0 引言

三亚市是著名的热带海滨风景旅游城市和旅游度假胜地，也是“一带一路”国家发展战略的重要支点城市，三亚机场在地区旅游业发展中发挥了支撑和引领作用。近年来随着航空业务量的持续快速增长，三亚机场现有设施和负载容量已经不能满足三亚市客运量增长的发展形势，最终确定三亚新机场通过填海造陆的方式在红塘湾海域进行建设 （孙伟，2012；王艳红，2017）。红塘湾位于三亚市天涯区，三面环山，东临天涯海角，西接南山、大小洞天，南部面向广阔南海，与西岛隔海相望。交通便利，区位优势明显，邻近G98环岛高速、G225国道和环岛高铁。红塘湾海岸线是大三亚湾海岸线的延伸部分，是三亚最后一片城市型湾区，东侧为三亚湾，西侧为崖州湾，整个区域处于天涯海角景区与南山景区之间。三亚新机场人工岛为离岸式，位置位于东经 109°13′26″~109°16′40″，北纬 18°13′54″~18°16′00″，同时为了减缓工程对岸滩冲淤环境的影响，还需要建设人工补沙、离岸潜堤、拦沙堤、生态护岸等岸滩防护工程（赵永印和吕彪，2017）。因此，围绕该区开展陆海一体的地质结构、岩土体特征研究工作（吕志锋等，2018），为三亚新机场工程建设提供地质对策建议。

目前地质结构的研究方法较多，主要有3种（张洋洋等，2013），分别是钻孔法、剖面法和多源数据交互法。各类方法侧重点不同，需求的地质数据和工作难度也不同。钻孔方法在众多的技术方法中利用较为广泛，钻孔数据直观、简单，各类地层数据等重要信息容易从钻孔数据库中获得（徐锡伟等， 2000），但对交叉地层等处理较难；剖面方法利用地质勘探资料，划分成二维地质剖面（明镜等，2008），要求相邻剖面之间地质信息具有较高相似性；多源交互方法是基于遥感、物探、钻探、地质等多源数据为基础（李晓军等，2014；常玮，2015），地质信息准确性高，缺点是多源数据之间的融合工作量大。因此，本次工作采用井震结合手段，既避免多源数据融合的大量工作，又能较为精准反映真实的地层结构。

1 工作方法与研究内容

基于海陆统筹整体思路，通过单道地震剖面和与海陆域钻孔资料的综合分析，基本查明该区海岸带工程地质条件。单道地震调查工作基本覆盖包括三亚机场规划区范围的红塘湾海域地层，获取了海底面以下 80 m 地层的物探资料和解译数据。 SYHY01 钻孔则揭示了该区 137 m 深度的岩心数据和地层情况（图1）。

本次使用的单道地震测量系统获取的地震剖面清晰可靠。设备主要参数如下：

型号：Geo-Spark 2000J电火花单道浅地层剖面系统

震源控制：Geo-Spark 2000X-7KJ Spread

震源：Geo-Source200 Light Weight

水听器：Geo-Sense Mini-streamers 24 单元单道水听器

数据处理：GeoSuite

记录器：Mini-Trace Ⅱ

垂向分辨率：优于0.3 m

生产厂家：GEO Marine Survey Systems公司

2 钻孔地层分析

2.1 实测钻孔地层特征分析

SYHY01 孔位于三亚市红塘湾水深 10~20 m 海区（图1），进尺137.6 m。由于该钻探与其他钻孔距离适中，连接成钻孔剖面可较好反映本区陆海地层特征，同时实测单道地震测线 QH5 穿过该钻孔，因此选择该孔进行井震结合的地层综合分析。

地层整体特征与现有的海南省区调成果对比分析（魏昌欣等，2011），研究区主要表现为海陆交互沉积地层。0~80 m深度的地层以黏土（淤泥）-粉砂（中砂）的沉积韵律为主要特征，大致可划分出 5 个沉积旋回（图2）。第一沉积旋回 0~12.18 m 为全新统烟墩组（Qh³y）滨海相沉积层（左书华等，2018），第二沉积旋回 12.18~33.27 m 为下更新统秀英组 （Qp¹x）滨海堆积潟湖沉积层，第三、四、五个沉积旋回 33.27~80. 00 m 为上新统望楼港组（N₂w）。从自然伽马的测井曲线同样可以看出 80 m 深度范围内地层呈现出明显的粒度变化上的韵律特征。80~124 m 以黏土-粉砂或中细砂的互层沉积为主要特征，该段自然伽马测井曲线的小幅度振荡趋势更加明显，地层亦为上新统望楼港组（N₂w）。126. 0~137.6 m 主要为半固结黏土及其风化层，为中三叠统（T₂）的残坡积，自然伽马测井曲线的趋势比较稳定。

2.2 工程地质层划分

通过分析中国区域地质志（海南志）（海南省地质调查院，2017）和海南省三亚市1∶5万地质灾害详细调查报告（海南省地质调查院，2016^①）相关内容，结合海域物探剖面和搜集钻孔数据，分析实测钻孔工程地质特征，综合得出红塘湾海岸带地区50 m以浅地层的工程地质特征如下（图3）：

红塘湾地区地层可大致划分为 9 个工程地质层。岩性上看，主要有黏性土层、砂类土层和黏性土-砂类土交互层（彭鹏等，2017）。第 1和 2工程地质层为流塑-可塑淤泥质黏土和粉质黏土，层厚 2.6~8.1 m，标贯数据显示该层为松散土层，抗剪强度小，承载力低（吕志锋等，2018）。下伏的两层砂类土层为粉砂层及粉砂、砾砂层，其中粉砂层为第3 工程地质层，层厚 1.8~3.4 m，稍密—中密，承载力高，可作为海上平台桩基持力层。但应注意砂土液化的风险。下伏软弱粉质黏土层为第 4 工程地质层，为中密—密实，但应注意桩基的刺穿风险。粉砂、砾砂层为第 5 工程地质层，该层厚度 5. 0~10. 0 m，土层密实度较好。第 6~9 工程地质层基本为可塑—硬塑粉质黏土层。

3 地层单元特征

3.1 地层单元划分

根据研究区地震剖面的反射结构、波组特征和上超、下超、顶超、削蚀、缺失等地层反射终止方式的分析和研究（李近元，2010；赵卫等，2021），结合分析钻孔资料，对全区地层剖面的地层层序反射界面进行了划分（图4）。将海底地层自上而下划分为 5个地震反射界面（T₀、T₁、T₂、T₃、T₄）和 4个沉积地层单元（自上而下依次为U₁、U₂、U₃、U₄），分别对应全新统烟墩组（Qh³y）、中更新统北海组（Qp²b）、下更新统秀英组（Qp¹x）、上新统望楼港组（N₂w）。

3.2 海底典型地层剖面与钻孔对比

测线 QH15P 贯穿研究区南北（图1），可有效反映近岸向海方向地层变化趋势，通过与钻孔的井震对比研究，红塘湾海底第四纪地层近岸薄，远岸整体发育很厚，据实测 SYHY01 钻孔资料揭露第四纪地层埋深达到 140 m 以上，推测远岸第四纪地层埋深更深。红塘湾海底地层为典型进积式斜切结构，广泛发育有埋藏古河道沉积物，地层侵蚀与充填发育，代表了当时很强的水动力沉积环境。浅部多黏土及粉质黏土，中深部多发育巨厚的细砂及较密实的黏土，地震波整体穿透深度达 80~100 m，基岩未能穿透。东北部发现小规模断层及浅埋基岩，该断层性质为正断层，为非继承性活动断层，最大断距约12 m，对后期工程建设影响如何需进行进一步专题研究；浅埋基岩主要分布在近岸，为陆地山体向海底的自然延伸。

3.3 地震单元划分

全新统烟墩组（U₁）位于海底面 T₀ 和 T₁ 之间。上界面是T₀界面，为海底面，埋深范围0~31 m，近岸浅远岸深，阶梯状分布，等深线大致平行于海岸线，最深处位于红塘湾西南部，最深可达 31 m；T₁界面为淤泥质与黏土质岩性地层的分界线，埋深范围5~40 m，最深处位于红塘湾西南部（图5）。

结合单道地震及收集钻孔资料的分析，烟墩组主要是淤泥及淤泥质的黏土、粉质黏土等，且海底多见人工改造痕迹，稳定性较差，受水动力影响活动性强，靠近海岸及湾内海域此地层缺失，大部分海域地层发育厚度小于10 m（图6）。

中更新统北海组（U₂）位于反射界面 T₁和 T₂之间。T₁界面为淤泥质与黏土质岩性的分界界面，近似水平层理，埋深整体变化范围在 5~40 m，最深处位于研究区红塘湾西南部；T₂界面为黏土质与细砂质黏土质混合岩性的分界界面，近岸处海域埋深浅，红塘湾西南部较深，最深处接近70 m，研究区整体埋深范围为18~70 m（图7）。

结合单道地震及收集钻孔资料的分析，北海组主要以黏性土为主，以陆相沉积环境为主（刘景儒等，2014）。红塘湾海域地层内多呈现平行、亚平行的内部反射层，局部分布有大大小小的侵蚀洼地，以埋藏古河道滞留沉积为主，河道内充填沉积物物性和动力条件不同而表现出多种类型的反射，侵蚀作用较强烈，局部受上覆下切河谷的侵蚀缺失，内部表现为进积、侧向加积或者波状的充填层，厚度变化较大，主要发育在红塘湾西南部（图7）。

下更新统秀英组（U₃）位于反射界面 T₂和 T₃之间。T₂界面为黏土质与细砂质黏土质混合岩性的分界界面，近岸处海域埋深浅，红塘湾西南部最深处可达70 m，研究区整体埋深范围为10~70 m；T₃界面为细砂质黏土质混合岩性与细砂质的分界界面，近岸浅，界面埋深等值线与海岸线基本平行，红塘湾南部埋深较深，最深可达105 m（图8）。

秀英组主要以细砂及黏土互层为主，为海陆交互相沉积环境（刘景儒等，2014）。秀英组在研究区内广泛发育，地层厚度为 6~50 m，红塘湾西北角厚度较薄，东南部厚度较厚，受电火花震源穿透能力限制，下层地震波传播受阻现象明显，地层单元追踪较为困难。

上新统望楼港组（U₄）位于反射界面T₃之下。T₃ 界面为细砂质黏土质混合岩性与细砂质岩性地层的分界界面，近岸浅、等深线与海岸线基本平行，红塘湾南部埋深较深，最深可达 105 m。T₄界面为细砂质与中砂质黏土质岩性地层的分界界面，埋深范围为 20~160 m，埋深最大位置位于红塘湾西南部，个别地区无法连续追踪。

结合单道地震及收集钻孔资料的分析，望楼港组主要以细砂层为主，海相沉积层发育（孙倩文等， 2019；张从伟等，2018）。地层整体厚度为 0~90 m，地层厚度最大位置在红塘湾西北部及西部区域。受地层单元岩性及电火花震源类型的影响，地震波传播受阻，该层位追踪难度很大，很多海域该层未穿透，更深处地层需借助钻孔资料进行进一步研究。

4 陆海一体地质结构

通过陆海联合物探剖面（贯穿红塘村—担油港 —机场规划海区）和钻孔资料分析（图9），初步查明了红塘湾地区上新世以来的陆海一体地层格架，从陆到海地层连续性较好，沉积厚度逐渐增加，地质结构稳定，自上而下具体为：全新统烟墩组（Qh³y）、上更新统八所组（Qp³b）、中更新统北海组（Qp²b）、下更新统秀英组（Qp¹x）、上新统望楼港组（N₂w）（孙倩文等，2019）。沉积岩层下伏中三叠世花岗岩基岩。

全新统烟墩组（Qh³y）：陆域和海域均有分布。陆域主要为粗砂和黏土为主的人工填土和种植土，下伏砾质黏性土的残坡积沉积。海域则以淤泥质和细中砂沉积为主。

上更新统八所组（Qp³b）：属于红塘湾区域地层，本次研究范围内实测资料未见分布。

中更新统北海组（Qp²b）：近岸陆域和海域广泛分布。海岸带地层岩性以砾砂为主，向内陆和海域方向地层均存在尖灭现象；海域钻孔中存在缺失现象，但远海区域分布较为稳定，且岩性明显变细。岩性特征从陆域的砾砂逐渐向海域的粉砂—粉质黏土过渡。

下更新统秀英组（Qp¹x）：近岸陆域和海域广泛分布。以砂质和黏土的互层沉积为主要特征。海岸带地区以粉质黏土—粗砂为主，远海地区以细沙 —黏土为主。

上新统望楼港组（N₂w）：近岸陆域和海域广泛分布。厚度较大，以砂层—黏土互层为主要特征。钻孔数据分析结果，近岸到远海地区一般均发育有 4~5个砂层，海域砂层厚度明显增加，单层厚度最大在20 m以上。

中三叠世（T₂）：以风化花岗岩为主，由陆向海基岩面高程由9.7 m下降到-165 m。陆域钻孔中发现夹有一层中风化的闪长岩层。另外该地层与望楼港组之间夹有一层三叠纪的残坡积粉土层。

区域整体上看，沉积地层厚度由陆向海逐渐增加，基岩层上覆地层厚度由陆域HTZK01孔的9.7 m 增加到海域机场规划区HDGSJ井的145.5 m。陆域地层中，八所组整体缺失。在红塘村附近基岩埋深较浅区域，秀英组和望楼港组亦出现缺失现象；海域地层发育比较完整，仅八所组未在钻孔及物探剖面调查范围出露，前人资料显示其分布在规划机场南侧及三亚湾海域，北海组在红塘湾近岸及规划机场北侧海域则出现沉积间断的现象。

1—第四系素填土；2—残破积砾质黏土；3—全新统烟墩组含砾黏土；4—中更新统北海组砾砂层；5—中更新统北海组粉砂质黏土；6—下更新统秀英组黏土-砂层；7—上新统望楼港组砂-黏土层；8—上新统望楼港组砂层；9—残坡积粉土；10—中三叠世风化花岗岩；11—中风化闪长岩；12—断层；13—钻孔；14—海水

5 结论

（1）红塘湾海岸带地区 50 m 以浅地层以黏土 （淤泥）—粉砂（中砂）的沉积韵律为主要发育特征，可划分出 3个沉积旋回。按工程地质可划分为 9个工程地质层，第③~⑦层工程地质条件较为稳定，第 ⑧层工程地质稳定性较好。

（2）研究区海域地层自上而下划分为 T₀、T₁、T₂、 T₃、T₄共 5 个地震反射界面，并相应划分出 4 个地震地层单元，自上而下依次为 U₁、U₂、U₃、U₄，分别对应全新统烟墩组（Qh³y）、中更新统北海组（Qp²b）、下更新统秀英组（Qp¹x）和上新统望楼港组（N₂w）。

（3）初步揭露了研究区上新世以来的陆海一体地层格架，地质结构稳定，自上而下具体为：全新统烟墩组（Qh³y）、上更新统八所组（Qp³b）、中更新统北海组（Qp²b）、下更新统秀英组（Qp¹x）、上新统望楼港组（N₂w）。沉积岩层下伏中三叠世花岗岩基岩。整体沉积地层厚度由陆向海逐渐增加。陆域地层中，八所组整体缺失，秀英组和望楼港组亦出现区域性沉积间断现象；海域地层中，八所组亦整体缺失，北海组在红塘湾近岸及规划机场北侧海域则出现沉积间断现象。

致谢 首先感谢课题组成员，为本文的数据采集、归纳分析、总结成果都倾注了大量的时间精力，该成果能够顺利发表是大家共同努力的结果，向大家表示感谢。此外感谢两位审稿老师，为我们提出了非常多的宝贵的、建设性的修改意见，使得论文整体质量得到极大的提升，特别感谢二位老师的辛苦付出。最后，在论文撰写过程中，学习和引用了学界大量的研究成果，在此谨向相关成果的作者表示衷心感谢。

注释

① 海南省地质调查院.2016. 海南省三亚市1∶5万地质灾害详细调查报告[R].

参考文献