科研亮点 | 陈俊锦：南海海底峡谷与海底滑坡的发育演化模式

2024-10-12     发布：    点击：117次

海底峡谷广泛发育于全球大陆边缘和岛礁边缘，可将大量沉积物、营养物质和污染物等从浅水陆架输送到深海盆地中，是海洋系统中物质循环和能量流动的关键纽带，因此海底峡谷在深水沉积过程、古气候环境变化、油气勘探开发和海洋地质灾害评估等方面具有重要研究意义。目前关于海底峡谷的研究主要集中在硅质碎屑岩环境，然而孤立碳酸盐岩环境海底峡谷较为罕见，且通常位于深远海地区，高质量研究数据的采集更加困难。此外，碳酸盐岩系统的沉积动力学比硅质碎屑岩系统更加复杂，需要对孤立碳酸盐台地的“台地顶部-台缘斜坡-深海盆地”沉积过程及其控制因素开展深入研究。

针对上述科学问题，海洋学院博士生陈俊锦在导师李琦教授和吴时国教授的指导下，以南海的中沙台地为例，基于高精度多波束测深数据、二维多道地震资料和表层沉积物粒度数据，分析了中沙台地周缘海底地貌的发育类型和分布特征，定量分析了海底峡谷的形态参数特征，探讨了海底峡谷和海底滑坡的触发机制，建立了海底峡谷和海底滑坡的发育演化模式，并将中沙台地与全球大规模碳酸盐台地进行对比，取得了以下重要认识：

（1）根据海底峡谷的形态特征将其划分为两类：①树枝形峡谷：位于扇贝形台地边缘，弯曲度较大，发育大量分支，多源头供给（图1）；②直线形峡谷：位于平直形台地边缘，弯曲度较小，单源头供给，经后期改造可发育少量分支（图1）；

（2）海底峡谷的发育演化经历了三个阶段（图2）：①初始阶段：沉积物离岸运输和台地边缘沉积物垮塌触发侵蚀性重力流；②发展阶段：海底峡谷沿台地边缘垮塌区持续下切侵蚀；③成熟阶段：大规模海底峡谷将浅水台地与深海盆地连通；

（3）海底峡谷C2的上游受强烈下切发育大量分支，中游的流向沿顺时针°60转变，下游发育后退侵蚀性海底滑坡（图3、图4），其形成过程受到台地边缘沉积物垮塌和斜坡趾部海底滑坡的协同作用（图5）；

（4）沉积物离岸搬运、台地边缘垮塌、表层季风流和深层环流是中沙台地周缘斜坡地貌发育演化和沉积动力过程的主要影响因素（图2、5）；中沙台地海底峡谷在形态规模、触发机制和演化过程等方面与巴哈马台地、澳大利亚大堡礁等海底峡谷具有显著的差异，为孤立碳酸盐台地海底峡谷研究提供了新的见解。

图1中沙台地东北部（上）、西北部（下）斜坡海底地貌发育特征

图2 中沙台地海底峡谷发育演化模式图

图3 海底峡谷C2的高精度地形、中泓线和横截面水深剖面图

图4 中沙台地东北部斜坡二维多道地震剖面

图5 海底峡谷与海底滑坡的协同演化图

上述研究成果发表在国际海洋学刊物《Marine Geology》和《Frontiers in Marine Science》上，文章信息如下：

1. Junjin Chen, Shiguo Wu*, Qi Li *, Chenglong Wei, Guowei Fu, Wanli Chen, Yongpeng Qin, Umair Khan, Songlin Wu. (2024). Morphology and evolution of submarine canyons around the Zhongsha Platform, South China Sea: Implications for sedimentary processes in a modern isolated carbonate setting. Marine Geology 475, 107362. [IF2023=2.6]

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.margeo.2024.107362

2. Junjin Chen, Qi Li*, Shiguo Wu*, Shiqiao Liu. (2024). The role of platform margin collapses and slope landslides in the initiation and evolution of submarine canyons. Frontiers in Marine Science 11, 1448423. [IF2023=2.8]

全文链接：https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1448423