海洋地质灾害研究的思考与愿景——南海开发与地质灾害高层论坛总结.pdf

书书书 工程地质学报 （）海洋地质灾害研究的思考与愿景 南海开发与地质灾害高层论坛总结朱超祁王宏威王慧田兆阳彭建兵贾永刚（中国海洋大学，山东省海洋环境地质工程重点实验室，青岛 ，中国）（青岛海洋科学与技术国家实验室，海洋地质过程与环境功能实验室，青岛 ，中国）（中国海洋大学，海底科学与探测技术教育部重点实验室，青岛 ，中国）（长安大学，地质工程与测绘学院，西安 ，中国）贾永刚（）引言随着南海海洋油气、天然气水合物、海底矿产等资源的开发，资源勘探活动以及海洋工程日益增多。然而，海底地质灾害频发，严重威胁海洋工程建设安全，因此需要通过深入研究南海地质环境，合理开发资源，防控海洋地质灾害，保障海洋工程和资源开发安全。此次南海开发与地质灾害高层论坛的召开，对于推进南海区域的科学研究和经济发展具有重要意义。在此论坛上，各领域专家学者共同研讨了南海开发与地质灾害研究成果和未来的发展方向，为深海资源开发与地质灾害防控提供了新思路、新方法。会议概况高层论坛旨在交流南海开发与地质灾害最新进展，梳理海底地质灾害重大科学问题与技术瓶颈，推进中国工程科技发展战略重大咨询研究项目“琼东南盆地海底地质灾害风险应对战略咨询研究”，提升项目成果水平。年 月 日至 日，南海开发与地质灾害高层论坛在海南三亚召开，本次会议由海南省科学技术厅、中国工程科技发展战略海南研究院、中国岩石力学与工程学会主办，海南大学、长安大学、中国海洋大学、广州海洋地质调查局、中海油研究总院承办，国家自然科学基金委员会地球科学部、中国地质学会工程地质专业委员会、山东省海洋环境地质工程重点实验室、海南省自然资源和规划厅等单位协办。在 月 日的开幕式上，中国科学院院士、项目负责人彭建兵介绍了本次高层论坛的组织情况，并对各位专家学者的参会表示衷心感谢和热烈欢迎。随后中国工程院院士、中国海洋石油集团有限公司首席科学家谢玉洪，俄罗斯自然科学院院士、中国地质学会工程地质专业委员会主任唐辉明，海南省自然资源和规划厅总工程师陈胜红，海南省科学技术厅副厅长王敏，高层论坛组织委员会秘书长、中国海洋大学贾永刚教授分别代表承办单位、主办单位和协办单位致辞，开幕式由中国海洋大学贾永刚教授主持。高层论坛为邀请制参会，来自中国海洋大学、长安大学、中国地质大学（武汉）、浙江大学、同济大学、自然资源部第一海洋研究所、中国科学院深海科学与工程研究所、中国科学院南海海洋研究所、广州海洋地质调查局、国家海洋环境预报中心、国家深海基地管理中心、中海油研究总院、山东科技大学、苏州科技大学、中海油田服务股份有限公司等国内多家知名高校、院所的 位特邀报告专家做了精彩的学术报告。报告过程中，约 人次线上参会，本次高层论坛促进了学科交叉和深度融合。此次学术报告充分体现了 个专题的特色，第 是围绕南海油气开发工程，聚焦海洋天然气水合物开采、海洋油气工程建设；第 是围绕南海基础地质与环境，聚焦海底地质构造成因、沉积特征探讨；第 是围绕工程地质与灾害，聚焦地质灾害类型、发育特征与致灾机理分析；第 是围绕海底探测观测技术，图 南海开发与地质灾害高层论坛集体合影聚焦海洋原位监测技术研发。报告专家充分汇报了深海开发与地质灾害的最新进展与国际前沿。南海开发与地质灾害研究热点南海海域蕴藏丰富的石油、天然气、天然气水合物以及矿物等资源。近年来，以资源开发为主的海洋工程建设迅速发展，但是海底地质灾害的发生却严重威胁海洋资源开发安全。海洋工程地质、海洋灾害地质学就是随着海洋大规模开发和各种海洋工程的迅速发展而建立起来的新兴交叉学科，其理论与实践已获得广泛的应用，并取得了丰硕的成果，为海洋开发工程减灾防灾提供了有力支撑。南海开发与地质灾害高层论坛的专家学者就南海油气开发工程面临的海底地质灾害风险、南海基础地质与环境的构造活动以及沉积特征、南海工程地质与灾害的伴生关系以及控制因素、海底探测观测技术的进展与应用等 个专题开展交流研讨。油气开发工程海洋油气开发工程不断向纵深发展，深水是全球油气储量、产量的主要接续区，相对于浅水而言，面临多种新的地质灾害，是世界科技创新的前沿阵地，本次研讨会就油气开发工程导致的深水海底地质灾害问题进行了深入的讨论。中海油田服务股份有限公司冯湘子汇报了南海深水地质灾害对海洋工程的影响，以中国南海油气田开发项目为例，介绍了油气开发工程过程中遇到的海底峡谷、滑塌沉积、沙波、陡坎等工程地质问题。中海油研究总院李清平汇报了深水油气田开发工程技术的最新创新成果，介绍了海洋石油勘探装备、石油钻井装备、能源施工装备、水下油气集输处理系统、水下电力输送技术、深远海油气开发技术关键技术及设备研制的主攻方向。中国石油大学（华东）程远方汇报了深水钻完井工程风险，介绍了其团队开发的井壁稳定模型，探究了钻井液温度、密度、浸泡时间、地层强度、埋深对井壁稳定的影响。青岛海洋地质研究所李彦龙介绍了南海水合物开采的工程地质风险演化及调控方法，分析了水合物开采地层微观出砂形态，并构建了自由沉降拱模型进行出砂预测。基础地质与环境南海基础地质与环境的科学研究一方面有助于南海资源勘探开发，另一方面有助于揭示海底地质灾害机理，提高灾害预测与防控能力，保障海洋工程安全。浙江大学李春峰介绍了板块扩张、俯冲带形成发育等南海区域新构造活动，分析了南海地震、海啸、火山、滑坡、事件沉积、动力沉降、流体活动以及活动断裂的分布与成因。广州海洋地质调查局邱燕介绍了中南 礼乐断裂与西北次海盆构造成因，通过分析地震剖面特征，论述了中南 礼乐断裂带两侧海盆沉积构造特征和差异，并进一步探讨了其对 （）朱超祁等：海洋地质灾害研究的思考与愿景 南海开发与地质灾害高层论坛总结两侧陆坡等区域构造活动的影响。长安大学王万银根据其开发的归一化总水平导数垂向导数（）边缘位置识别技术，研究了曲率属性等地质体边缘参数自动反演技术，并进一步基于重、磁数据识别火成岩的方法，提出了自适应滤波变磁化方向化极方法，并介绍了该方法在南海构造格局上的应用。广州海洋地质调查局姚永坚汇报了南海西部中建南盆地构造 沉积特征，论述了盆地自新生代以来经历陆相、海陆过渡相到海相大陆边缘盆地的演化过程，由下向上构成了一个水体不断加深的海进沉积序列，发育的海底峡谷群是由一条主轴峡谷及多条分支峡谷组成，具有明显的分段性。中国海洋大学田纪伟介绍了南海内孤立波的形成机制，并介绍了南海内孤立波在吕宋海山发育及形成，在陆坡和陆架水深变浅转型以及消亡的过程。国家海洋环境预报中心于福江介绍了全球海洋灾害与环境风险，包括风暴潮、海啸、海浪、海冰、环境污染、生态灾害、突发事件等重大灾害，并介绍了以自主化、全球化、智能化为主要特征的中国海洋灾害预警业务系统研发及应用。工程地质与灾害工程地质与灾害研究有助于全面了解南海地质环境，评估灾害风险，深入了解各种地质灾害成因、特点以及演化规律，为南海工程防灾减灾提供科学依据。广州海洋地质调查局陈泓君基于大量调查数据介绍了南海主要地质灾害分布特征，包括活动断层、海底滑坡、浅层气、沙波、麻坑、海底峡谷等。中国科学院深海科学与工程研究所吴时国介绍了海洋地球物理探测技术与方法的发展历程，并介绍了南海周缘构造、南海北部深水地质灾害、琼州海峡地震活动性及安全性以及莺歌海盆地地质灾害。中国地质大学（武汉）孙启良根据亚马逊扇 、和 站位与墨西哥湾 站位海底滑坡沉积物特征，分析了海底滑坡沉积物物性的横向变化规律以及岩性对物性变化规律的影响。中国科学院南海海洋研究所李伟介绍了大陆边缘大型低角度海底失稳的形成机理及主控因素，并对比分析了海底滑坡与海底蠕变的发育规律。广州海洋地质调查局吴庐山分析了南海西北部海域区域地质背景，并进一步探讨了南海西北部海底地质灾害孕灾地质背景，海底地质灾害识别方法以及南海西北部海底地质灾害分类及成因。广州海洋地质调查局张伟介绍了天然气水合物灾害发育特征，通过高分辨地震资料、浅剖、观测、钻探等资料识别水合物伴生灾害类型，并进一步介绍了天然气水合物的灾害致灾机理。苏州科技大学蒋明镜介绍了深远海能源土特性研究与工程应用，包括深远海能源土多相耦合宏微观多尺度力学行为与表征，多因素耦合作用下深远海能源土开采工程的灾变机理，能源土温 压 力耦合本构模型的工程应用。长安大学申艳军系统介绍了海底滑坡、海底浊流、海底地震、海底泥火山类型及特征，并介绍了滑坡、浅层气等海底地质灾害的演化及孕灾机制。海底探测观测技术海底探测观测技术对于推动油气勘探、矿产资源勘探等海洋资源开发具有重要作用，针对海洋环境的探测与观测，可以促进海洋生态环境地质保护，提高防灾减灾能力。自然资源部第一海洋研究所裴彦良介绍了海洋高分辨率二维、三维地震探测技术，能够实现宽频地震勘探，有效提高地震勘探精度，并介绍了自主研发的深海深拖多道地震探测技术。中国海洋大学李予国介绍了团队在海洋电磁探测技术与装备研发工作取得的进展，并介绍了海洋电磁探测技术在海洋电磁油气探测、水面及水下目标探测、海啸磁场测量与海洋地震研究、南海东北部陆坡海水运动监测应用情况。山东科技大学阳凡林介绍了海底大地基准点精密定位方法，构建了基于时延误差最小的坐标搜索法和基于往返时延分配的方程解算法，使得双程声线跟踪定位的坐标搜索法精度明显优于单程声线跟踪。中国海洋大学贾永刚汇报了团队深海工程地质观测关键技术与装备研发情况，并介绍了系列装备在南海北部陆坡水合物试采区、菲律宾海的地质环境现场观测及示范化应用。彭建兵院士总结彭建兵院士对此次南海开发与地质灾害高层论坛给予充分肯定，高度评价了特邀报告专家带来的精彩报告，并针对此次高层论坛从“收获和感受”，“问题与思考”以及“展望与愿望”个方面进行了总结。收获和感受彭建兵院士首先指出南海开发与地质灾害高层论坛是一次盛会。在海洋地质灾害、油气资源开发方面，各位专家的工作成果令人印象深刻。海洋地 工程地质学报 图 彭建兵院士学术总结质灾害调查、海底灾害理论研究、海底探测观测装备研发，在短时间内取得了重要进展。这次会议充分体现了各学科之间的交叉融合，目前攻关海洋重大命题已进入发展的关键时期，攻关海洋地质灾害，命题重大，任重道远，具有非常广阔的发展前景。服务国家重大战略需求，为国家重大战略需求提供技术支撑，需要各学科之间紧密配合、共同努力。海洋地质灾害是一个非常复杂的科学问题，需要地球系统科学来引领，需要结合多圈层耦合、多动力协同、多过程互馈的科学思路。如：表层灾害往往与深部热活动有关，与地区之间相互关联。海洋地质灾害研究队伍已具备一定规模，人才辈出。中国海洋大学、广州海洋地质调查局、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院深海科学与工程研究所、中海油研究总院等研究工作扎实，为今后的研究打下了坚实基础。问题与思考首先，需要着重梳理海洋地质灾害的分类。例如活断层、地震、火山 类内动力灾害，以及滑坡、水合物分解、侵蚀沟谷、泥火山、麻坑、岩浆穿刺、裂缝、底辟、气烟囱、浊流等。灾害之间互相关联，存在伴生或链生的关系，需要进一步的明确。需要进一步梳理孕灾、起灾、链灾等不同的过程机制。明确灾害影响因素与灾害动力，例如断层活动、地震活动、深部热活动、海水流体活动，其中海水流体活动又包括冲蚀作用、潜蚀作用、溶蚀作用、内孤立波扰动作用等，此外还有人类活动导致的土性灾变作用。在深海动力作用下，灾害的成因是复杂的，是多因素叠加的效应，需要考虑多动力耦合。需要深入探讨灾害成因模式，例如浮托挤压、渗透变形、动态液化、静态液化、热力驱动、断层牵引、应力驱导，与上述几种活动相互联系，某种活动可能激发某一种机制。需要进一步梳理和总结海底地质灾害对工程的危害，例如危害井壁、桩基、管道、平台等海底工程设施的因素。目前，海底观测装备在研制上已取得优秀的成果，但是仍存在技术难点，需进一步深化和提高海底观测技术。防控海洋地质灾害，保障海洋工程安全，特别是如何在灾害环境下保障海洋工程设施，以及其他更深层次的问题，需认真思考、深入研究。展望与愿望需要加强海洋地质灾害机理与海洋土力学的理论研究，针对十余种不同海洋地质灾害的不同机理进行深入研究，并形成系统性成果。需要加强实际出海调查和探测观测工作，鼓励年轻人多参加出海航次科考，获取第一手现场观测资料。海洋地质灾害观测探测的技术难点较多，例如海底滑坡的测绘和勘探，需要不同领域专家持续联合攻关。海洋地质灾害领域学者需要进一步凝练南海地质灾害科学问题，发展海洋观测探测技术的同时，以科学问题指引研究方向。可考虑成立海洋地质灾害科技创新联盟，定期开展讨论，交流研究成果，并进一步形成新的共识和系统性成果。最后建议广大年轻学者把海洋地质灾害研究作为一生的攻关目标，开拓创新，深耕成果，为海洋强国战略作出贡献。结论南海开发与地质灾害高层论坛聚焦国内外海洋工程地质研究最新热点，参会专家围绕海洋油气开发工程、海洋基础地质与环境、海洋工程地质与灾害、海底探测观测技术 个专题，对南海资源开发与海洋地质灾害防控存在的问题和未来的发展方向进行了深入研讨。南海作为我国重要的海洋战略区域，既关系到我国的海洋权益，也关系到我国的国防安全和国民经济发展。因此，应该继续密切关注南海的地质灾害、资源开发等领域的研究和探索，为南海可持续发展和工程建设安全提供更全面的支持和保障。（）朱超祁等：海洋地质灾害研究的思考与愿景 南海开发与地质灾害高层论坛总结