“海底滑坡”危害、范畴、成因和触发机制

来源:智汇海洋   发布时间:2016-10-08 10:08:17 

海底滑坡的危害

海洋面积约占地球总面积的71%,大陆坡面积约占地球总面积的10%~15%,沿岸地区集中了世界约60%的人口与2/3的大中城市,海底滑坡作为一种极具破坏力的海洋地质灾害,可以给沿海地区发展、人民生命财产安全带来不可估量的损失与无法预想的威胁。

5种海底滑坡的易发区域:峡湾、大陆边缘的活跃河口三角洲、海底峡谷沉积扇、开放型大陆坡、大洋火山岛和海脊。

海底滑坡可直接破坏油气开发平台、海底管线等设施。1969年,Camille飓风袭击密西西比河三角洲,诱发的海底滑坡造成平台破坏,经济损失达1亿美元;2006年,吕宋海峡海底滑坡造成海底光缆断裂,中断了中国与东南亚国家之间的通讯长达12小时。同时,海底滑坡可导致海啸,引发次生灾害:2004年,印尼苏门答腊沿海发生海啸,夺去20多万人的生命,此海啸起因被推断为地震和海底滑坡的共同作用。Ward对夏威夷群岛海底火山滑坡引起海啸的数值模拟结果表明,该海啸相当于4100兆吨TNT爆炸所产生的能量。

海底滑坡是近10年新出现的研究热点。随着国家海洋战略的提出与海产养殖、海洋资源、滩涂围垦、港口建设、海上运输等行业的迅速发展,海底滑坡受到的关注日益增多。加深对海底滑坡的认识,开展调查研究,探究成因机制,提高海底滑坡的预测、防灾和抗灾能力极其重要且迫在眉睫。海底滑坡作为地质灾害的新兴研究热点,方兴未艾。

海底滑坡的范畴

海底滑坡作为一种海底沉积物沿斜坡的再运动形式,是沉积物运移的最重要地质过程之一。基于海域广、深度大、地形多样、构造条件与水动力条件复杂等原因,海底滑坡在形成环境、发育规模、发生机制、运动方式等方面独具一格,远非陆地滑坡所能比拟。

狭义的海底滑坡通常指海底未固结的松软沉积物或存在软弱结构面的岩石,在重力作用下沿斜坡发生的快速滑动过程,包括平移滑坡、旋转滑坡;

广义的海底滑坡一般涵盖海底沉积物搬运的各种过程,还包括蠕动、崩塌与重力流(碎屑流、颗粒流、液化流、浊流)现象。

一般而言,海底滑坡是不同类型、不同时期滑坡的复合体,而且搬运过程中,其结构特征与力学性 质具有时变性,伴随类型转变。

海底滑坡成因条件

海底滑坡实质上是海底岩土体能量集聚,一经触发,岩土体发生解离滑移、能量发生释放消散的过程。海底滑坡形成的基本机制与陆地滑坡有相似之处,如当下滑力大于抗滑力,便发生滑坡;与此同时,海洋环境更为复杂,其成因机制又具特殊性,特殊性主要表现在触发因素方面。海底滑坡成因分为两类:一类与滑坡体的地质特征有关,一类与外部因素有关。

海底滑坡的形成有其内在原因,这是导致滑坡的基本条件,包括沉积物的物理力学性质、海底地形条件、海底底质存在软弱层等。

海底滑坡形成的触发因素包括构造运动(如火山岩侵位)、水动力条件(如海底冲沟与水道中的水流作用、暴风浪作用下海底滑坡的复活)、全球气候变化及人为因素等。

触发因素大致可分为两类:第一类因素,通过降低土体抗剪强度等,继而降低斜坡抗滑力,导致滑坡;第二类因素,通过增大斜坡下滑力,进而导致滑坡。然而两类因素并非完全孤立,即同一因素可同时影响抗滑力与下滑力。

从时间尺度划分,触发因素既包括分秒尺度的突发事件(如地震),又包括持续几万至几十万年的长期作用(如气候变化)。后者为海底滑坡的形成累积能量,前者作为触发滑坡的最终推力。如果没有沉积物的快速累积,地震可能不会导致海底滑坡;即使经推算满足滑坡条件,最终仍需地震触发。海底滑坡的最终形成是在一定内在条件下,多种触发因素共同作用的结果,这导致其成因机制异常复杂。

海底滑坡触发机制研究热点

1)水动力触发机制

与水动力触发机制相关的内容包括洪水、潮流、潮汐、海啸、风暴浪、内波、长重力波等,以风暴浪研究较为深入。

2)天然气水合物分解触发机制

天然气水合物分解不仅导致沉积物有效应力减小,而且为软弱层的形成创造有利条件,导致沉积物抗剪强度降低,从而造成海底滑坡。

海底滑坡研究的重点工作

1)发展原位实时监测技术

目前,海底滑坡难以直接观测,对海底滑坡的研究局限于事后,借助声学、电法等调查设备,依据海底地形学等加以分析。针对海底滑坡的原位监测技术,正处于起步阶段。要加强规划、积累经验、实现动态监测、实时反馈。

2)建立海底滑坡资料数据库

随着声学探测设备、三维地震勘探设备的广泛应用和取样技术的发展,积累了大量地球物理数据和样品资料。建立海底滑坡数据库,有利于综合分析与避免重复勘测。

3)完善物理-数值模型

通过物理模型试验与数值模拟,可以解释观察现象和预测滑坡发生及发展过程。物理模型的尺度效应难以避免,数值模型的参数选取与真值存在较大差异,都是目前亟需解决的问题。数值分析方法不应局限于有限元,可考虑离散元、流体力学等方法及其相互之间的耦合分析。

摘录自:朱超祁,贾永刚,刘晓磊,. 海底滑坡分类及成因机制研究进展[J]. 海洋地质与第四纪地质,2015,06:153-163.

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