香港海沙资源的勘探开发与管理

第%<卷第&期自然资源学报!"#$%&’"$(

)*#+,-../!""#年=月23456’7386’945’75:;345+:;

香港海沙资源的勘探开发与管理

张乔民

（中国科学院南海海洋研究所，广东广州>%"#"%）

摘要：海沙开采已成为仅次于油气开采的世界第二重要海洋开采业。%(<"年代以来?香港政府投资%@=A%"<港元为寻找海岸围垦填料进行了一系列的海沙勘探活动，在%<!<BC!香港水域发现!!个地点海沙资源储量=@&A%"<C#，其中(个地点&@!A%"<C#储量因覆盖层较厚或污染严重或海区环境特别敏感等原因被暂时搁置。%(("*!""!年共开采海沙!@=A%"<C#，为形成!%""DC!新土地的多项围垦工程提供了约一半的填料。基于地球物理勘探和钻探资料建立了香港海域第四纪层序和海沙产状地

质模型，发现和证实了含气沉积物地震剖面的声波浑浊现象。香港政府对海沙资源进行统一勘探和

统一管理，强调海沙开采的环境和生态影响评估，利用废弃的海床挖沙坑回填倾废的非污染海泥和

受污染海泥。我国内地海沙勘探管理可以从中取得借鉴。

关键词：海洋矿产资源；海沙资源勘探和管理；海洋地球物理勘探；第四纪地层；声波浑浊；香港

文献标识码：’文章编号：%"""$#"#=（!""#）"&$"#<>$"(中图分类号：E=&&

%前言

沙砾物质被广泛应用于建筑业、海岸围垦填料和海滩喂养F%*#G。随着陆地沙砾来源的逐渐枯竭和开采陆地沙砾环境压力的不断增加，开采海洋沙砾资源越来越受到重视。到%(("年代初，全球沙砾物质需求总量的%"H（每年约%&""A%"&1）来自浅海沙砾沉积物，海沙开采已经成

、为仅次于油气开采的第二大海洋开采业F%#G。美国大西洋海岸中南部陆架的海洋沙砾开采，主

要用于海滩喂养，已成为当地最重要的海洋矿产资源F!G。我国沿海社会经济高%(<"年代以来，

速发展，大规模海岸围垦和工程建设使得沙砾资源需求急剧增加，沙砾开采从陆地逐渐转移到河流、海岸和浅海地区，其中自发、无序采沙活动给国家资源和生态环境带来很大的破坏

、近期国土资源部、国家海洋局等有关部门正在采取多种措施特别加强对海沙开采和影响F#&G。

的管理。值得关注的是%(<"年代以来香港政府为了适应市政建设急剧发展和相应的大规模海岸围垦的需要，进行了全面的海沙勘探、大规模的海沙开采和系统的相关研究，取得了丰

IG富的成果和经验F>、。本文介绍香港海沙勘探开发和管理方面的经验，为我国其他地区尤其是

珠江口海区的海沙资源勘探和管理提供借鉴。

!香港海沙资源勘探开发概况

香港为山地丘陵溺谷型海岸，沿岸平地狭窄，必须以填海造地弥补沿海建设用地之不

香港填海造地面积已超过I"""DC!，大部分用于港口、机足F=G。%<>%年开始海岸围垦以来，

=G场、道路、街市和住宅区建设F>、。初期围垦填料主要来自城市垃圾和附近切割山坡的开挖弃

收稿日期：!""#$"!$%#；修订日期：!""#$"&$!%。

基金项目：广东省海洋与渔业局重大科技兴海项目（资助。’!"""(()"%）

作者简介：张乔民（，男，江苏姜堰市人，研究员，博士生导师，主要研究河口海岸动力地貌学、热带生物海岸与%(&!*）

河口海岸自然资源与管理等。香港土木工程署何良平博士、香港大学严维枢博士惠赠资料，特此致谢！致谢：承蒙香港宾尼公司+,-./)011,/博士、

$"-自然资源学报!"卷土，细粒骨料来自海滩，香!#$%年制定限制天然沙开采的法令&%’后转向港湾河口近岸浅水区。港第一次较大规模使用海沙填筑材料是!#%(年代启德国际机场跑道延长工程，从红磡湾外

-’海底开采海洋填料达)%(*!(+,$&%、。随着填海造地规模扩大和向较深水区发展，陆地和海岸

填筑材料的枯竭，以及新一代自航耙吸式挖泥船的产生，外滨海沙作为主要的围垦填筑材料在经济上和环境上都变得更加具有吸引力。!#"(年代以来，香港开始了一系列的外滨海沙资源勘探调查。首先是!#"(.!#"-年天水围工程通过%-/0,地球物理勘探和$%"个海上钻孔在深圳湾内外成功勘探出淤泥覆盖层以下的!(",$数量级的广泛和连续的古河道冲积沙砾层&"’。!#"/年开始海区详细地质调查和制图，海!#")年进行中西部海域寻找!*!(",$海沙的“

，洋填料来源研究”（1234567893:68;<4==7>9?@）!#"".!##%年进行为海港和机场发展计划$*

海底物质研究”（及相关后续调762,2>7>9?@）!(",$海沙需求全面调查香港海域海沙资源的“

查研究，填料管理研究”（!##!年进行了评价沙源经济可行性和环境影响的“<4==1252A6,65>

等项研究&%’。!#")年香港地质学会海洋地质组在香港召开海洋沙源专题研讨会，7>9?@）!#""年出版了论文集&#’。总共探明!#"(年以来共完成%%((多0,的浅地层测线和大量的海上钻探。

海沙储量)B+*!(",$&!(’。!##(年以来用于海洋填料资源和倾废管理工作的费用达$B(#*!("港元，其中约!B)*!("港元用于实地勘探，其余部分用于环境影响评估及其它相关研究&!!’。从

一系列围垦项目中广泛使用海沙，如九龙半岛西岸葵涌-号、!#"(年代中期开始，)号集装箱

使用海沙/%((*!(+,$），深圳湾西南岸天水围新市镇（使用码头（!#"-.!#"#年，!#"-.!#"#年，

海沙/+((*!(+,$），西九龙围垦工程（，赤腊角机场!##(.!##%年，使用海沙---(*!(+,$）

使用海沙)/((*!(+,$），竹篙湾迪斯尼乐园（使用海沙-"((*（!##/.!##-年，/(((./((/年，

等&%’。西九龙围垦工程、赤腊角机场和竹篙湾迪斯尼乐园三大工程形成香港海沙使用!(+,$）

&!/’量的两个显著高峰期（图!）。从香港海域挖掘的海沙总计约/B-*!(",$C为期间!##(./((!年，

的填海工程提供了半数填料，其余半数填料来自陆上采泥区、中国内地海域及公众拆建物

面积相当于九龙半岛的两倍&#’。在!##$年海沙开采的高峰期，料C共形成了/!((D,/新土地，

全世界$E+的疏浚船队集中在香港水域从事外滨沙砾沉积的开采和填筑作业&!$’。自航耙吸式挖泥船从淤泥层以下采挖沙层的最大深度已达到海面下约-(,&!$’

。

!期张乔民：香港海沙资源的勘探开发与管理"%+"

!"#香港海沙资源勘探的主要成果香港海域海沙资源的分布、储量与开发利用可行性

香港海沙资源勘探取得显著成绩。至#$$’年止，共查清了#%(%)*(的香#$%&年代以来，

.#&/分别位于深圳湾内外等((个地区（图(）。通过填料管理研港水域海沙资源储量+,!-#&%*"，

究，对所有沙体进行了经济可行性和环境影响评价研究。有些海沙分布区的海沙资源由于种

导致开采成本过高，覆盖层污种原因目前不宜开采而暂时搁置，如覆盖层较厚（如大于(&*）

染严重导致开采时引起环境污染和大量受污染淤泥的处理成本高，或海区环境特别敏感等。

香港各项围因此，多个海沙分布区的!,(-#&%*"海沙资源被暂时搁置.#&0#(/。#$$&年至(&&(年底，

垦工程使用海沙总量约",1-#&%*"，除去约&,$-#&%*"来自珠江三角洲和珠江口海域，其余部分

#(/采自香港海区.#&、。香港海域剩余可开采海沙预计可满足近期大部分围垦工程的需要。香港

政府鼓励尽量使用外来海沙及公众填料进行工程，以保存香港海域余下的有限海沙资源.##/。

图(香港海沙资源分布图.#&/

7;5,(G;H:9;I6:;84*3A8E*39;4?H34J9?H869K?H;42845B845L3:?9H海域第四纪层序和海沙产状地质模型

大规模海沙勘探的地球物理资料和钻孔资料为建立海域第四纪层序创造了条件.’/，而建立海域第四纪层序和合理的海沙产状地质模型也是大规模海沙勘探取得成功的重要条件。香港海域第四纪地层最早划分为上部含贝壳的海相粉沙质黏土和下部由交错的砾、沙和淤

后来分别命名为坑口组（和赤腊角组<=>?)泥组成的冲积物或崩积物.#!/，2345236789*3:;84）

这种简单的二分法使用多年，现在仍然是第四纪层序的基本框架.’/。分@3AB8)789*3:;84C.#’/。

别依据海沙勘探中有关的地震资料和钻探资料，有不完全一致的两套最新的第四纪层序方

席状海相淤泥层）、果洲段案。7DE?等.’/根据地震资料分析将全新统坑口组划分为将军澳段（

（海侵改造的滨面沙沉积）、全新世早期潮滩沉积）和东龙段（水道充填沉积）F8)@;6段（!个段，另外建立了局部性分布的位于坑口组和赤腊角组之间晚更新统横栏组（包括上部黏土质!"$

#""自然资源学报!"卷粉沙和下部含贝壳滨面沙）和深屈组（河口湾相和海相粉沙质黏土，具黄褐色氧化斑点和条

$%&。在地震剖带），以及位于赤腊角组之下的中更新统东涌组（喀斯特落水洞充填沉积）（图#）

面上辨认出了下、中、上#个区域性地震地层不整合面：位于第四纪地层基底的风化基岩表面的下部不整合面’!；位于横拦组基底的前间冰期高海面的中部海蚀夷平面(!；位于果洲段和)*+,-.段之间的上部全新世海侵海蚀夷平面(/。另外有位于深屈组和横栏组底部的第

$%&图#）。主要根据钻探资一河流切割面01!和位于坑口组东龙段底部的第二河流切割面01/（

料，香港海域第四纪地层划分由原来的海相—陆相二分法逐步发展为海相—陆相—海相—陆相四分法$!2&、六分法$!3&和五次海侵—海退循环的十分法地层模式$!"&。十分法主要依据前全

$!#&（通常比相应的!45年龄偏新世地层的铀系法、热释光法、热电离铀钍法等测年资料（表!）

老）和间冰期海洋沉积物在冰期低海面时期暴露并发育酸性硫酸盐土壤而形成的古干化壳（标志，并与氧同位素分期和)9>->等@!AAAB$!A&南极冰芯研究得出的%次67879*:;9<-==7>9;=?.<><）

冰期间冰期循环的结果对比，最老的陆相沉积物年龄为氧同位素!/期或距今44C!D4年以上。

图#香港海域与现有岩性地层有关的第四纪沉积层序地层模型$%&

0-GH#I9J.9F=9<>?7>-G?76KLM*;98N*?O*FGP*FG=*??987>9;Q->K9R-<>-FG8->K*<>?7>-G?76KL

’!下部风化基岩表面不整合面；(!中部海蚀夷平面；(/上部海蚀夷平面；

01!第一河流切割面；01/第二河流切割面

表!"#$%!&&’(香港外滨第四纪地质模型及其中的海相（和陆相（地层绝对年龄证据汇总表+!,-)）*）

S7T89!SK9*NN<K*?9G9*8*G-=78M*;98*NO*FGP*FG*NU-M@!AA4B7F;<.MM7?L*N7T<*8.>97G9;7>-FG9V-;9F=9

*NW.7>9?F7?LM7?-F97F;>9??9<>?-78.F-><-F->

地层组

全新世海相沉积

前!冰期陆相沉积

前!间冰期海相沉积

前/冰期陆相沉积

前/间冰期海相沉积

前#冰期陆相沉积

前#间冰期海相沉积

前4间冰期陆相沉积

前4间冰期海相沉积

前%冰期陆相沉积代号年龄@+7X)B氧同位素年代定年方法和资料来源!4$/D&5法（U-M[!AAA）Y!S!Y/S/Y#S#Y4S4Y%S%Z"H!"H!\#D"D\!4D!%D\!"D!AD\/4D/%D\#DD#!D\#4D#%D\#2D#"D\4#D^44D!/%23"A!D!!!/以及更老!光谱铀系法@U-M!"#$[!AADB$/D&热电离铀钍法@]H]H:IU-M[YHSHY=5.88*=K[未发表B$//&热释光法（)?-=9!"#$[!AA2）热电离铀钍法（]H]H:IU-M[YHSHY=5.88*=K[未发表）热电离铀钍法（]H]:IU-M[YHSHY=5.88*=K[未发表）

建立海沙产状地质模型对指导海沙勘探有重要意义。在天水围沙源调查中E.>>*F（!A"3）

首先建立海沙产状的两种基本类型：位于海相淤泥层之下的更新统河道沙和位于冲积层与

!期张乔民：香港海沙资源的勘探开发与管理2#*海相淤泥层之间干净细中沙层的全新统基底海侵沙"#$。%&’(（总结出海沙产状的+种类)*##）

型：更新统河道沙，全新统基底海侵沙席或潮流沙脊，属于全新统和现代的海洋水道沙，海底

",-$。./0（残留沙，沿岸海滩、近滨沉积、现代河道沙体及其向近海的延伸（图!）,11)）把海

沙产状+种类型改进为2种类型：各冰期的冲积物；全新世海侵期间前间冰期海相沉积改造产物（通常含贝壳屑较多）；河口潮间带和近滨潮下带沙沉积，为全新统崩积—冲积扇

更新统古河道或各冰期低海面时的冲积物是最改造产物")2$。根据上述的海沙产状地质模型，

主要的勘探目标")2$。其中有经济价值的海沙资源大多位于全新世潮汐水道与更新世古河道相一致因而淤泥覆盖层较薄的地方",!$。未来的海沙勘探战略应该放在水深大于,10的海区，那里的黏土质粉沙覆盖层较薄，有助于降低开采成本和减少环境影响")2$。

图!香港海域海沙产状类型示意图",1$

A/<B!%4&C037/48CD8C6C>737/’>’E7&C0’:C6’E’EE6&’8C63>:’44588C>4C

9全新统基底海侵沙席或潮流沙脊；4全新世和现代海洋水道沙；:全新世和现代海底残3更新统河道沙；

留沙；全新统坑口组，包括主体海相淤泥层和9、C全新世和现代沿岸和近滨沙。自上而下的沉积物层序：

更新统赤腊角组冲积层，包括3沙层；风化岩层；基岩层。4、:、C沙层；

!"!香港海域含气沉积物地震剖面的声波浑浊现象

香港水域海沙资源地球物理勘探地震剖面中经常出现与含气沉积物影响有关的宽窄不一的杂乱模糊反射图象带，从而无法判读该处的真实地层结构（图+），这种现象通常称之

"+、#$或气体空白（。香港海域专门的现场测试证明，为声波浑浊（34’567/47589/:/7;）<369=3>?/><）

声波浑浊带均与全新统海相淤泥沉积物中含有有机质生物分解形成的自由气体（主要是沼气）有关，沉积物中的自由气体（气泡）导致声脉冲被吸收、散射、能量迅速衰减和难以向下穿透",+$。在珠江口伶仃洋中部",-$以及世界的许多海岸和浅海水域",@$都有这种现象存在。富含有机质的细颗粒淤泥沉积物的快速堆积是这种生物沼气形成的理想环境。声波浑浊现象的出

"+$。声波浑浊反映的含气沉积现部位通常与海相淤泥层厚度增大的潮间水道位置一致（图+）

物不但严重削弱地球物理勘探效果，而且对研究沉积物土力学性质和作为重要温室气体之一的沼气的生物地球化学过程有重要意义",@$。所有上述重要科学技术成果可供我国内地尤其是珠江口海沙勘探和第四纪研究借鉴。

!

#"$香港的海沙资源管理海沙资源的统一勘探和管理

)*#1年代中期以来，为了适应香港市政建设急剧发展对作为海洋填料的海沙资源的大规模需求，政府大规模投资勘探并统一管理，分配给所有政府、准政府及大型私人工程项目使用和负责开采，形成香港政府现有的统一勘探和统一管理的海沙管理模式"))$。)*#*年成立

(’)自然资源学报!"卷

图-潮间水道含气沉积导致地震剖面上的声波浑浊现象#-%

J4C8-K2<B435@0<L4:C1><M@=4>=M2N4?4=O>1M@5?NOC1@1@@<>41=5?L4=01:4:=52=4?13>01::53

上部地层为坑口组，包括将军澳段和下部潮汐水道充填相K<PQ4M段，

该处出现声波浑浊现象，下部为赤腊角组。6$上部海蚀夷平面；J9$第二河流切割面海洋填料委员会专职海洋填料管理，并负责维持一个全面的数据库，包括各种工程项目已使用和预计将会使用的海沙数量统计资料，公众和有关团体可以随时阅览#!$%。

!"#海沙开采的环境和生态影响评估

除了由于覆盖层较厚、覆盖层污染严重或海区环境特别敏感等原因，海洋填料委员会决

规定采沙活动定搁置使用部分海沙资源外&香港政府还加强对挖沙活动对环境影响的管理，

必须遵守《环境监察及审核手册》所载的有关运作、监管及报告的规定，减少其对水质、海床生态及海岸环境的影响。香港政府在海沙开采区广泛开展了环境和生态调查，包括海底沉积剖面照相、海底照相和潜水照相等&评估海沙开采的环境和生态影响。主要的环境影响是自航耙吸式挖泥船作业中溢流产生的悬浮泥沙羽状体的形成和扩散。根据水力模拟研究和水质监测显示，妥善的挖沙工程通常只会造成暂时性的影响，并且限于挖沙区附近的局部范

有关生态研究亦证实，挖沙的影响只会局限在挖沙区附近的海床#$’%。所以，无论从技术、围#$"%。

经济或环境的角度看，与在香港陡峭、易于发生山泥倾泻的山边挖掘填料相比，选择挖掘海沙较为适当#!!%。

!"$废弃采沙坑的利用

有时深度可达()*的挖沙坑，通常需要相当海沙开采完成后&通常会在海底留下废弃的、

长的时间才能恢复。另一方面，香港每年有约$)))+!),*(非污染海泥需要卸置到指定的海上

并进行(*厚的非污倾废区，有约(-)+!),*(受污染海泥需要卸置到指定的东沙洲人工挖坑，

染海泥覆盖以防止污染物扩散。海洋填料委员会研究决定，利用废弃的海床挖沙坑回填需要

利用废弃的海处理的非污染海泥和受污染海泥，并分别于!’’,年!)月和!’’.年!$月起实施。

床挖沙坑回填非污染海泥和受污染海泥，既减低非污染海泥倾废和受污染海泥处理的成本，又有利于加快恢复挖沙区的自然环境和生态#!!%。所有上述海沙资源管理经验可供我国内地海沙管理借鉴。

参考文献%&’(’)’*+’,-.

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