台湾东部海域台东峡谷沉积特征及其成因

台湾东部峡谷的研究程度较低,对其沉积特征及成因缺乏系统的论述.利用近年来在台湾东部海域获得的地震剖面,对台东峡谷的形态特征、沉积充填以及成因进行了详细的分析.台东峡谷主体位于花东海盆,该部分水深在4 000~5 500 m范围内,以NE方向为主,长度约为160 km,宽度为0.2~14 km.根据峡谷的平面延伸特征,可以将台东峡谷分为3个区段:上游段为NE-NEE走向段、中游段为NE-NNW走向段、下游段为NE走向段直到峡谷嘴部;下切谷剖面形态从上游段的"V"型、中游段的复合形态（"UV"并行）逐渐过渡到下游段的"U"型.台东峡谷上游段-中游段滑塌构造发育,峡谷转弯处的侧翼可见波状沉积,其下游段则以沉积充填为主.台东峡谷的成因与构造作用、地形特征和深水沉积作用关系密切.受西南高东北低的地形特征及基底隐伏断裂控制,峡谷总体呈现NE向延伸;重力流作用为峡谷的下切侵蚀和充填提供了动力与物质来源,峡谷从上游段到下游段下切侵蚀能力减弱,谷底充填增厚;峡谷中游段受海山的阻挡,发生转向;峡谷下游段因多条峡谷携带的沉积物汇入和"喇叭状"地形的影响,输送的沉积物在出加瓜脊末端后,形成了大型深水扇.      

内波单独作用形成的深水沉积物波

深水沉积物波是一种海底普遍发育、规模较大的波状沉积体,大多数学者将它们解释为等深流沉积或浊流沉积。本文结合内波理论的研究进展，考虑内波沉积作用的水动力学特征，探讨了深水沉积物波的内波成因机制。得出以下几点认识：①海底流动单独作用无法满足沉积物波形成所需的流动层厚度及流动速度，较难解释沉积物波的迁移方向及规则的内部及外部形态。②内波可以引起海底流动，内波比表面波更容易形成更大规模范围内的沉积床形。③内波可以形成大型沉积物波，用内波可以较合理地解释内波的对称波形单元、非对称波形单元及上攀波形单元的成因。波动面离海底距离较大的行进内波及内驻波可以形成对称波形的沉积物波；波动面离海底距离较近的行进内波及内孤立波可以形成非对称波形的沉积物波；内波引起的海底流动进一步增强时，可形成上攀波形沉积物波。④行进内波可以形成向内波传播相反方向迁移的沉积物波，向海盆内部传播的内波可以形成向上坡方向迁移的沉积物波。     

南海东北部台湾浅滩陆坡的浊流沉积物波的发育及其成因的构造控制

南海东北部马尼拉海沟发育有面积达35 000 km2的、壮观的沉积物波波域,水深2 600～4 100 m。基于波域的特征、区域分布、物质组成等,判断其为重力流成因。该波域于1.2 Ma开始起动,从而形成了和下伏平行反射截然不同的波状反射,二者之间为沉积物波的起动面。该波域的发育史受控于台湾造山运动的发育史,吕宋岛弧在北西西向运动的菲律宾海板块的携带下,于6.5 Ma左右和欧亚大陆边缘发生斜向弧—陆碰撞,碰撞焦点持续向南转移,于1.2 Ma左右转移至台湾南部,造成台湾南部的物理剥蚀、乃至向毗邻深水的碎屑供应急剧增加,改变了深水沉积动力学状态,浊流活动的强度和频率极大加强,从而开始了该波域的起动和发育。该沉积物波的发育和台湾造山运动构成了完美的构造活动和沉积响应关系。     

南海西沙海域东岛北峡谷体系形态、演化及其成因机制

海底峡谷是全球大陆边缘分布较广泛的地貌单元,是地形地貌、深水沉积和海洋地质灾害领域研究的重要内容。本研究基于高分辨率多波束测深和二维地震资料,以南海西沙东部海域为研究区,深入剖析了东岛北海底峡谷体系。东岛北海底峡谷分布在水深1000～3150 m范围,长度137 km,下切深度70～400 m,表现出西高东低的地形特征,总体由一条主峡谷和4条分支峡谷构成。峡谷上游有东岛西北部Ⅰ区和永兴海台东部Ⅱ区的沉积物供给,峡谷中游加入了东岛东北部Ⅲ区供给的沉积物。3个物源区的沉积物供应以线状的峡谷、水道和面状的块体流沉积类型为主。主峡谷北坡周缘分布有大量的海底麻坑,侧壁呈阶梯状不断后撤垮塌,因重力驱动作用和水流侵蚀,使峡谷壁外缘发育呈不规则小型“枝杈”状水道;主峡谷南岸因浊流作用,发育沉积物波。NE走向主断裂,控制着主干峡谷NE方向延伸,而峡谷南岸分布海山和海丘地形、岩浆底辟,影响主峡谷各分段的转向;同时峡谷和周缘下部地层发育的断层,控制峡谷侧壁向谷底呈阶梯状下降。     

台湾峡谷中段沉积特征及流体机制探讨

海底峡谷、高弯度水道等深水沉积单元中的流体活动方式是人们关注的热点.本次研究利用高分辨地震资料,结合地形地貌特征对台湾峡谷中段的沉积特征及流体活动方式进行初步探讨.台湾峡谷中段发育内堤岸(inner levee),它成层性好、地层产状倾斜,地震反射特征与峡谷西岸和下覆滑塌体明显不同,内部结构表现为逐级上超的特征,以侧向加积为主.曲流河和深水高弯度水道的点坝均发育于河(水)道拐弯处,由于离心力作用,沉积物在凸岸堆积形成点坝.该内堤岸位于峡谷中段直线型地段,不具备形成点坝的地形地貌条件,综合分析认为该内堤岸是由垂直于峡谷轴向、自西向东的底流与沿峡谷向下的重力流交互作用形成的.     

南海西北陆缘深水沉积体系内部构成特征

深水沉积是近年来我国海域油气勘探重点之一,利用高精度二维和三维地震剖面的精细解剖,揭示了南海西北陆缘区深水沉积体系类型及其内部构成特征.这些深水地区除堆积正常深海-半深海泥岩外,还发育大量深水重力流沉积,包括块体流沉积、深水峡谷、沉积物波等大型沉积体.研究表明,南海西北陆缘区发育4类陆坡, 即进积型、滑塌型、水道化型、宽缓渐变型陆坡.不同陆坡类型具有不同地貌形态,发育不同的沉积体类型.大型块体流沉积主要发育于滑塌型和水道化型陆坡,沉积物波主要发育于宽缓渐变型陆坡下部及深海中央峡谷长昌段的周缘地区.由于南海西北陆缘自晚中新世以来形成向东开口的喇叭形变深的地貌形态,导致在盆地中央形成了独特的与陆坡走向一致的深海峡谷体系——中央峡谷.该峡谷的沉积充填不仅包括来自于西部峡谷头部的浊积水道沉积,还包括来自于北部陆坡的块体流沉积,特别是来自于滑塌型陆坡的块体流沉积.中央峡谷体系构成了西北陆缘区多源汇聚的深水沉积物输送系统,同时也是南海西北陆缘深水区重要的油气储层发育层系.      

深水重要油气储层--琼东南盆地中央峡谷体系

南海北部海域琼东南盆地发育一个大型中央峡谷体系,平面上呈“S”型NE向展布,西起莺歌海盆地中央拗陷带东缘,横穿琼东南盆地中央拗陷带,向东延伸进入西沙海槽。通过2D及3D地震资料的精细解释和钻井资料综合分析,研究揭示该峡谷体系可以划分为4个区段,不同区段不仅具有明显不同的剖面形态,而且具有不同沉积物构成、沉积微相以及不同沉积物源。不同区域峡谷形态及充填分析表明,自西向东,中央峡谷下切深度越来越大,下切层位越来越老。其下切剖面形态发育有“V”、“U”、“W”和复合型。其中“V”型峡谷下切深度最大,冲刷、削截特征最明显。峡谷西段以浊积水道沉积为主,峡谷东段为浊积水道与块体流沉积互层沉积,但在不同区带不同沉积物所占比例有一定差异。浊积水道沉积的物源主要来自于盆地西侧,块体流沉积的物源主要来自于盆地北部陆坡体系,从而,来自于西部浊积水道沉积与来自于北部块体流沉积在中央峡谷内形成了多源多期发育的复杂的峡谷系统。     

海底冲沟——深水沉积输运系统的"毛细血管"

海底冲沟作为比海底峡谷、水道地貌尺度小1个数量级的微地貌,与海底峡谷、水道共同构成了完整的深水沉积输运系统。由于调查数据分辨率的限制,在前人研究中,海底冲沟的重要作用一直被忽视。海底冲沟是深水沉积输运系统的“毛细血管”,数量巨大,主要分布在大陆坡、岛礁边缘、河口冲积扇前缘、海底峡谷和水道内部,与深水工程安全、岛礁安全、深水沉积体系和深水油气储层预测息息相关。从识别特征、沉积环境、影响因素和形成机理等方面,系统介绍了海底冲沟的研究进展;从分布区域、坡度、形态和沉积特征等方面,探讨了海底冲沟与海底峡谷和水道之间的区别与联系,并给出了区分三者的方法。通过归纳不同沉积环境的海底冲沟特征,将其定义为：在坡度大于2°的地形中,重力流成因、直线型的微地貌尺度沟槽,具有宽度小、深度浅、长度短和形态笔直（弯曲度接近于1）的特点,其中,片状浊流成因的海底冲沟还具有相互平行和等间距分布的集群特征。     

重力驱动作用——滦平盆地下白垩统西瓜园组沉积时期主要的搬运机制

通过对冀北滦平盆地下白垩统西瓜园组沉积地层的实地考察,发现盆地内发育丰富的重力驱动作用沉积物。文中描述西瓜园组发育的滑动和滑塌现象,指出露头剖面中存在的挤压变形现象并非构造成因,而是由于滑动块体和滑塌块体前端的挤压应力环境造成的。在介绍西瓜园组重力流沉积发育环境的基础上,对露头中存在的若干重力流沉积进行了描述,并使用砂质碎屑流这一概念对这些现象进行了较为合理的成因解释。通过对滑动和滑塌(重力块体运动)和砂质碎屑流—浊流(重力流)沉积物研究,结合前人对该地区冲积扇—扇三角洲的研究成果,认为重力驱动作用是滦平盆地下白垩统西瓜园组沉积时期主要的搬运机制。     

超临界浊流之地貌动力学和沉积特征

超临界流在现代沉积环境中几乎无处不在,但相关沉积物却极少从地层记录中被辨识出来,这是当前沉积学研究所面临的一个困境,文中称之为“超临界流沉积问题”。按弗劳德数增大顺序,超临界流可依次形成稳定逆行沙丘、不稳定逆行沙丘、急滩—深潭及周期阶坎等底形,相应的地貌动力学也从同相位体制(逆行沙丘)逐渐过渡为水跃体制(急滩—深潭和周期阶坎)。相对于明渠流,浊流因折算密度低而更易成为超临界流。超临界浊流底形的长波长、低幅度、逆流(坡)迁移特性,决定了其沉积物发育特征的后积层理、近平行—低角度交错层理、与水跃有关的快速堆积及冲刷—充填和建造—充填构造。超临界浊流沉积可以通过沉积体的几何形态(包括波长/波高比、平面和剖面形态等)和内部沉积特征(包括波脊逆坡迁移、沉积构造、粒度变化趋势及沉积相组合等)的综合分析加以鉴别。露头、岩心分析与高分辨率地震、浅剖、多波束测深等地球物理资料的综合,是准确鉴别超临界浊流沉积单元的重要途径。本文对超临界浊流地貌动力学研究进展进行综述,并对地层记录中超临界浊流沉积的鉴别标志及相关问题进行探讨。     

Features and Origin of Turbidity Current Sediment Waves in the Huatung Basin off the Eastern Taiwan Island

Based on numerous high-resolution seismic profiles, sediment waves and their distribution, morphological characteristics, internal structure, and potential origins were revealed in the eastern waters of Taiwan. The sediment waves are located at the junction between the Taitung Canyon and other canyons in the slope. The wave length and the wave height of a single waveform ranged from 0.8 to 7.2 km and from 18 to 75 m, respectively (NE-SW direction). Sediment waves, located inside the bend of the Taitung Canyon, were characterized by an upward migration and showed mass transport deposits (MTDs) at the bottom, while the inner curve of the bend was subdivided into lower and upper wavy transition units. The sediment waves on the outer curve of the bend were characterized by vertical accumulation, and there was no mass flow deposit at the bottom. According to the geometry of the sediment waves, the calculated flow thicknesses across the entire wave field ranged from 196 to 356 m, and the current velocity ranged from 15 to 21 cm/s. The morphological characteristics, the internal structure, and the distribution of sediment waves, as well as the numerical calculations, evidenced that these sediment waves had formed by turbidity currents. The development of the sediment wave field in eastern Taiwan was found to be similar to that in southwestern Taiwan. It was the sedimentary response of the tectonic movement between 3 and ~1 Ma which created the sedimentary systems where gravity flow processes predominated. Turbidity current sediments settled in the place of less topographical constraints or overflowed in the bend section of the Taitung Canyon, which resulted in the formation of sediment wave fields.     

北大西洋洛克尔海槽东北部内波沉积--深水大型沉积物波成因的再解释

北大西洋洛克尔海槽东北部水深约1 000～ 1 000 m 处有两个大型沉积物波发育区。波长1 ～ 2 km,波高18 ～ 20 m,分布面积分别为350 km 2 与 20 km 2。沉积物波向上坡迁移,内部包括上攀床形单元、不对称波形单元及正弦波形单元。前人提出的大区沉积物波挪威海底层水溢流成因及小区沉积物Lee波迁移模式都存在许多问题。根据古气候及古洋流资料,研究区内沉积物波各单元形成时具备内波形成的条件,内波的发育与等深流的活动密切相关。运用内波理论可对沉积物波各构成单元作出合理的水动力学解释,研究区内两列同向内波的叠加、单列内波及内驻波先后作用海底,可分别形成大型上攀床形、不对称波形及正弦波形单元。     

Occurrence of submarine canyons,sediment waves and mass movements along the northern continental slope of the South China Sea

In this study, we reveal a series of newly discovered submarine canyons, sediment waves, and mass movements on a flat and smooth seafloor using high-resolution, multi-beam bathymetry and shallow seismic surveys along the northern slope of the South China Sea. We also describe their geomorphology and seismic stratigraphy characteristics in detail. These canyons display U-shaped cross sections and are roughly elongated in the NNW–SSE direction; they are typically 8–25 km long, 1.2–7 km wide, and form incisions up to 175 m into Pliocene–Quaternary slope deposits at water depths of 400–1000 m. Slide complexes and the sediment wave field are oriented in the NE–SW direction and cover areas of approximately 1790 and 926 \(\hbox {km}^{2}\), respectively. Debris/turbidity flows are present within these canyons and along their lower slopes. Detailed analysis of seismic facies indicates the presence of six seismic facies, in which Cenozoic strata located above the acoustic basement in the study area can be roughly subdivided into three sequences (1–3), which are separated by regional unconformities (Tg, T4, and T3). By combining these data with the regional geological setting and the results of previous studies, we are able to determine the genetic mechanisms used to create these canyons, sediment wave field, and mass movements. For example, frontally confined slide complexes could have been influenced by high sedimentation rates and high pore pressures. A series of very large subaqueous sediment waves, which record wavelengths of 1.4–2 km and wave heights of 30–50 m, were likely produced by interactions between internal solitary waves and along-slope bottom (contour) currents. Canyons were likely initially created by landslides and then widened laterally by the processes of downcutting, headward erosion, and active bottom currents and debris/turbidity flows on canyon floors. We therefore propose a three-dimensional model to describe the development of these mass movements, the sediment wave field, and canyons. The four stages of this model include a stable stage, followed by the failure of the slope, and subsequent formations of the sediment wave field and canyons.     

塔中地区中晚奥陶世内波、内潮汐沉积

现代海底普遍发育由内波、内潮汐引起的深水牵引流,内波、内潮汐不仅可形成各种厘米级的深水牵引流沉积构造,还可建造千米级的大型沉积物波。这种大型沉积物波既可沿斜坡向下迁移,也可沿斜坡向上迁移。在古代地层记录中已发现各种厘米级的内波、内潮汐沉积单元,但尚未发现内波成因的大型沉积物波。塔中地区中上奥陶统碎屑岩段内发育内波及内潮汐形成的各种牵引流沉积构造单元。通过详细的岩心观察,识别出 4种内波、内潮汐沉积微相类型及 5种基本垂向沉积层序。此外,通过地震剖面分析,在研究区中上奥陶统陆坡相中识别出顺坡向上迁移的大型沉积物波,该沉积物波的特征与现代海底发育的沉积物波的特征类似,运用内波理论可对其成因进行合理的解释。     

印度河扇水道堤岸外侧更新世沉积物波发育特征与形成过程分析*

印度河扇更新世发育的沉积物波结构复杂、形态多样,其形成过程的认识程度低。本次研究通过高分辨率地震数据和地震解释技术,研究了印度河扇沉积物波的波长、形态、波峰变化等形态特征;阐述了沉积物波与沉积物变形特征的差异、识别了两者的区分标志;总结了水道堤岸斜坡和区域斜坡上沉积物波的分布规律;在此基础上,讨论了沉积物波的形成机理和控制因素,分析了沉积物波的形成过程,并建立了印度河扇沉积物波的形成模式。研究表明: (1)研究区沉积物波波长平均为486.84 m,最大1473 m;波高在10~60 m之间,平均30 m。(2)沉积物波的形态有对称型和非对称型,其迁移方式有上坡迁移型、加积型和下坡迁移型;沉积物波主要发育在水道堤岸的斜坡上,在区域斜坡上也发育少量的沉积物波,这2种沉积物波波脊的走向差异很大,水道堤岸斜坡上的沉积物波主要分布于水道凹岸堤岸的外侧,距离水道越远其规模(波长、波高)越小,波脊走向近于NE-SW方向,与水道的走向平行或斜交;区域斜坡上的沉积物波波脊的走向多为NW-SE向,平行于区域斜坡的走向,离源区越远规模越大。(3)水道堤岸斜坡上的沉积物波是由水道型浊流在离心力的作用下,溢出水道的凹岸,在堤岸外侧的斜坡上沉积形成的,堤岸斜坡的角度对沉积物波的发育规模影响不大,浊流的强度和输沙量对其规模影响大;区域斜坡上发育的沉积物波是由顺坡而下的非水道化的浊流沉积形成;滑塌变形造成的起伏地貌以及早期沉积物波的存在,也都影响了后期沉积物波的发育。     

印度河扇水道堤岸外侧更新世沉积物波发育特征与形成过程分析*

印度河扇更新世发育的沉积物波结构复杂、形态多样,其形成过程的认识程度低。本次研究通过高分辨率地震数据和地震解释技术,研究了印度河扇沉积物波的波长、形态、波峰变化等形态特征;阐述了沉积物波与沉积物变形特征的差异、识别了两者的区分标志;总结了水道堤岸斜坡和区域斜坡上沉积物波的分布规律;在此基础上,讨论了沉积物波的形成机理和控制因素,分析了沉积物波的形成过程,并建立了印度河扇沉积物波的形成模式。研究表明: (1)研究区沉积物波波长平均为486.84 m,最大1473 m;波高在10~60 m之间,平均30 m。(2)沉积物波的形态有对称型和非对称型,其迁移方式有上坡迁移型、加积型和下坡迁移型;沉积物波主要发育在水道堤岸的斜坡上,在区域斜坡上也发育少量的沉积物波,这2种沉积物波波脊的走向差异很大,水道堤岸斜坡上的沉积物波主要分布于水道凹岸堤岸的外侧,距离水道越远其规模(波长、波高)越小,波脊走向近于NE-SW方向,与水道的走向平行或斜交;区域斜坡上的沉积物波波脊的走向多为NW-SE向,平行于区域斜坡的走向,离源区越远规模越大。(3)水道堤岸斜坡上的沉积物波是由水道型浊流在离心力的作用下,溢出水道的凹岸,在堤岸外侧的斜坡上沉积形成的,堤岸斜坡的角度对沉积物波的发育规模影响不大,浊流的强度和输沙量对其规模影响大;区域斜坡上发育的沉积物波是由顺坡而下的非水道化的浊流沉积形成;滑塌变形造成的起伏地貌以及早期沉积物波的存在,也都影响了后期沉积物波的发育。