青岛近岸海域地形复杂,孕育着大量的地质灾害因素,主要有断层、地震、埋藏古河道、不规则基岩、潮沟、潮流沙脊、侵蚀沟槽、河口三角洲、海岸侵蚀、海水入侵等(图6-1)。
1.断裂
青岛近岸海域处于胶辽朝隆褶带(中朝地块的南部)和胶南临津江隆褶带(扬子地块的北部)的结合部位。该区内先后经历了武陵运动、晋宁运动、加里东运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动等多期次的构造运动,形成一系列的断裂构造。在断裂构造的作用下,盆地内产生各种构造现象,如断阶、凸起和断陷等。尤其是深大断裂可以控制两侧的构造活动,使其形成不同的构造格局,且时常伴随着岩浆活动,使得原来地质体的连续性遭到破坏。
第四纪至今连续或断续活动并潜在着未来活动的可能性的断层称为活动断层。在一定外界应力条件下可能诱发海底地震等灾害,是一种潜在的地质灾害因子。前人发现研究区内千里岩隆起存在一条大型的岩石圈断裂——千里岩北缘断裂,前人在南黄海北部海域千里岩附近进行了声波探测,结果显示该断裂经江苏泗阳、韩山、海州,由赣榆东侧入海州湾,北东向延伸到灵山岛、长门岩岛、千里岩岛附近,向北达荣成以东海域,距海岸线一般只有20~30km,活动断裂长度大于100km(王志才等,2008)。
断层的活动往往会引起地震的发生,千里岩附近海域曾经发生过1次6.5级地震。且断层的存在往往会引起地层的错动,使上层沉积物分布的厚度存在差异,建筑物易产生不均匀沉降,对工程建设非常不利,应选择避让措施。
图6-1 海岸带南段青岛近岸海域灾害地质分布示意图
2.地震
对历史地震资料进行分析表明,区内历史上没有发生过破坏性地震,只发生过有感地震。根据《青岛海湾大桥工程场地地震安全性评价报告》,对地震及影响地震记载情况进行了分析。研究区内已发生地震的震级较小,主要影响来自邻近区域发生的地震。长江中下游-南黄海地震带和郯庐断裂带对研究区的影响比较大。胶州湾地区为北东向牟平-即墨断裂和北东东向五莲-青岛断裂交会部位,与日照断裂相连,应为潜在震源区。
虽然区内没有发生过大的地震,但周边地区地震活动给本区带来的影响不容忽视。近几年微震资料表明,微震(大于或等于1级且小于3级的地震)分布在胶莱断陷北东向断裂附近,如2025年2月7日在胶州湾发生的3.2级地震、2025年崂山区沿牟平-即墨断裂带的劈石口段发生4.5级地震,其震中均位于断裂带附近或不同断裂交会部位,对本区影响较大;2025年7月28日唐山大地震,对青岛市板桥坊产生了影响,出现近南北向地裂缝。如2025年渤海湾地震和2025年海城地震对研究区有较大影响,局部形成地裂缝。从历史上来看,郯庐断裂带内的地震严重影响着本区,如2025年的郯城-莒县地震(8.5级),对研究区造成了严重的破坏作用。由此看来,北东向断裂带是该区的主要活动断裂,其现代活动性不容忽视。
3.潮流沙脊
潮流沙脊是发育在海底的一种由潮流沉积作用形成的脊状分布沙体,常发育在河口、三角洲前缘和海峡等环境。研究区内的潮流沙脊主要分布在胶州湾内涨潮水道、落潮水道之间和湾口落潮水道两侧及崂山西南方向。
区内大部分潮流沙脊分布在胶州湾湾内和湾口附近,胶州湾内的潮流沙脊南北延伸,沙脊和沙脊之间被潮道分开,形成沟-脊相间地形,分布在涨潮三角洲上,主要岩性为粗砂、中粗砂,最长达16km。在胶州湾湾口附近崂山西南方向上,水深10~15m范围内有两条较大的潮流沙脊近东西向延伸,分布在落潮水道北侧和南侧,分别称为“南沙”和“北沙”。
潮汐作用塑造了胶州湾地区潮流沙脊特殊的分布特征。沿岸流和黄海环流为本区主要流系,为该区潮流沙脊形成提供了水动力条件。胶州湾海域的潮流以往复流为主,具有规则的半日潮流性质。
4.海底侵蚀沟槽
海底侵蚀沟槽是由地形和潮流相互作用形成的,常出现在水动力强烈、地形多变的地区。黄海沿岸流的作用为本区海底侵蚀槽的形成提供了水动力条件。根据调查区内侧扫资料显示的侵蚀槽分布在青岛近岸附近海地,且南部多于北部。在胶州湾湾口和崂山头南岸近岸及大桥湾湾口附近广泛分布。
胶州湾主潮道是由涨、落潮流对海底侵蚀而形成的潮汐通道。涨潮时,外海潮流通过胶州湾湾口进入湾内,受湾内岸线和海底地形的影响出现分叉:一支沿西偏北沿岸流动,一支沿北偏西方向向胶州湾湾顶大沽河口流动,另外一支沿东北方向向沧口水道方向流动。落潮时,基本按照反方向流动并在湾口中央水道汇集,通过湾口流出。由于胶州湾湾口的“狭管”效应,潮流加强了对底部的冲刷,使得湾口被侵蚀成沟槽。胶州湾湾口主潮道内的侵蚀坑深达64m,两边为陡坡,底床为基岩。潮道内沉积层的厚度很小甚至是基岩裸露。主潮道进入胶州湾后分为3条主要近南北向的分支潮道。根据Hayes模型,中间发育的为涨潮潮道,两侧的潮道为落潮潮道。在分支潮道的首部,潮流的侵蚀作用依然很强,潮道内的沉积物以砾石和粗砂为主。随着潮道向湾顶延伸沉积物逐渐变为以细颗粒为主。(https://www.daowen.com)
崂山头近海的潮流方向大致为北东-南西向,崂山湾潮流从湾口右侧进入,由东向西的潮流受崂山头地形影响,在崂山头汇集加强了向北侧切作用,形成一个北东-南西向侵蚀沟,侵蚀沟发育方向为由南向北加深加宽。崂山头地区的侵蚀沟长约7km,最大宽度约2km,最大水深53m,围绕崂山头为北东-南西方向延伸,呈反“L”形,大致与崂山南部海岸平行,海底堆积石块、砂砾、贝壳等,局部海底基岩裸露。由于侵蚀沟的坡降较大,侵蚀沟边缘地区形成滑坡或塌落。从浅地层剖面结果来看,侵蚀沟的边坡陡峭,侵蚀最深处达54m。在崂山头东南向分布一个向北东呈条带状延伸的大型侵蚀沟槽。
侵蚀沟槽出现的位置地形较为复杂,水动力强烈,且侵蚀沟槽边坡较陡易发生边坡坍塌现象,对工程建筑有一定的危害性。坎坷不平的海底,可能给海底油气管线的敷设带来一定的障碍,但对管线和石油平台的安全则不会产生很大的威胁。
5.埋藏下切谷
埋藏古河道的分布主要受控于全球气候变化引起的海面变化,第四纪以来,气候冷暖交替变化导致海平面多次变化,黄海陆架海曾发生多次陆海变迁。冰期与间冰期的海面升降交替使得南黄海处于频繁的海陆交互变化中,在冰期海面普遍下降,我国海面曾下降约120m。晚更新世晚期(约25~15ka B.P.),气候急剧变冷,黄海陆架海海面大幅度的下降,黄海陆架海逐渐裸露成陆。在盛冰期,海面降到最低点,有研究表明当时海面处于现海面以下约120~135m(秦蕴珊等,1985)。胶州湾内发育的大沽河、白沙河及墨水河以及丁字湾、乳山湾和鳌山湾周围陆上发育的五龙河、乳山河顺势向湾中心及海面汇集,形成各种规模的河道。
末次盛冰期过后,全球气候开始变暖,海面上升,至8500a B.P.海侵达到最大范围,与现今的海面位置接近。浅地层剖面资料及单道地震资料显示,研究区内分布全新世和中更新世两期埋藏古河道。
埋藏古河道的底部和两侧有较强的反射界面,能很好地分辨出古河道的轮廓。由于埋藏古河道的沉积层较复杂,常在古河道内部形成平行层理、低角度交错层理、波状层理,底部和侧面形成不整合接触。沉积物常在河道内部向河漫滩方向水平堆积、侧向迁移,由于河流的这种侧向加积作用,在河漫滩缓坡内部常形成向河床倾斜的斜层系。
浅地层剖面资料显示在本区域内全新世主要形成4条较大的埋藏下切谷,分别位于丁字湾、乳山湾和鳌山湾湾口外及崂山东南向海域附近,并且分布形态各不相同。全新世古河道在下切深度和宽度上变化很大,最大的下切谷可达到35m以上,宽度多数为0.5~2km,最宽可达到4km。
丁字湾湾口外的古河道在本区最为发育,具有直流河和网状河的特征,向东南延伸。在丁字湾出口处两条直流河平行流出,向海逐渐汇成一支河流,河流的分支逐渐增多,使得沉积不断加大,使得多条河道宽窄相间地平行构成一个大的河系,并发育有辫状河的典型产物——透镜状的心滩。乳山湾湾口外的埋藏古河道主要表现为直流河和弯曲河的特点,河道在湾口外两条河道首先向西南几乎平直延伸,而后经历一个大的弯曲段,转向东南方向延伸;河道宽度约为1 500m,下切深度15~27m,从南到北逐渐加深。鳌山湾湾口外和崂山附近海域的侵蚀沟槽充填发育规模较小,基本呈扇形排列。位于鳌山湾口的埋藏古河道呈“U”形河道,宽度较大,约3 500m。
大沽河为胶州湾内较大的河流,根据对大沽河三角洲上浅地层剖面研究,在三角洲附近的基底地形为南高北低,靠近胶州湾南岸的地区地势平缓。在湾中部有一条基岩面突然下降的陡坎,陡坎左右的沉积物厚度也有近14m的高差,往北基岩面又变得比较平坦。从而推断晚更新世河流相主要在基岩陡坎东北侧广泛发育,晚更新世晚期沉积物的顶面基本达到了基岩顶面的高程或略超过基岩面。从浅地层剖面上来看,未发现大沽河河道有明显的摆动迹象,其流向大致正对湾口或偏向胶州湾东侧的沉积中心。
古河道内沉积物较疏松,多比较复杂,孔隙度大,粒度组分、分选度、抗压抗剪强度在水平方向上变化较大,在上覆荷载下容易引起局部塌陷或不均匀沉降造成地基不稳,工程设计时需对古河道进行避让或采取地基加固等措施。
6.浅埋不规则基岩
不规则基岩表现为基岩起伏过大,不规则的凸起或陡降,在浅地层剖面记录上,基岩往往表现出强反射或侧反射,地震资料显示为不规则的高低起伏,基岩面的凸起为尖状、齿状或冒顶状。
调查区内基岩埋深一般从海岸到浅海方向逐渐变深,陆架浅埋基岩常出现在陆架边缘隆起带或基岩海岸、岛屿附近。青岛市拥有315km的基岩海岸线,近海岛屿共69个。基岩大多为基岩海岸和岛屿岩体的水下部分及海底面以下延伸的部分,集中在滨岸区和各海岛附近,埋深在0~100m之间,变幅较大。从浅地层剖面的资料来看,青岛幅内不规则基岩主要集中在6个区域:千里岩附近、丁字湾河口附近、崂山东部及南部附近岛屿、南岛附近、胶州湾,其中胶州湾内基岩主要分布在红岛及湾口附近区域,海岛(田横岛、千里岩等)及胶州湾出口的潮汐通道处基岩无沉积物覆盖,基岩裸露于海底。
基岩因其坚硬,对于工程建筑来说是很好的持力层,但不规则的基岩会造成海底建筑物持力不均,且会造成沉积厚度差异,产生不均匀沉降,引起建筑物的倾斜,此外,表面起伏剧烈的基岩面可能会导致滑坡等地质灾害的发生。因此,对于不规则基岩面埋藏较浅的地方应谨慎对待,避免灾害的发生。
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