福建省近海海底麻坑的地貌特征及其與海洋工程的聯動效應

曹超 蔡鋒 鄭勇玲 盧惠泉 吳承強 鮑晶晶 劉春庚 李永保

摘要：為科學開發利用海洋資源、防范海底地質災害和保護生態環境，文章梳理福建省近海海底麻坑的類型和成因，并分析海洋工程與災害性地貌的聯動效應。研究結果表明：受板塊擠壓和海平面波動等的影響，福建省近海海底地形和沉積環境復雜多變，流體活動形成的海底麻坑主要包括單元麻坑、圓形麻坑、拉長形麻坑、鏈狀麻坑和復合麻坑5種類型，在北部泥質區、南部砂質區、河口區和海灣區有不同分布，其成因主要包括海相生物氣、生物氣和海陸生物混合熱解氣;應高度重視海洋工程與海底麻坑等災害性地貌的聯動效應，避免發生海底地質災害和破壞海洋生態環境。

關鍵詞：海底地貌單元;海底地質災害;災害性地貌;沉積環境;海洋工程

中圖分類號：P73727;P75 文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2019）10-0052-03

Distribution Geomorphology Characteristics of Pockmark and Linkage Effect of Ocean Engineering in Fujian Offshore Seabed

CAO Chao1，CAI Feng1，ZHENG Yongling1，LU Huiquan1，2，WU Chengqiang1，BAO Jingjing1，LIU Chungeng1，LI Yongbao1

（1Third Institute of Oceanography，MNR，Xiamen 361005，China;

2College of Marine Geosciences，Ocean University of China，Qingdao 266100，China）

Abstract：In order to develop and utilize marine resources，prevent geological disasters and protect ecological environment，this paper sorted out the types and causes of submarine pockmarks in offshore Fujian province，and analyzed the linkage effect between marine engineering and disastrous geomorphology.The results show that the tectonic plates and the influence of sea level fluctuations，offshore submarine topography and sedimentary environment of Fujian province is complicated，fluid flow unit forms the bottom of the pockmark mainly has 5 types including hemp pockmark，circular pockmark，elongated hemp pockmark，chain pockmark and compound hemp pockmark，in the northern argillaceous area，southern sandy area，estuary and bay area has different distribution，the causes mainly include marine biogas，biogas and marine biological mixed pyrolysis gas.Great attention should be paid to the linkage effect between marine engineering and disastrous landforms such as submarine pockmark，so as to avoid the occurrence of submarine geological disasters and damage to marine ecological environment.

Key words：Submarine pockmark geomorphology，Submarine geological hazard，Hazardous geomorphology，Sedimentary environment，Ocean engineering

0引言

海底流體活動是極其普遍的海岸帶地質現象。流體向海底快速沖刷或緩慢滲漏的過程通常會剝蝕海底沉積物，形成大小不等和形態各異的凹坑，即麻坑[1-4]。作為海底流體溢出的標志性遺跡地貌，麻坑在赤道西非陸坡、白令海、北海、加拿大西部陸架、墨西哥灣、黑海和中國近海等海域發育[2，5]，可指示海底天然氣水合物等資源和潛在地質災害，其活動還會增大滑坡等海底地質災害的可能性，對海洋油氣鉆探和海底管纜鋪設等工程建設造成安全隱患[1，4-5]。因此，海底麻坑成為海洋地質和海洋工程等領域的研究熱點[1]。

本研究梳理福建省近海海底麻坑的類型和成因，結合近年來海洋工程建設狀況，分析海洋工程與災害性地貌的聯動效應，為科學開發利用海洋資源、防范海底地質災害和保護生態環境提供支撐。

1研究區

自晚更新世以來，福建省近海受亞歐板塊和太平洋板塊的擠壓-拉張-再擠壓過程和海平面多次波動的影響，加上局部地塊的不均勻升降，致使海底地形和沉積環境復雜多變，沉積物類型紛繁交錯：河流和海洋共同作用形成堆積淺灘、水下三角洲和水下階地等堆積地貌;構造斷裂切穿大陸架基底，并由水動力進一步沖刷和侵蝕形成海底峽谷、凹槽和海釜等侵蝕地貌;全新世海侵和海平面震蕩形成水下沙壩、潟湖和鹽沼等濱海地貌。此外，受山溪性河流近源輸入和長江物質遠程輸送的影響，海底沉積物呈北泥和南沙以及海泥和陸沙的分布格局[6]。

2海底麻坑的類型和成因

21類型

早在我國首次全國海洋大調查中就發現福建省近海海底淺表層環境甲烷濃度較高，下伏地層疑似存在油氣苗等異常特征。本研究根據“我國近海海洋綜合調查與評價”專項（“908”專項）的調查資料，獲取福建省近海海底地形特征數據，利用ArcGIS的分型功能，識別區域性集群負地形，結合淺地層剖面資料，甄別多處麻坑地貌單元[7]，主要包括5種類型。

（1）單元麻坑：直徑小于10 m，寬度為1～5 m，深度不超過2 m，廣泛分布于北部泥質區、南部砂質區、河口區和海灣區。

（2）圓形麻坑：直徑為10～50 m，深度為1～20 m，形態類似于盆地或內壁陡峭且不對稱，廣泛分布于北部泥質區、南部砂質區、河口區和海灣區，且周圍常伴有單元麻坑。

（3）拉長形麻坑：麻坑的短軸比長軸小很多，常出現在底流影響強烈的斜坡和水下三角洲前緣，主要分布于河口區。

（4）鏈狀麻坑：由眾多單元麻坑排列成曲線或直線，延綿數百米甚至上千米，通常由流體沿沉積層薄弱帶集中滲漏形成，主要分布于海灣區和北部泥質區。

（5）復合麻坑：由眾多圓形麻坑或數類麻坑群組成，主要分布于北部泥質區和海灣區。

22成因

為進一步分析海底麻坑的成因，本研究對典型麻坑地貌采集淺表層沉積物樣品，并分析其理化特性和游離氣體碳同位素組分特征。根據分析結果，福建省近海海底麻坑的成因主要有3種類型。

（1）北部海灣區幾乎無大型河流和陸源物質輸入，CN為海相，碳同位素組分以海相生物氣為主;泥質區的活性物質少，硫酸鹽有減少趨勢但不明顯。

（2）閩江口外河口區水下三角洲為砂泥混合底質，CN以陸源物質輸入為主，活性物質多，硫酸鹽減少強烈，硫酸鹽-甲烷界面較淺，碳同位素組分以生物氣為主。

（3）南部（東山半島外部）為砂質底質，碳同位素組分為海陸生物混合熱解氣，活性物質少，下伏地層有油氣和甲烷氣體逸散，硫酸鹽減少較強烈，硫酸鹽-甲烷界面較淺。

3海洋工程與災害性地貌的聯動效應

隨著社會經濟的發展，海洋開發利用強度加大，圍填海、人工島嶼、油氣平臺、海底管纜、海底構筑物和海底遠程補給基地等各種海洋工程的建設及其廢棄物處理導致誘發海底地質災害的風險顯著增加。如對潛在海底地質災害因素的重視和調查不充分，加上應急預案和安全管理等措施不到位，極易發生海底地質災害[8-10]。

福建省是海洋大省，海岸帶的人類活動頻繁。河口區的橋隧建設和航道疏浚、海灣區的海底油氣管道和電纜鋪設、泥質區的廢棄物傾倒以及砂質區的采砂活動等，均嚴重影響海洋底床的穩定性。海底麻坑具有形態脆弱性，在海洋工程實施中的安全隱患尤為突出，麻坑失穩造成的海底崩塌、滑坡和濁流現象不僅誘發更大規模的海底地質災害，而且對海洋生態環境造成毀滅性破壞。此外，海底麻坑等災害性地貌的滅損會反作用于海洋工程，縮短其使用壽命，造成更大的經濟損失。因此，應高度重視海洋工程建設引起的海底地質災害和生態環境風險。

參考文獻

[1]羅敏.南海西沙西南海底麻坑區生物地球化學過程、麻坑活動性以及麻坑形成時間研究[D].廣州：中國科學院廣州地球化學研究所，2015.

[2]羅敏，吳廬山，陳多福.海底麻坑研究現狀及進展[J].海洋地質前沿，2012，28（5）：33-42.

[3]HOVLAND M，HEGGLAND R，VRIES D，et al.Unitpockmarks and their potential significance for predicting fluid flow[J].Marine and Petroleum Geology，2010，27：1190-1199.

[4]關永賢，羅敏，陳琳瑩，等.南海西部海底巨型麻坑活動性示蹤研究[J].地球化學，2014，43（6）：628-639.

[5]焦鵬飛.北黃海海底麻坑沉積物特征分析及麻坑形成模型試驗研究[D].青島：自然資源部第一海洋研究所，2018.

[6]陳峰.福建近岸海底地形的初步研究[J].臺灣海峽，1982，1（2）：83-90.

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[8]陳東景，李培英，劉樂軍，等.海底地質災害對社會經濟發展影響的理論分析與普適性對策[J].海洋開發與管理，2009，26（9）：64-71.

[9]王海平，李春雷，焦敘明，等.海底及淺層地質災害的高分辨率地震預測技術[J].工程地球物理學報，2016，13（6）：694-700.

[10]陳東景，李培英，劉樂軍，等.海底地質災害對社會經濟發展影響的特點與趨勢[J].海洋開發與管理，2010，27（6）：80-84.