渤海湾曹妃甸深槽海区地形地貌特征及控制因素

褚宏宪，史慧杰，宗　欣，高小惠，方中华，刘晓东



渤海湾曹妃甸深槽海区地形地貌特征及控制因素

褚宏宪1，2，史慧杰1，2，宗欣3，高小惠1，2，方中华1，2，刘晓东1，2

（1.国土资源部油气资源和环境地质重点实验室，青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071； 2.海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，山东 青岛266061 ； 3.大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江 大庆163413）

摘要：通过研究浅层地震剖面、侧扫声纳和水深地形等数据资料，得出，曹妃甸沙岛的岬角地貌引起深槽海域局部潮流流速增大，甸头前沿深槽区以冲刷为主，最大水深达 42 m，刷新了渤海湾最大水深记录，深槽部位的侵蚀量最大，深槽南坡冲刷幅度大于北坡，工程建设后期深槽区侵蚀冲刷程度有变小变缓趋势。早期深槽的形成是由于浅部断层受深部构造影响发生阶梯状错断沉陷，海底地层形成古凹槽，但深槽海底地层沉陷速率略大于沉积速率，使得深槽海域长期保持了渤海湾最大的水深环境。初步得出在历史时期曹妃甸深槽经过2万a以上长期存在，深槽的走向经历了南北向-北东向-北西向的转化过程。认为地质构造、古滦河三角洲演变、海洋水动力作用和人类活动等内外营力作用共同控制了曹妃甸海区地貌体系的发育与演化。达到了研究渤海湾曹妃甸深槽海区地形地貌控制因素和深槽的地质演化的目的，为曹妃甸港的规划、运营期维护和未来发展提供科学依据具有重要意义。

关键词：曹妃甸； 深槽； 潮流； 沉积； 冲刷

［Foundation： National Natural Science Foundation of China，No.41276060，Special Foundation for Chinese Marine Geology，GZH201200504，121201005000150004］

曹妃甸位于河北唐山市唐海县南部海域，距海岸线约18 km，地理坐标38°55′N，118°30′E。“面向大海有深槽，背靠大陆有浅滩”是曹妃甸典型的地理优势，岛前南侧水深较大，甸头南侧500 m海域即为曹妃甸深槽，近年来，大规模的吹沙造地、工业建设改变了滩海区原有的海洋动力边界条件，势必引起港区周围海域潮流、地貌特征、冲淤过程、泥沙运动的改变。曹妃甸矿石码头位于曹妃甸甸头深槽边缘，码头前沿水深 25 m，在风暴潮或地震等外力触发下极易发生海底滑坡等地质灾害，直接威胁矿石码头安全，对曹妃甸港造成巨大的安全隐患。

曹妃甸港在规划、设计阶段由南京大学、河海大学、南京水利科学研究院等多家单位采用调查分析、卫星遥感、现场测量、数学模型和物理模型等多种手段，历时 10 a多对曹妃甸地质地貌、水文泥沙、波浪潮流等进行了大量的研究工作。根据陆永军等［1］研究，曹妃甸港主体工程建成后，甸头前沿深槽以冲刷为主，工程施工结束2～3 a后海底冲淤将基本达到平衡，深槽部位最大冲深约2.1 m 。2008年青岛海洋地质研究所在曹妃甸南部海区进行了1︰5万浅地层剖面、水深测量和地质钻探等工作，调查发现海底斜坡坡度较陡，甸头南侧存在海底滑塌和泥流现象。赵鑫等［2］开展了围填海工程对渤海湾风浪场影响的研究，得出曹妃甸港口工程对海域波浪场的影响较大，有效波高减少值达0.19 m。

综上所述，对于曹妃甸港甸头南侧海底斜坡及海底深槽的研究程度还不够，深槽是曹妃甸港存在的先决条件，曹妃甸港建成后深槽的地形地貌演变、边坡的稳定性是关注的重点。本文基于研究区最新获得的实测水深、全覆盖侧扫声纳等资料，研究曹妃甸深槽地貌独特特征、海底浅部地层结构，分析深槽的成因和演变及其地貌控制因素，以期为曹妃甸港的规划、运营期维护和未来发展提供科学依据。

1　资料及方法

资料主要来源于青岛海洋地质研究所 1990年、2008年实测高分辨率浅地层剖面同步水深测量共计2 050 km（图1），以及2013年7月在曹妃甸甸头南侧深槽重点海域进行的浅地层剖面、侧扫声纳和水深测量的加密测量共计 300 km，并收集了2004年曹妃甸水深地形图。海上导航定位采用美国Trimble公司DSM 132型差分GPS定位仪，定位精度小于 1 m； 水深测量采用走航式连续测量的方法，测量仪器采用加拿大生产的320M型数字测深仪，测量精度小于3‰； 为实现高精度测量，配置了涌浪滤波器用以消除海浪起伏引起的误差［3］，并采用声速仪准确测定海水声速，利用实测潮位站数据进行潮汐改正，从而使最终水深测量的精度达到10 cm，满足海底地形变化分析的高精度需要。水深基准采用曹妃甸当地理论深度基准面。本文利用上述获得的水深地形和侧扫声纳资料研究曹妃甸深槽区海底地形地貌特征，对获得的高分辨率浅层地震剖面进行了精细解释，取得了一些新的地质认识。

图1　研究区测线平面分布图Fig.1　Existing data distribution

2　地形地貌特征及控制因素分析

2.1地形地貌特征和地形变化分析

2.1.1海底地形地貌

曹妃甸沙岛位于渤海湾北部岸线转折处，呈长条状沿NE-SW方向延伸，沙岛以北现为曹妃甸工业区（图 2）。海底的地形和地貌较复杂，属于现代海洋动力地貌，主要划分为3个地貌体系单元，中间为曹妃甸深槽地貌体系，西侧为南堡海岸地貌体系，东侧为老龙沟泻湖地貌体系。

曹妃甸深槽地貌由曹妃甸浅滩和甸头前沿深槽组成，曹妃甸海岸段双重岸线特征明显，内侧大陆岸线为沿古滦河三角洲前沿发育的冲积海积平原，地势低平，外侧是曹妃甸、腰坨、蛤坨和东坑坨等沙岛构成的沙质岛屿岸线，与大陆岸线走向基本一致［4］。曹妃甸工程建设前，岛顶高程2～4 m，沙岛长约8 km，宽 400～700 m； 沙岛与大陆岸线之间为浅水泻湖区，分布有大片浅滩．平均水深约1.5 m； 高潮时大部分滩面被潮水淹没，仅中央沙堤出露。2003年曹妃甸开始大面积填海造陆，建设曹妃甸港口工业区，彻底改变了滩海地貌，形成前岛后陆的格局，障壁岛呈三角形突出于海中，对该区域的水动力、泥沙运动及地貌发育起着重要的控制作用； 甸头前沿即为渤海湾潮汐深槽水域，甸头南侧水下岸坡陡峻，30 m等深线距曹妃甸甸头仅500 m左右。

该深槽是渤海湾最深的水域，深槽走向近东西，底部为侵蚀洼地，与障壁岛形状类似，洼地呈三角形条带分布； 沟槽北陡南缓，北坡坡度为2°～4°，坡脚有海底滑塌分布，南坡坡度小于0.5°。槽底缺失全新世沉积地层，有侵蚀残留脊分布；深槽区的海底沙波走向为近南北向，与侵蚀洼地的延伸方向近于正交。海底沙波、沙脊在实测水深剖面、浅地层剖面和侧扫声呐图像上均有较清晰的反应（图3）。

图2　渤海湾曹妃甸海区水深地形及剖面位置图Fig.2　Topographic map of Bohai Caofeidian sea area

图3　深槽海域浅地层剖面显示的海底沙脊Fig.3　Sand waves on sub-bottom profile

35 m等深线面积约3.8 km2，深槽最大水深2006年测量为41 m，据2008年调查发现，深槽最大水深为 42 m，刷新了渤海湾最大水深记录，同时验证了曹妃甸深槽目前处于冲刷环境。深槽向东南方向延伸变浅，直通渤海海峡，其中30 m等深线长达26 km，宽约3～6 km。

2.1.2海底地形变化

通过对比曹妃甸海区2004、2008、2013年的实测水深资料，重点分析曹妃甸填海工程期间（2004年至今）甸头深槽内海底地形的变化情况。通过水深线的对比分析（图 4），深槽海域等深线总体保持了原有形态，0～30 m等深线基本无变化，35、40 m等深线面积增加较大。2004～2013年近10 a，35 m等深线面积增加了27%，2013年其面积达4.15 km2，其中北侧等深线变化不大，向南平均向外扩大100 m； 2013年40 m等深线面积达0.14 km2，增加了1.3倍，表明深槽部位的侵蚀量最大。为了更好地对比海底地形变化，在深槽部位选取横切甸头深槽的 N-S向剖面，剖面位置见图2。

该剖面长6 000 m，代表性点位的水深变化见表1。从表1和图5可以看出，N-S剖面整体上以侵蚀冲刷为主，个别地方有轻微淤积。冲刷最剧烈的地方在距起点1 600 m处，近10 a冲刷了1.9 m，总体上在水深大于35 m区域冲刷的更为厉害。对比三期水深数据发现，水深最大值都在距起点900 m处，说明甸

头深槽轴线在工程建设期间较稳定，无明显迁移趋势，但水深值增大，南坡冲刷幅度大于北坡； 不同年份的监测数据表明侵蚀厚度有变化，2004～2008年冲淤速

率变化范围-4～ -44 cm/a，平均值-14.9 cm/a，2008～2013年冲淤速率变化范围-4～ -22 cm/a，平均值-7.2 cm/a，2004～2013年冲淤速率变化范围-6～ -19 cm/a，平均值-11.1 cm/a，可以看出2004～2008年深槽区海底侵蚀冲刷的程度较大，2008～2013年海底侵蚀冲刷的程度变小变缓。

图4　深槽侵蚀洼地海域水深等深线对比图Fig.4　Depth contour comparison in deep-groove sea area

表1　N-S向地形剖面代表性点位水深变化Tab.1　Water depth change in N-S trending section

2.2沉积特征

图5　N-S向地形剖面2004、2008与2013年的水深变化Fig.5　Water depth change in N-S trending section

通过对地震剖面的频率、振幅和反射波特征等属性进行解释，以及侧扫声纳声图的判读，结合地质取样工作，进行海底表层沉积物的实验测试和沉积物分类，研究沉积物的空间分布特征和变化趋势。

2.2.1沉积物类型

曹妃甸海域沉积物类型从浅水区到深水区，可划分为潮滩相、浅海相、沙坝相 3个沉积相。潮滩相主要为粉砂和粉砂质砂，沉积物粒径较细； 浅海相沉积物以粉砂质黏土和黏土质粉砂为主，沉积物较细，在深水区沉积物粒径最细； 沙坝相沉积物主要为细砂和中砂，粒径较粗； 沙坝向陆侧的泻湖-潮滩相沉积物又变细，主要为粉砂和粉砂质砂。从平面分布上，沉积物粒径分布规律是由海向陆沉积物的变化为细—粗—细［5-6］。沉积物另一平面分布特征是东粗西细，曹妃甸以东沉积物粒径比西侧粗，反映出曹妃甸海域表层沉积物搬运历史应为东侧滦河口入海泥沙，自河口一直搬运到南堡滩海附近，随流速的降低细粒沉积物搬运到曹妃甸西侧。目前随着滦河流量减少和沿岸水土保持治理，泥沙供给量总体呈减小趋势。

底质沉积物分布与海洋水动力环境条件具有较好的一致性，粉砂、细砂、粗粒沉积物分布于海底水动力条件较强的位置，淤泥质粉土等细粒沉积物分布在水动力条件较弱的位置。

2.2.2沉积物运移趋势

2005年曹妃甸进海路建成后，甸头南侧深槽区域潮流流速有所增大，港池内潮流流速降低，甸头前沿深槽内以冲刷为主，港区和潮沟内以淤积为主［7］。曹妃甸东北侧老龙沟水道的潮流流速有所降低，老龙沟深槽宽度有减小趋势，深槽有向西摆动趋势［8］。进海路的建成将曹妃甸以北浅滩的北部淤积区分成东、西两部分，淤积强度也较进海路建成前有所增加，部分淤积厚度达6 cm以上。曹妃甸东南侧向东北绵延的淤积区以及蛤坨东侧的海沟淤积量较建成前有所减少。南堡南侧的冲刷区面积较进海路建成前略有减小，冲刷区以南淤积区面积略有增加，南堡西侧的顺岸淤积带略有加强，但变化量均较小。其他地区的冲淤趋势及强度与进海路建成前基本一致。

2.3地形地貌的控制因素

海底地貌的发育和演化受到了地球内外营力的综合作用，曹妃甸海岸地貌类型复杂多样，地质构造形成的古地貌是控制区域海底地貌的基础，曹妃甸海区经历了古滦河三角洲的演变，波浪和潮流等现代海洋水动力对海底的侵蚀和堆积作用是塑造曹妃甸海底地貌的重要因素。

2.3.1地质构造基础

2.3.1.1区域构造特征

渤海湾盆地为新生代裂陷盆地，其构造演化经历了古近纪断陷（裂陷）和新近纪以来拗陷（后裂陷）两个阶段，经过古近纪断陷阶段后，新近纪以来整体沉降［9］。曹妃甸海区的构造位置属黄骅拗陷北部的南堡拗陷腹地，基底构造活动强烈，燕山活动奠定了本区的主要构造格局［10］。控制渤海湾盆地古近纪拗陷发育的断陷主断裂均属盆地基底断裂，渤海湾盆地总体伸展方向为NW-SE向，其中北侧黄骅拗陷总体呈NE向撒开而向SW向收敛，呈左阶斜列分布，组成黄骅帚状分布断裂系［11］。

研究区内断裂构造较发育，位于 NW 向张家口—蓬莱地质构造带和 NE向华北平原地质构造带交汇区，周边存在多条活动断裂，历史上发生多次强震，主要有1976年唐山7.8级地震，1969年渤海7.4级地震，1976年宁河6.9级地震等。研究区南即为渤中活动断裂，地震烈度区划为Ⅶ度，本区潜在震源区上限划为6.5级，属地壳不稳定区。

2.3.1.2深槽地质构造成因解释

渤海地区所处的北华北盆地是中国东部一个规模较大的新生代裂陷盆地，其构造演化经历了古近纪断陷和新近纪以来拗陷两个阶段［12］，新近纪以来渤海湾盆地处于整体沉降阶段，强烈的隆起和断陷的构造格局对渤海海底地貌发育的控制作用明显。NE和 NNE为主的走滑断裂构造控制了海底地貌的基本格局［13］，堆积作用为主的渤海湾与新生代的拗陷相吻合，曹妃甸位于南堡拗陷的曹妃甸次拗，南堡拗陷是渤海湾盆地的一个中、新生代发育起来的小型拗陷，曹妃甸深槽也是沿断裂发育的，研究区内断裂十分发育，断层走向以北东和北东东向为主，其次为北西向，研究区内规模最大的北东向断裂系为沙北断裂带，由一系列平行的北东向断裂组成，该断裂系发育于古近纪，新构造期断裂，是影响本区的主控断裂。继续活动断裂构造控制了海底地貌的基本格局和晚第四纪以来的沉积。通过浅地层剖面解释成果，发现深槽海域断层较发育，为阶梯状地堑断层组合，且为高角度正断层，上盘下降，下盘上升，下降盘沉积厚度大于上升盘。前文已提及曹妃甸深槽的总体走向为北西-东南向，靠近曹妃甸沙岛南侧深槽走向为近东西向，向北东方向有一定延伸，因此浅部海底断层走向与曹妃甸深槽走向具有较好的相关性。海底80 m深度以内地层划分了T0～T6共7个反射界面，深槽处的各层地层均未缺失。但因海底浅部断层的存在，海底地层发生了明显的错断现象，深槽部位T1～T4地层界面均发生明显错断，且T4界面以上的地层在深槽部位均有地层厚度增厚的趋势（图6）。

图6　曹妃甸深槽浅地层剖面及断裂Fig.6　Sub-bottom profile of Caofeidian Channel

由此可见，曹妃甸深槽早期的形成是由于深部构造作用，深部构造处于缓慢沉陷过程中，浅部断层受深部构造影响发生阶梯状错断沉陷，海底地层形成古凹槽，上部地层逐渐沉积与沉陷具有较好的一致性，虽然深槽部位的地层沉积厚度大于其他部位，但地层沉陷速率略大于沉积速率，使得深槽海域长期保持了渤海湾最大的水深环境。

2.3.2古滦河三角洲演变

曹妃甸海区位于渤海湾北部，为古滦河三角洲发育区，各时期的三角洲发育厚度和轴线位置不同，渤海湾构造格局对海底地貌的发育起着控制作用，不同时期三角洲厚度变化与各时期气候变化和海平面变化、古河流、海洋浪潮流环境等有关，曹妃甸地区的古滦河三角洲发育于全新世中期。晚更新世早期，渤海开始海侵，海平面上升为稳定的高海面时期。晚更新世晚期为晚大理盛冰期，气候寒冷干燥，海平面下降剧烈，约为150～160 m，大规模的海退造成陆地的强烈侵蚀，渤海地区长时间出露成为陆地沉积环境，华北平原河流纵横，发育了以河流相沉积为主的陆相层。当时的曹妃甸深槽位置为古河谷或古河道。早全新世时期，气候普遍转暖，海平面回升，曹妃甸地区变为滨岸浅海区，发育了滨海相沉积地层。全新世中期，出现了冰后期最高海平面，古滦河三角洲开始发育，滦河三角洲是多期三角洲的复合体，它的发育模式是三角洲扇形体从西向东迁移，迁移到复合体东端之后再回到西端，并向前加积，再重复从西向东的迁移过程。全新世晚期约800 aBP左右，海平面下降，海水退到现代海岸线位置［14-15］，滦河改道北迁，缺少泥沙供应的三角洲停止发育，风浪、潮流开始对三角洲起蚀退改造作用。由此可见，曹妃甸地区在全新世晚期以来处于废弃的三角洲沉积环境，逐渐形成了现今的海岸地貌和深槽地貌［16］。

通过对T0～T6反射界面解释成果分析，深槽位置T0～T5反射界面形态与海底深槽地形均具有较好的一致性，各反射界面最深点位置与现在海底地形基本一致。T0反射界面为目前的海底，T1、T2反射界面显示，西侧深槽走向为北西向，东侧深槽走向为北东向。T1、T2反射界面之间为三角洲相沉积，沉积厚度5～30 m，中部与西部分别有两个南北方向厚度最大的区域（图 7a），与三角洲扇状体的轴线大体一致。该层有发育于古滦河三角洲之上的古河谷，为河流相沉积亚层，切割三角洲形成古河道，这是埋藏于海底的第一个古河道带［17］，具有交叉网状特点，其中河流沉积物最大厚度达15 m（图7b）； 古河道在全新世海侵海平面上升的过程中，被泥沙沉积逐渐掩埋称为埋藏河谷，在现代海水潮流的侵蚀作用下逐渐形成侵蚀洼地地貌。T3反射界面显示，曹妃甸深槽走向为北北东向。T14反射界面显示，曹妃甸深槽走向为南北向，同时在调查区的西南角发育一个近南北向的深槽。T4、T5反射界面显示，曹妃甸深槽开始发育时期，深槽的范围较大，其最深点位置与现在地形一致，走向近南北向。T5反射界面在海底下60 m左右，而据曹妃甸深槽区96-24孔地质资料，孔深42 m地层对应地质年代为18 595 aBP±680 aBP与21 663 aBP± 750 aBP之间［14］，因此T4、T5反射界面为早、中更新世陆相沉积层侵蚀界面，年代更为久远。由此可以保守得出在历史时期，曹妃甸深槽是经过2万a以上长期存在，深槽区为多期古河道发育区，深槽的走向经历了南北向—北东向—北西向的转化过程，在曹妃甸港口的百年设计使用期内是有利的。

图7　T1～T2三角洲厚度及古河道沉积厚度图Fig.7　Map of delta thickness T1～T2and ancient river distribution

a.三角洲； b.古河道

a.delta； b.ancient river

2.3.3海洋水动力作用

曹妃甸近岸海区无大河注入，流入本海区的主要有大清河、小清河、青龙河等小型河流，上游来水来沙量极小，径流影响基本可以忽略。因此，现代海洋水动力条件是塑造曹妃甸海岸地形地貌的主导因素，现代水动力条件主要包括波浪和潮流。

2.3.3.1波浪作用

波浪作用对曹妃甸沙岛及岸滩影响较为明显，特别是大风天气造成的大浪、中浪对含沙量和岸滩形态塑造有重要作用。在小浪或无浪气象条件下曹妃甸海域含沙量不大，随着风浪增大，海域含沙量剧增，五级风浪海域含沙量是二级风浪的40倍以上；当发生风暴潮时，海底冲刷变化较大，使人工岛等设施周围冲刷侵蚀加大［18］。

2.3.3.2潮流作用

曹妃甸海域位于渤海湾口北侧，主要受渤海潮波系统控制，潮汐性质属于不规则半日潮。潮流基本呈往复流形式，涨潮流向西，落潮流向东； 涨、落潮水流受地形控制作用明显，近岸浅滩海区潮流主流流向有顺岸或沿等深线方向运动的特点。曹妃甸深槽海区潮流动力为渤海湾最强，存在潮流流速局部增大区，且分布形态与海底地形分布相似，潮流流速自甸头向外海随着岬角效应的减弱而逐渐减小［21-22］。古滦河入海泥沙经动力较强的波浪与潮流共同搬运作用，经横向堆积形成了曹妃甸离岸沙坝，沙坝形成的岬角地貌构成了深槽的边界条件，也是深槽形成与维持的重要海洋动力条件。独特地形条件引起局部潮流增大，海底冲刷能力强，使深槽呈轻微冲刷态势。

2.3.4人类活动作用

自2003年建设连接曹妃甸沙岛与大陆的长18 km通道公路以来，曹妃甸港区开发强度日益增大，25万t矿石码头等工程相继建成，日益增强的人类活动在很大程度上改变了曹妃甸海区的水动力条件和地貌演变趋势，在局部岸段人类活动已经成为影响滩槽冲淤演变趋势的主导因素。

曹妃甸进海路的建设将南堡海域划分为东部和西部两个海域，东、西部海域涨落潮流不能进行交换，各自形成了独立的封闭体系，因此在泥沙运移时形成了各自的淤积区。在青林路大堤两侧的淤积区，从卫星遥感图片上也可以清晰的看出，水深逐渐变浅，泥沙沉积逐渐形成。

另外，根据陆永军等对曹妃甸港工程效应的研究，由于曹妃甸港区大面积回填施工改变了海洋动力边界条件，深槽区域潮流流速增大，港区以北潮流速降低，使得近工程区海域含沙量减小。工程建设初期，曹妃甸深槽区以冲刷为主，曹妃甸港北侧港池和浅滩以淤积为主，施工后3 a内曹妃甸深槽海域海底冲淤基本达到动态平衡状态［23］。根据水深监测的数据分析结果，2004～2008年深槽区海底侵蚀冲刷的程度较大，2008～2013年海底侵蚀冲刷的程度变小变缓，海底侵蚀程度的变化与2003年开工建设的曹妃甸工程有较大的关系，工程建设初期，深槽区域潮流流速变化大，海底侵蚀冲刷加剧，2008年以后为工程建设后期，大面积的回填改造早已完成，地面工程的建设对海洋环境动力边界条件基本没有影响，曹妃甸深槽海域海底冲淤逐渐达到动态平衡，以轻微冲刷为主。

3　结论

1）曹妃甸海岸地貌具有双重岸线特征，以曹妃甸沙岛呈岬角为界，内侧大陆岸线原为沿古滦河三角洲前沿发育的冲积海积平原，现吹填造陆为曹妃甸工业区，形成前岛后陆的格局。曹妃甸甸头前沿500 m即为潮汐通道深槽，为渤海湾最深处，最大水深达 42 m，形成沙岛与深槽相伴的独特曹妃甸深槽地貌。曹妃甸深槽的总体走向为北西—东南向，靠近曹妃甸沙岛南侧深槽走向为近东西向，向北东方向有一定延伸。

2）通过2004、2008和2013年的水深资料对比分析，深槽海域等深线总体保持了原有形态，深槽轴线位置没有明显移动，深槽洼地区处于轻微冲刷，近10 a，35 m等深线向南移动约100 m，40 m等深线面积增加1.3倍，深槽最大冲淤速率-19 cm/a。表明深槽海区为冲刷环境，深槽部位的侵蚀量最大，深槽南坡冲刷幅度大于北坡，2008年以后深槽区侵蚀冲刷程度有变小变缓趋势。

3）曹妃甸深槽区断层较发育，为阶梯状地堑断层组合，有多期古河道发育，古河道具有交叉网状特点，初步得出在历史时期曹妃甸深槽是经过2万a以上长期存在，深槽的走向经历了由南北—北东—北西向的转化过程。

4）沉积物从沿岸到深水区粒径由粗到细变化，曹妃甸沙岛近岸浅滩主要为细砂，深水区底质主要为粉砂质粘土。总体上呈近岸浅滩区沉积物粒径粗，深水区沉积物粒径细的分布规律。

5）曹妃甸深槽海区地形地貌的发育受到了地质构造、古滦河三角洲演变、海洋水动力和人类活动等内外营力的共同控制作用。海底深部构造的沉陷是形成曹妃甸深槽海区地形地貌的基础，深槽海底地层因浅部断层沉陷作用形成海底凹槽； 在海洋水动力作用下古滦河废弃三角洲演变形成了曹妃甸岬角地貌和深槽地貌，曹妃甸工程建设对潮滩的淤积作用明显增强，并使深槽区处于冲刷环境。

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Studies on the controlling factors of the sea topography and the geological evolution of the deep grooves of the Bohai Bay and Caofeidian deep trench are significant to establish a scientific basis for the planning，operation，port maintenance，and future development of Caofeidian.

（本文编辑： 刘珊珊）

Characteristic geomorphology and controlling factors of Caofeidian Channel in the Bohai Bay

CHU Hong-xian1，2，SHI Hui-jie1，2，ZONG Xin1，2，GAO Xiao-hui1，2，
Fang Zhong-hua1，2，LIU Xiao-dong1，2
（1.Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environmental Geology，Ministry of Land Resources，Qingdao Institute of Marine Geology，Qingdao 266071，China，2.Laboratory for Marine Mineral Resources，Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology，Qingdao 266061，China，3.Daqing Drilling & Exploration Engineering Corporation No.2 Drilling Company，Daqing 163413，China）

Received: May 15，2014

Key words:Caofeidian； channel； tide； deposit； wash Abstract: In this study，using the shallow seismic detection，side-scan sonar，and bathymetric survey data of multiple historical periods，we outline geomorphic features and characteristics of the bottom sediments of the Caofeidian Channel.Results indicate that unique terrain conditions cause the local enhancement of the tidal current.The channel at the front end is dominated by erosion，and the maximum water depth reaches 42 m，which sets the highest record for water depth in the Bohai Bay.The greatest amount of erosion is at the channel，and the scouring magnitude on the south slope is greater than that on the north slope.The scouring degree of seabed erosion was smaller in the project construction period.We can preliminarily conclude that the formation of the early channel occurred because of shallow step-fault subsidence due to the influence of the deep structure.However，the subsidence rate of the deep structure is slightly less than the deposition rate of the upper strata，and thus，the channel sea area maintains the maximum depth of the Bohai Bay.The Caofeidian Channel has existed for more than 20 000 years.The directional trending of the channel has experienced a transition from NS to NE and then to NW.We conclude that endogenic and exogenic processes，such as those of the geological structure，the evolution of the ancient Luanhe River Delta，marine hydrodynamics，and human activity have jointly controlled the development and evolution of the geographic system in the Caofeidian sea area.

中图分类号：P737.23

文献标识码：A

文章编号：1000-3096（2016）03-0128-10

doi：10.11759/hykx20140515002

收稿日期：2014-05-15； 修回日期： 2014-12-03

基金项目：国家自然科学基金项目（41276060）； 国家海洋地质专项（GZH201200504，121201005000150004）

作者简介：褚宏宪（1973-），男，山东枣庄人，教授级高级工程师，硕士，主要从事地球物理调查研究，电话： 13583252258 ，E-mail：chx-8@163.com