广西北海近海工程地质特征及特殊问题分析

利用研究区物探处理解释资料及海底表层、钻探地质取样等综合地质调查资料,分析广西北海近海区域工程地质主要特征,并针对土层稳定性、砂土液化及地层承载力问题进行探讨。结果揭示：该区海洋工程地质环境复杂、多样;近岸海底地形起伏较大,坡降可达28‰;地貌类型主要包括潮间浅滩、水下三角洲、水下岸坡、古滨海平原、海底平原;地质灾害因素包括断层、地震、沙波、浅层气、浅埋基岩、埋藏古河道、槽沟、水下浅滩及凸地等;海底有9种土质类型,其中淤泥、粉砂混淤泥、中砂、粗砂分布较为广泛,区域垂向土层可整体划分为4个工程地质层。通过评价后得出研究区黏性土整体稳定性较好,而砂性土在极限波浪作用或强震作用下可能发生大面积液化现象。结合近海一般用桩情况,计算出第二、四工程地质层的承载力值相对较大,可作为区域类似插桩较好的持力层,40 m以内半径0.7 m单桩的极限承载力达26 822 kN     

基于GIS的黄河水下三角洲海底滑坡稳定性预测

在浅海或海岸带地区可产生海底滑坡,海底滑坡虽然不经常发生,但一旦发生往往比较剧烈,危害性较大,对海下工程及钻井平台、海底电缆可造成严重损害。因此,应当对海底滑坡的危害及预防引起足够的重视。基于GIS技术对黄河水下三角洲海底浅层滑坡进行了区域分析,在栅格GIS的空间环境中,利用AHP多层次分析法构建了滑坡危险性评估模型,加权叠加空间图层,对黄河水下三角洲区域进行了滑坡危险性评估,预测了可能发生滑坡的位置。研究结果表明:黄河水下三角洲海底滑坡的分布是相对均匀的,具有明显的分带性,主要位于与岸线走向基本一致的水深5~15m之间的水下三角洲前缘斜坡。     

福建宁德近岸海域海底浅层气分布特征及成因分析

近年来,在海岸带区域的开发利用过程中,遇到了一系列海岸带地质灾害问题,其中海底浅层气影响尤为严重,严重破坏海底沉积层结构的稳定性,已成为影响近岸海域工程建设施工安全的重要因素.为查明宁德近岸海域浅层气的分布特征及成因,通过单道地震、浅地层剖面、侧扫声呐等工作手段,在宁德近岸海域发现了多处呈层状、团块状分布的浅层气,分布...     

杭州湾北部海底天然气的浅地层剖面测量调查

利用浅地层剖面测量,对杭州湾北部地区的海底浅层天然气进行了调查与分析。探测结果呈现空白与幕状屏蔽、柱状扰动,顶界面不规则、两侧相位下拉等特征,显示该区域存在大量浅层天然气。分析结果表明：调查区域内的海底天然气整体埋藏较浅,深度通常在15~25m之间,赋存于中全新统砂层中,为甲烷型生物气,气体压力不大,属自生自储类型。圈划出了海域浅层气分布范围。成果可为未来海洋工程建设和浅层气灾害防治提供依据。     

琼东南盆地天然气水合物与浅层气共生体系成藏特征

继我国在神狐海域两次天然气水合物试采成功之后,近几年来在琼东南盆地的勘探证实了天然气水合物的存在,而且钻探表明其与浅层气具有复杂的共生关系.为揭示琼东南盆地深水区天然气水合物与浅层气共生体系成藏特征,结合岩心、测井及三维地震数据,阐明了天然气水合物与浅层气的空间分布特征,研究结果表明,天然气水合物主要赋存在海底以下200 m范围内的沙质沉积物中,且其形成过程与浅层气的垂向运移有关.对天然气水合物与浅层气共生体系成藏特征的深入分析表明,深部热成因气和浅部生物成因气是其重要的气体来源,第四系未固结沙层是良好的储层,且天然气水合物和浅层气共生体系的分布主要受深部气烟囱和断层的控制.浅层气藏为天然气水合物提供稳定的气源条件;第四系块体流沉积与含天然气水合物地层能有效地封堵浅层气的纵向运移,进一步促进浅层气的成藏.因此,天然气水合物的形成与浅层气的发育具有正反馈的相互作用关系,有利于形成更大规模的天然气水合物矿体和浅层气藏,具有良好的商业开发潜力.      

黄河口海底斜坡不稳定性调查研究

黄河的高含沙量和河口快速沉积,形成了独具特色的水下三角洲。利用精密的深度记录仪,高分辨率的地震剖面仪和旁侧扫描声纳,结合海底钻探、取样、测试及室内土工分析,得到了与黄河一口海底不稳定性有关的水下底坡的形貌特征,沉积物类型、空间分布及基本物理力学性质。水下底坡失稳破坏主要型式为塌陷洼地和粉砂流冲沟。在暴风浪作用下,水下底坡原破坏区发生复活,复活时间与风暴潮的开始与结束相对应。这种重新开始和重复的移动明显地限制在滑坡体的内部,既没有扩大,也没有向斜坡上后退。目前亟待于开展波浪作用下土体动力响应过程现场和室内实验研究,以揭示底坡破坏的成因机制,从而建立水下底坡失稳破坏和工程地质环境质量的定量预测评价方法,指导近海工程活动中地质灾害的减轻与防治。     

基于声学探测的渤海海峡海底灾害地质分析

根据高分辨率侧扫声图和高分辨率声地层剖面的解译结果,识别了渤海海峡通道海区海底灾害地质因素的声学特征及分布规律,发现研究区主要包括侵蚀陡坎、冲刷槽、潮流沙脊、活动沙波、沉船、岩礁、侵蚀洼地、浅滩、活动断层、浅埋基岩面、浅层气等灾害地质因素。探讨了灾害地质要素的成因及危害,绘制了灾害地质要素的平面分布图,可为今后该海区的海洋工程建设提供一些借鉴。     

粤港澳跨海大桥海域工程地质特征

根据地球物理探测、海底取样、钻探及现场测试等实测资料详细分析，发现粤港澳跨海大桥海域具有独特的自然条件以及复杂的海洋工程地质特征。海底地形地貌较为复杂，存在含浅层气区、活动性断层、沙波、地震活动、不规则基岩、埋藏古河道、冲刷槽沟和水下浅滩等潜在灾害地质因素，尤其粤港澳跨海大桥是特大型建筑，它经过的海域分布着多种潜在的地质灾害，应引起重视。     

伶仃洋海底浅层气的基本特征*

浅层气主要分布于河口和陆架海区的浅沉积层中,是一种会诱发地质灾害的隐患,珠江口伶仃洋海域也发现了浅层气。由于伶仃洋沿岸经济发达,海底管线、跨海大桥及港口码头堤坝等近岸海底工程构筑极多,海底浅层气威胁到海洋工程的安全。2003~2005年,广州海洋地质调查局使用浅层剖面测量系统、单道地震系统、旁侧声纳扫描系统、海洋环境多参量测量系统和钻探设备,对珠江口伶仃洋的海底浅层气进行了综合调查。文章借助于调查资料和样品测试结果,并通过反演,确定物探剖面显示的反射模糊区即为含浅层气区。伶仃洋海底浅层气主要成分为CO₂和CH₄两种气体,地层含气量较低,无大量溢出现象,但在海洋工程建设中应引起重视。     

南海北部东沙陆坡主要灾害地质因素特征

我国深水区海洋灾害地质研究成果较少,而南海北部东沙陆坡深水区天然气水合物资源的进一步勘探急需弄清海底地质环境。研究区缺乏浅地层剖面资料,因此,本文基于高分辨率2D地震资料等实测资料,率先在东沙陆坡深水区开展灾害地质研究。文中识别出地震、活动断层、海底滑坡、浅层气、泥火山、陡坎及侵蚀沟(谷)共7种具有活动能力的破坏性灾害地质因素,还识别出浅埋基岩面、海底火山、岩浆底辟共3种不具有活动能力的限制性灾害地质因素,同时总结了各灾害地质因素的平面展布特征并研究了其地震反射特征及灾害性。基于以上研究,本文认为陆坡深水区应重点避让海底滑坡、活动断裂、浅层气、侵蚀沟等与海洋工程关系密切的灾害地质类型,研究成果虽然精度有限,但可初步为该区天然气水合物的进一步勘探及防灾减灾提供参考。     

南海北部神狐陆坡区灾害地质因素特征

南海北部神狐陆坡区富含海洋油气资源和天然气水合物, 其海底地质环境对于各项资源开采活动和工程建设尤为重要, 但目前专项研究较少.在大量二维地震资料解译的基础上, 结合浅地层剖面和多波束测深资料, 对该区海底地质环境进行整体研究, 识别出20种灾害地质因素.按照动力来源, 将该海域地质灾害归纳为构造应力、重力、水动力、气动力和土动力5大类灾害地质类型, 每种类型包含多种灾害地质因素.依据各灾害因素总体平面分布特征, 划分出埋藏三角洲密集区、海底滑坡密集区、火山密集区、软弱层密集区、浅断裂密集区和浅埋基岩面密集区6个灾害大区.还对主要灾害因素的地震反射特征和灾害性进行了研究, 为该区未来工程建设的顺利开展提供科学的参考.      

各向异性介质中的浅海海洋可控源电磁响应特征

由于受到空气波的影响,浅海海洋可控源电磁数据对海底储油层的反映较弱,如何对浅海数据进行处理和解释一直是海洋电磁理论研究的热点。随着近年来海洋电磁理论的不断完善,浅海数据已经可以被较好地处理与反演,但是其解释水平仍然受基本理论研究不足的制约。针对这一现状,本文开展了海底电各向异性对浅海数据影响规律的研究。具体方法为:利用欧拉旋转建立不同的海底电性各向异性模型,然后采用交错网格有限差分法计算浅海海洋可控源电磁响应,最后通过分析同线情况下电场E_x分量的振幅和相位曲线特征以及海底电场及电流密度分布规律,分析各向异性对浅海海洋可控源电磁响应影响的物理机制,并讨论浅海各向异性情况下海洋电磁对高阻储油层的识别能力。得出的结论为各向异性介质中的浅海海洋电磁响应特征与深海有较大区别,在进行数据的处理、反演和解释时应区别于深海情况。     

球型全流触探仪的机理研究及工程应用综述

近年来,随着全球海洋开发战略的逐步开展,越来越多的工程建设和试验研究将在海洋中进行,为了掌握海底的土体环境,静力触探（CPT）技术在国内外海洋工程领域中的运用变得更加重要。本文根据国内外大量文献中相关海洋原位测试技术的报道,对海洋静力触探的国内外发展历程进行总结,重点阐述和研究了一种适用于海底淤泥质土的球型全流触探仪。分析结果表明,球型全流触探仪在海洋岩土工程勘察中具有很好的应用前景,且集测量数据精确可靠、试验方法多样化、理论解析丰富全面等优点于一身;利用球型全流触探仪能够有效避免较大的实测数据修正,贯入机理清晰严谨,开展循环贯入试验可以评价土的重塑特性,变速率贯入试验在评价应变速率和现场土体强度以及测试中土体固结状态之间的关系上具有优势;结合现场试验,对比分析传统CPT和球型全流触探仪的试验结果,并考虑海底软土的性质,摸索出一种可停靠球型探头新形式。     

Control of active faults and sea level changes on the distribution of shallow gas accumulations and gas-related seismic structures along the central branch of the North Anatolian Fault,southern Marmara shelf,Turkey

Detailed reviews of multichannel seismic reflection, sparker, chirp and multibeam data that were collected on the southern Marmara Sea shelf revealed various shallow gas indicators and related sedimentary structures, including enhanced reflections, seismic chimneys, acoustic blanking, bright spots, pockmarks, mound-like features and seeps. Seismic attribute analyses were applied to characterise the existence of gas-bearing sediments. The distribution of shallow gas indicators provides important insights into their origin and the geological factors that control them. Prominent gas accumulations and seeps are observed along the profiles that cross the branches of the central segment of the North Anatolian Fault Zone, which indicates that the gas seeps are controlled by active faulting. This indicates that the faults act as conduits through the sedimentary column. The dense occurrences of gas directly off the river mouths along the shallow bays provide clues about the organic-rich carbon content of the sediments and biogenic methane generation. In some areas, the gas-related acoustic anomalies are mostly located in the upper sediments below the marine unit, which indicates that the gas emissions in these areas were terminated as a result of the increased overburden pressure after the Holocene sea level rise and the deposition of the marine unit.     

浅海海底表层速度建模技术及其应用研究

浅海海底起伏和速度变化对OBC资料成像质量产生较大影响。建立浅海海底表层速度模型不仅能够解决OBC资料的静校正问题,也可用于海底反射系数计算、双检资料合并、多次波压制等,但是,目前针对浅海海底表层速度建模的研究还不多。文中提出了针对浅海地区OBC资料的海底表层速度建模的三维初至走时反演技术,主要包括:(1)震源位置校正技术。根据地震波在海水中传播特征,把在海水中激发的震源位置校正至海底,使震源和接收点都位于海底,利于初至走时反演计算;(2)快速三维初至走时反演方法。利用回折波走时和射线方程,形成了高效率初至走时反演方法。将该技术应用于胜利油田莱州湾浅海区海底OBC资料的处理中,建立了三维海底表层速度模型,用此速度模型进行静校正,取得了良好的应用效果。     

海底沉积物孔隙压力原位长期观测技术回顾和展望

海底沉积物孔隙压力对海底地质灾害过程反应敏感,是表征海床稳定性的一个重要指标,通过海底沉积物的孔隙压力观测可以判断海床的稳定状态,对于海底地质灾害预测预警具有重要意义。海底沉积物孔隙压力观测存在(1)超高背景压力下的高精度测量;(2)贯入过程传感器超量程破坏;(3)系统长期供电及传感器漂移;(4)深海海底布放和回收等技术难点。国际上海底孔隙压力观测技术从20世纪60年代开始发展,逐渐形成了系列核心监测技术和成熟的商业化设备产品。挪威岩土工程研究所NGI与美国伊利诺伊大学共同研发的NGI-Illinois压差式孔隙压力观测系统,是已知最早的海底沉积物孔隙压力观测设备。此后,美国地质调查局USGS、美国桑迪亚国家实验室、英国牛津大学等相继研发了不同结构的观测设备,覆盖浅海到深海。其中,英国海洋科学研究所研发成功的深海孔隙压力原位长期观测设备PUPPI是一个重要的历史节点,该设备能够在6 000 m水深的环境中连续运行一年,成为当时最成功的海底孔隙压力观测设备,其现代化的设备结构和设计理念被后续的观测设备广为借鉴。21世纪以来,得益于海洋科学技术的整体进步,国际孔隙压力观测技术发展呈现加速趋势。法国海洋开发研究院IFREMER研发的Piezometer系列孔隙压力观测探杆,代表了当今世界的先进水平,可能是目前应用次数最多的海底孔隙压力观测设备。我国在深海探测、观测技术领域起步较晚,在深海沉积物孔隙压力原位长期观测技术方面几乎空白,发展很不成熟。其中,中国海洋大学、自然资源部第一海洋研究所等单位进行了较多的探索性研发工作。近年来,以港珠澳大桥建设、南海天然气水合物试采等为标志的大批国家级海洋建设项目如火如荼,深海油气矿产资源开发、深海天然气水合物开采利用等海洋新兴产业快速起步,深海孔隙压力原位长期监测关键核心技术等“卡脖子”问题仍然突出,严重制约了我国海洋工程产业发展的步伐。因此,迫切需要发展具有自主知识产权和关键核心技术的国产深海沉积物孔隙压力原位长期监测技术。本文回顾了国际、国内海底孔隙压力观测技术的相关研究进展,旨在分析总结孔隙压力观测技术及其应用中涉及的一些核心技术和亟待解决的关键问题,以期为我国该项技术的发展和应用提供借鉴。     

鄂尔多斯盆地神木地区下二叠统太原组浅水三角洲沉积特征

鄂尔多斯盆地神木地区太原组是在北隆南倾的古地形背景下形成的以浅水三角洲为主的充填沉积。携带沉积物的河流进入海水后,由于河水与海水之间存在着较大的密度差异、侧向扩散较少,其三角洲前缘沿着海底继续向前快速推进,使水下分流河道延伸较远。研究区地形坡度平缓、水体浅,三角洲平原向前推进并进一步降低了地形坡度,从而减弱了携带沉积物的流体的动能,使得大部分沉积物在三角洲平原的分流河道中沉积下来。同时因水体浅,河口坝、席状砂等前缘沉积物常遭受进积的水下分流河道的冲刷和侵蚀而难以保存。研究区三角洲平原分流河道沉积极为发育,前三角洲相对不发育,三角洲前缘也以水下分流河道沉积为主。分流河道、水下分流河道常对下伏沉积物强烈冲刷,切割先期的沉积物乃至包括海相沉积物在内的深水沉积物。在三角洲废弃期,三角洲前缘沉积物常被潮汐作用改造。三角洲平原分流河道及三角洲前缘水下分流河道砂体呈带状分布,是天然气勘探的有利目标。     

Field study and laboratory experiments of bubble plumes in shallow seas as analogues of sub-seabed CO2 leakages

To understand the effects of increased levels of CO₂ on the marine realm, it is possible to study areas where, for natural reasons, there are emissions of CO₂ from the seabed. One of these areas is located east of Panarea Island (Aeolian Islands – Southern Tyrrhenian Sea – Italy). Here, the volcanic activity that characterizes the Aeolian archipelago causes a continuous release of CO₂ (up to 98% of the total gas) from several vents on the seafloor in shallow water. This area was studied by means of surface techniques and direct SCUBA diving surveys; the data presented refers to a field campaign performed in 2008. To collect the necessary data, some dedicated sampling and measuring techniques were developed for use in an underwater environment. The chemistry of the fluids and their influence on the water body was determined via logs and transects in the field and by gas-chromatographic and liquid-chromatographic laboratory analysis. The flux from some of the main gas vents was also measured directly underwater. Furthermore, some laboratory experiments in a two-layer stratified fluid were conducted to understand the main features of the physical interaction of a gas plume with the surrounding environment. Both field and laboratory experiments show that there is a development of a pseudo-convective cell around the rising plume with the formation of vortices that act as a physical barrier thus reducing the interaction between the plume and the surrounding water.     

基于航空重、磁数据的南黄海海相地层分布特征识别

基于南黄海海域实测高精度航空重、磁数据,结合航空重、磁场及物性特征,通过平均对数功率谱分析匹配滤波方法技术,对南黄海海相地层界面起伏引起的重、磁异常特征进行分离、提取,采用切线法和外奎尔法计算海相地层界面的深度,经地质和地球物理综合解释,编制了南黄海海相地层底界面、顶界面深度图及海相地层厚度图。在此基础上,初步划分了南黄海海相地层构造单元,探讨了南黄海海相地层的分布特征。苏北—南黄海坳陷区的中部坳陷和南部坳陷均发育在强磁性基底之上,构造变形较弱,海相地层保存完整,埋藏浅,厚度为4~8 km,是南黄海地区具有较大资源潜力的油气勘探区。