香港外海海底光缆路由工程地质特征

马胜中　张锦炜

摘要　根据地球物理、声学探测、海底取样及现场测试等实测资料详细分析，发现香港外海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，存在地震、滑坡与崩塌、埋藏古河道、断层、海底沙波、浅层气及可能的砂土液化等潜在的地质灾害因素，尤其在大陆架边缘及陆坡部位，海底坡度较大，分布着多种潜在的地质灾害，是海底光缆的危险区，应引起重视。

关键词　工程地质　灾害地质因素　香港外海

1　前言

众所周知，在海底铺设光缆等大型工程设施，为保障这些海上工程及作业安全，必须了解海底的工程地质条件，查清潜在地质灾害因素。为此，本文根据大量地球物理、声学探测、海底取样及现场测试等实测资料，结合周边区域资料，对东亚交汇2号（EAC2）香港段海底光缆路由区的海底地形地貌、浅地层、底质及地质灾害因素进行详细分析，为海底光缆路由选择和铺设光缆提供基础地质资料和科学参考。

2　海底地形地貌

EAC2香港段位于香港南部外海，长约283km，路由走廊带宽度1km。路由区水深20～313m，可分为内陆架、外陆架和陆坡三段，总体呈由北向南逐渐倾斜的水下斜坡，等深线总体呈NE及NEE向延伸。在水深约180m处，坡度加大，井逐渐进入到陆坡段，地形变陡，较为复杂。

内陆架段路由长约34km，水深范围31.4～50m，海底地形平坦，较为简单，总体呈由北向南逐渐倾斜的水下平缓斜坡，平均坡降约为0.547×10-3。

外陆架段路由长约242km，水深范围为50～200m，本区海底地形较为复杂，平均坡降约为0.619×10-3。其中在50～140m水深段为一略有起伏斜坡，并出现两台一洼地形，台地长7～10km；水深76～83m，洼地长约5km，水深达101m；水深140m处，地形变陡，坡度加大，平均坡降约为5.629×10-3，约180m水深处，地形又趋于平缓，平均坡降约为0.267×10-3。

陆坡段路由长约7km，水深范围为200～313m。海底地形总体呈由N向S急速倾斜的陡坡，平均坡降约为16.143×10-3，最大坡降约为36.585×10-3。

区内海底地貌类型较多，发现29个海底障碍物。侧扫声纳图像上显示，海底拖痕大量出现，多为渔船海底拖网所致；海底的黑色斑块则多是块状砂或砾砂团块的反映；海底有许多麻坑，有的独立存在，有的成片分布，主要为含气地层所致；海底还分布一些凹地，可能是风暴潮引起的；有成片的沙波（或波痕）分布于陆架外缘；另外，海底出现了一些以珊瑚礁或岩礁为主的凸起，砾石、珊瑚礁或岩礁在区内大量出现。

内陆架段的地貌类型较为简单。32m等深线以浅，海底拖痕大量出现，有的拖痕成排分布，说明此处的渔船活动频繁。有11个海底障碍物在本区出现，但难以辨认其类型。

外陆架段的地貌类型较为复杂，种类较多。海底拖痕大量出现，块状砂（砾）斑随水深加深增多，出现了许多麻坑和凹地，沙波和珊瑚礁等多在陆架外缘出现，障碍物则零散分布。

陆坡段的海底砾石、珊瑚礁及岩礁分布较广，零星出现几个沙波（波痕），沙波波峰走向为NE向，流向E—SE，波长约为20～30m，波高小于1m。

3　浅层地球物理特征及层序

在3.5kHz浅地层剖面上，依据反射波的特征划分出三个反射层序A1、A2、A3。

3.1　内陆架段

根据反射界面，该段浅部地层可分为三个层序。

层A1：反射能量弱，呈灰白－灰黑色并嵌有黑色斑点，局部见小层组，全区覆盖，底界面连续分布。该层厚度为4～7m，起伏变化小。该层岩性主要为粘土，粉砂质粘土。其中黑色斑点可能为含有生物碎屑或生物气的反射结果。

层A2：上部黑色强反射，水平层状分布，下部灰白色弱反射，较连续。由于受埋藏古河道、侵蚀沟谷侵蚀切割的影响，底界起伏变化大。层厚0～6.5m，在50m水深处层A2上超尖灭。层A2是陆相河流环境下的产物。该层岩性主要为粘土、淤泥、粉砂质粘土。

层A3：弱反射，呈浅灰－深灰色，连续性差，底界起伏大，层厚为0～4.2m。该层岩性主要为粘土、砂。

3.2　外陆架段

根据反射界面，该段浅部地层可分为两个层序。

层A1：反射能量弱，呈灰白－灰黑色，其内无层次，底界基本上连续分布，南部珊瑚礁、岩石出露海底处，层A1变薄或缺失，该层发育古河道。该层岩性主要为粉砂质粘土、淤泥质砂、砂。

层A2：上部灰黑色较强反射，水平层状分布，下部灰白色弱反射，较连续，局部地方层内水平层理发育，层序A2内局部发育小层，该层发育古河道，层序A2底界不连续，起伏变化大，层厚为0～5.5m。该层岩性主要为粘土、淤泥、砂。

3.3　陆坡段

本段海底坡度较大，底质类型主要为含砾中细砂、中粗砂，砾石，岩石，珊瑚礁，层A1、层A2、层A3缺失。

4　底质类型及特征

根据海底取样、浅地层剖面和侧扫声纳图像特征及分析，并参考前人工作成果，可知路由区的海底表层沉积物主要为粘土质粉砂、粉砂质砂、粉砂质粘土、粉砂、细砂、中细砂、中粗砂以及砾石，岩石，珊瑚礁等10种类型。这些沉积物类型分布从北到南有很大差异。

在内陆架段（2～50m水深）海底表层沉积物主要为黄色、黄褐色及青灰色粘土质粉砂，局部为黄灰色粉砂质粘土。表层底质受珠江口河流冲积物补给。在水深30m等深线以内的近岸带，粒度自粗到细。沿岸20～30m的等深线以内上部分布着粉砂质粘土和粉砂质砂，主要为河流带来的细粒沉积。下部以粉砂质沉积物为主，砂质沉积物在大陆架上分布较广。在50m等深线交错分布着细砂与粉砂。在40～50m水深的古三角洲前缘，局部分布着带状并垂直岸线方向的中粗砂沉积和砾砂沉积，砾砂分选较好、磨圆中等，反映河床相残留砂的特点。砂的成分主要是石英长石[1]。沉积物抗剪强度值变化范围为3.1～8.4kPa之间。反映表层沉积物松软，承载力小，开挖和埋设条件理想。

外陆架段（50～200m水深）海底表层沉积物主要为深黄色、黄褐色、黄灰色及青灰色含砾中粗砂、含砾中细砂、泥质细砂、泥质中粗砂；灰色、黄灰色、青灰色泥质粉砂。在20°43.000′N-20°03.000′N范围，沉积物较粗，沉积物类型为粉砂质砂、中粗砂，中细砂，含砾。在20°43.000′N-22°00.000′N范围，沉积物类型为泥质中粗砂过渡到细砂、粉砂质砂为主，为残留沉积物。沉积物抗剪强度值变化范围为2.4～10.5kPa之间。反映表层沉积物较软，承载力较小，开挖和埋设条件较理想。

大陆坡段海底表层沉积物主要为青灰色含泥质中粗砂、细砂，黄褐色中细砂及青灰色粉砂质粘土为主，含砾和生物碎屑，局部砾石，岩石，珊瑚礁。其中粘性土孔隙率高，固结程度低，土质软。砂性土较松散，大陆坡上沉积物来自大陆架，大陆坡上沉积物与大陆架有相似性。

5　主要地质灾害因素

海底地质灾害因素是指海底及以下地层中，对于海上构筑物及管线的建设和安全具有某种直接或潜在危险的地质因素。分析结果表明，区内主要地质灾害因素有地震、滑坡与崩塌、埋藏古河道、断层、海底沙波、浅层气等，它们对海底光缆均在直接或潜在危险性。

5.1　地震

在大陆架边缘及大陆坡发现一系列NW向展布的浅断层与活动断层，在这一地区可能发生地震。当有地震发生时，将引起地表振动，地层错位并有可能产生砂土液化。

5.2　滑坡与崩塌

大陆架外缘及陆坡的转折地带，海底坡度较大，达到1.3°～2.1°，由于粘性土孔隙率高、固结度低，而砂性土又较为松散，在天然地震等其他外动力地质作用下，易发生滑坡和崩塌现象。

5.3　埋藏古河道

埋藏古河道是指在海底之下被沉积物充填的河床。在路由区发现3条埋藏古河道（图1），它们发育在海底下几米至数十米的地层中，已被现代沉积物覆盖。浅层剖面显示，古河道主要有辫状河道和曲流河道两类，河道的剖面形态有“U”形，也有“V”形，河床宽度在180～300m之间，深度4～8m，走向NW。河道内一般充填淤泥质土，也有的充填砂质沉积物，一般呈上细下粗的沉积韵律；且河道沉积具有高含水率、高压缩性、土体力学性质复杂多变等特点，古河道的沉积结构较为复杂，与周围岩性存在明显的差异，因而构成了潜在的威胁。

图1　埋藏古河道

Fig.1　Sea-floor buried ancient-river channels

5.4　断层

区域地质构造显示，路由所经区域断层较为发育。这些断层是形成于第四纪的活动性断层，埋深小于30m，集中分布在大陆架外缘海区。断层活动引起地层错位，成为潜在的地质灾害。

5.5　海底沙波

海底沙波（或波痕）主要分布于陆架外缘（如前所述）。主要发育中小型沙波（图2），波高一般小于或等于1m，波长10～60m，波峰走向NW-NE，走向NE-SE。它们的存在指示海底泥沙运动较强，海底稳定性差，当台风或飓风发生引起风暴潮时，沙波的形态及分布均可能发生变化和位移。本区沙波向东南方向移动，每年的移动距离为0.1～0.5m。

图2　沙波

Fig.2　Sand wave

5.6　浅层气

浅层气是危险性最大的灾害地质因素之一。声纳图像上发现一些麻坑，相对应位置浅层剖面发现反射模糊区，这些麻坑可能为含气地层标志（图3），本区的含气地层较多，在工程中应予考虑。

图3　含气地层和相关的海底麻坑、凹地

Fig.3　Soil layer with gas and pockmark

6　讨论

从区域地质构造方面分析，路由区的内陆架段及外陆架边缘以上部位较为稳定。内陆架段表层沉积物松软，承载力小，开挖和埋设条件理想。外陆架段底质类型分二类，以21°04.000′N为界，北边以泥质粉砂为主，局部颗粒变粗。南边以含砾中细砂，中粗砂为主，外陆架土层的抗剪强度一般为2.4～10.5kPa。表层沉积物较松软，承载力较小，开挖和埋设条件较理想。但在这样的底质条件下需考虑砂土液化问题。大陆坡段底质类型主要为含砾中细砂、中粗砂，砾石，岩石，珊瑚礁。海底坡度较大，达到1.3°～2.1°。在地震发生时有可能发生土体滑坡和崩塌。在大陆架边缘及陆坡部位却分布着多种潜在的地质灾害，这些地质灾害是潜在的威胁；当然，这些潜在的地质灾害并非一触即发，必须有断层活动、地震或较大的灾害性天气影响才可能诱发。

参考文献

[1]冯志强，冯文科，薛万俊等.1996.南海北部地质灾害及海底工程地质条件评价[M].南京：河海大学出版社，82～124

[2]冯文科，薛万俊，杨达源.1988.南海北部晚第四纪地质环境[M].广州：广东科技出版社，46～48

[3]陈俊仁.1996.南海潜在地质灾害研究.第五届全国工程地质大会文集[C].北京：地震出版社.353～360

[4]杨木壮等.2000.南海北部湾海洋工程地质特征[A].海洋地质与第四纪地质第20卷第4期，47～52

[5]夏真，马胜中等.东亚交汇2号（EAC2）香港段海底光缆路由勘察调查报告

ENGINEERING GEOLOGICAL FEATURES ON THE SEAFLOOR ROUTE OF SUBMARINE CABLE OFFSHORE HONGKONG

Ma Shengzhong,Zhang Jingwei

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 word:engineering geology,geological hazard factors,the offshore of Hong Kong

南山区

“深圳湾在深圳南山区。广东省深圳湾是香港特别行政区和广东省深圳市之间的一个海湾。它位于香港新界西北部外海，深圳市南山区东部。它位于元朗平原西部，蛇口东部。深圳湾原名“后海湾”，意为广东省深圳市海湾前后面的海湾。

香港，顾名思意，是芳香的海港。关于这一美丽名称的由来，历来有不同的说法。

一种说法是，在清朝嘉庆年间，有林某和他的妻子香姑为首的一伙海盗，横行于珠江口外伶仃洋一带，后来被清军将领李长庚击败，林某逃往台湾，香姑率余盗占据了今天的香港岛，后人因香姑之名而称这个岛为香港。

第二种说法认为，香港之名是因为岛上红香炉山转称而来。在今天香港铜锣湾天后庙前，旧时有一座红香炉。据古老传说，这座红香炉是从远地漂泊而来，停在庙前沙滩上。村民见后将它抬至庙前，并称庙后山峰为红香炉山，庙前海港为红香炉港。红香炉港一名逐渐演变为香港，并成了全岛的名字。

第三种说法称，香港之名是因为岛上有鳌洋甘瀑而得名。据说，今日香港瀑布公园处，原有一条瀑布冲注而成的小溪，老百姓称之为龙水。其水清冽甘香，过往船只上的人，常常来此取水食用，并把这条小溪称为香江，把小溪入海处称为香港。天长日久，人们就把这个岛叫作香港。

但一般认为最可靠的说法，则是因为这里过去曾是运香、贩香的港口，故而得名香港。在明朝时，香港及广东东莞、宝安、深圳一带盛产莞香，此香因气味奇特，颇受人们的喜爱，故而远销江浙，饮誉全国。由于当时贩香商人们一般都是在港岛北岸石排湾港将莞香装船运往广州或江浙等省，所以人们将这个港口称为香港，意为贩香运香之港，将港口旁边的村庄，称为香港村。1841年英国侵略军在港岛南部赤柱登陆后，由一名叫陈群的当地居民带路向北走，经过香港村时，英军询问该处地名，陈群用当地土话答称“香港”，英军即以陈群的地方口音Hong

Kong记之，并用以称呼全岛。在1842年签订的《南京条约》中，香港作为全岛的名称被正式确定下来。1856年签订《中英北京条约》和1898年签订《展拓香港界址专条》之后，香港又进而成为整个地区的称谓。

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