琼州海峡地质构造特征及成因分析 琼州海峡大桥为什么要一千多亿

彭学超

摘要　利用在琼州海峡所采集的综合地质地球物理资料和围区地质资料，对该海峡的浅层单道剖面和高分辨率多道地震剖面进行了地震层序划分及地质解释，阐述了主要地震层序与界面的反射特征，以及浅部地层的岩性特征，并对琼州海峡上新世－第四纪的构造发展史及海峡成因作了初步分析，这对琼州海峡的环境保护及研究雷州半岛、海南岛区域地质有着极其重要的意义。

关键词　琼州海峡　地震层序　构造发展史　海峡成因　潮流　冲刷侵蚀

弄清琼州海峡的成因，对琼州海峡的环境保护及研究雷州半岛、海南岛区域地质极其重要。以往，由于该区缺乏地震调查资料，对琼州海峡成因的研究仅利用重、磁资料及区域地质资料进行推断。地质、地球物理学家普遍认为琼州海峡成因是海峡两侧存在东西向深大断裂，海峡中部发生东西向的断陷下沉。通过对在海峡采集的单道、多道地震资料进行分析研究认为：琼州海峡不存在东西向深大断裂，海峡走向与中深部构造走向不符（互相垂直），海峡并非构造成因为主，而是冲刷剥蚀成因为主。

自1995年以来，在承担琼州海峡跨海桥、隧道工程地质地球物理调查时，先后在该区分别进行了三个航次的地球物理调查及地质钻探，取得了2000多公里的水深、旁侧声纳、浅层剖面和单道地震剖面等资料，700多公里的高分辨率多道地震剖面，以及35口钻孔资料（图1）。利用这些资料对琼州海峡构造发展史及成因进行了分析。

1　区域地质特征

琼州海峡位于北部湾—雷东盆地（寇才修，1985）东部的雷州半岛—万山隆起的南部，盆地总体呈北东东走向，其南界为海南岛北部的定安—白马井断裂，北界为遂溪—北海断裂。区内断裂发育，有北东、北西和东西向三组，以北东向断裂为主；东西向断层主要分布于盆地的北侧和南侧。新生代沉积基底由下古生代的加里东变质岩系、上古生代台地相轻变质岩系（碎屑岩、碳酸岩夹煤和火成岩）和中生代的河湖相碎屑岩组成。沉积盖层新生界发育齐全，古新统一上新统均有分布。据钻井资料，新生界在雷州半岛和海南岛北部的沉积厚度为1013～3507m。古新统一下渐新统为陆相沉积，中、上渐新统一上新统为三角洲—滨、浅海相沉积（其中中新统含有孔虫、介形虫化石）。第四系为玄武岩，主要分布于海峡两岸的陆上，厚度一般小于30m。

图1　琼州海峡跨海桥、隧道工程主要调查测线及钻孔位　Fig.1　The place of main investigating line and drillhole for tunnel and bridge across Qiongzhou Strait

2　单道地震反射特征及地质解释

2.1　地震反射界面特征

根据单道地震剖面反射特征（图2），在剖面上自上而下解释了R₁、R₂、R₃3个特征明显的反射界面，各界面特征如下：

R₁：反射能量较强，为强振幅、中连续—连续反射波，上、下层不整合接触关系明显，为一套交错层的底界。但由于受海底多次波的干扰，部分地区连续性较差。

R₂：反射能量中等，一般为中振幅、中连续的反射波，具有在浅水部位反射能量较强，在深水部位反射能量较弱的特点。其上为平行—亚平行反射层组，其下为平行反射层组。

R₃：反射能量较弱，尚可连续追踪，为中—弱振幅、中—低连续反射波。其上为中振幅、平行反射层组，其下为一套弱振幅反射层组。

2.2　地震层序特征及地质解释

以R₁、R₂、R₃为界，将剖面自上而下共划分了层Ⅰ、层Ⅱ、层Ⅲ和层Ⅳ共四套层序（表1）。各层序特征及沉积特征分述如下：

层Ⅰ：为一套反射特征明显，S型前积结构十分发育的反射层。在海峡中部为一套中—强振幅、连续，具前积结构的反射层组；在海峡北部为一套具亚平行结构的楔状反射层组；在海峡南部浅水区由于受到海底多次波的覆盖，层序上部的反射特征不明显，但仍能隐约见到有交错层，中—下部为亚平行结构的楔状反射层组。层序内部有多个侵蚀不整合面，侵蚀、充填特征明显。由于层序上部在不同部位遭受的侵蚀作用强度不同，其中海峡中部遭受侵蚀作用最强烈，北部次之，南部最弱，从而形成了南厚北薄、两岸厚中部薄的特点。根据钻孔资料，该层序主要为一套晚上新世浅海相碎屑沉积，在北岸上部局部为早更新世陆相碎屑沉积。表层（全新统）在两岸的岸坡区（浅水区）为有机土，在岸坡及谷坡（深水区）级配良好砂。岩性以低液限粘土为主，夹粘土质砂、粉砂质砂，含大量贝壳碎片，层理构造发育。厚度28～160m。

图2　单道地震剖面反射特征　Fig.2　Reflecting characters of single-channel seismic profile

表1　地震层序划分　Table1　seismic sequence divided

层Ⅱ：反射能量中等，为中振幅、中连续，上部具亚平行结构，下部为平行结构的反射层组，层序厚度变化较小。根据钻井资料，该层序为上新世浅海相碎屑沉积，岩性以低液限粘土为主，夹粘土质砂、粉砂质砂，含贝壳碎片，具层状或块状构造。厚度10～60m。

层Ⅲ：反射能量较弱，为中—弱振幅、中—低连续，平行结构的反射层组。根据钻孔资料，该层序为上新世浅海相碎屑沉积，上部为低液限粘土，下部为粉土质砂，以块状构造为主，少数为层状构造，35～65m。

层Ⅳ：为弱振幅、低连续的反射层组，其特征难以识别。据钻孔资料，层序上部为上新世浅海相块状粘土。

综上所述，层Ⅰ—层Ⅳ主要为上新统，为浅海相碎屑沉积（推断层Ⅰ顶部为滨海相沉积，由于受强烈的侵蚀而缺失，两岸局部分布有早更新陆相碎屑沉积及全新世软土沉积）。由下而上，岩性由细变粗，砂土类增多，粘土类减少；层理由块状→块状为主、部分层状→层状、块状→楔状—波状交错层理；地震相结构为平行→平行→亚平行、平行→亚平行、前积结构，振幅由弱→强。它们综合反映一套浅海相海退碎屑岩沉积系列，层Ⅳ→层Ⅰ，由浅海泥相→浅海砂、泥相→滨海砂、泥相→陆相碎屑沉积。

根据层Ⅰ交错层特征，其向上（海底）发散方向指向北部（雷州半岛），其向下收敛方向指向海南岛，说明物源来自于雷州半岛，海退方向由北向南。

3　多道地震剖面解释

3.1　地震界面反射特征

根据区内地震剖面反射特征，划分了T₁、T₂、T₃3个特征明显的地震反射界面（图3）。其中T₃反射界面不整合特征明显，起伏较大，全区已进行追踪对比，并作了T₃反射界面深度图。各界面反射特征如下：

图3　多道地震剖面反射特征　Fig.3　Reflecting characters multi-channel seismic profile

T₁：为一起伏小、中振幅、中连续的反射波，由一至两个相位组成。其上为一套弱振幅、低连续的反射层组，其下为一套中—高连续、中振幅的反射层组，推断其为上新统与中新统的分界。

T₂：为一平直、强振幅、高连续的反射波，由两个相位组成。其上为一套中振幅、中—高连续、中频的反射层组，其下为一套低频、中—低连续的反射层组，推断为中新统与渐新统的分界。

T₃：在隆起上反射波特征明显，为一低频、中振幅、中连续的反射波，上超冲填特征明显，其下一般无反射，为明显的区域不整合界面，可能为基底反射面。在坳陷部位反射波较弱，较难识别，局部难以追踪。推断T₃为下渐新统与中渐新统的分界。

3.2　层序特征

以T₁、T₂、T₃为界，自上而下划分了A、B、C和D4套地震层序（表1）。各层序特征如下：

A层序：为一套弱振幅、低连续、亚平行结构的反射层组。层序东部厚140～250m，呈北厚南薄特点，厚度变化主要受地形影响。中部层序厚度为80～250m，亦呈北厚南薄特点，其厚度变化主要是层Ⅱ～层Ⅳ受到隆起剥蚀的影响。西部层序厚220～300m，厚度变化较小，但总体有向海峡中部加厚的趋势。该层序可进一步划分为层Ⅰ、层Ⅱ、层Ⅲ和层Ⅳ四个亚层序（图3中的剖面F），层Ⅰ未变形，层Ⅱ～层Ⅳ在隆起部位已变形，其上部已受到强烈的剥蚀作用，其中层Ⅱ～层Ⅲ在隆起顶部已受剥蚀缺失。据钻孔资料揭示，该层序为一套下细上粗的上新世浅海相海退碎屑沉积。

B层序：为一套中频、中振幅、中连续—高连续、平行结构的反射层组。该层序分布稳定，厚度变化小。东部厚380～600m，由东向西逐渐增厚；西部厚500～800m，由东部、南部向西北方向逐渐加厚。层序厚度的变化，主要受深部构造起伏的影响。根据层序地震反射特征，该层序反映一套岩性多变的沉积特点，推断为一套中新世滨—浅海相砂、泥岩互层沉积。

C层序：为一套振幅变化较大、中—低连续、低频、平行—亚平行结构的反射层组。层序东部较薄，厚100～360m，由东向西逐渐加厚。西部厚300～980m，由东向西逐渐加厚，在109°55′E～110°00′E之间厚度变化较大，在109°55′E以西厚度变化相对较小。根据地震反射特征推断为一套坳陷早期（上—中渐新世）海陆过渡相—滨海相碎屑岩沉积。

D层序：反射波能量较弱，连续性差，反射特征不明显，未见底。推断为断陷时期（早渐新世—始新世）陆相碎屑岩沉积。

4　构造特征

根据本区高分辨率多道地震剖面（图4）及T₃反射界面（上渐新统底板）深度图显示（图5），T₃深度为660～2050m，由东向西逐渐加深，等深线走向以SN—NNW向为主。大约以1200m等深线（110°E）为界，将东部划分为隆起，西部划分为坳陷。东部隆起T₃深度660～1200m，深度由东向西逐渐加深，等深线呈SN走向。1000m等深线以东构造简单，构造起伏小。1000～1200m等深线之间构造较为复杂，有两个正向构造，其中位于隆起区西南部的穹隆构造面积较大，隆起幅度也较大。西部坳陷T₃深度1200～2050m，深度变化较大，最深处位于西部约20°09′N、109°42′E处，深度约2050m，向东、南、北方向深度逐渐变浅，等深线大致呈NW走向。在坳陷东部深度1200～1500m之间，深度变化较大，为SN向的斜坡。斜坡往西深度一般大于1600m，由中部向北及南部深度逐渐减小，在西南部及西北部T₃深度最浅不足1300m。调查区总体呈东隆西坳的构造格局，构造走向为南北向。

图4　多道地震剖面特征　Fig.4　Profile characters of multi-channel seismic

图5　琼州海峡T₃（中渐新统底板）等深度图　Fig.5　Isobath map of seismic reflection interface T₃ in Qiongzhou trait

本区共发现有断层15条，其规模较小（图4、图5）。根据断层走向可分为三组：NE向、EW向和SN向，尤以NE向断层为主。断层延伸长度一般为1～4km，最长可达6km。断距一般为100～200m，最大可达300m。断层一般终止于T₁界面之下，少数断至T₁之上，仅有一条断至海底，可见本区断层在晚中新—早上新世基本已停止活动。本区浅部断层亦较发育，断层延伸长度一般小于2km，最长可达6km，为北北西向。断距一般为100～200m，最大可达300m。断层仅错断R₃以上地层（图2），并由下向上断层断距逐渐增大，其成因与前上新世断层明显无关，因此认为此类断层为沉积断层。

5　琼州海峡成因分析

由图4可知，琼州海峡在区域构造上处于东隆西坳的构造格局，构造走向为南北向，与目前的海峡方向（东西向）不一致。同时，也未发现规模较大的东西向断层。从地震剖面图上（图2～图4）分析，该区层Ⅱ及以下地层仅局部发生了变形褶皱，而层Ⅰ全区均并未变形。由上述可知，琼州海峡的成因与该区的区域构造关系不大。从琼州海峡上新世—第四纪构造发展史图上分析（图6），该区上新统为—套浅海—滨海相海退碎屑沉积，下部以浅海相粘土为主，上部为浅海—滨海相砂、粘土层，下更新统为陆相沉积。说明上新世初期为继承性浅海相沉积，之后海平面逐渐下降，至上新世未全区受到大幅抬升，海相沉积终止。早更新世，由于受到抬升构造运动的影响，海峡两岸发生了大规模的玄武岩喷发活动，局部发育陆相碎屑沉积。中—晚更新世，海峡中部轻微下坳海水进入，或上新世末海峡中部海水仍未完全退出，在潮流的作用下，上上新统—下更新统未成岩地层受到不断侵蚀，造成上上新统—下更新统上部地层有不同程度的缺失。由于中—晚更新世海峡处于侵蚀状态，因此缺失中上更新统地层。至全新世，海峡的谷坡、谷底仍处于侵蚀状态，仅岸坡区有较薄的堆积。可见，琼州海峡在第四纪主要处于上升→稳定→水下冲刷侵蚀阶段。在单道地震剖面上，其侵蚀特征十分明显（图7），最大侵蚀厚度超过100m。从图8可知，琼州海峡是南海北部潮流最强劲地区，这是因为潮波传至海峡时，水道宽度剧减，加上海峡东、西口两地同潮时和等潮差较大，致使潮流速度迅速增大。海峡中部潮流流速最高，一般为4～5节（底层潮流流速为3～4节）；而东、西口潮流流速相对减弱，一般为3～4节（底层潮流流速为2.5～3节）。海峡中部及东、西口海底分布有大范围砾、砂等粗碎屑沉积物，而东、西口各有4条指状海槽和水道，海峡床底出露青灰色硬粘土（薛万俊等，1981）。以上充分说明琼州海峡潮流相当强劲，对海底的冲刷侵蚀作用十分强烈。并且海峡越窄处潮流越急，对海底的冲刷侵蚀作用也就越强烈，海槽的水深也越大，海底地形越复杂；海峡最宽处潮流流速也相对较慢，潮流对海底的侵蚀作用也相对减弱，因此海底也较平坦。由于海峡两岸不同部位的海底底质差别很大，因此潮流的侵蚀作用也各有不同。在有第四纪玄武岩分布的海岸，由于玄武岩的硬度大，抗侵蚀作用强，海岸向海峡中部凸出，海峡宽度相对较窄；在无玄武岩分布的海岸由于受到侵蚀作用较强，海岸向大陆方向凹进，海峡宽度相对较宽。

图6　琼州海峡上新世—第四纪构造发展史　Fig.6　History of tectonic development about Qiongzhou Strait during Pliocene to Quaternary

图7　琼州海峡单道地震剖面上的海底侵蚀特征　Fig.7　Seabed eroding characters on single-channel seismic profile in Qiongzhou Strait

图8　琼州海峡及围区最大平均潮流流速分布　Fig.8　Rate distribution of the biggest average tide in Qiongzhou Strait and the surrounding area（据薛万俊等，1981）

据海峡海底旁扫资料统计，海峡的沙波走向为360°±20°（图9），基本与海峡垂直，沙波的西侧为迎潮面（图10），说明沙波的形成主要受东方向海流的作用。根据琼州海峡潮流资料显示（图11），海峡的底层最大平均潮流流向与作用于海底沙波的海流流向一致，可见沙波的成因为潮流。

图9　琼州海峡主要底流流向　Fig.9　Shifting direction of main seabed river in Qiongzhou Strait

图10　浅层剖面显示的底流方向　Fig.10　Seabed river direction showed on shallow profile

6　结论

琼州海峡中渐新世—上新世地层发育齐全，主要为浅海相碎屑沉积。第四纪地层在海峡中部缺失，在两岸岸坡区局部分布有较薄的玄武岩层及早更新世陆相碎屑沉积和全新世海相软泥沉积。区内断层不甚发育，构造呈南北走向，呈东隆西坳的构造格局。

琼州海峡处于强潮流区，潮流方向为东西向。海峡中部潮流流速一般达4～5节，海峡东、西口的潮流流速一般达3～4节，对海底具有极强的冲刷侵蚀作用。海峡的形成时间为中更新世—全新纪，成因主要为潮流的冲刷侵蚀，潮流方向为东西向，尤以东向潮流作用为主。

图11　琼州海峡及围区底层最大平均潮流方向　Fig.11　Direction of the biggest average tide on the bottom in Qiongzhou Strait and the surrounding area（薛万俊等，1981）

参考文献

1.冯文科、薛万俊、杨达源，南海北部第四纪环境，广州：广东科技出版社，1988,P69～167。

2.龚再升、赵柳生、陈汝等，中国石油地质志，第十六卷（下）（第二篇：珠江口盆地、第三篇：北部湾盆地）。北京：石油工业出版社，1987,P101～121,P351～360。

3.梁德华、杜德莉、曹英等，地质图及说明书，南海地质地球物理图集，广州：广东地图出版社，1987。

GEOLOGICAL STRUCTURE CHARACTERICS ANDCAUSE OF FORMATION ANALYZING IN QIONGZHOU STRAIT,SOUTH CHINA SEA

Peng Xuechao

Abstract

Based on geophysical prospecting data of the Qiongzhou Strait and geological data of the surrounding area,shallow single-channel seismic profile and multi-channel seismic profile of high-resolution are interpreted and divided seismic sequence.The reflecting characters of main seismic sequence and interface,and rock characters of shallow stratum are expounded.History of tectonics development during Pliocene to Quaternary and the cause of formation about Qiongzhou Strait are initially analyzed.It is important to protect environment of Qiongzhou Strait and study the region geology of Leizhou Peninsula and HaiNan island.

Key words:Qiongzhou Strait,Seismic sequence,history of tectonics development,Strait cause of formation,tide current,erode

注释:

海南岛是如何形成的?~

地质构造运动形成的。
海南在地质上处于板块构造学说所揭示的太平洋板块、欧亚板块、澳—印板块的交汇处，地壳运动十分活跃。
自地质史上的中元古代以来，经历了中岳运动、晋宁运动、加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动和第四纪冰川活动等地质构造运动，造成雷琼之间多次发生断陷，使海南岛与大陆分离，成为位于南中国海北部大陆架上的“大陆型岛屿”，并分别留下各自的构造形态。

扩展资料海南岛地质构造形态在空间分布上，以各种不同的方向、形迹和性质的构造组合，形成东西向构造、南北向构造、北东向构造、北西向构造等主要构造体系，成为陆地的主要构造格局，控制着岛陆沉积建造、岩浆活动、成矿作用及晚近时期的山川地势的展布。
海南岛纵深地质构造表现为地幔隆起背景上的凹陷区，幔凹中心在琼中至乐东一带，幔凹深度为30多千米。由于岛内地壳结构和深部构造的差异，在地质构造、沉积建造和岩浆活动等方面，都呈现出许多不同的特征。
参考资料来源：海南史志网-第一节 地质构造

什么俄罗斯到中国的高铁啊！港珠澳大桥啊！都不是最要紧的！当务之急是尽快建好个海南到内地的跨海大桥，否则真的对不起当年为解放海南岛渡海牺牲的解放军烈士们！没有大桥相连，让海南人感觉自己一个国外孤单，缺乏中国大家庭的温暖！悲哀啊！

琼州海峡的成因
答：琼州海峡的成因如下：琼州海峡的成因有海岸侵蚀说,构造断裂说和海侵低地说,海南岛与雷州半岛分离的时代有上新世,第四纪初,中更新世之前,中更新世之后或全新世等几种说法。分析了琼州海峡地质,海洋和区域古生物地理等新资料后认为,琼州海峡不是断裂谷,其前身是常态低地,是在全新世中期全球性海侵淹没峡...

琼州海峡修跨海桥有哪些弊端。
答：一、琼州海峡特征1. 1　海底地形地貌琼州海峡是我国3大海峡中最小的1个。海峡为西浅东深,中部是水深大于50m、宽10km、长70 km的深水盆地,盆地中轴为水深80~114m的深水槽。海峡南北两侧多为陡坎,陡坎最大高差可达70m,坡度22~24m。海峡东部峡口为一系列浅滩和冲槽相间。1. 2　气象琼州海峡地处热...

海南岛的地形特征。
答：1、海南岛四周低平，中间高耸，以五指山、鹦歌岭为隆起核心，向外围逐级下降。山地、丘陵、台地、平原构成环形层状地貌，梯级结构明显。2、山区（山地和丘陵）面积广，平原狭小，由山地、丘陵、台地、平原组成环形层状地形。3、海南岛位于中国最南端，北隔琼州海峡与广东相望，南临广阔的南海，地处热带...

琼州海峡,有人建议在这修海底隧道可能会遇到什么困难?
答：水文地质条件复杂：琼州海峡海底地势起伏，地质构造复杂，包括断裂带、滑坡、溶洞等多种不良地质条件，这些都会对海底隧道的修建造成影响。工程规模巨大：海底隧道的修建需要解决大量的技术难题和工程问题，如设计、挖掘、衬砌、防水、通风、照明等等，同时还需要进行大规模的土石方工程和隧道内部结构的施工，工程...

简述海南岛的地理位置和地势地形特征
答：海南岛位于中国最南端，北隔琼州海峡与广东相望，南临广阔的南海，地处热带，位于东经108°37′-111°05′，北纬18°10′-20°10′之间，与美国夏威夷处在相近纬度。海南岛形似一个呈东北至西南向的椭圆形大雪梨，总面积（不包括卫星岛）3.39万平方公里，是我国仅次于台湾岛的第二大岛。海南岛地势...

阆中台地如何形成,丘陵U型地貌形成的原因
答：7. 海平面多次升降，使海南岛与大陆多次分离和相连，直至第四纪冰期结束，形成现在的琼州海峡和海南岛形态。8. 地质构造运动引起海南岛中部不断抬升，形成现今地貌特征：山地位于中央，丘陵、台地、平原环绕四周。9. 海南岛平均海拔120米，500米以上山地占25%，100米以上平原、台地占三分之二。

海南岛是如何形成的?
答：地质构造运动形成的。海南在地质上处于板块构造学说所揭示的太平洋板块、欧亚板块、澳—印板块的交汇处，地壳运动十分活跃。自地质史上的中元古代以来，经历了中岳运动、晋宁运动、加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动和第四纪冰川活动等地质构造运动，造成雷琼之间多次发生断陷，使海南岛与...

地质构造的若干特点
答：为进一步阐述本区构造面貌,重点讨论地壳演化的几个特点。 一、地壳浅层的地质结构多元配置的独特性 1)各构造层(包括某些岩石地层单位),主要是海峡西部地区,出露或保存于地表者延展范围小,连续性差,因此,在许多地区是原本处于地下不同深度、不同压力、不同温度环境下的出露面积不大的一个个构造层,几乎处于一个...

南极布兰斯菲尔德海峡冰海沉积环境与沉积模式初探
答：根据表层和柱状沉积物的类型、粒度、成分、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析,布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川-海洋环境标志,为典型的冰海沉积产物。 由于环境要素的差别,不同区域可以出现特征各异的冰海沉积物类型。Harland(1966)通过南大洋冰海沉积物的系统研究,将冰海沉积物分为正冰碛物(...

海南岛的地势特征
答：以后海平面多次升降又使海南岛与大陆多次分离和相连，到第四纪冰期结束，海平面大幅度上升，才形成琼州海峡和海南岛现在的形态。 地质构造运动引起的海南构造隆起是海南岛中部不断抬升，逐渐形成了现在海南岛的地貌特征；山地位于中央，丘陵、台地、平原依次环绕四周。海南岛平均海拔120米。500米以上的山地占...