劉科，王建華

（1.天津大學(xué) 水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2.天津大學(xué) 巖土工程研究所，天津 300072；3.華北理工大學(xué)，河北 唐山 063009）

珠江口盆地海底滑坡發(fā)育特征及成因機(jī)制

劉科1，2，3，王建華1，2

（1.天津大學(xué) 水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2.天津大學(xué) 巖土工程研究所，天津 300072；3.華北理工大學(xué)，河北 唐山 063009）

海底滑坡屬于海洋地質(zhì)災(zāi)害的一種主要類型。國(guó)內(nèi)外海洋領(lǐng)域?qū)W者對(duì)不同地理位置的海底滑坡做過(guò)一些建設(shè)性的研究工作，國(guó)內(nèi)學(xué)者在南海北部海底滑坡的研究中主要關(guān)注的是災(zāi)害分區(qū)和成因分析，而對(duì)南海北部珠江口盆地海底滑坡的形態(tài)、類型、規(guī)模、分布特征等方面的基礎(chǔ)性工作還缺乏系統(tǒng)的科學(xué)分析。通過(guò)2012年以來(lái)對(duì)珠江口盆地滑坡區(qū)海洋土的靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)及室內(nèi)分析試驗(yàn)，揭示出珠江口盆地海洋土的垂直分布特征，根據(jù)不同深度海洋土的工程性質(zhì)差異可將該區(qū)土體自上而下劃分為5層。按照海底滑坡所處的地貌單元不同，把珠江口盆地水深160～1280 m范圍內(nèi)發(fā)育的滑坡分為4處規(guī)模較大的滑坡帶，均呈NE-NEE向展布，主要為順層型滑坡、圓弧型滑坡和崩塌型滑坡3種基本類型，規(guī)模從4 km2到800 km2不等，集中分布在北緯19°-22°，東經(jīng)113°-117°范圍內(nèi)。通過(guò)海底地質(zhì)環(huán)境、水文氣象環(huán)境及力學(xué)平衡分析，指出了影響海底滑坡穩(wěn)定性的主要因素包括地震活動(dòng)、海流影響及沉積物質(zhì)的快速堆積3個(gè)方面。

珠江口盆地；海底滑坡；發(fā)育特征；成因

從目前中國(guó)石油、天然氣資源的勘探及開(kāi)發(fā)利用區(qū)劃來(lái)看，南海已經(jīng)成為中國(guó)深水海洋石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)較有前途的一個(gè)區(qū)域。在2010年7月17日舉行的“地球生物學(xué)國(guó)際研討會(huì)”上，時(shí)任中國(guó)海洋研究委員會(huì)主席、中國(guó)著名的海洋地質(zhì)學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士汪品先先生就曾經(jīng)指出，“就中國(guó)開(kāi)發(fā)的石油、天然氣資源來(lái)源而言，未來(lái)40%的石油、天然氣資源將來(lái)自海洋”。汪先生同時(shí)指出，雖然海洋石油、天然氣資源豐富，但是在海上勘探石油、天然氣資源出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)巨大，引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的主要原因在于人類不能夠很好地查明海上石油、天然氣的勘探現(xiàn)狀、勘探的特點(diǎn)，也不能很好的認(rèn)識(shí)到石油、天然氣賦存環(huán)境的復(fù)雜性。從某種意義上講，當(dāng)前海上石油、天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)仍然存在著諸多的盲目性和不確定性。在中國(guó)深入貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院2012年9月印發(fā)的《全國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，中國(guó)將在領(lǐng)海進(jìn)行的深水環(huán)境下的石油、天然氣資源開(kāi)發(fā)和深海工程活動(dòng)也會(huì)日益增多。與此同時(shí)在海洋資源開(kāi)發(fā)中遇到的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題也會(huì)逐漸增多。

海底滑坡是海洋地質(zhì)災(zāi)害的主要組成部分，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)不同地理位置的海底滑坡的形成原因做過(guò)一些研究。Elverhoi等（1997）應(yīng)用Johnson（1970）提出的表達(dá)式對(duì)挪威巴倫支海深海陸坡邊緣海底滑坡進(jìn)行研究，認(rèn)為不同來(lái)源的海底沉積物質(zhì)有著不同的屈服強(qiáng)度，滑坡的發(fā)生與否與海底沉積物質(zhì)的來(lái)源有關(guān)。Maslin等（1998）認(rèn)為引起海底發(fā)生滑坡的根本原因是海底的地震，分解水合物的存在、洋面波動(dòng)、海底松散沉積物的沉積速率等因素。Rothwell等（1998）在海洋濁積巖的形成過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)海底分解的水合物會(huì)對(duì)這類巖石形成產(chǎn)生很大的影響，從而認(rèn)為海底大多數(shù)的大型滑坡都是與分解的水合物有一定的聯(lián)系。Locat等（2002）按照海底滑坡的運(yùn)動(dòng)階段，將海底滑坡的活動(dòng)形式分為5個(gè)階段，分別是蠕動(dòng)、巖土崩塌或巖土碎屑崩塌、平移滑動(dòng)、碎屑流和泥流。Fiorillo（2003）在意大利亞德里亞海岸的海底地質(zhì)地貌調(diào)查基礎(chǔ)上，分析了海底滑坡的成因，提出了引發(fā)海底滑坡的主要作用是坡體土層孔隙水壓力的變化；當(dāng)沉積土層厚度增大時(shí)，固結(jié)系數(shù)和排水條件也隨之改變，由其引起海洋陸坡沉積土層的孔隙水壓力變化對(duì)海底陸坡穩(wěn)定性有重要影響。Flemings等（2008）在墨西哥海灣深水陸坡海底滑坡研究中也提出了孔隙水壓力增加引起海底滑坡的機(jī)理。

國(guó)內(nèi)，吳廬山 等 （2000） 根據(jù)“汕頭幅（F50）1∶100萬(wàn)海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與編圖”項(xiàng)目的大量地質(zhì)及地球物理實(shí)測(cè)資料，分析研究了南海東北部海底潛在的災(zāi)害地質(zhì)因素的類型，分布特征、形成機(jī)制及危害性。劉錫清（2006）對(duì)南海區(qū)域的海洋地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了分區(qū)研究，提出了分區(qū)的方案，并且提出了海洋地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)估模型，在此基礎(chǔ)上研究了海洋地質(zhì)災(zāi)害的定量分析方法。吳時(shí)國(guó)等（2008）認(rèn)為在眾多的海底滑坡誘發(fā)因素中，有兩個(gè)要素起關(guān)鍵性作用，這兩個(gè)要素分別是地震作用和天然氣水合物的分解。地震活動(dòng)激發(fā)周期性的循環(huán)剪應(yīng)力可以引起海底松散沉積物發(fā)生液化、進(jìn)而沉積物的抗剪強(qiáng)度減小，引發(fā)海底松散沉積物滑坡出現(xiàn)；水合物的分解形成的天然氣也可以降低海底松散沉積物的抗剪強(qiáng)度而引起海底滑坡。在海底滑坡出現(xiàn)的地方，常常存在可以釋放天然氣的水合物，水合物的分布帶底部邊界通常與海底松散沉積物容易發(fā)生滑動(dòng)的位置相一致。

從以上分析可以看出國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者在不同的海區(qū)對(duì)不同海洋底部的滑坡進(jìn)行過(guò)富有建設(shè)意義的研究，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為海底的滑坡與水合物分解及地震活動(dòng)有關(guān)。這些研究工作對(duì)海底滑坡災(zāi)害分布及成因的理論分析起到積極的推動(dòng)作用。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)南海北部海底滑坡的研究工作主要集中于災(zāi)害分區(qū)和成因分析方面，而對(duì)于南海北部海底滑坡的類型、分布范圍、影響程度、規(guī)模特征等方面的基礎(chǔ)性工作還缺乏細(xì)致的、系統(tǒng)性的分析。

在前人工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題組2012年以來(lái)在珠江口盆地獲得的現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，本文將珠江口盆地的海底滑坡進(jìn)行了較為全面的分析研究，豐富了該區(qū)海底滑坡的基礎(chǔ)性資料和數(shù)據(jù)。

1 珠江口盆地構(gòu)造特征及土層分布

南海珠江口盆地是南海石油、天然氣資源富集的地區(qū)之一，該區(qū)域位于北緯18°-22°，東經(jīng)110°-120°范圍內(nèi)，處于香港東南約160～240 km處，海水水深為150～3 000 m，在陸架與陸坡平臺(tái)周圍區(qū)域自NE向SW延伸，長(zhǎng)度大約1 340 km，NW-SE向?qū)挾却蠹s220 km。

珠江口盆地位于南海北部，是南海北部分布范圍最大的海洋深水盆地，總體形態(tài)呈自NE向SW向展布，東西長(zhǎng)度約800 km，面積約17.5×104km2。珠江口盆地同時(shí)也是南海北部以新生代（K2）沉積為主的大陸邊緣最大的中新生代沉積盆地（圖1）。新生界地層（K2）厚度達(dá)到10 km，其中早第三系（E）地層大于6 km，古新統(tǒng)（E1）地層與始新統(tǒng)（E2）的地層都屬于河湖相沉積地層，晚第三系（N）的地層厚度達(dá)3.5 km。早第三系至中新統(tǒng)（N1）屬于海濱海岸三角洲沉積，中新統(tǒng)（N1）到上新統(tǒng) （N2） 屬于海相沉積地層 （王潔 等，2012）。

珠江口盆地內(nèi)海底沉積物為全新世（Q4）海流沉積，這些海底沉積物質(zhì)主要來(lái)自于鄰近海底的晚更新世（Q3）沉積土層，經(jīng)海流的剝蝕、搬運(yùn)、沉積等一系列外動(dòng)力地質(zhì)作用后沉積下來(lái)。由于現(xiàn)代海流攜帶的松散沉積物質(zhì)主要來(lái)自晚更新統(tǒng)（Q3），沉積后的海底沉積物中保留了許多與現(xiàn)代沉積環(huán)境不相符的殘留特征。按照2012年課題組在珠江口盆地海域海底進(jìn)行的靜力觸探試驗(yàn)（CPT）、十字板剪切試驗(yàn)（VST）等現(xiàn)場(chǎng)勘察試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該區(qū)海底表層的細(xì)到中砂飽和容重為12.7～14.9 kN/m3，含水量為164.9%～87.7%（表1）。

表1 珠江口盆地表層海洋土性質(zhì)

依據(jù)珠江口盆地的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)、海底沉積物取樣和海底鉆孔所得資料分析，可以將該區(qū)域的地層進(jìn)行鉛直分層。該區(qū)海洋土層從垂直方向可分為5套地層層序，自上而下分別是Ⅰ層以上表層、Ⅰ層、Ⅱ?qū)?、Ⅲ層及Ⅲ層以下底層（圖2）。

圖2 珠江口盆地綜合地層層序圖

Ⅰ層以上表層厚約0～16 m，海底底質(zhì)類型為中等密實(shí)的細(xì)到中砂，含貝殼等生物遺跡。

Ⅰ層為全新世（Q4）冰后期以來(lái)由于海侵作用，海底逐漸堆積的在海底表層形成的沉積物，這樣的沉積環(huán)境應(yīng)該為全新世海相的沉積，Ⅰ層內(nèi)土層以斜層理為主，土層呈水平分布，構(gòu)造較簡(jiǎn)單，土層沉積物連續(xù)性強(qiáng)，對(duì)聲學(xué)入射能量反射中等。該層沉積物處于海底以下16～51 m范圍內(nèi)，海洋土的類型為砂質(zhì)粉土和粉質(zhì)細(xì)砂夾粉質(zhì)粘土層，表層沉積物中含有生物殘骸。

Ⅱ?qū)拥暮５壮练e物的沉積特征與Ⅰ層沉積物的特征較為相似，沉積物形成的地質(zhì)時(shí)代為晚更新世（Q3）物質(zhì)。該層沉積物處于海底以下52～61 m范圍內(nèi)，海洋土的類型為粉質(zhì)粉土含有少量砂質(zhì)粉土、粉土層。

Ⅲ層為一傾斜的、沒(méi)有間斷的海洋土沉積層，土層較密實(shí)。處于海底以下62～129 m范圍內(nèi)，Ⅲ層的海洋土是粉質(zhì)粘土。

Ⅲ層以下底層埋深在129 m以下沉積物是密實(shí)到非常密實(shí)的細(xì)到中砂。

2 珠江口盆地海底滑坡的類型

海底滑坡是海底松散沉積物在自重、海流、波浪或突發(fā)的振動(dòng)等自然力推動(dòng)下整體由高位勢(shì)向低位勢(shì)運(yùn)移的一種現(xiàn)象，是海底不穩(wěn)定性的一種常見(jiàn)的表現(xiàn)形式，通常發(fā)生在地形坡度大、坡面開(kāi)闊、坡體組成物質(zhì)的顆粒較細(xì)且含水量較高的陡坡部位。

海底滑坡的類型按照滑移面與沉積物層理的交錯(cuò)切割特征，能夠歸納成為順層型滑坡、圓弧型滑坡和崩塌型滑坡3種基本類型。

順層型滑坡是由于海底滑坡體土質(zhì)松散的地層覆蓋于土質(zhì)相對(duì)密實(shí)地層之上或松散土層夾于密實(shí)土層之間而引發(fā)，這種類型的滑坡滑動(dòng)后的規(guī)模往往比較大。圓弧型滑坡主要發(fā)生在組成海底滑坡體的松散沉積物物質(zhì)成分組成單一、均勻的大陸坡上。崩塌型滑坡是由崩塌塊體在重力作用下沿陡峭坡面自由下落而形成的滑坡體。

3 珠江口盆地滑坡分帶

在南海北部眾多的海底滑坡中珠江口盆地的海底滑坡最為典型。按照海底滑坡的分布地貌單元部位不同，可將該區(qū)在水深160～1 280 m處發(fā)育的滑坡劃分為4處規(guī)模較大的滑坡帶，這些坡體均呈NE-NEE向展布（圖3）。

圖3 南海北部地質(zhì)災(zāi)害分布圖

第1處滑坡帶位于大陸架與大陸坡交界的坡折線附近，是研究區(qū)內(nèi)最壯觀最典型的滑坡帶，NENEE向延伸。第1處滑坡帶由4個(gè)滑坡區(qū)組成（陳俊仁等，1992），分別是西部滑坡一塊、西部滑坡二塊、中部滑坡塊和東部滑坡塊。

西部滑坡一塊：該塊滑坡體主要分布于海水水深190～250 m范圍內(nèi)，坡體長(zhǎng)度在55 km左右，寬度在1～3 km左右，呈弧狀彎曲，后壁及側(cè)壁高差可達(dá)10～35 m，地形坡度為15°10′～21°50′；底部谷寬200～600 m，滑塊北坡相對(duì)高差10～35 m，南坡相對(duì)高差5～15 m，屬于第一種基本類型的滑坡。

西部滑坡二塊：該塊滑坡體主要分布于海水水深210～230 m范圍內(nèi)，坡體長(zhǎng)度在75 km左右，寬度在2 km左右，坡體高度達(dá)10～20 m，可見(jiàn)到后壁或洼地，從坡體上的臺(tái)階可見(jiàn)到坡體內(nèi)海洋沉積物層理出現(xiàn)撓曲的現(xiàn)象，說(shuō)明該塊的滑坡屬于第二種基本類型的滑坡。

中部滑坡塊：該塊的滑坡體主要分布在海水水深在150～200 m范圍內(nèi)，坡體寬度在1.5～2 km左右，東西兩段為順層型的滑動(dòng)，滑坡后壁為陡坎，傾角可達(dá)30°～40°，陡坎的高差為25～37 m。中段為圓弧滑坡，在該滑坡塊中現(xiàn)代滑坡和古滑坡均有出現(xiàn)，滑坡體沿著滑動(dòng)面向SE方向呈塊狀滑動(dòng)，高度在20～50 m左右，外形呈鼓丘狀，應(yīng)該歸為順層與圓弧組合的復(fù)合型。

東部滑坡塊：該塊的滑坡體呈帶狀分布，NEE向延伸約52 km，寬度為3～4 km，分布在海水水深150～250 m之間?；麦w的后緣為長(zhǎng)條形滑坡壁，并和崩塌谷相伴而生，滑坡壁高差達(dá)10～26 m。該滑坡體為鼓丘狀，滑動(dòng)面呈弧形，屬圓弧型滑坡，具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。

第2處滑坡帶位于上陸坡，海水深度為420 m處，北東向延伸，長(zhǎng)度在55 km左右，寬度在5 km左右。該滑坡體發(fā)育于海相沉積帶上部，是淺層的坡體，縱向入深為10～20 m，坡體后壁的形態(tài)明顯，一般高差為15 m左右，最大可達(dá)40 m，從地震剖面上分析滑坡體沉積物層理，有撓曲現(xiàn)象，可能是滑坡作用的初始階段，屬于活動(dòng)性滑坡。

第3處滑坡帶位于上陸坡，海水水深650 m處，長(zhǎng)度在50 km左右，寬度在16 km左右，是經(jīng)過(guò)多期活動(dòng)的數(shù)個(gè)滑坡體交疊而成的規(guī)模較大的滑坡帶，內(nèi)部可見(jiàn)到丘狀、塊狀滑動(dòng)的特征，屬于切割深度較大的一種，最大坡體上海底沉積物入深可達(dá)200 m。該海底滑坡體典型，滑動(dòng)面清晰，崩塌形成的峽谷呈V型，谷底沒(méi)有沉積物充填，表明是現(xiàn)代形成的滑坡或正在生成的滑坡。同一滑坡存在多期活動(dòng)的特征，新老滑坡相互交疊組合形成一起，構(gòu)成規(guī)模較大的滑坡帶，大致為NEE向呈條帶狀展布，規(guī)模巨大（鮑才旺等，1999）。

第4處滑坡帶處在珠江口盆地的白云凹陷，滑坡帶主要部分處在東經(jīng)114°28′-116°10′，北緯18° 50′-20°13′之內(nèi)珠江口盆地第二凹陷內(nèi)，它的北端有峽谷分布（吳時(shí)國(guó)等，2011），陡谷兩邊存在有規(guī)模不等的多個(gè)海底滑坡體，陡谷南端有一個(gè)規(guī)模大的滑坡體，該滑坡體主體部分處在凹陷里（圖4），總面積約4 km2?；麦w呈北東、南西展布，形態(tài)為扇形，地形起伏變化較大從1°～14.5°之間?；麦w上部區(qū)域構(gòu)造特征明顯為正斷層展布區(qū)域，各個(gè)要素較清晰。

圖4 白云凹陷南北向峽谷周圍滑坡分布圖

第4處滑坡帶內(nèi)滑坡主要發(fā)育在海底峽谷兩翼陡坡地段，主要地貌特征為2條近南北走向的海底峽谷，海底峽谷中古滑坡體可見(jiàn)。陡谷兩側(cè)的坡度不同，東部和北部較陡，坡度較高，而西部和南部較緩，坡度較低（楊敬紅等，2014）。陡谷的SN方向最大坡度落差約105 m，陡谷的EW方向最大坡度落差約40 m，在珠江口盆地的白云凹陷區(qū)域海水水深為1 280 m，地形起伏大，坡度約為4°～ 10°，某些部位坡度在12°以上，陡谷下部寬度在350～400 m之間。順著海底表面從S往N，地形較陡在4～5°之間（圖5）。陡坡上部的滑坡帶從圖中明顯可以看出為NNW高而SSE低的三級(jí)階梯狀展布 （圖6）。

圖5 KP16+955測(cè)點(diǎn)處海底峽谷及土層剖面圖

圖6 陡坡上部滑坡形態(tài)圖

通過(guò)以上分析可以看出，珠江口盆地4處滑坡帶由于分布在不同的地理位置，所處的海底地質(zhì)環(huán)境有一定的差異，海底滑坡的類型和滑坡體的物質(zhì)組成性質(zhì)也出現(xiàn)不同的情況。但總的來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為南海珠江口盆地的滑坡大多分布在地形坡度變化較大的陡坡地段附近、大陸架與大陸坡交界的坡折線附近、大陸架外緣部位、內(nèi)陸河流在海底形成的三角洲前緣陡坡帶、海底大陸坡上部區(qū)域以及海底峽谷的陡谷兩側(cè)等部位。

4 滑坡形成原因

珠江口盆地海底的海洋沉積物形成于全新世（Q4），滑坡也形成于這個(gè)時(shí)代。研究區(qū)海底的地質(zhì)構(gòu)造和海底松散沉積物的沉積歷史都比較復(fù)雜（李志強(qiáng)等，2015），這種復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和沉積歷史造成了南海北部海底的地形地貌形態(tài)多樣，也是引發(fā)包括海底滑坡在內(nèi)的各種海洋地質(zhì)災(zāi)害容易形成的根本原因。對(duì)于海底滑坡，本文認(rèn)為珠江口盆地海洋底部滑坡形成的主要原因有地震活動(dòng)、海流影響和沉積物質(zhì)的快速堆積作用。

4.1地震作用引起的滑坡

地震作為內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害對(duì)海底沉積物的穩(wěn)定性影響較大。強(qiáng)烈地震活動(dòng)時(shí)由于水平向地震力的作用，常引起海底出現(xiàn)滑坡等海洋地質(zhì)災(zāi)害。此外地震在砂土、粉土分布廣泛的區(qū)域還可能引起砂土液化，進(jìn)一步形成海底濁流等地質(zhì)災(zāi)害。

地震活動(dòng)具有瞬時(shí)、突發(fā)的特點(diǎn)，它引發(fā)的海底滑坡地質(zhì)災(zāi)害，作者已經(jīng)于2014年做過(guò)分析研究。Liu等（2014）詳細(xì)闡述了包括滑坡體的物質(zhì)組成，海底沉積物的物理力學(xué)參數(shù)，地震加速度等相關(guān)內(nèi)容，并形成了地震可能引發(fā)海底滑坡的分區(qū)圖。

4.2海流影響引發(fā)的滑坡

南海北部的海洋水文環(huán)境氣象因素非常復(fù)雜，熱帶氣旋、寒潮、大風(fēng)等氣象災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻繁（楊陽(yáng)等，2014；陳子燊等，2015）。海洋水文環(huán)境氣象條件的劇烈變化將會(huì)對(duì)海底沙波、沙丘、潮流沙脊等海底地貌單元造成顯著的影響，同時(shí)也可能會(huì)誘發(fā)海底滑坡。

利用船載聲學(xué)多普勒流速剖面儀 ADCP（Acoustic Doppler Current Profilers），國(guó)家海洋局于2010年進(jìn)行了連續(xù)的走航式海流剖面測(cè)量，在調(diào)查與測(cè)量期間獲得了大量南海北部海流流場(chǎng)的分布數(shù)據(jù)。同時(shí)將海水分為4層，分別是表面層、中間層、次底層和底層，并對(duì)各層進(jìn)行了流速和流向統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示不同層流場(chǎng)的海流流速是不同的，總體的流速特點(diǎn)表現(xiàn)為上層和下層的流速高、中間層的流速低，而且各層的流向也不盡相同。本文課題組2012年3月份珠江口盆地荔灣凹陷區(qū)海流進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)海流流向275°，海流流速為14.6 cm/s，最小流速為6.1 cm/s，走向NE-SW。同年8月對(duì)珠江口盆地底層的海流流向以W向至SE向之間居多，監(jiān)測(cè)到的底層海流流速最大值達(dá)到90 cm/s，最小值20.3 cm/s，方向SE。

珠江口海底滑坡區(qū)為季風(fēng)型氣候，夏季以西南季風(fēng)為主，冬季以東北季風(fēng)為主，同時(shí)研究區(qū)的季風(fēng)最為穩(wěn)定。從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，西南和東北季風(fēng)期間，珠江口盆地海面風(fēng)應(yīng)力分別以8與12月份最強(qiáng)（方文東等，1998）。馮文科等（1994）與王尚毅等（1994）在對(duì)南海海底沙波活動(dòng)的研究中，幾位學(xué)者確定了南海北部海底沉積物表層的細(xì)砂、中細(xì)砂與中砂的啟動(dòng)流速分別為19.8 cm/s，29.2 cm/s和 36.2 cm/s。該海區(qū)的最大流速可達(dá)90 cm/s，且成SE方向，顯而易見(jiàn)如此大流速的海流完全能夠使得海底表層的物質(zhì)發(fā)生運(yùn)移形成滑坡。這種較大流速海流的活動(dòng)也是造成滑坡體主要呈NE向展布，而呈SE向延伸的主要原因。因此，夏季的海流活動(dòng)對(duì)海底滑坡的影響值得關(guān)注。

4.3海底沉積物的快速堆積作用

從力學(xué)平衡角度考慮海底滑坡的成因，滑坡體能否平衡主要依賴于下滑力與抗滑力的關(guān)系。當(dāng)與坡體傾向相同的剪應(yīng)力值大于海底沉積物的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就容易形成海底滑坡，其原理遵循摩爾-庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則：

式中：τf為剪切強(qiáng)度（相當(dāng)于發(fā)生滑坡時(shí)的應(yīng)力）；c′為有效凝聚力；φ′為摩擦角；σ為作用在滑坡面上的總應(yīng)力；u為孔隙水壓力；σ-u為有效應(yīng)力。

凝聚力是海洋土的主要力學(xué)指標(biāo)之一，由于海底沉積物極其松散、含水量高、粘土礦物占比大，對(duì)提供抗滑力的凝聚力c′可以不予考慮，然而海洋土的內(nèi)摩擦角常常在20°～38°之間，對(duì)抵制海底沉積物滑動(dòng)起到了主要的作用。

2012年本課題組采用十字板剪切試驗(yàn)（VST）在珠江口盆地3個(gè)不同水深測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了的土層強(qiáng)度測(cè)試。獲得在海底表層以下深度為0.5 m和1.0 m處海底沉積物的實(shí)測(cè)不排水抗剪強(qiáng)度值（表2）。

表2 3個(gè)海底測(cè)點(diǎn)土層的剪應(yīng)力

由表2可見(jiàn)海底沉積物的抗剪強(qiáng)度值比較低。

在珠江口盆地海底海洋土的不間斷快速堆積作用中可以激發(fā)海底水合物形成天然氣。受海洋溫度、壓力作用及海底沉積物質(zhì)來(lái)源的影響，海底沉積物攜帶的大量有機(jī)物質(zhì)在海底地形較陡的陡坡區(qū)域堆積，當(dāng)有機(jī)質(zhì)分解形成的天然氣聚集到沉積物中，導(dǎo)致海底沉積物中孔隙內(nèi)的壓力升高，使得（1）式中的（σ-u）減小，從而降低了海底沉積物的剪切強(qiáng)度τf。

5 結(jié)論

（1）珠江口盆地海底表層的細(xì)到中砂飽和容重為12.7～14.9 kN/m3，含水量為164.9%～87.7%。

（2）珠江口盆地的地層層序從垂直方向可分為5套地層層序，Ⅰ層以上表層為中等密實(shí)的細(xì)到中砂；Ⅰ層為砂質(zhì)粉土和粉質(zhì)細(xì)砂夾粉質(zhì)粘土層；Ⅱ?qū)訛榉圪|(zhì)粉土含有少量砂質(zhì)粉土、粉土層；Ⅲ層為粉質(zhì)粘土；Ⅲ層以下底層為密實(shí)到非常密實(shí)的細(xì)到中砂。

（3）珠江口盆地海底滑坡大多分布在地形坡度變化較大的陡坡地段附近、大陸架與大陸坡交界的坡折線附近、大陸架外緣部位、內(nèi)陸河流在海底形成的三角洲前緣陡坡帶、海底大陸坡上部區(qū)域以及海底峽谷的陡谷兩側(cè)等部位。

（4）按照海底滑坡的分布地貌單元部位不同，可將珠江口盆地在水深160～1 280 m處發(fā)育的滑坡劃分為4處規(guī)模較大的滑坡帶，滑坡帶均呈NENEE向展布。海底滑坡的類型按照滑移面與沉積物層理的交錯(cuò)切割特征，能夠歸納成為順層型滑坡、圓弧型滑坡和崩塌型滑坡3種基本類型。

（5）珠江口盆地海洋底部滑坡形成的主要原因有地震活動(dòng)、海流影響和沉積物物質(zhì)的快速堆積作用。而抵制海底沉積物滑動(dòng)的主要因素是海洋土的摩擦角。

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（本文編輯:袁澤軼）

Development characteristics and cause mechanism of the submarine landslides in Zhujiang River Mouth basin

LIU Ke1，2，3,WANG Jian-hua1，2

（1.State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety,Tianjin University,Tianjin 300072,China；2.Geotechnical Engineering Institute,Tianjin University,Tianjin 300072,China; 3.North China University of Science and Technology,Tangshan 063009,China）

Submarine landslide belongs to a main type of marine geological disaster.Domestic and overseas scholars have made some constructive works on the submarine landslide in different locations.Domestic scholars focused on the study of disaster partition and cause analysis in the north of the South China Sea.However,the basic work of the shape,type,size, distribution characteristics about submarine landslide is lack of scientific analysis in the Zhujiang River Mouth basin in the South China Sea.Through the cone penetration test,vane shear test and laboratory analysis test in the marine soil in 2012, this paper has revealed the vertical distribution characteristics of the soil.The marine soil can be divided into 5 layers by the different properties of different depths from top to bottom.According to different units in submarine geomorphic locations,the landslide has been divided into 4 large zones.The distribution of landslide zones is NE-NEE,and the types of landslides are bedding landslide,circular arc landslides and collapse landslides,and the size range is from 4 km2to 800 km2.They are located in 19°-22°N,113°-117°E.Through meteorological,hydrological environment and mechanical equilibrium analysis, the article has pointed out the main factors influencing the stability of submarine landslides are the seismic activity,currents and sediment quality rapid accumulation.

Zhujiang River Mouth basin;submarine landslides;development characteristics;cause mechanism

P714.6

A

1001-6932（2017）01-0060-07

10.11840/j.issn.1001-6392.2017.01.008

2015-03-24；

2015-12-03

國(guó)家自然科學(xué)基金（41466001）。

劉科（1976-），男，博士生，副教授，主要從事海洋工程地質(zhì)研究。電子郵箱：liuke1976@163.com。

王建華，博士，教授。電子郵箱：tdwjh@tju.edu.cn。