廉州湾浅海域及潮滩柱状取样技术方法实践_朝鲁.pdf

2023.3 南方自然资源35蓝色韵律现代海洋沉积物取样技术不断发展，但是在浅海域因为水深较浅、地形地貌错综复杂、较大船只进入困难等导致重力、震动活塞取样器不能发挥作用，采样长度达不到要求，而采用传统的钻探方法对层位及岩心扰动过大，所以海洋调查工作中很少在潮滩、浅水域部署柱状取样，一般采用抓斗取样或钻探代替。为了解决这个难题，为生产及科研提供技术支撑，研究小组在北海市廉州湾海洋调查项目中实践并总结了浅海域及潮滩柱状取样的新技术方法，应用该技术方法成功在北海市廉州湾浅海域及潮滩采取到 100 根长度为 200 厘米的柱状样品，满足 DZT 02552014 海洋区域地质调查规范（1 5 万）中砂质底柱状样的长度应大于 50 厘米、泥质底柱状样的长度大于 100 厘米的要求。一、区域概况研究区位于廉州湾沿海海域，从外沙附近海域至海丝首港景区附近海域。廉州湾沿岸以水陆交通为主，航空也较发达。北海市海上有北海至钦州港、涠洲岛、海口等地的航线，陆地上有钦北铁路、209 国道、325 国道经过，高速公路可直达南宁、玉林、防城港、贵港、湛江等地，把北海与桂林、重庆、成都、广州等重要城市连接起来，构筑了中国西南地区便捷的公路出海通道。北海机场有通往北京、上海、深圳、广州、昆明、海口等地的航班，交通方便。廉州湾地处北部湾顶、北海市区北侧，属河口湾，湾口朝西半开敞。口门南起北海市冠头岭，北至合浦县西场镇高沙，宽约17千米，全湾岸线长约 72 千米。该湾大部分区域水深小于 5 米，湾口水深 10 米左右，在北海市冠头岭到外沙沿岸，分布有一条深水槽，水深 8 10米。廉州湾的南流江口形成有水下三角洲沉积体，位于北海半岛西北侧海域，属南流江三角洲的水下部分。整个三角洲水下部分呈舌状向海突出，中部深，向两翼变浅，水深 3 10 米，三角洲面积约 280 平方千米，超出廉州湾区范围。水下三角洲沉积物主要为淤泥、砂质淤泥、淤泥质砂、细砂、中细砂。根据三角洲地貌的划分原则，南流江水下三角洲可划分出三角洲前缘和前三角洲。三角洲前缘位于南流江口门附近，是一个宽约 10 千米，长约 20 千米的泥沙沉积体，主要沉积物由中细砂、淤泥、淤泥廉州湾浅海域及潮滩柱状取样技术方法实践 朝 鲁，陆必宇，吴文善南方自然资源2023.336蓝色韵律质砂等物质组成；前三角洲位于波浪基面以外，东西长约 12 千米，南北宽约 1 千米，呈舌状向海突出，以泥质沉积为主，前三角洲是河流带来细粒悬浮物质沉积的主要场所。研究小组此次在廉州湾浅海域所取柱状样的地层为第四系，其岩性特征和分布情况主要有以下 4 个方面。（1）下更新统湛江组（Qp1z）。分布于廉州湾浅海域。岩性为浅黄、浅灰、灰白色砂砾、中粗砂、粉砂与灰黄褐红色黏土质粉砂、黏土互层。属于河流相和湖泊相沉积。厚度25 60 米。（2）全新统冲积层（Qhal）。分布于南流江冲积平原及小型河流的冲积阶地内。岩性上部为灰、灰黑色黏土质砂、灰黄色中细砂，下部为砂质黏土、砂和细砾。厚度几米到 600 米。（3）全新统海冲积层（Qhmal）。分布在党江向西南一带的三角洲平原及水下三角洲上。岩性上部为灰、灰黑、灰白、灰黄色淤泥、砂质淤泥、淤泥质砂，下部为含黏土砂、砂、砾砂。该组与下伏冲积相或南康组呈平行不整合接触，厚度 27 米。（4）上全新统海积层（Qh3m）。分布在北海外沙和地角一带，主要岩性为灰、灰黑、灰黄及灰白、浅灰色中细粒石英砂、黏土质砂、砂质淤泥等。厚度 0 35 米。以整合接触形式上覆于中全新统海相沉积之上。二、取样方法此次柱状取样共 100 个站位，柱状样样长为 2 米，直径为 90 毫米。取样按地理位置及水深采用不同的取样方法（机械双管压入法及人工单管分段压入法），浅海域借助水上钻探平台进行取样，潮滩采用人工取样。（一）技术要求（1）根据水深条件，选择机械双管压入法及人工单管分段压入法等方法，采用直径为90毫米的透明塑料管包裹岩芯，保证前 1 米无扰动，无污染，总取芯率不小于 80%，砾砂取芯率不小于 70%。（2）在开钻前测量孔位水深 1 次，取样后复测 1 次。（3）用班报表记录如设备到达现场、安装、施工日期、船名、海况、水深、孔位、开孔与终孔时间、回次起止时间、回次进尺、工作内容、土层名称、施工情况及钻进过程（含事故处理、维修、停待）、孔深校正等，不能出现时间的中断。（4）对所取样品进行详细地质编录，主要包括地层岩性、颜色、气味、含水量、矿物成分、颗粒直径组分、可塑性等描述。（二）机械双管压入法（1）取样前工作准备。根据地质设计取样站位的方位、顶角，使用槽钢、铁船，并用电焊固定，修建约 7 米 10 米的钻探平台，满足水泵、泥粉、钻杆、岩心箱等材料的摆放要求，并有足够空间起、放钻杆和拆卸钻具；设备安装必须在机长的统一指挥下进行，确定钻机立轴的准确位置，使天车中心、立轴中心线与孔位在同一直线上；安装测深仪及导航定位设备，并进行调试，测深前后利用检查板对测量水深进行检查校准。（2）安装好钻机后，把外径为 90 毫米、长 2 米的透明塑料管放入直径为 108 毫米的岩心管内，切割多余的部分，使其前后刚好固定，确保其在岩心管内无晃动。可在塑料管底部加入一个花爪，防止岩心掉落。2023.3 南方自然资源37蓝色韵律（3）把岩心管和钻杆连接，垂直放入海面，使用 XY1A 型钻机干压岩心管，记录下钻杆长度和机余等，使其钻入地层深度不小于2米。（4）钻入目标深度后，缓缓拔出钻杆，过程中保持匀速，同时确保钻杆无晃动，防止岩心脱落。（5）拿出岩心管后，打开岩心管底部盖子，用配套的盖子封住塑料管，防止岩心掉落。然后松开钻杆，打开岩心管上部盖子，用钳子夹住塑料管管壁，取出塑料管，封住。（6）拿出塑料管后，可以看出所取岩心的长度，若符合采取率要求，则在管壁上贴上标签，用胶布封住两端盖子；若不符合要求，重复上述步骤，重新钻取。（7）柱状样取至甲板后，取出 PVC 套管，用电锯对半切开 PVC 管（注意电锯锯条切勿切到沉积物，避免污染）；采用鱼线沿 PVC 管切口对半剖开柱状样，并标记 AB 柱；平放被剖开的柱状样，用卷尺测量柱状样的长度，用高清相机拍照（观察柱状样剖面色泽变化情况），并进行取样及现场测试工作。（三）人工单管分段压入法对于潮滩区域，不适宜使用钻机，而适宜采用人工单管分段压入法。（1）在取样点先使用长 1 米、直径为 90毫米的透明塑料管人工下压，取 50 厘米长的岩心，记作号塑料管，保存备用。再用铲子挖同样深度的坑。（2）把坑内长 2 米、直径为 90 毫米的透明塑料管，记作号塑料管，先人工下压，直至塑料管不能向下。再在塑料管顶部铺一层木板，使用大锤匀速、缓慢敲击，使塑料管继续下行，直到塑料管顶部与坑外地形平行。（3）用盖子盖住号塑料管顶部，用胶布封住。再用绳子套紧塑料管，缓慢匀速上拉，以防止岩心掉落，直到号塑料管完全拉出。（4）拿出号塑料管后，测量所取岩心的长度，若符合采取率要求，在管壁上贴上标签，用胶布封住顶部盖子；若不符合要求，重复上述步骤，重新钻取。（5）若重复几次后采取率仍未达到要求，可在塑料管底部加入一个花爪，以防止岩心掉落。三、结果与讨论北海市廉州湾海洋调查项目中的实验结果显示，使用机械双管压入法和人工单管分段压入法在浅海域及潮滩进行柱状取样，岩心采取率较高，平均岩心采取率达 83.48%。100 根柱子中，浅海域 69 根，平均岩心采取率达 79.03%；潮滩 31 根，平均岩心采取率达93.39%。100 根柱子中底质为黏土的有 29 根，平均岩心采取率达 84.62%；底质为砂的有71 根，平均岩心采取率达 83.02%。此次柱状取样岩心采取率满足总取芯率不小于 80%、砾砂取芯率不小于 70%的技术要求，并且在取样过程中层位准确、无较大扰动及缺失现象。研究小组在样品取样后还进行了污染物分析及测年等实验，结果准确可靠。四、建 议海洋调查工作中很少在潮滩、浅海域部署柱状取样，一般采用抓斗取样或钻探代替。研究小组在北海市廉州湾中通过实践总结了浅海域及潮滩柱状取样新技术方法，应用机械双管压入法和人工单管分段压入法成功在北海市廉州湾浅海域及潮滩采取到 100 根长度为 200 厘米（下转第 42 页）南方自然资源2023.342探讨思考业务协同模型，深化迭代平台业务应用；三是完善国土空间数据共享与应用的技术与管理保障体系。自然资源和规划综合管理平台的建设是一个不断完善和优化的过程，边建边用，以用促建，才能逐步实现以信息化驱动自然资源治理体系和治理能力现代化。福州市长乐区自然资源和规划综合管理平台的建设为自然资源主管部门更好地履行“两统一”职责，不断提升自身业务治理能力和治理体系现代化建设打下坚实基础。平台建设实现了业务深度融合情况下的系统集成整合和高效应用，通过数据治理与迁移实现了各类数据的标准化、规范化，建立了数据的统一管理、共享使用及动态更新机制，提升了数据资源为自然资源日常管理提供全面数据支撑保障的能力。平台将助力实现数字政府和数字自然资源建设，不断提高业务水平和管理效能，为当地经济社会发展提供自然资源的有力支撑。（作者单位：福建省福州市长乐区土地发展中心）表 1 数据治理与迁移主要内容表序号分项任务描述1矢量数据治理与迁移基础数据治理与迁移共涉及约 6 个时相影像数据重新处理制作，政务电子地图更新及制作，1 500 比例尺地形图重切图及重分幅工作，热点数据更新及制作，行政区划数据治理及配图项目红线治理与迁移共涉及 5 大类项目红线数据的迁移；对选址红线、批地数据、供地数据、用地红线、建筑红线进行治理，并将结果迁移至新系统国土空间规划数据治理与迁移对现有“多规合一”系统、规划管理系统展示数据进行整合治理并迁移至新系统，对收集到的用管系统数据进行治理并迁移，对更新后的国土空间规划编制成果进行处理并迁移2业务数据治理与迁移规划审批业务数据治理与迁移工作3档案数据治理与迁移对已完成扫描档案成果进行数据检查治理入库的柱状样品，其长度满足 DZT 02552014 海洋区域地质调查规范（1 5 万）中砂质底柱状样的长度应大于 50 厘米、泥质底柱状样的长度大于 100 厘米的要求。机械双管压入法和人工单管分段压入法适用范围广，受水深影响较小，可作为 15 米水深以浅柱状取样的补充方法使用。使用机械双管压入法和人工单管分段压入法取得的岩心柱状样层位准确、无较大扰动及缺失现象，可保证柱状样品的质量，并且岩心采取率较高，满足海洋地质调查相关规范的要求。此次实验的新技术方法可为生产及科研柱状取样、岩心取样提供技术支撑，并且实验材料简单，可以推广使用。致谢：感谢广西海洋地质调查院杨敏高级工程师对本次研究的技术指导！（作者单位：广西海洋地质调查院）（上接第 37 页）