我院王星星、孙启良老师在《Geology》上发表论文--沉积物波控制海底峡谷形成

  最近，Geology发表论文，分析了南海北部神狐海域近于等间距分布的迁移峡谷群的形成演化，本研究充分考虑了深水底流过程及其对海底地貌的塑造作用，提出了新的海底峡谷成因类型，研究结果对于理解深水沉积地貌成因、沉积物源-汇过程以及深水油气、天然气水合物资源的勘探等方面具有重要意义。

题目：Sediment waves control origins of submarine canyons

作者：王星星，Benjamin Kneller，孙启良

期刊：Geology

摘要：海底峡谷是位于大陆边缘的大型海底地貌，构成了地球表层“源—汇”系统中物质进入深海盆地的关键通道，对全球碳循环、海底生态系统、深海油气和天然气水合物勘探以及海底工程部署均具有重要影响。随着地质和海洋背景的不同，海底峡谷的成因类型也有所差异，这使得海底峡谷的成因仍存有争议。南海北部神狐海域发育有一系列向东迁移、近于等间距分布的海底峡谷群，受到国内外学者们的广泛关注。前期研究指出该峡谷群的横向迁移主要得益于底流与浊流的交互作用，但是长期以来，有关该峡谷群的等间距问题一直没有得到很好的解答。

  本研究利用高分辨率三维地震数据对该峡谷群开展了进一步的研究，结果表明这些峡谷主要是沿着沉积物波波谷分布。虽然海底峡谷所造成的崎岖海底会使得地震成像出现波状起伏的“假象”，但是地震相分析显示，海底无峡谷区域之下亦可见到波状起伏地貌，且这些波状起伏地貌之上可见上超、底超反射特征（图1），由此表明其并非处理假象。在此基础上，综合其总体地貌特征、内部地震反射特征以及区域上存在的底流背景，本研究将这些近于等间距分布的波状起伏地貌解释为底流成因沉积物波。

图1 南海北部神狐海域垂直峡谷群地震剖面，可见沉积物波及峡谷迁移

  这些沉积物波在~10.5 Ma之前已开始初现雏形，并在晚中新世期间（10.5-5.5 Ma）得到更为显著的发育。晚中新统层段可以进一步划分为下部的SU I 段和上部的SU II段。相比于下部SU I段，上部SU II层段的沉积物波具有更大规模。在这些大型沉积物波的限定作用下，SU II层段沉积物波波谷更易于捕获重力流，使得重力流沿着波谷流动、侵蚀，使得该时期海底峡谷规模较大，并在末端非限定区域形成海底扇（图2）。随着沉积物波的迁移，海底峡谷也被迫发生迁移。综上分析，本研究充分考虑海洋动力学背景及其相关的深水沉积过程，提出一种新的海底峡谷成因机制，将等间距分布的迁移峡谷群的成因归因于底流成因的沉积物波。该研究进一步体现了深水沉积地貌的研究过程中海洋动力学背景的重要性，值得在未来的相关研究中引起足够重视，这对于理解深海地质过程及其资源环境效应具有重要意义。

图2 研究区SU II层段沉积物波地貌控制下的海底峡谷及海底扇展布特征

该研究成果近期发表在Geology上，由中国地质大学（武汉）王星星副教授和孙启良教授（通讯作者）、阿伯丁大学Benjamin Kneller教授共同完成。该研究受青岛海洋科学与技术国家实验室（崂山实验室）山东省海洋科学与技术基金（No.2021QNLM020002）、国家自然科学基金（No.42106076）、浙江大学外国专家项目、中国博士后基金（No.2022T150602）以及中国地质大学（武汉）中央高校基金（CUG2106126）等项目的联合资助。