分析结果  文件类型：未知  文件大小：字节

第四章 分析结果
一,探测区之海底地形
本计画测量区域位於金门东南外海,区域面积约180平方公里.
测量时在海研一号使用电脑导航仪即时与 GPS连线,即卫星定位将利用
RS-232介面埠输入 PC,和附海图之导航软体＂Seaplot″连线将定点位置显示
在有航线指示的萤幕上.测深采东西走向为之,其间距为 500公尺以上不等,
导航时使用单机GPS定位;但水深之定位资料则采用后级差分处理为之.
采集资料类型包括水深值,时间,船位及其相关定位品质等资料.其中水
深值得自Simrad EK500测深仪,分别和卫星定位资料连线储存於PC电脑磁片,
带回研究室处理.
测量作业之硬体连线如下图:
所谓全球卫星定位系统(GPS)是利用船只上的卫星接收器,接收由美国国防
部发展之NAV-STAR GPA运行於地球轨道上30颗卫星提供的讯号,用来计算
一天24小时任何时间下接收器天线(即船只)位置.本计画所使用之GPS,为备
有同时可抓取12颗卫星双频接收的Ashtech XII卫星接收器,每一部接收器可提
供误差量达20公尺的船只动态定位,但定位卫星常加入SA乱码以降低定位准
确度,最大误差可增至数百公尺.因此为达成有效之定位精率,利用DGPS法,
也就是在探测船(是为主接收站)附近沿岸,设立一已知座标点的卫星接收站(视
为副接收站)来修正定位值,用来提高探测定位精度.本计画作业时,基站设立
於台大海洋研究所楼顶,将主副接收站获得的位置资料作比对或差分处理,以
去除主站接收卫星讯号经电离层影响所造成的误差,此方法将使船只定位误差
起码落於5公尺之内.
测量海域之水深介於28公尺至48公尺之间(图八).水深在西北近金门处最
浅,向东南外海渐深.
海砂区等深线走向为东北—西南;有两组底坡出现,第一组位於区域的西
北角,由28米往西南深至38米,平均坡度为1/200,约0.25度;第二组纵贯测
区的东北—西南对角线宽约1.2公里,从38米下降至41米,其将区域分为东南
及西北两区,坡度为西北角约二分之一(1/400或0.12度).在西北区地势平坦,
起伏不超过二米;在东南区,地势平坦但有向东南角渐深之趋势,坡度约1/900(或
0.06度),最深处水深48米.
海砂区因此可分为东南缓坡及西北平台两区,在西北平台区水深介为38米
40米,其外缘被一东北—西南走向之地形线性高区和外海相区隔,此线状高
区较向岸之平台高区高1 2米,由震测图看出其似乎和构造有关.西北平台区,
其沉积序列较乱,可能为断层活动影响(见下节说明).
在东南缓坡区,坡度平缓向东南角下降,愈接近东南角,高频地形起伏愈
少,显然在当地沉积作用较稳定.
二,反射震测剖面
本研究利用震测资料以评估现代(recent)沉积物中可作为细骨材之海砂厚
度,配合海砂约含量分布情形,对研究海域之海砂储量做初步评估.现生之砂
层厚度反射震测法推算,使用空气枪为震源,使用空气容量为40立方英吋,释
放压力为 140巴.垂直方向解析力受气泡效应影响,干扰颇大,但震波解析仍
有l00 Hz以上的高频波出现,地层解析介於5米至30米间,但其能量及低频波
丰富,穿透力在1秒以上(约1000米深).
反射波由Teledyne生产,T4型的四频道水中受波电缆接收,收入讯号经
DFS-V处理储存器做讯号处理放大后记录於磁带中,在记录同时输入Dowty记
录器绘制震测剖面.
其现场作业组织架构如下:
现场所接收的磁带资料,由於为多频编码的数位资料,在研究室利用电脑
程式解码重行编排成个别频道之四组讯号,再使用＂sioseis″震测资料处理软体
绘制震测图.
资料处理包括25-200 HZ滤波,解回旋(Decon)去短周期琏波及自动增益
(AGO)等过程.
反射震测剖面共有五条断面,其中东西向十二公里测线有四条(编号2-5),
对角线测线一条(编号1),其相对位置可参考图九.
由四条东西向的测线可看出较硬岩床位在0.4 0.6秒深的位置;秒数代表
震波向下传送达一震波不连续面反射回受波器(或水表面)所需的走时,因此层面
所在的深度为传送时间和震波速度的乘积的一半.震波速度会随著底质密度之
不同而变,砂质速度约在2000米/每秒上下.大致上震波遇到不同之密度层的交
面会反射回一组能量,造成在震波图上表现出一万振幅组成的连续线条.因此
五条图上所勾绘出者为测得之主要砂层面位置;至於其他的线条为一些复反射
及琏波所造成的假讯号,较不可信.
海床表的底质震波速度,可由图上的折射波位置大约推算得知;其在0.11
秒附近,代表表层沉积震波传送速度介於1900米/秒 2100米/秒间.以2000
米/秒速度推算上述之位於0.4 0.6秒的岩层深度,可能的砂层厚度自海床起算
约300米 500米.这些砂层於测区的东半侧其层序较平顺一致,其厚度在南端
多位於0乙秒(或400米厚),最北端可厚至500米(图十).
然而在西北平台区,其沉积序较紊乱,0.5秒处之层序不易辨别,但在0.2
秒处存在一平直但截断式的砂层面,其上沉积厚度约 100米,向东渐薄,北边
二条测线可看出其尖灭於中央处东北—西南地形线形高区处;尤其在测线二,
似乎看出其尖灭於岩层的突起左侧.於南侧(测线四),图中发现其层序的断续可
能受制於断层活动.
总而言之,位於测区的东边沉积层较平顺,砂层厚在400米上下.西区尤
其位於平台位置,第一层表面沉积厚在 100米上下,但沉积相及时序较乱,可
能和东区沉积相异;其处沉积作用当受陆源搬运作用及构造活动影响.
三,海砂之统体密度及含水率分析结果
表四为金门海域海砂之统体密度分析结果.结果显示,海砂样品统体密度
介於1.10至2.11g/cm3之间.图十一为所分析岩心之统体密度垂直剖面,图中显
示部份岩心中沈积物的统体密度存有相当的变异性,这与沈积物之粒度组成及
压密状态有关.
表五为海砂之含水率分析结果.所分析之样品的含水率介於4.0%至31.67%
之间.图十二为岩心中沈积物含水率之垂直剖面图,图中显示沈积物含水率之
垂直分布颇为稳定.一般而言样品之含水率变化不大,但似乎有偏低的现象,
其原因可能为岩心采集当时或在岩心分切的过程中水分流失而造成.
四,海砂之氯离子含量分析结果
表六为金门海域海砂之氯离子含量分析结果,样品的氯离子含量介於0.06%
至0.89%之间.图十三为氯离子含量之垂直剖面图,整体而言岩心上下问变化稳
定.由氯离子含量对含水率之作图结果显示,沈积物之含水率与氯离子含量间
并未呈现良好的线性关系,这与以往其它地区海砂的分析结果差异颇大(图十
四).
五,海砂之粒度及其颗粒分布参数分析结果
金门海域海砂之粒度分析结果列於表七,其颗粒分布的参数如粒度平均值
(mean),标准偏差值(S.D.),歪斜度(skewness)和峰度(kurtosis)等则列於表八.粒
度平均粒径(
3
845016 ++)表示;标准偏差值代表沈积颗粒所受淘选程度的大小,
以图解标准偏差(
6.64
5951684 -
+
-)之值表示.歪斜度代表粒度分布曲线之对称
性,其计算式为(
()()595
50955
1684
508416
2
2
2
2




-
-+
+
-
-+).歪斜度正表示细歪斜,负表示粗
歪斜;而峰度则是用来计量粒度分布对平均中值之集中程度,其表示法为
(
()2575
595
44.2

-
-);其申φ5为累积频度百分比为5%时的粒径大小,其余以此类推.
粒度分析的单位为φ,φ=-log D,D为粒径(单位毫米).
金门海域海砂样品中大部份样品含泥量高,而砂质部分的粒径分布则集中
於0至2φ间(图十五).海砂样品中标准偏差值介於0.16φ至 1.94φ间,属於极
良淘选至劣淘选(表八).在歪斜度方面,本区域之海砂样品分布型态包含强细歪
斜至强粗歪斜,表面上虽然变化很大,但样品实际分析结果却集中在强细歪斜
及强粗歪斜两种型态,其余型态仅占很小部份(表八).峰度(即对平均中值之集
中程度)则介於极陡峰至甚平峰,然已分析样品整体显示主要以甚平峰为主(表
八).
图十六为沈积物粒度之重量百分比累积曲线,图中可看出部份岩心上下层
间变化甚大.金门海域海砂中砂值含量介於30至100%之间(图十七),部分岩心
在垂直剖面上砂质含量呈现明显变化,其中测站 CM36的岩心甚至出现泥质与
砂质沈积物互层的现象,此一现象可能代表了沈积物供应源的改变,其中粗粒
砂质的部分可能与金门或其附近花岗岩质母岩受风化而形成之沈积物有关.沈
积物之砾石(gavel)—粉砂及黏土(Silt and Clay) —砂质(sand)之区分图如图十八
所示.沈积物整体上以泥质至砂质为主,泥质含量与含水量间呈现正变趋势而
砂质含量和含水量间则呈负变趋势(图十九),显示含泥质高的样品会相对富集水
分.
表九为金门海域海砂之细度模数(FM)计算结果.结果显示已完成分析工作
的样品,其细度模数分布自C级至A级皆有,而且C级占了最大的部份.
六,海砂之贝壳含量
本文中海砂之贝壳含量主要是以碳酸钙的重量为依据.表十为金门海域海
砂之贝壳含量.分析结果显示贝壳含量介於0.07%至68.34%之间,大部份样品
的贝壳含量在10%以下,符合A级海砂贝壳含量的要求,显示生物壳体在沈积
物中占有的比重不曾太大.图二十为贝壳含量之垂直分布图.
七,海砂之重矿物含量
金门外海海砂之重矿物含量分析结果列於表十一.海砂样品中重矿物含量
介於0.03%至0.97%之间.调查区内海砂所含重矿物以角闪石,绿帘石,磁铁矿,
钛铁矿,褐铁况和片状矿物为主,约占重矿物含量的67%,其来源可能为闽,
粤海岸及其岸边的众多岛屿(陈华胄,1993).
第五章 综合讨论
一,表面沈积物各项参数之分布情况
金门海域海砂之含水量,氯离子含量,统体密度及贝壳含量之平面分布绘
於图二十一及图二十二.
含水量之平面分布显示在探测区西北角出现最高值,且向西南方逐步递
减.氯离子含量则在探测区西北角向东南角延伸出一高值带,低值带则出现於
此斜向高值带的两侧.统体密度之平面分布显示最高值出现於探测区中部,但
并无明显趋势出现.贝壳含量之分布显示,在探测区北部有高值区,而探测区
南部之贝壳含量较低.
综合以上各参数的平面分布结果,在探测区的西北部(即离金门最近的海
域),海砂之含水量,氯度及贝壳含量都出现高值.
二,海砂的分布情况
利用表面沈积物粒度分析结果所计算之各项参数的平面分布情况绘於图二
十三至图二十六.
沈积物含砂量之平面分布显示由探测区西北角向东南方向递增的趋势;而
泥质含量则呈现相反趋势.粒度平均值之平面分布也显示出由西北向东南递减
的趋势;标准偏差之平面分布显示探测区内沈积物的淘选度大部分属於劣淘
选.在歪斜度方面则出现南北向的变化,由调查区域此段的强粗歪斜向南段的
强细歪斜变化;沈积物峰度的平面分布显示与淘选度的平面分布一致.沈积物
之细度模数的平面分布则呈现西北低,东南高的趋势.
综合上述各参数的分布情况,探测区内沈积物由西北向东南砂质含量逐步
上升,而且其淘选度亦逐步变佳,此一变化亦显示调查区西北角沈积物含水量
的升高可能主要导因於泥质沈积物比例的增加.
三,海砂品质评估
为了解本调查区海砂作为细骨材之适合性,针对沈积物之细度模数,氯离
子含量及贝壳含量进行讨论.
(一),细度模数
依据ASTM C136-83标准规范,细度模数之计算方法为
+++++
100
10050301684######
,由於本实验室筛析仪之网目规格无法更改,因此
将本研究所采用之海砂粒径分类标准以内插法求得计算所需筛号中之沈积物累
积筛除百分率.研究区内海砂的细度模数计算结果列於表九.
(二),氯离子含量
根据中国国家标准(CNS1240, A2029)之标准,预力混凝土之水溶性氯离 子
最大容许含量为0.012%,其它混凝土则为0.024%.本研究区内海砂样品中氯离
子的含量介於0.06%至0.37%,虽然较其它已完成调查之海域的氯度值为低,但
仍明显高於国家标准所规定之含量,因此必须经过除盐后才可进一步加以利用.
(三),贝壳含量
国内目前对於细骨材中贝壳含量限制并无明确规定.依据日本现行规范,
将贝壳含量10%以下定为A级,而含量超过30%则属不适用.检视目前已完成
分析样品之贝壳含量大部份低於 10%,因此应不致於影响混凝土之工程性质.
依据中国国家标准及日本现行规定,将砂质含量,细度模数及贝壳含量划分为
A,B,C三级,如下表
分级说明
砂质含量 >95% 95 90% <90%
分级 A B C
细度模数 3.3
分级 C B A B C
贝壳含量 30%
分级 A B C
海砂若是在上表的三项评定标准皆评定为A级,其等级列为A级,若其中有评
定为其它等级者,则以最低等级为其等级.本调查区海砂之等级评定待所有分
析完成后一并处理.表十二为调查区海砂之等级评定结果,除少部份样品外,
大部份都落在C级.考虑各测站整支岩心各次样品的分级结果,本文将测站的
可开采性区分为＂不佳(B)″,＂尚可(M)″及＂佳(G)″等三个等级,并将结果绘
於图二十七.
四,研究区域内海砂可采量之初估
在评估研究区内海砂可采量时,需首先确定海砂分布面积.以目前世界上
海砂开采的情况来看,一般都设定在水深20公尺以上的深度才得以开采,本计
画规划之研究区域水深大致介於28至48公尺间.因此基本上可将研究区作为
海砂可采量评估之范围,本调查区总面积约为 180平方公里.参考日本国内对
於海砂开采深度限制之法令规定,本调查将海砂矿量评估所需之厚度参数暂定
为2公尺.
调查区内海砂砂质平均含量为53.19%,计算所需之统体密度参数为本研究
所分析海砂之统体密度平均值1.46g/cm3.海砂可采量之计算方法为【海砂可采
量 = 海砂分布面积 ×海砂厚度 ×海砂砂质含量 ×海砂统体密度】.海床0 2
公尺深度之海砂利用前述参数计算所得之海砂可采量列於下表:
砂质含量
(%)
厚度
(m)
统体密度
(g/cm3)
海砂分布面积
(m2)
海砂可采量评估
(ton)
53.19 2 1.46 1.8 ×108 2.80 ×108
依据震测剖面显示,调查区内沈积物之厚度至少可达百米以上,若将开采深度
订为五公尺,则海砂可采量约可达7 ×108吨.
图八 研究区域内海底等深线图
图九 空气枪震测测线位置图
图十 震测剖面图 (L1)
图十 震测剖面图 (L2) (续)
图十 震测剖面图 (L3) (续)
图十 震测剖面图 (L4) (续)
图十 震测剖面图 (L5) (续)