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渤海湾曹妃甸深槽海区地形地貌特征及控制因素 褚宏宪1，2，高小惠1，2，史慧杰 1，3，方中华1，2，刘晓东1，2 （1 国土资源部海洋油气与环境地质重点实验室，青岛 266071; 2 青岛海洋地质研究所，青岛 266071） 摘要：本文通过研究浅层地震剖面、侧扫声纳和水深地形等资料，简述了曹妃甸深槽地貌特征、海底沉积物类型和特征，研究得出曹妃甸沙岛的岬角地貌引起深槽海域局部潮流流速增大，甸头前沿深槽区以冲刷为主，最大水深达42m，刷新了渤海湾最大水深记录，深槽部位的侵蚀量最大，深槽南坡冲刷幅度大于北坡，工程建设后期深槽区侵蚀冲刷程度有变小变缓趋势。早期深槽的形成是由于浅部断层受深部构造影响发生阶梯状错断沉陷，海底地层形成古凹槽，但深槽海底地层沉陷速率略大于沉积速率，使得深槽海域长期保持了渤海湾最大的水深环境。初步得出在历史时期曹妃甸深槽经过2万年以??长期存在，深槽的走向经历了南北向—北东向—北西向的转化过程。认为地质构造、古滦河三角洲演变、海洋水动力作用和人类活动等内外营力作用共同控制了曹妃甸海区地貌体系的发育与演化。 关键词：曹妃甸；深槽；潮流；沉积；冲刷 1 引言 曹妃甸位于河北唐山市唐海县南部海域，距海岸线约18km，地理坐标38°55?N，118°30?E。“面向大海有深槽,背靠大陆有浅滩”是曹妃甸典型的地理优势，岛前南侧水深较大，甸头南侧500m海域即为曹妃甸深槽，研究区位置见图1。近年来，大规模的吹沙造地、工业建设改变了滩海区原有的海洋动力边界条件，势必引起港区周围海域潮流、地貌特征、冲淤过程、泥沙运动的改变。曹妃甸矿石码头位于曹妃甸甸头深槽边缘，码头前沿水深25m，在风暴潮或地震等外力触发下极易发生海底滑坡等地质灾害，直接威胁矿石码头安全，对曹妃甸港造成巨大的安全隐患。 图1 研究区位置（红框）示意图 Fig. 1 Location of Caofeidian Channel study area 曹妃甸港在规划、设计阶段由南京大学、河海大学、南京水利科学研究院等多家单位采用调查分析、卫星遥感、现场测量、数学模型和物理模型等多种手段，历时十多年对曹妃甸地质地貌、水文泥沙、波浪潮流等进行了大量的研究工作。根据陆永军等（2007）研究，曹妃甸港主体工程建成后，甸头前沿深槽以冲刷为主，工程施工结束2～3年后海底冲淤将基本达到平衡，深槽部位最大冲深约2.1 m [1]。2008年青岛海洋地质研究所在曹妃甸南部海区进行了1:5万浅地层剖面、水深测量和地质钻探等工作，调查发现海底斜坡坡度较陡，甸头南侧存在海底滑塌和泥流现象。赵鑫等（2012）开展了围填海工程对渤海湾风浪场影响的研究，得出曹妃甸港口工程对海域波浪场的影响较大，有效波高减少值达0.19m [2]。 综上所述，对于曹妃甸港甸头南侧海底斜坡及海底深槽的研究程度还不够，深槽是曹妃甸港存在的先决条件，曹妃甸港建成后深槽的地形地貌演变、边坡的稳定性是关注的重点。本文基于研究区必威体育精装版获得的实测水深、全覆盖侧扫声纳等资料，研究曹妃甸深槽地貌独特特征、海底浅部地层结构，分析深槽的成因和演变及其地貌控制因素，以期为曹妃甸港的规划、运营期维护和未来发展提供科学依据。 2 资料及方法 资料主要来源于青岛海洋地质研究所1990年、2008年实测高分辨率浅地层剖面同步水深测量共计2050km（图2），以及2013年7月在曹妃甸甸头南侧深槽重点海域进行的浅地层剖面、侧扫声纳和水深测量的加密测量共计300km，并收集了2004年曹妃甸水深地形图。海上导航定位采用美国Trimble公司DSM 132型差分GPS定位仪，定位精度小于1m；水深测量采用走航式连续测量的方法，测量仪器采用加拿大生产的320M型数字测深仪，测量精度小于3‰；为实现高精度测量，配置了涌浪滤波器用以消除海浪起伏引起的误差[3]，并采用声速仪准确测定海水声速，利用实测潮位站数据进行潮汐改正，从而使最终水深测量的精度达到10cm，满足海底地形变化分析的高精度需要。水深基准采用曹妃甸当地理论深度基准面。本文利用上述获得的水深地形和侧扫声纳资料研究曹妃甸深槽区海底地形地貌特征，对获得的高分辨率浅层地震剖面进行了精细解释，取得了一些新的地质认识。 图例 1990年测线 2008年测线 2013年测线 图2 研究区已有资料平面分布图 Fig.2 The existing data distribution 3 地形地貌特征和地形变化分析 3.1 海底地形地貌 曹妃甸沙岛位于渤海湾北部岸线转折处，呈长条状沿NE-SW方向延伸，沙岛以北现为曹妃甸工业区（图4）。海底的地形和地貌较复杂，属于现代海洋动力地貌，主要划分为3个地貌体系单元，中间为曹妃甸深槽地貌体系，西侧为南堡海岸地貌体系，东侧为老龙沟泻湖地貌体系。 曹妃甸深槽地貌由曹妃