基于GIS的Storegga滑坡区天然气水合物分解对海底斜坡不稳定性的区域评价模型研究

The relationship between gas hydrate and submarine slope stability is currently a new research direction about submarine landslides and gas hydrate environmental significance. A great many of the data about submarine hydrate dissociation affect to slope stability are not only spatial but also multi-sources, but most parameters can be extracted for a point. Only using these data to establish slope instability region assessment model lacks of systems analysis for combining point and line with polygon, not system management and effective use of spatial data. By GIS system, the systemic management of massive spatial data, the research analyses the Storegga giant landside area studied more deeply at present and extracts the main influence factors from it. Use of limit equilibrium method and Mohr-Coulomb, the organic integration with GIS, submarine slope instability region assessment model due to gas hydrate dissociation is established, and illustrate the predicted results in the form of charts and characters. On the basis of overall analysis of predicted results and parameters, establishment of index system and parameters sensitivity analysis, find out vulnerability of hydrate deposits in order to avoid geology disaster due to exploration and exploitation.

天然气水合物与海底斜坡稳定性之间的相互关系，是目前海底滑坡与天然气水合物环境意义一个新的研究方向。海底水合物分解对斜坡稳定性影响的数据有很多，既是空间数据又是多源性的，但可提取的参数因子大部分都是针对某一研究点。单纯的利用这些数据来建立斜坡不稳定性的区域评价模型，缺乏点线面结合分析的系统性，不能系统的管理和有效的利用空间数据。本研究借助于GIS系统，剖析目前研究较深入的Storegga巨型滑坡区，系统地管理海量的空间数据，从中提取有影响力的主因子。运用极限平衡法和莫尔-库伦准则的数学原理，与GIS系统有机结合，建立水合物分解引起海底斜坡不稳定性的区域评价模型，以图文并茂的形式表达区域预测成果。在预测结果和参数整体分析的基础上，建立指标体系，并进行参数敏感性分析，找出含水合物沉积层斜坡的脆弱性，以避免勘探开发时的地质灾害。

海底天然气水合物一般赋存于具有一定坡度的大陆坡附近，水合物分解很可能导致斜坡不稳定，产生滑坡和滑塌等地质灾害。研究天然气水合物分解对海底斜坡稳定性的影响并了解水合物体系的动力学机制，分析天然气水合物与海底斜坡稳定性之间的关系和相互影响，是目前海底滑坡与天然气水合物环境意义的一个新的研究方向。但是，含水合物沉积层斜坡空间地质信息管理缺乏系统性，主要缺乏点线面结合预测的系统性。将GIS技术应用于天然气水合物分解与斜坡不稳定性相互关系的分析中，基于主因子建立水合物分解引起海底斜坡不稳定性的评价模型不仅能够有效管理和运用多源数据，而且能够达到点线面的有效结合，并以图文并茂的形式表达预测成果。.本次研究选取挪威陆缘Storegga巨型滑坡区，数据资料采用IMAGES计划提供的部分地热和土工分析数据、ODP104航次提供的相关土工和地球化学等数据资料，并对第五次北极科学考察的样品进行密度和含水率等参数的测定。运用GIS技术管理海量空间数据并进行空间分析，研究了水合物分解影响斜坡稳定性的参数及其敏感性，基于ArcGIS平台建立含水合物分解对斜坡稳定性影响的评价模型，取得Storegga滑坡区的示范应用成果，对目前水合物的勘探和将来的开发都有非常重要的安全意义，同时也是对保护人类活动和生产设施的安全十分有意义的工作。