南海北部陆坡区海底表层沉积物特性浅析

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1、南海北部陆坡区海底表层沉积物特性浅析　　【摘要】依托荔湾3-1气田开发项目，对处于南海北部陆坡区水深约500～1500m的海底表层沉积物进行工程特性分析，通过对物理及力学指标的统计和曲线拟合，阐明南海北部陆坡区海底沉积物的土质组成、分布规律，以及土质参数在横向上与水深变化之间的关系，探讨其变化规律和相关性。另选取水深超过1000m的表层沉积物取样进行纵向统计分析，揭示土质强度与土样深度之间的关系，并初步求得强度相对于深度的经验公式。通过上述分析，为将来此区其他海底施工作业或前期设计提供一定的参考和借鉴。【关键词】南海北部陆坡沉积物

2、特性曲线拟合相关性1引言随着陆上油气资源重大发现的概率逐渐减小，海上油气勘探已成为目前以致未来世界能源开发新的热点。在过去的10年间，海上油气探明储量约450亿吨，这仅占全部可能储量的20%，尚处于勘探早期阶段。而国际上一般公认的大于300m水深的深水区域更是蕴藏着不可预知的巨大储量，陆坡和深海盆地的油气勘探开发不断升温。5深水区在我国主要分布于东海和南海，特别是南海，平均水深就达1140m，且其大部分区域属于深海范围，而我国目前在南海拥有的绝大多数油气田均位于浅水区。2009年开始，以中海油为代表的中国海洋油气开发正式向深海进军

3、。本文将依托2009～2010年中海油与HUSKY共同实施开发的荔湾3-1气田开发项目对南海陆坡区海底土质进行工程意义研究，并重点针对水深500～1500m的范围的海底进行表层土质特性分析。南海北部陆坡是南海海底表面起伏高差最大的一个斜坡，按其地形剖面形态特征可划分为上陆坡、中陆坡和下陆坡。上陆坡水深150～1500m，平均坡度1°～3°，中陆坡水深平均水深1000～1500m，地势较为平坦，下陆坡水深1500～3000m，平均坡度2°～4°。（见图1）2正文荔湾3-1气田开发项目工程环境调查从2009年年底持续到2010年，其中

4、工程地质方面以浅层土质取样为主，主要通过重力取样和浅层钻孔取样来实施，水深小于200m的地方实施钻孔取样，水深超过200m的区域进行了重力取样，特别是水深大于500m的陆坡段分别取得近60个重力样和箱式样，取样点以30～50m的水深间隔沿管线路由分布，基本覆盖了从500～1500m的水深变化范围。其区域位置大致介于E115°～E116°和N19.5°～N20.5°之间。5本次调查取样所揭示的陆坡区表层沉积物类型与图2（摘自《南海地质》）所示基本一致，主要为粘土、粉质粘土和粉土。我们选取其中56个重力样进行各项数据统计，这些样品平均

5、长度2.6～3.4m，土质成分以细粒土为主，表层夹杂少许细砂粒。颜色随水深增加由褐灰色向绿灰色过渡，局部可见黄褐色淤泥或浮泥。以下是根据不同水深土样的粒径统计结果所绘制的500～1500m水深表层约3m土层的土质组成分布图。从图3中我们可以看出南海北部陆坡区水深500～1500m范围表层土质主要成分为粉粒（0.005mm　　图7通过对1000～1500m水深范围内土样强度与深度进行幂函数曲线拟合，得到强度随土样深度增加而增大的关系，公式表达如下：原状土强度：y=4.7133x0.1928R2=0.9132（x≤4m）扰动土强度：y

6、=2.0873x0.1583R2=0.9163（x≤4m）3结语根据已有取样资料，对南海北部陆坡区水深500～1500m的海底表层土样进行了物理力学统计分析，得到以下结论：（1）此区海底表层土的主要组成为细粒土，占总含量的85%以上，其余为砂质成分，且随着水深增加到800m以上，砂质成分明显减少。5（2）此区海底表层土大部分属高塑性粉土或粘土，拥有高含水率，高液塑限，高孔隙率和低重度。不排水抗剪强度较低，工程承载力弱，压缩性高。（3）在横向上对所有500～1500m水深的土质多项指标进行了二阶多项式曲线拟合，发现此类深海表层细粒土

7、的土质参数会因取样水深的变化而呈现相应（相同或相反）的变化趋势，规律如下：含水率、液塑限、孔隙率随水深的增加而增加；强度和天然容重随水深增加而减小。砂粒含量在一定程度上影响着这些参数的变化趋势，当水深在700～800m范围时，土样的含水率反而低于水深小于700m时的平均值，同时天然重度却较之增大，特别在土样深度较浅时表现更为明显。另外，同一关系曲线也会随土样深度变化而出现曲率的相应变化，即：随着土样深度从1m增加到3m，各项土质参数随水深增加或减小的趋势会变得缓和。（4）在纵向上对水深1000～1500m的取样进行了强度与深度的幂

8、函数曲线拟合，得到强度随土样深度增加而增大的关系，公式表达如下：原状土强度：y=4.7133x0.1928R2=0.9132（x≤4m）扰动土强度：y=2.0873x0.1583R2=0.9163（x≤4m）5由此，我们可以将上述方程作为经验公式，