的營養鹽影響較小,沉積序列可以直接用來解釋小冰期全球環境變化,峽灣盆地沉積物受局地系統環境影響顯著,而現代峽灣盆地沉積物更是研究陸源侏羅紀黑色油頁岩的理想場所。
Suzanne Mac Lachlant等學者研究發現在高緯度地區運用內陸向海洋輸送沉積物的過程來研究冰川沉積物運移機制是一項重要的研究工作。研究人員利用最新的峽灣水深測量數據來表徵末次冰期以來峽灣沉積物的地理及環境變化狀況。而Kongsfjordeng峽灣的近海水深測量結果顯示,近海的水下地形地貌主要受控於冰川的運動。
三、結語
有特色高水平的國際地質考察對於了解和認識特殊地質作用過程乃至於提高科學的認知水平都顯得十分重要。
地質研究沒有國界。通過參加國際學術交流會議,和國外的同行相互交流、相互借鑒、建立聯系,能夠開闊視野,擴大知識面,對於我們地質調查和科研工作水平的提高影響深遠。
(高茂生執筆)
㈤ 粵港澳跨海大橋海域工程地質特徵
馬勝中1,2陳炎標1陳太浩1
(1.廣州海洋地質調查局 廣州 510760;2.中國地質大學(北京)北京 100083)
第一作者簡介:馬勝中,男,1968年生,高級工程師,在職工程碩士,主要從事地震資料解釋、環境工程地質、海洋地質及綜合研究工作。
摘要 根據地球物理探測、海底取樣、鑽探及現場測試等實測資料詳細分析,發現粵港澳跨海大橋海域具有獨特的自然條件以及復雜的海洋工程地質特徵。海底地形地貌較為復雜,存在含淺層氣區、活動性斷層、沙波、地震活動、不規則基岩、埋藏古河道、沖刷槽溝和水下淺灘等潛在災害地質因素,尤其粵港澳跨海大橋是特大型建築,它經過的海域分布著多種潛在的地質災害,應引起重視。
關鍵詞 工程地質 災害地質因素 粵港澳跨海大橋
1 前言
粵港澳跨海大橋是連接廣東深圳、珠海和香港、澳門的特大型橋梁,橋址海域處於珠江口伶仃洋,伶仃洋是北江、西江、東江三大水系匯集的入海口,呈向南展開的巨型喇叭狀,是一條通達五洲四海的黃金水道。
從20世紀90年代以來,珠江東、西兩岸的經濟發展呈現很不平衡的態勢。因此,加強珠江兩岸的經濟聯系,已經是刻不容緩,勢在必行。同時,橫跨兩岸唯一的大橋——虎門大橋,預測5~8年後達到飽和狀態。早在1992年,珠海市政府提出了粵港澳跨海大橋的工程方案。跨海大橋工程規模巨大,工程條件異常復雜,工程地質工作顯得特別重要。
眾所周知,為保障這些海上工程及作業安全,必須了解海底的工程地質條件,查清潛在災害地質因素。為此,本文根據大量地球物理探測、海底取樣、鑽探及現場測試等實測資料,結合周邊區域資料,對粵港澳跨海大橋區海域的海底地形地貌、淺地層、底質及災害地質因素進行分析,為粵港澳大橋區選擇和架橋提供基礎地質資料和科學參考。
2 海底地形地貌
伶仃洋三面靠陸,南向南海,為珠江三角洲斷陷盆地的泄水窪地,其為帶狀河口灣和潮汐通道,由於河流和海水潮汐、波浪的共同作用,灣內岸淺曲折,灣汊眾多,岬角奇突,階地、沙灘依岸,島嶼、沙壩分列,淇澳島、內伶仃島東西扼守,珠江口外群島星羅。珠江口-伶仃洋既是通航要道,又是天然良港,萬噸輪自由舶駛,海水終年無封凍。
伶仃洋海底地形總體上呈三灘兩槽分布,從西向東依次為:西灘、伶仃水道、中灘(礬石淺灘)、礬石水道、東灘。水下地形走勢受其影響,東西向地形變化較大,起伏相間。等深線大致沿水道呈NNW—NW方向分布。主航道基本在河床中央一線,由天然沖刷和人工疏浚的伶仃水道、礬石水道組成,水深一般6~10m,在香港爛角嘴以西礬石水道最深,超過22m。向東西兩岸河水變淺至0.2~2.0m。在番禺新墾以東,兩水道匯合,與北面的龍穴水道相接。主航道在部分河段有東向偏移的現象。
伶仃洋為喇叭形河口灣,灣內較大的地貌單元為三灘兩槽,其上發育有許多小地貌類型。伶仃洋海底地貌類型主要包括:槽溝、沙波、窪地和淺灘等。主要的槽溝為三灘兩槽中的兩槽,西槽——伶仃水道和東槽——礬石水道,兩水道上溯至蕉門口附近匯合,形成一條大槽溝,連通龍穴水道和川鼻水道,直抵虎門。槽溝內地形起伏較大,凹凸不平,大小不等的窪地居於其中,以及發育NE向的小型沙波。西槽——伶仃水道受蕉門來沙和西灘迫淤的影響,水道嚴重淤淺萎縮。槽溝屬於自然和人工相互作用的地貌類型。河流和潮流的沖淤作用,在口門處形成水道,由於人類的需要(通航或泄洪等),在原有的槽溝上或周圍,進行了挖沙清淤或圍墾造地活動,既改變了槽溝的面貌,也改變了周圍的水動力環境。
在伶仃洋的西岸,承泄了虎門、蕉門、洪奇門、橫門等眾多水道的來水和攜沙,受水流分異作用和泄載沖積,水道口外多有淺灘、沙壩堆積或槽溝發育。臨岸港灣則多見軟泥淤填,有圍墾造田,水產養殖之便,伶仃洋出口有淇澳島和內伶仃島。
3 淺層地球物理特徵及層序
根據3.5 kHz淺層剖面和單道地震剖面,依據反射波的特徵劃分出三個反射層序A、B、C(圖1)。
層A:為水平層,反射能量較弱,連續性好,為平行整一的披蓋式反射結構。
該層厚度變化較大,為0~26.4m,總體上近岸和近島厚度小,離岸和河道範圍內厚度變大的趨勢。內伶仃洋北部厚度最大,東部的大鏟島附近該層缺失。
層B:為一套中低頻、中振幅、中低連續的反射層組,雜亂式充填、河谷充填型,基本平行、亞平行反射結構。層B全區廣泛分布,與層A呈不整合接觸,層B頂面經嚴重削蝕,底面為起伏的基岩,與下伏地層呈上超關系。
層B內部有些反射較為紊亂、無層次,反射能量時強時弱,地層有起伏,具有河谷充填型的陸相沉積特徵,可能是一個沖刷剝蝕、沉積較活躍的異常地區,局部可見小范圍的河道侵蝕特徵。
層C:為一套中低頻、中振幅、低連續的弱反射層組,雜亂反射結構,為基岩面。
根據層C內部的反射特徵,結合鑽探、陸地和附近島嶼地層的分布情況,認為層C主要為基岩風化物和基岩。深圳香港-珠海澳門海域的基岩有三種類型:一是花崗岩,主要為燕山三期(
基岩埋深變化較大,為0~-64.1m,總體上近岸邊和近島變淺,離岸和河道內變深的趨勢。
圖1 單道地震剖面顯示的層序和斷層、埋藏古河道
Fig.1 Sea-floor buried ancient-river channels and Fault
鑽孔揭露層A的沉積物主要為粘土質砂和砂-粉砂-粉砂質粘土。據淺層剖面反射特徵,結合區域地質資料、海底取樣和鑽孔資料分析,層A地質時代為全新世冰後期海侵以來逐漸堆積而成的沉積物,層A反射層序主要為全新世淺海相沉積,但局部受河流影響,有河道沉積。岩性主要為粘土質砂和粉砂質粘土,含貝殼等生物碎屑。
鑽探揭示層B為一套粘土質粉砂、細砂-粗砂(含礫)、粉砂質粘土—粘土,以陸相沉積和剝蝕為主,局部為海陸交互相沉積。從其頂界R1界面起伏不平被侵蝕的特點,對比伶仃洋段大橋鑽探的地層資料,據14C測年,層B取得的樣品測年年齡均大於15000 a(B.P.),結合區域岩性和古生物資料,可以認為是層B沉積後期受到侵蝕所造成的,推斷層B的地質時代為晚更新世,它以凹谷充填在前第四系基底的河谷低地。
4 工程地質特徵
表層沉積土類型共有四類,即:流泥、淤泥、淤泥質土、淤泥混砂或砂混淤泥。
海底表層土微型貫入承載力為15.5~52.1kPa,平均值為30.6kPa。扭力十字板不排水剪切強度為2.8~11.6kPa,平均值為6.7kPa。
海底表層土凝聚力(三軸抗剪)為0.3~18.6kPa,平均值為8.8kPa。在淇澳島至內伶仃島、內伶仃島至大鏟島一帶變化較大,為1.6~10.0kPa。
海底表層土摩擦角(三軸抗剪)為2.31°~14.9°,平均值為4.88°。在淇澳島至內伶仃島、內伶仃島至大鏟島一帶變化較大,為3.7°~10.2°。
海底表層土天然含水率為27.6%~111%,平均值為76.7%。在內伶仃島以北至大鏟島、淇澳島以北區域變化較大,為43%~95%,總體變化趨勢為由岸邊至江心逐漸減小。
海底表層土天然孔隙比為0.701~2.861,平均值為2.016。在內伶仃島以北至大鏟島區域、淇澳島附近以北區域變化稍大,為1.0~2.2、1.6~2.5,總體變化趨勢為由岸邊至中心逐漸減小。
海底表層土壓縮系數為0.44~3.380MPa-1,平均值為1.55MPa-1。在淇澳島以北區域變化較大,為1.0~2.2MPa-1。
綜上所述,海底表層土的凝聚力、摩擦角、天然含水率、天然孔隙比和壓縮系數在淇澳島-內伶仃島-大鏟島一帶變化較大,在其餘區域變化較為平緩;天然含水率和天然孔隙比的總體變化趨勢還有一個特點,即由岸邊至江心逐漸減小。
自海底而下工程地質層有:
(1)覆蓋層
a.全新世海相淤泥,灰-黑灰色,流塑,飽和,富含有機質,厚度6.0~25.0m。
b.粘土,褐黃、橘紅、灰白等雜色,不規則花斑狀構造,可塑為主,為沉積間斷時期的風化產物。僅見於東、西部,厚1.5~5.6m。
c.淤泥質土,全新世海相沉積,暗灰、灰黑,流塑-軟塑,全區廣布,厚度平均10.0m。
d.砂層,發育於晚更新世晚期,有粉、細砂、中、粗砂和礫砂、圓礫、卵石,分選差,相互交錯過渡,常呈透鏡狀,厚薄不等,楔狀產出,具有上細下粗的層序結構。砂層多為中密-密實,上部稍密-中密,向兩岸厚度在10~15m,且變薄尖滅,中間地段最大厚度在24.0~37.0m。
(2)基岩
由燕山期花崗岩、古生代花崗片麻岩、震旦紀花崗片麻岩、白堊紀含礫粗砂岩和硅化角礫岩、碎裂花崗岩組成,岩性復雜多變,明顯受區內構造斷層影響,岩石單軸飽和抗壓強度25.0~106.0MPa。基岩面在東西兩端高差起伏很大,埋深0~45.0m之下,中部埋深多在55.0~60.0m。
5 主要地質災害因素
海底地質災害因素是指海底及以下地層中,對於海上構築物的建設和安全具有某種直接或潛在危險的地質因素(馮志強等,1995)。分析結果表明,區內主要地質災害因素有淺層氣、活動性斷層、沙波、地震活動、不規則基岩、埋藏古河道、沖刷槽溝和水下淺灘(圖2)。它們對海上構築物均有直接或潛在危險性。
5.1 淺層氣(反射模糊區)
海底淺層氣主要分布於河口與陸架海區的淺沉積層中,既是一種常見的地質現象,也是一種十分危險的海洋災害地質因素。據調查,在我國東南沿海及長江流域的沖積平原區,如江蘇、浙江、安徽、上海、福建、廣東、湖北、湖南等地都有淺層氣分布(葉銀燦等,2003;陳少平等,2004)。
圖2 深圳香港—珠海澳門海域潛在地質災害因素分布示意圖
Fig.2 Distribution map of potential geological hazard factors in LingdingYang area
珠江口淺層氣以生物成因為主,主要成分為甲烷、二氧化碳、硫化氫、氮氣、氨氣等。受上覆水層、土層、岩層壓力作用,淺層氣多沿斷層或裂隙向上運移。淺層氣以沉積物中氣的形式存在時,沉積物中的氣體改變了沉積層土質的力學性質,使其強度降低,結構變松,破壞了土質原始穩定性,減小了基底支撐力,在外載荷重下,含氣沉積物會發生蠕變,可能導致下陷,側向或旋轉滑動,導致其上的建築物最終失去平衡,發生傾斜壓塌。層狀儲集的淺層氣層,其含氣量大,有一定的壓力,一旦平台樁腿插於其上,輕則造成設備受損,重則造成鑽井過程中的「井噴」事故,危害巨大。在美國墨西哥灣、英國北海、印度尼西亞爪哇海、阿拉斯加海、波斯灣、加勒比海等水域進行海洋油氣資源勘探開發時,由於對淺層氣調查和認識不足,都曾造成一定的災害損失(馮志強等,1995)。
珠江口沉積物厚度較大,以富含有機質的陸源碎屑沉積物為主,尤其在泥質沉積層中以腐殖型為主的有機質豐度頗高,在生物降解作用下,有利於生物氣(沼氣)等生成,這類氣體無需經長距離運移,就可能被陸架水下河道沙體、三角洲沙體等類型的儲集層近源捕獲而聚集,亦可呈游離狀分散在區域層間,形成大范圍的含氣沉積物。
淺層剖面和單道地震記錄顯示,含氣沉積物層間反射雜亂,連續性較好的反射波突然中斷,同相軸時隱時現,或完全消失,或反射模糊,伴有空白帶,呈柱狀、囊狀、條帶狀或不規則狀(圖3),在不同水深,都發現了這種沉積層的含氣特徵。這是由於地層含氣量增加,使地震傳播速度降低,反射波能量快速衰減造成剖面上形成聲學空白帶,即淺層氣在剖面上表現為「反射模糊區」(馮志強等,1995)。在淺層氣大量溢出的地方常引起海底地形的凹凸不平,聲吶記錄上多為麻坑狀顯示。
淺層氣與古河道關系密切,古河道常出現異常地震反射,即聲波被吸收或嚴重屏蔽,產生反射空白帶、區,為含氣沉積物。古河道的沉積物、充填物,以陸源碎屑為主,含有比較豐富的有機質,河流的快速搬運堆積,將其迅速掩埋,隨著河流體系、岩相古地理條件的改變,有機質在一定熱變質或生物作用下,可能演化成甲烷、沼氣,這些氣體呈分散狀滲透在河道沉積物的層間,或者聚集在河流沙體中產生氣囊,成為含氣地層。
圖3 淺層剖面顯示的反射模糊區
Fig.3 Soil layer with gas
珠江口近岸共發現一處大的淺層氣區和多處小范圍的淺層氣區,淺層氣區總面積大約420km2,其中以伶仃洋西側海域淺層氣分布范圍最廣,淺層氣區位於伶仃洋水道西側,從東四門沿水道下行,至桂山島南側,但埋藏深度不甚清楚,含氣地層厚度不明。總體說來淺層氣分布主要沿珠江的八大門下行,在河流下切形成的入海古河道、分支河道、河漫灘等分布較廣,主要貯存於第四紀沉積物中,淤泥層為蓋層。
5.2 活動性斷層
在海洋工程上一般將其定義為晚更新世以來仍有活動的斷層。其形成原因是由於地殼活動和沉積作用引起地層的錯動,造成兩盤沉積物厚度不同。
斷層引起的地面錯動及其伴生的地面變形,往往會損害跨斷層修建或建於附近的建築物,同時斷層還會導致海底產生過大的差異沉降,對海洋工程危害巨大。
區內中部發現一條第四紀以來有過活動的淺正斷層(圖1),位於114°45′00″~114°50′00″E,22°25′30″~22°29′00″N之間,內伶仃島以北1.5km。呈北西向延伸,長7km,斷層距海底25m以內,基岩被切割,其上第四系部分錯移,斷距7~25m,從西北往東南斷距變大,傾角50°~80°,鑽探也揭示該斷層的存在。
根據鑽探和區域地質構造資料,NEE向五華-深圳斷裂帶潛入伶仃洋後,可分為九尾嶺斷裂和橫崗-羅湖斷裂,並切穿橋址基岩。
a.九尾嶺斷裂:該斷裂東起深圳橫崗,呈NEE斷續延伸,過蛇口,出赤灣,在內伶仃島西北處斜切橋軸線,直插珠海唐家灣,其走向為NE45°~60°,斷面傾向東南,傾角70°以上。
b.橫崗-羅湖斷裂:該斷裂東起橫崗,NEE延伸達羅湖,基本平行深圳灣的南岸,在香港爛角咀外斜切橋軸線,貫穿伶仃洋,過橫琴島北側,繼而西延,以及NW走向的龍頭山斷裂、白泥-沙灣斷裂、淇澳-桂山島斷裂切過橋址。
區內是珠江三角洲斷陷盆地區,多組斷裂在此交會,活動斷裂的交會地帶是發生強烈差異運動的場所,經常伴生地震,引發次生地質災害。
5.3 沙波
沙波是砂質海底在水動力作用下所形成的。當水動力條件改變時,特別是在風暴潮的作用下,沙波的形態和分布都會發生變化,並產生移動。當地震活動發生時,振動可能引起沙體液化。沙波的遷移、活動和改造,不但直接影響錨泊,而且對其上的工程設施會造成極大的危害。沙波的遷移對其移動前方的工程設施,亦有掩埋、沖擊、拖曳等嚴重威脅,因此對活動沙波的移動方向和速率的研究極為重要。
在物探剖面上,海底沙波表現為海底反射呈連續鋸齒起伏,強振幅,海底二次反射波較強,在淺層剖面上砂質結構的海底對其下形成反射屏蔽;通過對旁側聲吶圖像分析,表現為有規律的黑白深淺相間的反射。
區內發現有多處海底沙波,沙波主要沿槽溝分布。波高一般小於1m,波峰走向以NE向為主,與水流方向近正交。它們的存在指示海底泥沙運動較強,海底穩定性差,當台風或颶風發生引起風暴潮時,沙波的形態及分布均可能發生變化和位移。
5.4 不規則淺埋基岩
不規則淺埋基岩在物探剖面上主要表現為其界面反射多為圓錐狀或尖峰狀強反射,而其內部反射模糊,無層次,反射形態為隨機的高低起伏,部分可見繞射波。
對於工程建設,基岩是很好的承力層,但若基岩面起伏不平,高低差異較大,由於其與圍岩岩性的不均一,就會產生承載力的差異。
區內不規則淺埋基岩廣泛分布,不規則基岩面埋深為-14.4~-67.3m,起伏變化較大,東部大鏟島周圍,西南部淇澳島東面,內伶仃島北面,埋深較小,變化大,局部地方,出露海底成為暗礁。
5.5 埋藏古河道
在單道地震剖面上,埋藏古河道(圖1)的底界呈連續波狀起伏的強反射,內部的雜亂相為辮狀河道沉積。有的底界面反射波下凹,內部反射有些雜亂,為砂礫充填物;有些為弱反射,為泥質充填所形成。淺層剖面上可看到河道底界面下凹、連續強反射特徵,內部充填物結構清晰,還可見到側向加積、頂部加積、充填物的旋迴性及斜層理等特徵。埋藏古河道的內部沉積與其圍岩岩性有較大的差異,承載力明顯不均勻,對海洋工程設施有不可忽視的潛在性危害。
古河道的沉積物、充填物以粗碎屑砂礫石為主,孔隙度較大,層間水循環快,具有較強的滲透性,在地層中經長期的侵蝕、沖刷,上覆荷載下容易引起局部塌陷,破壞地層的原始結構,造成基底的不穩定。
古河道縱向切割深度不同,橫向沉積相變迅速,在近距離范圍以內存在完全不同的力學支撐,諸如河床沙體和河漫灘泥質沉積物,顯然具有不同的抗剪強度,軟的粘土沉積在不均勻壓實或受重力和地震力的作用下,極易產生蠕變,引起滑坡,導致地質災害。
古河道的沉積物、充填物,以陸源碎屑為主,含有比較豐富的有機質,河流的快速搬運堆積,將其迅速掩埋,在一定熱變質或生物作用下,可能演化成甲烷、沼氣,這些氣體呈分散狀滲透在河道沉積物的層間,或者聚集在河流沙體中產生氣囊,成為含淺層氣地層,形成地質災害。
區內埋藏古河道發育,層A、層B均有古河道存在。這兩層的河道有的自成體系,更多的是互相疊置長期發育,河床多次遷移,形成很大的河道沉積物體系,難於劃分出具體的河道,其規模及走向無法詳細描述。有的河道直接暴露於海底,往往與海底淺槽共存,說明水動力作用較強。這種河道會直接給工程帶來麻煩。
5.6 槽溝
槽溝是海底表層沉積物遭受侵蝕沖刷而成的。主要分布在兩側島嶼狹束,潮流或水流較急的區域,是海洋工程應當避讓或必須處理的不利條件。它在各種物探調查資料上表現為海底反射波的波形發生明顯扭曲,反射界面突然斷開或下陷,兩側對稱,與周圍地形差異較大。
珠江口內伶仃洋段沖刷槽溝的發育受控於地形,槽溝是較大型的沖刷槽,伶仃洋槽溝發育。槽溝人工開挖痕跡明顯,槽溝的高度和坡度變化較大,陡峭的沖刷槽形成陡坎可能伴生滑坡。島嶼附近易發育水下沖刷槽,水下沖刷槽多與不規則基岩相伴生。槽溝可以說是較大型的沖刷槽,槽溝可以形成航道,但對海上工程則具有明顯的制約作用。
5.7 水下淺灘
水下淺灘的形成是在近岸泥沙供應較為豐富,水動力條件較弱的環境下形成的,是一種水下堆積物。當水動力條件改變時,特別是在風暴潮的作用下,淺灘的形態和分布都會發生變化,並產生移動。淺灘的遷移、活動和改造,不但直接影響錨泊,而且對其上的海洋工程設施會造成極大的危害,並對其移動前方的工程空間,亦有掩埋、沖擊、拖曳等嚴重威脅。橋區內存在許多淺灘,與周圍地形高差1~3m。
6 討論
粵港澳跨海大橋海域具有獨特的自然條件以及復雜的海洋工程地質特徵。海底地形地貌呈三灘兩槽分布,地貌類型主要包括:槽溝、沙波、窪地和淺灘等;表層沉積土類型有流泥、淤泥、淤泥質土、淤泥混砂或砂混淤泥四類;海底以下為淤泥、粘土、淤泥質土、砂層和基岩;存在淺層氣、活動性斷層、沙波、地震活動、不規則淺埋基岩、埋藏古河道、沖刷槽溝和水下淺灘等潛在災害地質因素,這些地質災害是潛在的威脅;當然,這些潛在的地質災害並非一觸即發,在有斷層活動、地震或較大的災害性天氣影響下可能誘發。
橋址區厚層狀、流塑、高壓縮性淤泥質軟土層,具有低強度、高壓縮性、靈敏度較高特性,在震動作用下則可能會產生觸變現象,其工程性質極差,不利於工程築構;粉砂、細砂層存在地震液化問題;岩石殘積土、全-強風化岩遇水具崩解性。
基岩風化深槽的巨大差異,新鮮基岩的岩面埋深變化,不利於工程構築基礎的選型,不利於持力層的選擇,尤其對荷載較大的跨海大橋,從其持久耐用、安全牢靠,不得不到較深部基岩中去選擇持力層時,增加了基礎工程的難度。
伶仃洋面臨南海,是台風和熱帶風暴登陸點之一,台風和熱帶風暴也是區內最嚴重自然災害之一。特別是,極端的風荷載不利於高層建築或長距離、大跨度懸空構築。
對付地質災害主要以預防為主,首先查明各種地質災害的成因、分布和發育規律,並對一些具有較大潛在危險的地質災害進行必要的監測、預報以便防避,或制訂抑制災害形成和發育的有效措施,對於漸發性的地質災害則要加強災害成生規律的研究。
1)各種地質災害因素,如大型活動斷層等。由於無法控制這些地質災害因素,工程必須謹慎而行。
2)對於較小的、不具活動能力的限制性地質條件,可以採取措施予以清除,如用爆破的方式清除底部出露或淺埋基岩。
3)對一些規模小、處於能量積累過程中的地質災害因素,可以採取人工方法,誘使其提前發生,減小能量,增強穩定性。
4)對一些小規模的地質災害因素,在施工期較短的情況下可採用加固的方法,使工程順利進行。
參考文獻
陳少平,孫家振,沈傳波,等.2004.杭州灣地區淺層氣成藏條件分析.海洋地質與第四紀地質,24(2):85~88
馮志強,馮文科,薛萬俊,等.1996.南海北部地質災害及海底工程地質條件評價.南京:河海大學出版社,5~123
葉銀燦,陳俊仁,潘國富,等.2003.海底淺層氣的成因、賦存特徵及其對工程的危害.東海海洋,21(1):27~36
Engineering Geological Features of The Bridge of Guangdong And Hong Kong And Macao
Ma Shengzhong1,2Chen Yanbiao1Chen Taihao1
(1.Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760;2.China University of Geosciences,Beijing,100083,China)
Abstract:Based on geophysical prospectings,acoustic survey,core sampling and geotechnical test,the offshore of Hong Kong is found to has special natural conditions but complex topographical and geomorphological sea floor features.There are many geological hazard factors such as seismic,landslide collapses,buried river channels,faults,sand wave,shallow gas and possible liquefaction of sand,which will bring potential dangers to this area.Especially at the edge of the continental shelf and slope of the study area,the deep slope may cause potential geological hazard.Attention should be paid to dangerous factors.
Key Words:engineering geology geological hazard factors the bridge of Guangdong and Hong Kong and Macao
㈥ 海岸工程地質條件
環膠州灣海岸區域工程地質條件受地形地貌、地層岩性、地質構造、水動力條件等因素的控制,不同地區上述諸因素存在著差異。詳細研究近海不同地區的工程地質條件,對海岸帶規劃、工程地質環境適宜性、沿海工程建設和地質環境保護等方面均具有重要意義。
7.1.1 地形地貌
根據旁測聲吶掃描、水深測量以及淺地層剖面資料,對青島近海地貌體系特徵進行了研究,按地貌成因將其劃分為潮流地貌、潮汐河流復合地貌、海灘浪成地貌和人工地貌4個大單元。
(1)潮流地貌
潮流是半封閉海灣和開闊岸浪擊面(一般水深20m)以下塑造海底地貌的主要營力,該現象在膠州灣表現明顯。
膠州灣是一個半封閉的港灣,潮差大,波浪作用較弱,往復流成為控制灣內沉積作用的主要動力。灣口受基岩岬角地形的限制,口門狹窄,漲、落潮流在通過口門時,由於膠州灣口門的「狹管」效應,潮流加強了對底部的沖刷,使得灣口被侵蝕成溝槽。底部侵蝕的物質,在漲、落潮流的帶動下,漲潮在灣內沉積,落潮在灣外堆積,形成漲、落潮流三角洲。在地貌形態上,灣口處為主潮道,向灣內呈分支狀散開成為分支潮道,形成漲潮三角洲上的溝-脊相間地形,潮流沙脊為漲潮三角洲上的次級地貌形態。
(2)潮汐河流復合地貌
入灣河流多從西側進入,且為源近流短的小河。主要河流為大沽河,每年輸入灣內的泥沙達到959200t;其次為洋河,每年輸沙量為258100t。海灣波浪作用很弱,浪高多小於0.5m;沉積物受到潮流的作用,大部分在河口發生沉積。大沽河入海的流量為27.74m3/s,洋河入海平均流量在1.78m3/s,總體約為30m3/s,與潮流作用相比河流的作用相對較小。膠州灣西部潮流平均流速小於20cm/s,灣頂平均潮差比灣口增大約30cm,計算該區平均潮差在300cm,最大潮差500cm,所以該區主要動力為潮汐作用。當落潮至平均低潮面位置時(圖7.1),大沽河河道突入到三角洲前緣;當高潮時,大沽河及洋河下部曲流河道在潮流的頂托作用下實際上成為一條潮道,具有雙向潮流的特徵。羅家營剖面可見明顯的點壩和泥質潮上帶,主要由粉砂與泥互層組成,含有豐富的植物碎屑,在煙台頂附近潮坪可見貝殼堤。根據以中沙為主的潮道內貝殼的14C年齡測定,大沽河河口灣形成於約8.24±0.12kaB.P.,大沽河口7.40~7.65m貝殼14C年齡為5.93±0.18kaB.P.,李家莊2.30m淤泥14C年齡為6.01±0.08kaB.P.,確定該相屬於全新世中期高水位以來的沉積相。
圖7.3 大沽河-洋河三角洲沉積相序
(3)海灘浪成地貌
膠州灣海灘海浪侵蝕地貌也較發育,海蝕平台、海蝕洞、海蝕崖是常見的海蝕地貌形態。海蝕崖底部多處於波浪作用之下,因組成物質不同,其形態也各異。灣內的斷層海蝕崖分布在陰島東北的東洋嘴—邵哥庄一帶,該段海崖為NE-SW走向,岸線平直,斷層面向東南傾,傾角60°左右,斷層面除有浪蝕痕跡外,還有斷層鏡面和擦痕;海岸的東南側,尚有從東北向西南分布的海蝕平台和海蝕柱等海蝕地貌形態。
(4)人工地貌
隨著經濟建設的蓬勃發展,膠州灣近海沿岸的開發日新月異。灣北部和西北部平原海岸區開辟了大規模的鹽田,東部沿岸建設了許多工廠、海港。近幾年來,黃島也先後建築了幾座碼頭,並在近岸處建築了各種防潮牆、防浪堤。膠州灣的許多岸段早已不再是自然海岸,而是人工海岸。
7.1.2 地層岩性
(1)地層及基岩類型
膠州灣內的地層有古生界膠南群邱官莊組,白堊系的青山組和萊陽組,此外還有燕山期的花崗岩。其中,古生界膠南群邱官莊組主要為中厚層的白雲變粒岩和黑雲變粒岩及淺粒岩,青山組和萊陽組主要以青山組中酸性火山岩和中基性火山岩為主。
岩石力學差異性主要受岩性本身、斷裂構造及斷層附近相應岩脈侵入的影響,造成各種岩性的岩石力學指標不同; 同時,岩性變化及構造的影響,導致岩石風化界面的差異性甚為明顯,不同岩性的岩石風化層厚度相差巨大。上述差異性是工程建設中應重點考慮的主要工程地質問題之一。針對膠州灣的工程地質條件,以下幾點應予考慮:
1) 岩石界線: 兩種岩石的差異性可能導致承載力的不同,從而引起不均勻沉降。即使在力學性質較好的花崗岩區,如被無數條岩脈及斷層切割成非完整的塊體,其力學性質則會大大降低。
2) 脈岩帶 ( 群) 的發育: 脈岩發育本身就代表著處於伸展構造帶,在地下水的作用下,容易發生附近岩石的破碎和弱 ( 軟) 化; 其次,岩脈自身岩性存在差異,特別是煌斑岩容易發生風化。故工程建設應盡量避開脈岩帶。
3) 節理裂隙的發育: 易造成岩石軟 ( 弱) 風化程度的差異。緩平的節理在水做潤滑劑及建築物重壓下,如具有臨空面,則可能發生滑裂。因此,工程建設時應考慮節理裂隙的發育情況。
4) 基底起伏: 在灣口存在海底地表的強烈切割、小型沖溝發育以及不同地段基岩埋深的差異性,因此當建築物置於不同性質與厚度 ( 或埋深) 的地層上時,岩石地基存在較大的差異,將給工程帶來不良的影響。
( 2) 底質類型
膠州灣區內表層沉積物底質類型可分為以下幾大類型: 泥質礫、沙、粉沙質沙、泥質沙、沙質粉沙、礫質泥、含碎石結核礫質泥、沙質泥、粉沙、泥和黏土。其中,砂質粗粒沉積主要分布在大沽河、洋河河口附近,主潮道及分支潮道,漲、落潮流三角洲潮流沙脊以及大福島南部殘留沉積區; 粉沙及泥質細粒沉積主要分布在潮下帶水動力條件較弱的區域。研究區沉積體系劃分為大沽河 - 洋河潮汐河流復合三角洲、灣口兩側漲落潮流三角洲以及波浪作用下的海灘沉積體系。
( 3) 第四系厚度
調查發現,膠州灣內的沉積物大致與海岸平行分布。在 「V」形的底部是沉積中心,沉積物較為集中,灣內厚度變化很大,自 0m 至 52m 變化,平均厚度 21m。灣口附近缺失鬆散沉積物,向兩側逐漸增厚。在膠州灣西側,岸邊附近沉積物厚度一般小於 10m,向灣中心沉積物厚度逐漸緩慢增厚,中心厚度穩定,均在 25m 左右。在灣東岸,根據已有的資料顯示,沉積物厚度變化劇烈,自基岩海岸處 0m 厚迅速增加至 25m,且在馬蹄礁以北有兩個較厚的沉積中心,最厚處為 40 ~ 45m。在灣口以北 36°05'緯線附近,沉積厚度呈EW 向迅速變化,從灣口的 5m 左右迅速變為 25 ~ 40m。全新世以來的海相沉積層的厚度在膠州灣內最大約 10m,位置處於 36°05' ~36°08'和 120°09' ~120°17'之間,總體近 EW向展布。其餘地方的沉積物厚度約為 5m。自 36°05'以南至 120°19'之間的灣口位置,沉積物厚度基本為 0m。灣外主潮流通道處沉積厚度也較薄,根據鑽孔資料分析沉積厚度小於2m。向落潮流三角洲方向,沉積厚度逐漸增厚,在 36°及 120°30'位置厚度達到 10m。
7.1.3 地質構造
海岸帶主要以基岩斷裂構造為主,褶皺構造不發育。斷裂構造以 NE、NNE 向和 NW向3組斷裂為主要構造線,它們控制了區域地貌特徵和地層空間分布。其中,對工程地質環境有一定影響的斷裂主要是通過陸上露頭或海上淺地層剖面探測或調查推斷的斷裂。區內有重要影響的滄口斷裂寬度為50~100m,走向40°,傾向310°,傾角70°,控制萊陽群、青山群沉積及嶗山超單元的分布;帶內發育碎裂岩、粉碎岩及糜棱岩。第四系覆蓋嚴重,膠州灣內下降盤第四系厚度大。
7.1.4 水深及水動力條件
灣內地形總趨勢是西北淺、東南深,海底地勢自北向南傾斜,灣內平均水深約7m,灣口附近水深較深,最大水深為64m;灣口以外地勢較為平坦,平均水深約為20m。
該區潮流屬於正規半日潮流,漲潮歷時1~2h,運動方式為往復流,潮流流速從灣口至灣頂逐漸遞減,灣口的團島斷面流速為150~160cm/s,灣中部為70~80cm/s,灣頂部小於50cm/s。膠州灣的波浪主要有兩種:一是外海產生的涌浪,涌浪為E—SW向,以SE向的涌浪最多,年頻率為26%;二是灣內本身產生的風浪,NW向的風浪最多,年頻率為10%。波浪自灣口向灣內傳播時波高逐漸減小,灣內年平均波高一般不超過0.5m;膠州灣口中心50年一遇波要素H1/10大波平均波高為318cm。
7.1.5 潛在地質災害
從空間分布上將地質災害劃分為推斷斷層、不規則基岩面、地震、埋藏古河道、埋藏谷、潮溝、陡坎及沙波。構造、深層控制引起的地質災害有斷層、不規則基岩面和地震;處於海底淺層范圍的災害現象有埋藏古河道、埋藏谷及沖溝;海底表層因水動力條件的不同引起的微地貌現象有潮溝、陡坎和沙波;水動力條件強烈引起的濱岸及海岸變遷有海岸侵蝕及海水入侵。
7.1.6 岩土物理力學參數
岩土物理力學參數參考海灣大橋工程地質勘察相關資料,工程地質特徵主要表現為岩土力學性質的差異以及淤泥質軟土的土體物理力學性質。
㈦ 廣州海洋地質勘探局的詳細情況
廣州海洋地質調查局是直屬國土資源部中國地質調查局的多學科、多功能海洋地質調查研究機構,主要從事國家基礎性、綜合性、戰略性和公益性的海洋地質調查研究工作。其前身是:始建於1963年12月24日的原地質部海洋地質科學研究所(南京)。
四十多年來,廣州海洋地質調查局全體海洋地質工作者艱苦奮斗,實現了「踏遍中國海、挺進太平洋、登上南極洲」的宏偉目標,在油氣資源調查、海洋工程地質與災害地質調查、大洋地質科學考察、南極科學考察、新能源(天然氣水合物)調查、海洋高科技等領域成績顯著,提交了一大批具有國內外先進水平的地質勘查和科研成果報告,獲得了近百項國家、省部級地質勘查和科研成果獎,被譽為「中國海洋地質調查勁旅」。先後獲得 「全國功勛地質勘查單位」、「全國國土資源管理系統先進集體」、「全國海洋科技先進集體」、「全國地質勘察行業先進集體」、原地質礦產部「文明單位」、廣東省 「文明單位」等榮譽稱號。
全局現有職工820人,其中各類專業技術人員540人,有1人當選為中國工程院院士,5人先後獲李四光地質科學獎,26人享受國務院政府特殊津貼,有高級職稱專業技術人員141人(其中36名為教授級高級工程師)。擁有3艘海洋地質、地球物理調查船和1艘鑽探-物探船,裝備了多套技術水平較高的海洋地質調查設備,基本能適應當今遠洋、近海、油氣、海洋地質、 海洋工程等不同領域、不同作業的要求,技術裝備總體水平已達到國內先進水平。正在建造的海洋六號船,定位於「國內一流,國際先進」,將是我國裝備最精良、設施最完善的一綜合地質地球物理調查船。
廣州海洋地質調查局積極開展國內外科技交流與合作,先後與美國哥倫比亞大學拉蒙特—多爾蒂地質觀測所、得克薩斯農工大學地學院、德國基爾大學、聯合國開發計劃署及技術合作部、亞洲近海礦產資源聯合勘測協調委員會、國際海洋金屬聯合組織、東亞、東南亞海岸和近海項目協調 南崗基地辦公大樓 委員會以及南太平洋地區近海礦產資源聯合勘測協調委員會等國外機構和國際組織進行了形式多樣的卓有成效的合作,獲得了突出的研究成果。 此外,利用設備和技術優勢,積極開辟國內外海洋地質市場,先後完成了多項國際海底光纜的線址調查、核電站基礎工程勘查、香港排污工程勘查、日本新瀉、對馬海峽地球物理調查、蘇丹港碼頭修復工程、珠海伶仃洋大橋工程勘察、瓊州海峽跨海大橋工程可行性勘察等一大批國內外地質工程項目,取得了顯著的社會和經濟效益。
21世紀是海洋的世紀,公益性、基礎性海洋地質工作的重要性已得到國家和社會的普遍關注和承認。廣州海洋地質調查局將建成為國際先進、國內一流水平的海洋地質調查研究機構,為維護祖國的海洋國土資源和權益做出更大貢獻。
㈧ 請問,海洋工程地質方向和海洋地質區別在哪,另外海洋工程那幾個學校比較好謝謝
海洋工程地質注重解決實際工程問題,實用性強,比較來錢,海洋地質更偏重基礎研究。海洋地質是一個大的學科,海洋工程地質只是其中的一個方向。海洋工程比較好的有上海交通大學、哈爾濱工程大學、天津大學、大連理工大學、大連海事大學、華南理工大學、河海大學、中國海洋大學等。
㈨ 工程地質有哪些常用的研究方法
工程地質研究的主內容有:確定岩土組分、組織結構(微觀結構)、物理、化學與力學性質(特別是強度及應變)及其對建築工程穩定性的影響,進行岩土工程地質分類,提出改良岩土的建築性能的方法;研究由於人類工程活動的影響而破壞的自然環境的平衡,以及自然發生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建築的危害及其預測、評價和防治措施;研究解決各類工程建築中的地基穩定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室,以及黃土的濕陷、岩石的裂隙的破壞等,制定一套科學的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設計、施工提供地質依據;研究建築場區地下水運動規律及其對工程建築的影響,制定必要的利用和防護方案;研究區域工程地質條件的特徵,預報人類工程活動對其影響而產生的變化,作出區域穩定性評價,進行工程地質分區和編圖。隨著大規模工程建設的發展,其研究領域日益擴大。除了岩土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外,一些新的分支學科正在逐漸形成,如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。
1工程地質與岩土工程的區別工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學(張咸恭等著《中國工程地質學》)。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、岩體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、處理或改良的科學技術(國家標准《岩土工程基本術語標准》)。岩土工程的理論基礎主要是工程地質學、岩石力學和土力學;研究內容涉及岩土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括岩土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;岩土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。從事工程地質工作的是地質專家(地質師),側重於地質現象、地質成因和演化、地質規律、地質與工程相互作用的研究;從事岩土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的岩土技術問題。2工程地質與岩土工程的關系雖然工程地質與岩土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是岩土工程的基礎,岩土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。工程地質學的產生源於土木工程的需要,作為土木工程分支的岩土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工製造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而岩土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。岩土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在於工程地質條件的不確知性和岩土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、岩石力學、計算技術取得了長足進步,並在岩土工程設計中發揮了重要作用,但由於計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。