1999年, 1∶ 100万国际分幅标准的海洋区域地质调查工作启动, 其中南海共9个图幅(2个图幅为联测)的调查任务(图2), 调查手段主要有单波束和多波束测深、单道地震测量、多道地震测量、重力和磁力测量、地质取样、遥感解译、热流测量、沉积动力调查和地质钻探, 基本工作网度为(20~40) km× 40 km, 地质钻探深度可达100 m, 积累了大量的数据和实物资料, 其中多波束数据达到了200 m以深水域的全覆盖。至2014年底, 任务全部完成, 查明了南海海底地形地貌、第四纪沉积、区域构造、矿产资源、磁力场、重力场等综合地质要素, 并出版了1∶ 200万南海海洋地质系列基础图件, 在南海地质构造研究、矿产资源勘查、地质环境评价和海洋调查技术应用等方面取得了一系列创新性成果^{[17, 18, 19]}。2019年初, 1∶ 100万海洋区域地质调查成果集成工作全部完成, 实现了南海海域海洋地质资料的无缝拼接, 在清楚并完善南海及周边构造格局、南海地层分区、南海海域矿产资源的地质背景和南海精细化地形地貌特征等方面取得了重要突破, 极大地推动了南海油气资源和天然气水合物的勘探开发, 经调查的海底地理实体已由国务院正式命名, 为我国南海权益的维护提供了详实的基础资料。

图2

Fig.2

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	图2 南海地形地貌及海洋区域地质调查工作程度Fig.2 Geomorphological map and extent of marine geological survey in South China Sea

海南省1∶ 25万乐东幅海洋区域地质调查于2012年启动, 获得了海南岛西南部大量中大比例尺海洋地质数据, 并探索了陆、海统筹区域地质调查的技术和方法。此外, 还首次利用多波束测量手段, 精细刻画了琼西南海域大型条带状潮流沙脊的地形地貌特征, 探讨了其分布规律和成因机制(图3)。其次, 在调查区发现了超过900 km²的海砂沉积区, 厚度数米至数十米, 部分含沙量超过60%, 能够满足海洋工程填海原料的需求。另外, 在调查区还发现了多处古河道等潜在海底地质灾害, 并对其分布、规模和性质进行了研究, 对其稳定性进行了评价(图3)。该区调成果为三亚— 乐东一带的重大工程建设、海岸带地质环境的监测与防治以及海底资源勘查奠定了基础^[20]。此外, 三亚幅和三沙市幅的调查工作正在实施, 海南岛北部2个图幅和中沙群岛附近的调查工作也将尽快实施。海南岛周边海域即将基本实现1∶ 25万海洋区域地质调查全覆盖, 海南岛陆架区和中、西沙海域的海洋地质调查程度也将大幅度提高, 对指导海洋工程建设、海洋资源商业开发和海洋管理与保护, 具有积极的意义。

图3

Fig.3

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	图3 1∶ 25万乐东幅海洋区域地质调查成果[20]Fig.3 1∶ 250 000 marine geological survey results on Ledong sheet[20]

海南省海岸带和海湾地质调查工作开展较多。中央层面, 中国地质调查局先后部署实施了“ 华南西部沿岸滨海湿地地质调查与生态环境评价” “ 北部湾等重点海岸带综合地质调查” 和“ 泛珠三角地区地质环境综合调查工程” 等一系列调查工作, 开展了1∶ 10万海岸带综合地质调查与监测以及重点地区1∶ 5万陆海统筹综合地质调查工作, 查明了海南岛沿海区内的基础地质特征和水工环地质特征, 研究了其环境地质灾害、海陆变迁规律和人地关系等问题, 探索了海陆交互带的测量技术、地质环境承载力评价方法和陆海统筹地质编图等关键技术方法, 建立了湿地生态环境评价体系及海岸带环境地质调查评价标准, 局部地段开展了地质环境监测工作, 促进了“ 海陆联动” 和“ 海陆一张图” 的工作, 提出了减灾防灾、湿地保护和恢复建议, 为沿海地区的经济发展规划、环境保护及减灾防灾提供了系统的基础地质资料和科学依据^{[21, 22, 23]}。此外, 2005— 2013年实施的“ 海南省近海海洋综合调查与评价” (“ 908专项” ), 系统地对海南岛海岸带生态系统进行了调查和评价, 摸清了其自然资源环境的基本特征, 评价了其环境承载力, 为海洋经济发展和海洋规划管理提供了详实的基础信息^{[4, 24]}。

近年来, 海南省也开展了一批海岸带地质调查和评价项目, 如“ 海南省琼州海峡多目标地球化学调查” 、“ 海南岛1∶ 25万生态地球化学调查” 、“ 海南岛重点海湾环境地质综合调查(海口段)” 和“ 三亚海岸带综合地质调查与评价” 等项目, 大致了解了海南岛近岸20 m水深以浅海域的地形地貌、海岸动态、底质类型、沉积地球化学特征和水动力特征等, 并对重点岸段(如海口、三亚等)的资源分布、水工环地质、潜在地质灾害、岸滩形成演化、环境质量和承载力进行了初步分析, 可服务于滨海资源开发、城市建设和环境保护。2015— 2017年期间开展的三亚海岸带调查, 调查精度可达1∶ 5万, 研究了区域内岸线的类型、分布和时空变化规律(表1), 对海湾的稳定性进行了分析, 对三亚海域的工程地质情况和潜在地质灾害进行了圈定(图4), 并对三亚海岸带的保护和开发提出了建议^[25]。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 三亚海岸带不同类型岸线长度的变化 Tab.1 Length change of shoreline for different types in Sanya coastal zone 时间节点 沙质岸线 长度/km 基岩岸线 长度/km 人工岸线 长度/km 岛屿海岸 长度/km 合计 长度/km 1987年 125.1 69.3 18.9 5.6 218.9 2000年 125.7 69.3 20.0 5.5 220.5 2010年 119.9 64.9 39.4 6.0 230.2 2015年 119.0 64.1 49.0 6.1 238.2

表1 三亚海岸带不同类型岸线长度的变化 Tab.1 Length change of shoreline for different types in Sanya coastal zone

图4

Fig.4

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	图4 三亚海岸带环境地质图[25]Fig.4 Environmental geological map of Sanya coastal zone[25]

海南岛周边砂质沉积物沿岸呈带状分布, 基本位于离岸20 km以内, 以琼北、琼西南和琼东海域分布较为集中, 其中以琼州海峡东西口和琼西潮流沙脊规模最大(图5)。海南省海砂资源富含锆、钛, 因此可提取锆英石、钛铁矿等重矿物。锆、钛砂矿勘查也随之开展, 但这些勘查大多集中在海岸带水上部分。2000年以来, 海南省陆续实施了昌化港、陵水新村港、万宁港北港、东方感城港和万宁保定海的浅海锆、钛砂矿普查-详查等项目, 探获一批潜力较大的浅海锆、钛砂矿, 其中大型矿体1处, 小型矿体5处, 并在海南岛近岸浅海圈定9个找矿远景区(包括5个Ⅰ 级远景区和4个Ⅱ 级远景区)^[26]。2010— 2014年, 中国地质调查局实施了“ 海南岛浅海砂矿资源潜力调查与评价” 项目, 首次以1∶ 25万比例尺查明了海南岛周边30 m以浅水域的表层沉积物类型、分布、矿物组成、化学特征和沉积动力要素, 并根据成矿控制因素圈定了4处浅海砂矿的资源潜力区, 然后对其成矿潜力进行了综合评价(图5)^[26]。2013年以来, 海南省根据实际需求, 部署了“ 海南岛东部陵水— 文昌近浅海(70 m水深以浅)锆、钛砂矿预查-普查” “ 南海固体矿产资源潜力调查评价” 等项目, 对海南岛周边成矿条件好、资源潜力大的海砂区进行了较大比例尺的调查, 其中在海南岛东部文昌— 琼海一带新发现金红石、锆英石综合砂矿体2处, 金红石630万t, 锆英石340万t, 钛铁矿570万t, 矿床规模为大型^{[27, 28]}, 并利用单道地震技术反演了海砂的沉积厚度, 圈定了海砂资源潜力范围^[29]。经过多年的调查, 海南岛周边陆架区的沉积物类型、矿物特征和地球化学特征已基本查明, 并圈定出了一批潜力较大的锆、钛砂矿地球化学异常区和成矿远景区, 部分海域成矿条件良好, 勘查程度较高, 已开展了普查-详查程度的工作, 获得了多处锆英石、钛铁矿、金红石等的资源量, 成为海南海洋矿产的重要储备。

图5

Fig.5

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	图5 海南岛周边海域海砂资源分布[26] R.基岩; CR.珊瑚; G.砾石; S.砂; SG.砂砾; GS.砾砂; TS.粉砂质砂; ST.砂质粉砂; STY.砂粉砂黏土; YT.黏土质粉砂; TY.粉砂质黏土Fig.5 Distribution of marine sand resources around Hainan island[26]

近年来, 随着海洋开发的深入和陆域砂土资源的管控, 建筑用海砂(包括填料用砂)的开发和利用得到了更多的关注。2016年, 海南省在前期工作的基础上, 实施了“ 海南岛北部海砂资源调查评价” 项目, 首次对琼州海峡的海砂资源进行了系统勘查, 并通过地球物理、地质取样和钻探等手段, 查明了琼州海峡特别是东口浅滩区的海砂分布、沉积厚度、海砂质量等情况, 探获建筑用海砂资源量约19亿m³, 控制厚度达15 m, 其物探指示的资源潜力可达90亿m³, 海砂质量较好, 能够较好地满足周边海域重大海洋工程建设的需求(表2)^{[30, 31, 32]}。但海南岛周边其他海域的海砂调查工作尚未系统开展, 其资源潜力有待进一步查证。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 海南岛浅海砂矿资源量一览表[30, 31, 32] Tab.2 Table of marine sand resource reserve around Hainan island[30, 31, 32] 海砂分布区 面积/km2 赋存地层及地质特征 厚度/m 海砂资源类型及 品位/(kg· m-3) 水深范围/ m 估算或预测资源量 调查程度 文昌— 琼海海域 905 砂质粉砂-粉砂质砂层中, 裸露海底 2~18 锆英石0.8; 钛铁矿1.7; 金红石1.6; 白钛石2.7 30~70 金红石630万t、锆英石340万t、钛铁矿570万t、白钛石990万t 预查-普查 万宁保定海 32 全新统烟墩组地层, 灰黄-黄色、灰-灰绿色中细砂-粉细砂 1~20 锆英石1.9; 钛铁矿7.7 10~30 锆英石50万t、钛铁矿210万t(333以上资源量); 锆英石6万t、钛铁矿27万t(334资源量) 详查 三亚亚洲湾外海域 230 砂质粉砂、含砾泥、粉砂质砂、泥层中, 裸露海底 7~20 锆英石0.8; 钛铁矿1.8; 金红石2.0; 白钛石3.1 30~50 金红石750万t、锆英石240万t、钛铁矿680万t、白钛石1 180万t 预查 东方感城港海 53 中细砂为主, 含砾; 粗中砂次之 1~9 锆英石0.7; 钛铁矿4.1 3~12 锆英石17万t、钛铁矿70万t 普查 昌化江河口及外海 41 含砾中粗砂、细砂、粗砂 1~9 锆英石1.1; 钛铁矿5.0 5~35 锆英石4万t、钛铁矿20万t 普查 琼州海峡东口(海南一侧) 125 全新统潮流沙脊, 中砂、细砂 15 含泥量小于5% 5~20 海砂19亿t, 资源潜力约90亿m3 预查-普查

表2 海南岛浅海砂矿资源量一览表[30, 31, 32] Tab.2 Table of marine sand resource reserve around Hainan island[30, 31, 32]

海南省海岛众多, 有关岛礁的调查研究工作起步较早。20世纪50年代以来, 中国先后在西沙、南沙群岛开展了一系列综合地质调查工作, 其中1958— 1960年实施的全国海洋综合调查工作, 首次对南海的海岛进行了地形地貌、基础地质、水文地质等内容的调查^[5]。相关机构也在西沙的永兴岛、琛航岛和石岛实施了4口中、深钻井, 揭示了西沙碳酸盐岩台地中新世以来的演化序列, 并对岛礁的地质稳定性和油气资源进行了研究^[2]。1989— 1994年, 海南省组织实施了专项海岛资源综合调查, 调查范围包括了海南岛周边及西沙群岛, 首次系统查明了其分布、类型、规模、地形地貌、地质构造和环境要素, 出版了《海南省海岛资源综合调查研究报告》^[33]。2007年开始, 海南省实施了“ 海南省海岛(岛礁)综合调查” (“ 908专项” ), 对海岛的地理、地质、生态、气候和开发利用进行了调查, 形成了多个专项报告, 并编制了1∶ 5万比例尺的海岛图集(图6)^[34]。

图6

Fig.6

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	图6 海南岛周边海岛分布[34]Fig.6 Distribution of the islands around Hainan island[34]

近十年来, 海南省以海岛工程建设、资源开发、地质旅游和环境保护为出发点, 实施了多项海岛调查项目, 遵循陆海统筹原则, 采用多波束、侧扫声呐、无人机、浅地层剖面等高科技调查手段, 全面查明了岛礁及周边海域的地层结构、地貌发育、沉积环境、海洋动力和演化过程等, 并对海岛的资源开发利用、生态环境修复和地质灾害防治提出了建议。“ 海南岛周边岛屿地质及矿产资源综合调查与评价” 和“ 海南岛周边无居民海岛专项调查” 项目系统梳理了海南岛周边海岛的基本情况, 绘制了地形地质图件, 查明了海岛的基本地质概况和地形地貌特征, 对重点岛屿的水文地质、工程地质特性进行了分析, 查明了海岛的矿产、旅游、水、空间等资源情况, 对海岛的开发利用现状进行了系统调查, 同时对重点海岛的水下地形地貌、地层结构和沉积环境进行了调查, 为海岛的综合开发和保护提供了详实的基础数据(图7)^[35]。

图7

Fig.7

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	图7 海南省海岛地质调查成果[35]Fig.7 Island geological survey results of Hainan Province[35]

2015年, “ 三沙市重点岛礁综合地质调查与评价” (共3期)项目完成了对西沙宣德和永乐环礁的综合地质调查, 获得了该区域大比例尺的地形地貌、地球物理、沉积物类型、地球化学和水动力等数据, 查明了岛礁及其周边海域的地形地貌和水工环地质特征, 发现并分析了环礁区潜在海底地质灾害(海底滑坡)的分布、规模和形成机制, 对环礁区沉积环境进行了分析并划分了沉积相, 精细刻画了碳酸盐岩台地的地层结构和垂向特征, 研究了中新世以来碳酸盐岩台地的演化过程和发育模式(图8), 对西沙岛礁的开发管理和我国的海域维权具有重要意义^{[36, 37, 38]}。

图8

Fig.8

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	图8 西沙岛礁地质调查成果[36]Fig.8 Island geological survey results of Xisha Islands[36]