东营市近海海域灾害地质类型及特征分析

赵景蒲，贺淼，张建英，宋委，张玉彦

(1.东营市国土资源局，山东 东营 257091；2.东营市国土资源局东营区分局,山东 东营 257091;3.山东省第四地质矿产勘查院,山东 潍坊 261000;东营市实验中学,山东 东营 257091)

灾害地质是指自然发生的或人为造成的、对人类生命或财产造成危害或潜在危害的地质条件或地质现象，其研究对象是地质类致灾因子，包括地质体、地质现象及其发生发展机制、分布规律[1-2]。东营市位于山东省北部黄河三角洲地区，东、北临渤海，西与滨州市毗邻，南与淄博市、潍坊市接壤，南北最大纵距123km，东西最大横距74km，海岸线总长350.34km[3]。近年来随着海底和海岸经济意义日益变大，海洋灾害地质的研究对海底工程、护岸工程都有重要意义，因此，海洋灾害地质调查工作越来越受到重视[2]。该文通过浅地层剖面测量、单波束水深测量等物探手段，对东营市近海海域进行了地质灾害调查工作①。浅地层剖面测量与水深测量同时进行，导航仪器采用美国Trimble技术公司生产的SPS351信标接收机，定位准确；导航软件采用广州南方公司的自由行水上工程软件；浅地层剖面仪器采用英国AAE/SBP，采集软件采用美国Chesapeake公司的sonarwiz5软件；水深测量仪器采用ODOM公司生产的Echotrac MKⅢ双变频回声测深仪。在研究区北部、东部海域共完成浅地层剖面8条，测线垂直于海岸方向，长312km；南部海域浅剖面资料以收集山东半岛海岸带综合地质调查与监测项目资料为主，长1341km，调查范围与测线实际航迹见图1。

图1 研究区范围、测线位置示意图

1 灾害地质类型划分

海洋灾害地质的研究是一门相对较新的海洋地质科学，目前对灾害地质因素类型的划分尚无统一的方法，不同的学者提出了不同的分类方案[4-5]。该次参考刘守全等的分类方法，以实用简捷为原则，以出现的空间为主线，将东营市近海海域海洋灾害地质分为四大类:构造的、海岸的、海底的、浅层的[5](表1)。

2 海岸侵蚀与淤积

海岸线信息可以清晰地反映出海岸线的演变过程[6]，考虑到不同区段的位置，将研究区海岸线分为

表1 东营市近海灾害地质分类

刁口段、港口段、河口段及莱州湾西岸段。由于黄河流域携带的大量泥沙，从图2中可以看出，河口段海岸线变化最为明显。近年来，前人在黄河三角洲地区开展了大量的侵蚀与淤积研究，该次是在以往工作的基础上，结合最新的遥感数据，进行了对比研究[7-15]。

图2 历年岸线变迁图

2.1 刁口段海岸

自1976年刁口河流路断流后，在没有人为干扰的情况下，沙嘴及其附近海岸线处于蚀退状态，1985年以前沙嘴蚀退的速度较快，以后逐渐减缓，已至达到暂时平衡状态[7]。在有人为干扰的情况下，沙嘴及岸线的暂时平衡遭到破坏，海岸呈淤积延伸状态[8]。但这种淤进与行水流路的淤进有所不同，行水流路的海岸淤进是在沙嘴带动下的淤积延伸，延伸幅度与来水来沙等多种因素有关；人为干扰的海岸淤进是整个海岸线的平行延伸，没有主动与被动之分，而且延伸幅度呈衰减之势[7]。刁口段海岸冲淤变化的基本规律是：1980年开始岸线全面蚀退，侵蚀速率较大；1990—1995年，处于暂时稳定状态；1995年以后，侵蚀速率逐渐趋缓，某些年份略有淤积；2000—2015年岸线开始缓慢淤积。

2.2 港口段海岸

东营港于1985年建成，由于海港防潮堤的突出，港口左侧，海洋动力加强，岸线处于蚀退状态，港口右侧，海岸线处于淤伸状态；1986年在港口左侧修建了一座类似于丁坝性质的防潮堤，以阻止港口左侧岸线的蚀退，但建成不久，就被大潮冲垮，复于1987年在左侧蚀退段修建防潮大堤；1988年桩西油田建成后，海岸线基本被固定下来，与此同时，港口右侧的岸线由淤积状态转为蚀退状态，但蚀退幅度不大；1990年港口右侧修建了一条长约2km的一般防护堤，基本控制了该段海岸线的蚀退；1990年至今，该段岸线基本没有变化[7]。

2.3 河口段海岸

1980年，清水沟流路尚未形成明显的沙嘴，还处在摆动之中，但沙嘴已呈淤积延伸之势；1981—1984年，沙嘴明显地向东淤积扩张；1985—1990年，沙嘴变化比较平稳；1991—1995年，沙嘴淤积速率明显加快；1996年以后，人工引黄河从北汊入海，改变了泥沙的淤积条件，使得北汊造陆速率加快，这主要是考虑胜利油田变海上开采为陆上开采的一个人为措施，同时南侧又以较快的速率遭受侵蚀[9]。

沙嘴延伸蚀退与来水来沙之间的关系密切，即吵嘴延伸长度与水沙比(时段来沙量与来水量之比)正相关[10]。水沙比较大，沙嘴的延伸长度就较长；水沙比较小时，吵嘴的延伸就少一些，甚至发生蚀退[11]。

黄河三角洲的海岸线演变取决于黄河流路的位置及海洋动力输沙的共同作用[12]。一般而言，在流路行水年限内河口的海岸线总的是逐年向外延伸，而在流路改道后原来流路的河口则发生蚀退；在同一流路不同时期的河口海岸线，当来沙量大时淤积，而当来沙量大量减少时在局部时段内发生蚀退[8]。该次截取了1980年以来黄河河口附近海岸线遥感影像图，进行演化对比分析，分析结果如图3所示。

(1)1980—1995年，黄河河口不断向东南淤积，沙嘴向前延伸约27.8km，造陆面积约345km2。

(2)1996—2005年，人工引黄河从北汊入海，改变了泥沙淤积条件，受黄河断流及来水来沙量减少，淤进与蚀退交替，变化不大[13]。这一时期，沙嘴蚀退约90km2，向北造陆面积约80km2，蚀退面积大于造陆面积。

(3)2006—2015年，黄河断流天数增加，入海水沙锐减，同时新口门北部的凹海湾潮流场较弱，由于该区域泥沙颗粒较细，因此泥沙很容易被波浪掀起，引起口门附近淤积缓慢，老河口附近近于往复流，流速较大，沙嘴进一步侵蚀后退，使该时段三角洲面积呈微弱减少趋势[14]。这一时期沙嘴淤积面积约30km2，蚀退面积约32km2，蚀退面积大于造陆面积。

图3 黄河三角洲发育过程(遥感影像图)

2.4 莱州湾西岸段海岸

1976年以前，黄河由刁口河流路入海，黄河来沙对莱州湾海域影响较小；1976年黄河改道清水沟流路初期，海域呈微淤状态；1990—1996年，黄河沙嘴突出后，莱州湾海域呈显著淤积，特别是1993年黄河口门向东南摆动入海时，淤积最为严重；1996年河口改道北汊入海后，泥沙对莱州湾影响降低，出现微淤状态；2000年以后，莱州湾以轻微淤积为主，淤积速率较慢，至2015年，海岸线变化以人工养殖等变化为主[15]。

3 近海海洋灾害地质特征

3.1 活动断层

研究区位于渤东坳陷的中南部，属于断块盆地类型[16]。影响该区的活动断裂带有郯庐断裂(NNE)、河北平原断裂(NNE—NE)和燕山渤海断裂带(NWW)[17]。该次调查测线line1-line8线的浅地层剖面上均发现有断层分布(图4、图5)，从断层带上可以看到地层发生明显的弯曲。断层走向大约为NNE向，近EW向延伸约1km。断层大部分切穿T3界面，但均未切穿1855年黄河三角洲底界和海底。

图4 研究区灾害地质分布图

图5 东营市浅地层剖面(line8)线上的断层

3.2 灾害地貌

海底冲沟、滑塌、陡坎、蚀余地形等灾害地貌主要分布在扰动三角洲前缘及废弃的黄河三角洲北部叶瓣处。灾害性地貌的存在将对海底工程设施造成危害，对海底管线的敷设和维修都会造成较大困难(图6)[18]。

图6 灾害地貌

3.3 海底滑坡

2004年，周良勇等[2]将黄河三角洲滑坡划分为瓶颈状滑坡、浅层平板状滑坡和浅层旋转滑坡3种基本类型，3种滑坡还可形成复合滑坡。该次调查中，在line6测线上发现了一个浅层旋转滑坡体(图4，图7)。从滑坡的延展宽度和陡坎的高度可以判断，记录的是滑坡体的源区和输送沉积物的冲沟，源区展宽达上百米，陡坎高达数米，海底平坦，无叠瓦状或绳网状结构，浅地层剖面上声学无序的侵蚀充填地层厚约2～6m。引起滑坡的原因可能是外动力作用的结果[19]，因为外力作用如地震、波浪等震动会引起沙土内超孔隙压力，当压力超过沙土自重时，造成表层滑坡。而内部触发主要是三角洲堆积过程中，软弱层上受不均衡压力，产生深层滑动。

图7 浅剖测线line6上的滑坡

3.4 浅层气

浅层气是指埋藏深度比较浅(一般在1500m以内)、储量比较小的各类天然气资源，主要包括生物气、油型气、煤层甲烷气、水溶气等[20]。研究区浅层气主要分布在孤东海域离岸20km，水深15～20m的海底。以line1线为例(图4、图8)，其在垂向上分布很浅，其顶界深度距海底不到10m。从剖面上分析得出该浅层气未达到富集高压程度，不会出现气体外溢，但是海底潜在的不稳定性因素，会造成平台倒塌或钻井出现井喷失火，建议避免在该区进行海洋油气勘探开发活动。

图8 浅剖测线line1上的浅层气

3.5 埋藏古河道、古湖泊

埋藏古河道或古湖泊是一种埋藏在海底浅层沉积物中的灾害地质因素，是冰期低海面时，裸露的近岸海底在潮流、河流的作用下而形成的负地形，继而被后期沉积物所充填而形成的埋藏于浅部地层中的异常埋藏体，剖面一般呈“V”或“U”字形[21-22]。古河道沉积的一般其上下界面均为不整合面，经过历史上的暴露风化或者海水进侵淘选，物质结构疏松，是天然的物性界面，在外力作用下，容易引起层间滑动，稳定性差[23]。

在该次调查的line1～line8线上均发现有下切古河道分布。浅地层调查结果表明这些古河道一般下切T2，T3界面(图4，图9)，剖面底部为起伏不平的强反射侵蚀界面，呈“U”字型，内部多有充填物，多为颗粒较粗的砂砾质充填，也有为泥质充填。研究区内末次冰期以来的古河道顶埋藏深度在7.1～15.2m之间，分布在整个水下三角洲地区，河道规模较小，河宽一般不超过200m。研究区中部埋藏古河道规模较大，河宽超过200m，深度也较深，最深可达41.2m。研究区北部及东北部，古河道沙体厚，东部沙体的厚度小。老黄河口外的古河道沙体较厚，古河道密度较大，这对油田设施是一个重要致灾因素。

图9 浅剖测线line5上的埋藏古河道

4 结论

存在于研究区内的主要灾害地质类型为海岸侵蚀与淤积、活动断层、冲沟和陡坎、蚀余地形、海底滑坡、浅层气、埋藏古河道(古湖泊)等。

(1)海岸的侵蚀与淤积：研究区整体以海岸淤积为主，仅东营港口段、刁口河段沙嘴一带存在海岸侵蚀。受近年来黄河断流的影响，淤积速率逐年变缓，目前整体以轻微淤积为主。

(2)海域灾害地质分布及影响因素：活动断层在北部海域广泛存在，走向大约为NNE向，近EW向延伸约1km，断层大部分切穿T3界面，但均未切穿1855年黄河三角洲底界和海底；灾害地貌(海底冲沟和陡坎、蚀余地形)主要分布在黄河三角洲前缘及废弃的黄河三角洲北部叶瓣处；浅层气主要存在于孤东海域离岸20km，水深15～20m的海底；海底滑坡存在于活动的和废弃的黄河三角洲上；末次冰期以来的埋藏古河道(古湖泊)分布在海底8～20m左右的深度，古河道(古湖泊)顶埋藏深度在7.1～15.2m之间，分布在整个水下三角洲地区。

主要影响因素包括应力和沉积物强度。其中应力因素主要包括地壳构造(地震、大断裂带活动)、波浪作用(包括风暴潮)、海底流的冲刷和沉积作用；影响沉积物强度的因素主要包括沉积加载和波浪的周期性载荷，这2个因素通过影响孔隙压力，来改变沉积物的强度。此外，浅层气也是造成沉积物强度的一个原因。

(3)通过浅层地震剖面资料，对照分析东营近海海域的灾害地质类型及特征，可以充分认识这些地质灾害，在港口建设及海洋工程基础施工等过程中可以有效避免地质灾害带来的危害，避免因海域地质灾害给国家和人民群众造成的生命和财产安全的重大损失。

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