南海北部中—深層環(huán)流格局下海山-階地-峽谷沉積效應(yīng)

蘇明，王藝璇，陳慧，劉姍，解習(xí)農(nóng)，張小波，常景龍，孟凡盛，周海濤，欒坤祥，卓海騰，王策，雷亞平

1. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海），珠海 519000

2. 廣東省海洋資源與近岸工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，珠海 519082

3. 海洋地質(zhì)資源湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）海洋學(xué)院，武漢 430074

4. 青島圣藍(lán)科技有限公司，青島 266071

深?？茖W(xué)孕育著自然科學(xué)上的重大突破和發(fā)現(xiàn)[1-2]，隨著近年來深海調(diào)查及深水油氣、水合物等礦產(chǎn)資源勘探的深入開展，深水區(qū)極為復(fù)雜的沉積作用、沉積樣式及相對(duì)應(yīng)的地形地貌不斷被揭示，深水（陸架坡折以下，平均水深超過200 m）沉積學(xué)研究已成為目前國際上海洋地球科學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)。對(duì)于海底資源經(jīng)濟(jì)效益、古今海洋-氣候環(huán)境演化以及海洋地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和應(yīng)對(duì)等都具有重要意義。深海海底具有極為復(fù)雜的地形地貌特征和沉積動(dòng)力過程[3]。公認(rèn)的主要深水沉積過程包括生物化學(xué)作用（如冷水珊瑚礁、火山熱液煙囪等）、垂向沉積（遠(yuǎn)洋、半遠(yuǎn)洋沉積）和側(cè)向沉積（垂直陸坡延伸方向的重力流沉積和沿陸坡方向的底流沉積）過程[3-4]。

由長(zhǎng)期持續(xù)的、具有穩(wěn)定-亞穩(wěn)定流速的深海底流活動(dòng)作用于海底所形成的沉積物被定義為“底流沉積（contourite/等深流沉積）”[5-6]。這類沉積能夠以相對(duì)較快的沉積速率（平均沉積速率為2～10 cm/ka，局部地區(qū)可高達(dá)250 cm/ka）相對(duì)完整地記錄較長(zhǎng)時(shí)間尺度下（長(zhǎng)達(dá)上千萬年）有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造、（古）海洋學(xué)、古氣候及物理海洋等方面的豐富信息[7-11]。大范圍沿陸坡發(fā)育的底流沉積體系主要與穩(wěn)定的大尺度環(huán)流作用相關(guān)，而中小型底流沉積體的發(fā)育往往與亞中尺度底流過程相關(guān)[9,12-14]。海底地形出現(xiàn)顯著坡度變化（例如出現(xiàn)凸起海山、下凹峽谷/水道、平坦階地緊鄰陡坡等，圖1a、b），能夠誘導(dǎo)或增強(qiáng)局地多尺度海洋過程（如深水潮汐、渦旋、地形羅斯貝波、內(nèi)潮內(nèi)波、海底風(fēng)暴、湍流混合、水團(tuán)溫鹽鋒面混合等），進(jìn)而在精細(xì)尺度下對(duì)區(qū)域底流變化及其沉積過程產(chǎn)生重要甚至主導(dǎo)性的影響[13,15-19]。

圖1 基于海底幾何形狀和底層結(jié)構(gòu)識(shí)別的各種侵蝕、無沉積和沉積特征Fig.1 The diagnosis of seismic reflections of various erosive, non-depositional, and depositional features based on seafloor geometries and underlying architectures

如底流經(jīng)過海山突起時(shí)，水流速度受局部增強(qiáng)效應(yīng)可加速至2～3 倍[13,20]，水流產(chǎn)生侵蝕能力從而在海山北側(cè)山腳處形成下凹地形的環(huán)槽（moat），同時(shí)在環(huán)槽附近常見形成孤隔狀-丘狀漂積體（圖1b）。在緩而平坦的深海平原，底流沉積作用受大范圍、流速較低、能量較弱的深層面流控制，主要發(fā)育席狀漂積體（sheeted drift）[21-22]。此外，越來越多的研究表明，黏附型漂積體-底流階地的沉積組合可能是大陸邊緣陸坡的重要組成部分[23-26]。黏附型漂積體（plastered drift）具有略微凸起的外形[27]，從凸起點(diǎn)向海延伸是坡度明顯較陡的陸坡；從凸起點(diǎn)往陸地方向的一側(cè)是具有輕微向海傾斜角度的寬緩、平坦陸坡面（圖1a）。這種寬緩陸坡面具有輕微侵蝕-無沉積特征時(shí)可稱為侵蝕面或吹蝕面（erosional/winnowing surface），或表現(xiàn)為沉積速率較低的席狀沉積特征，稱為底流階地（contourite terrace）[9,28-29]（圖1c）。底流階地上可發(fā)育由底流長(zhǎng)時(shí)期作用海底留下的沉積、侵蝕和無沉積組合特征，它們也常對(duì)應(yīng)出現(xiàn)在水團(tuán)或水層分界面附近[23,27,30]。

深海重力流是垂直于陸坡延伸方向，在重力驅(qū)動(dòng)下沉積物和水（流體）混合而形成的高密度、高黏度、涌浪式流動(dòng)的非牛頓流體。深水重力流沉積體系主要包括塊體流（Mass transport deposit）和濁流（turbidite）沉積體系[31-32]。這類高能事件型沉積可具極高的沉積速率（10～1 500 cm/ka），能夠發(fā)育全球極其重要的油氣儲(chǔ)層，但其沉積間斷對(duì)應(yīng)于沉積記錄缺失。在重力流運(yùn)移過程中，對(duì)海底有侵蝕作用，久而久之形成“下凹型”海底峽谷及水道。海底峽谷, 作為陸架陸坡區(qū)域最為典型的復(fù)雜地貌單元,主要分布于陸架-陸坡位置，根據(jù)其形態(tài)、成因及發(fā)育位置大致可分為陸架侵蝕型峽谷和陸坡限制型峽谷[33-38]，其中陸坡限制型峽谷也稱為“無頭型峽谷”或“盲峽谷”。通常情況下，深水峽谷和深水水道相連（自陸坡延伸至海盆），二者均能夠破壞地轉(zhuǎn)流效應(yīng)，將滑塌、碎屑流和濁流等沉積物從淺海搬運(yùn)至深海、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量跨陸坡垂向交換的天然運(yùn)移通道[39-40]。

基于大半個(gè)世紀(jì)以來的重力流沉積體系研究，大眾常識(shí)性認(rèn)為重力流理所應(yīng)當(dāng)作為深水峽谷中的絕對(duì)主導(dǎo)沉積機(jī)制。但是海洋探測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，使得人們對(duì)于精細(xì)海底地形地貌、海底沉積物物理性質(zhì)、化學(xué)組分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其古環(huán)境學(xué)和地層學(xué)分析和流體速度、方向、密度、濁度等原位觀測(cè)參數(shù)的研究尺度可達(dá)到米至毫米級(jí)。這些高新資料越來越多揭示深水峽谷環(huán)境中并非如同以往想象中那樣時(shí)刻充斥爆發(fā)重力流活動(dòng)，高能濁流活動(dòng)實(shí)際如脈沖式僅被間歇性觸發(fā)[41-44]，而在其能量衰退或長(zhǎng)期停發(fā)時(shí)期，底流行為及其沉積過程完全能夠?qū)ο却嬷亓α鞒练e結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)烈改造[45-46]，甚至成為一定范圍內(nèi)的主導(dǎo)沉積機(jī)制并決定最終沉積樣式[47-48]。綜上，“間歇型爆發(fā)式垂坡重力流沉積”和“穩(wěn)定型持續(xù)式沿坡底流沉積”是深海中代表高效沉積的主導(dǎo)機(jī)制，二者動(dòng)力過程的“交替和博弈”結(jié)果決定了深水沉積格局的最終呈現(xiàn)樣式，對(duì)于塑造大陸邊緣形態(tài)和決定大陸邊緣演化具有舉足輕重的影響[5-6]。

南海北部深水陸緣接受北方大陸極其充沛穩(wěn)定的物源供給，具有極其復(fù)雜的海底地形地貌（如呂宋海峽、馬尼拉海溝、臺(tái)西南峽谷、東沙斜坡、東沙隆起、珠江峽谷、一統(tǒng)斜坡、西沙海槽、中央峽谷、西沙隆起等）以及豐富的水合物油氣資源（圖2a）。該區(qū)既發(fā)育不同類型的深水沉積體系，包括重力流峽谷沉積、滑塌沉積、濁流沉積、底流沉積等[14,49-50]，而且具有大量活躍的內(nèi)潮和高頻非線性內(nèi)波[51-53]。其深水沉積格局主要受到沉積建造型地貌條件的制約，可形成大型重力流輸運(yùn)通道并持續(xù)接受底流沉積過程改造，是研究復(fù)雜地形條件和中深層環(huán)流格局下深水沉積響應(yīng)及其對(duì)大陸邊緣形態(tài)塑造效應(yīng)的理想場(chǎng)所。

圖2 南海北部陸緣綜合概況圖（a）和過尖峰陸坡東沙南海山綜合剖面圖（b）Fig.2 Overview map of the northern part of the South China Sea (SCS) with various geographical domains (a) and comprehensive crossseamount section on the Jianfeng Slope (b)

基于豐富的地質(zhì)、地球物理和海洋觀測(cè)資料[52,54-56]以及2022 年6 月“中山大學(xué)”號(hào)設(shè)備驗(yàn)收航次、2022 年7 月南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）南海西邊界流大氣-海洋-海底-生物綜合調(diào)查航次的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，本文擬針對(duì)南海北緣尖峰陸坡區(qū)和一統(tǒng)陸坡區(qū)（圖2a、圖3、4），通過海洋地質(zhì)與物理海洋調(diào)查相結(jié)合，開展海山-階地-峽谷地形條件和中-深層環(huán)流格局下的深水沉積體系效應(yīng)分析。研究成果不僅有助于認(rèn)知半封閉洋盆陸緣深水沉積格局演變和深層海流演變的耦合關(guān)系，而且可以為海底生態(tài)、海底資源（如石油天然氣）、海底災(zāi)害（如陸坡失穩(wěn)）等方面研究提供有力的科學(xué)依據(jù)。

圖3 尖峰陸坡東沙南海山附近深水沉積體系分布圖（左）及坡度圖（右）DSN: 東沙南海山，BJX: 筆架西凸起，LC: 李春海山，SYX: 宋應(yīng)星海丘；S1/S2: CTD 站位。Fig.3 Distribution map of deep-water sedimentary systems (Left) and slope gradient map (Right) over the Jianfeng Slope

1 區(qū)域海洋地質(zhì)背景

1.1 南海深海環(huán)流格架

中國南海是西太平洋最大的邊緣海，其水深大于2 000 m 的海盆面積超過106km2，最大水深超過5 km。南海北部呂宋海峽作為與周圍海洋的唯一深水通道，使得幾近封閉的南海與西太平洋相連，具備形成獨(dú)具特色的環(huán)流系統(tǒng)條件[57]。基于南海實(shí)測(cè)水文資料、海流觀測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今南海環(huán)流格架大致表現(xiàn)為3 層：南海上層環(huán)流（水深約350 m 以上，冬季為氣旋式環(huán)流，夏季南部為反氣旋環(huán)流、北部海盆表現(xiàn)為弱的氣旋式環(huán)流）、中層環(huán)流（水深約350～1 350 m，主要呈反氣旋方向，平均流速小于5 cm/s）和深層環(huán)流（水深約1 350 m 以下，氣旋式環(huán)流，平均流速小于 4 cm/s），而且在不同深度范圍水團(tuán)之間存在水體交換[56,58-63]（圖2）。有研究指出，南海深層水中可能進(jìn)一步劃分出南海底層水（水深約2 000 m 以下），其來源于北太平洋深層水和上層繞極深層水[50]，該水團(tuán)的流動(dòng)模式在南海北部具有典型的氣旋性，而在南海南部呈現(xiàn)為區(qū)域性反氣旋模式[64]）（圖2b）。整體而言，南海自身洋流活動(dòng)可能主要通過西太平洋海的表層水（冬季）和深層水經(jīng)由呂宋海峽在南海內(nèi)部形成；同時(shí)，自呂宋海峽流入的水體經(jīng)南海自身洋流體系循環(huán)混合后，以南海中層水和表層水（夏季）形式流出呂宋海峽返回西太平洋，最終必須構(gòu)成一個(gè)完整的循環(huán)體系[63]。

1.2 南海北緣深水沉積體系

近二十年來南海北部陸緣的深水沉積研究取得了一系列研究進(jìn)展，一方面南海北部深水濁積區(qū)被證實(shí)具有巨大油氣成藏與勘探前景[65]，另一方面沿南海北部中-深層環(huán)流路徑發(fā)育的多處底流沉積體系被逐步揭示。代表性成果包括：①南海北緣三套大型重力流沉積輸運(yùn)通道，即瓊東南盆地中央峽谷、珠江口外峽谷和（西）澎湖峽谷沉積體系的幾何形態(tài)、充填樣式、沉積過程以及成因演化研究[66-73]，特別是基于長(zhǎng)期原位觀測(cè)所揭示的臺(tái)西南高屏峽谷內(nèi)由臺(tái)風(fēng)觸發(fā)的深水濁流事件[44]；②瓊東南盆地陸坡區(qū)和珠江口盆地陸坡區(qū)塊體流沉積體系發(fā)育類型、沉積特征、分布范圍、成因機(jī)制以及地質(zhì)演化研究[49,74-78]；③珠江口盆地白云深水區(qū)濁流深水扇沉積體系的平面展布、沉積特征、結(jié)構(gòu)模式、沉積過程、控制因素及油氣勘探前景研究[79-80]；④ Lüdmann等[54]和 Shao 等[55]利用2D 多道地震和ODP 1144 巖芯資料識(shí)別東沙隆起南部斜坡發(fā)育底流沉積的丘狀漂積體，Zhao 等[56]將深海原位觀測(cè)應(yīng)用于該區(qū)域，并取得底流方向、流速以及懸浮沉積物濃度等與沉積記錄相匹配的成果；⑤最新多波束海底地形及三維地震資料顯示東沙-尖峰陸坡附近發(fā)育不同規(guī)模不同樣式底流沉積體系（多數(shù)規(guī)模較大，漂積體沿陸緣延伸長(zhǎng)度50～100 km）[14,49-50]；⑥針對(duì)珠江口盆地南緣陸坡重力流峽谷體系，如神狐陸坡限制型海底峽谷群，一些學(xué)者提出了這些峽谷在發(fā)育演化過程中可能受到底流影響[45,81-82]；⑦通過高分辨率二維地震資料，在西沙隆起附近識(shí)別出與海山相關(guān)的底流沉積體系、重力流滑塌體系、深水峽谷體系、席狀底流等沉積體系，并根據(jù)深水沉積記錄推測(cè)南海西北次海盆西北陸緣的穩(wěn)定底流沉積、侵蝕作用可追溯至晚中新世早期[12-13,83-84]。

2 數(shù)據(jù)和方法

研究區(qū)高分辨率（約1 km）地形數(shù)據(jù)源于最新的通用海洋水深圖（GEBCO）數(shù)據(jù)集（GEBCO 2014,v. 2014-11-03, http://www.gebco.net）。本研究所采用多道2D 地震剖面由中國海洋石油總公司處理后提供。2D 地震剖面整體呈NNW-SSE 向。地震數(shù)據(jù)采用壓縮空氣式氣槍震源。線長(zhǎng)和采樣率分別設(shè)定為11 996 和2 ms。用2D 地震數(shù)據(jù)研究海底地形地貌特征時(shí)，采用海水P 波速度為1 500 m/s?；诤５椎匦魏拖路练e層的地震反射特征（外觀形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)）識(shí)別不同類型的侵蝕，無沉積和沉積特征（表1）。

表1 物理海洋CTD 觀測(cè)站位信息Table 1 Information of CTD stations

研究所用公開發(fā)表的高分辨率溫鹽深數(shù)據(jù)（CTD）來自于（美國）國家海洋數(shù)據(jù)中心的世界海洋數(shù)據(jù)庫（https://www.nodc.noaa.gov/），位于東沙南海山和一統(tǒng)暗沙附近的4 個(gè)CTD 站位（S1、S2、T1、T2）（表1）溫度、鹽度、密度觀測(cè)數(shù)據(jù)來源于2022 年5—6 月“中山大學(xué)”號(hào)設(shè)備驗(yàn)收航次、2022 年7 月南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）南海西邊界流大氣-海洋-海底-生物綜合調(diào)查航次的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 中—深層環(huán)流格局下尖峰陸坡階地-海山-峽谷沉積展布

本文工區(qū)內(nèi)所展示尖峰陸坡位于東沙陸坡的東側(cè)和南海東中部次盆地的南側(cè)（圖2a），主要由上段、中段和下段陸坡構(gòu)成（圖3）。上段陸坡即東沙隆起高地區(qū)，主要由起伏山地和（局地）平坦的侵蝕型底流階地組成，其下界延伸至約1 250 m 水深處。東沙隆起高地在工區(qū)中部直接過渡為東沙南海山，該海山位于中段陸坡（水深范圍約1 250～2 250 m），海山坡度陡峭（大于10°），山腳發(fā)育環(huán)槽和孤隔狀、丘狀漂積體（圖2b、圖3）。在海山及相關(guān)漂積體的東西兩側(cè)，中段陸坡坡度稍緩（1°～5°）（圖3），屬于底流階地向海方向的黏附型漂積體沉積區(qū)，該區(qū)常見波狀起伏海底地形（典型特征如圖1d-f），局地發(fā)育滑坡（塊體搬運(yùn)）沉積和陸坡限制型峽谷[14,50,85]。中段和下段陸坡的分界大致位于宋應(yīng)星海丘附近（水深約2 750 m），下段陸坡主要發(fā)育席狀/無沉積型底流階地；跨越宋應(yīng)星海丘向南隨水深繼續(xù)加大進(jìn)入深海平原區(qū)（超過3 500 m）（圖2b、圖3）。

尖峰陸坡區(qū)，東北東向的南海中層環(huán)流和西南西向的南海深層環(huán)流之間可能存在的水層分界范圍大致位于1 250 m 水深附近，對(duì)應(yīng)于東沙隆起高地區(qū)的侵蝕型底流階地；深層環(huán)流和東北東向的（上層）底層環(huán)流之間可能存在的水層分界范圍大致位于2 250 m 水深附近，對(duì)應(yīng)于筆架西凸起東南側(cè)的席狀/無沉積型底流階地（圖2b、3）。

3.2 中—深層環(huán)流格局下一統(tǒng)陸坡海山-階地-峽谷沉積展布

如圖2a 所示，一統(tǒng)斜坡東臨珠江峽谷，西臨中央峽谷，南接西北次海盆。本文工區(qū)內(nèi)一統(tǒng)斜坡主要由上段、中段和下段陸坡組成（圖4）。上段陸坡整體寬緩平坦，范圍向下延伸至水深約1 250 m，主要發(fā)育席狀/無沉積型底流階地（圖4、5）。一統(tǒng)暗沙坐落于該階地范圍內(nèi)約750 m 水深處，山腳發(fā)育環(huán)槽和孤隔狀-丘狀漂積體（圖4）[12]。中段陸坡對(duì)應(yīng)于水深約1 250～1 750 m，坡度在1°和5°之間變化，底流階地下側(cè)黏附型漂積體發(fā)育區(qū)；該區(qū)可分為坡度較緩的上坡區(qū)（坡度小于2°）和稍陡的下坡區(qū)（坡度約2°～5°）（圖4、5）。黏附型漂積體上坡區(qū)常見波狀起伏海底地形（典型特征如圖1d），屬于海底輕微起伏、沉積層波形連續(xù)完整的沉積物波；下坡區(qū)常見具有斷崖、陡坎的階梯狀起伏或下切海底地形（典型特征如圖1e、f），對(duì)應(yīng)于深海塊體搬運(yùn)的早期滑移階段以及無頭型峽谷發(fā)育的初始形態(tài)[83,85]。下段陸坡（水深約1 750～3 250 m 水深）坡度陡峭（大于2°），廣泛發(fā)育滑移/滑塌和陸坡限制型峽谷，這些峽谷的平均寬度/延伸長(zhǎng)度為5/50 km，切割深度從小于100 m 到大于1 000 m 不等。隨著水深逐漸增加，這些峽谷下切深度增大，并延伸進(jìn)入南側(cè)的西北次盆地深海平原（圖4、 5）。

圖4 一統(tǒng)陸坡東沙南海山附近深水沉積體系分布圖（左）及坡度圖（右）T1、T2 為CTD 站位。Fig.4 Distribution map of deep-water sedimentary systems (Left) and slope gradient map (Right) over the Yitong Slope

一統(tǒng)斜坡區(qū)約600 m 水深附近可能對(duì)應(yīng)于南海表層環(huán)流和中層環(huán)流之間的水層分界[82,86]。ENE 向的南海中層環(huán)流和西南西向的南海深層環(huán)流之間的過渡層范圍大致對(duì)應(yīng)于水深約 1 250～1 750 m 附近（圖5）。其中，過渡層內(nèi)可能的最大梯度界面可能對(duì)應(yīng)于黏附型漂積體上坡區(qū)發(fā)育沉積物波的深度范圍[85]。

圖5 中-深層環(huán)流格局下海山-階地-峽谷沉積效應(yīng)模式圖以一統(tǒng)陸坡為例。Fig.5 Depositional mode for the seamount-terrace-canyon sedimentary combination under the impacts of intermediate and deep circulation dynamics Taking the Yitong Slope as an example

3.3 中—深層環(huán)流格局下海山-階地-峽谷沉積模式分析

通過深海沉積學(xué)分析與物理海洋數(shù)值模擬相結(jié)合[13,50,85]，以一統(tǒng)陸坡區(qū)凸起、平坦、下凹海底地形相關(guān)的深水沉積體系組合為典型實(shí)例，可能建立中-深層環(huán)流格局下的海山-階地-峽谷沉積耦合模式。

南海中層環(huán)流格架下，東北東向的底流流經(jīng)寬緩的底流階地（深度約600～1 250 m），其（年）平均流速較弱（2～3 cm/s），以沉積作用為主，但在高能量間歇事件期間（如遇到中尺度深海渦旋），流速可能加劇至超過6 cm/s（甚至有可能超過10 cm/s），滿足發(fā)生沉積物運(yùn)輸/無沉積的條件，對(duì)應(yīng)于底流階地的席狀/無沉積特征[13-14,50,85]。一方面，由于科氏力偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，這些底流攜帶的沉積物被偏轉(zhuǎn)到右側(cè)（在北半球東流洋流的下游），從而沉積在底流階地的向海延伸方向（水深約1 200～1 750 m），成為黏附型漂積體的一部分（圖5）。

另一方面，凸起海山地形（即一統(tǒng)暗沙）附近的底流，受地形束窄效應(yīng)在海山腳下會(huì)加速2～3 倍[20]，當(dāng)達(dá)到大于15 cm/s 時(shí)，開始侵蝕海底松散黏性沉積顆粒（南海深海海底表層沉積顆粒平均粒徑約10 μm）[87-89]，導(dǎo)致環(huán)槽的形成。當(dāng)疊加柯氏力偏轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，一統(tǒng)暗沙北側(cè)底流受限程度明顯強(qiáng)于南側(cè)，對(duì)應(yīng)形成更深和更寬的環(huán)槽侵蝕形態(tài)。受底邊界層?？寺徇\(yùn)效應(yīng)影響，海底海水-沉積物界面處的沉積顆粒沿水流方向朝左側(cè)移動(dòng)堆積[90]，在一統(tǒng)暗沙北側(cè)環(huán)槽的北側(cè)形成孤隔型丘狀漂積體，在一統(tǒng)暗沙南側(cè)環(huán)槽的北側(cè)（即海山南側(cè)山壁上）形成黏附型漂積體。一統(tǒng)暗沙南側(cè)環(huán)槽以南，寬緩的階地地形對(duì)應(yīng)于相對(duì)減緩的底流速度，可能在該環(huán)槽的南側(cè)形成輕微丘狀漂積體（圖5）[12,91]。

深度約1 750 m 以下陡坡區(qū)（發(fā)育大量陡坎、滑塌和峽谷），處于南海環(huán)流格架的深層。西南西向的底流在（陡坡）地形和柯氏力偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響下，（年）平均流速約4～5 cm/s，而在高能間歇性海洋事件能量串級(jí)影響下，通?？梢赃_(dá)到大于15 cm/s 的較強(qiáng)流速[13-14,50]。這些洋流可能表現(xiàn)出Hernández-Molina 等（2008）和Preu 等（2013）所介紹的螺旋流樣式，代表沿陡坡流動(dòng)的束窄洋流，是常見大規(guī)模沉積顆粒被侵蝕/再懸浮現(xiàn)象的原因。由于科氏力偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，西向底流攜帶的這些物質(zhì)可能被運(yùn)輸?shù)蕉钙聟^(qū)北側(cè)并上升至約1 200～1 750 m 水深，同樣成為黏附型漂積體的一部分（圖5）[23,91]。

深度約1 250～1 750 m 區(qū)間屬于南海中層環(huán)流和深層環(huán)流過渡層，其整體水動(dòng)力條件相對(duì)較弱，（年）平均流速為0～2 cm/s，但水流方向不穩(wěn)定，即使受到高能量間歇海洋過程的增強(qiáng)流速可達(dá)6 cm/s，仍無法滿足沉積搬運(yùn)/侵蝕條件[85]。該區(qū)以沉積效應(yīng)為主，如前所述同時(shí)接受來自南海中層環(huán)流和深層環(huán)流偏轉(zhuǎn)攜帶的沉積顆粒，進(jìn)而建造具有輕微凸起地形的黏附型漂積體（圖1a、圖5）。由于沉積速率較高和坡度較明顯增大，且處于相對(duì)不穩(wěn)定的流場(chǎng)動(dòng)力條件下，該區(qū)易于發(fā)生陸坡失穩(wěn)，進(jìn)而形成一系列與海底滑坡相關(guān)的地形和沉積單元（如蠕變變形/滑移/滑塌/峽谷等）。

與圖5 中所展示的底流階地-黏附型漂積體-陡坡滑塌/峽谷體系的組合樣式相類似的實(shí)例在全球大陸邊緣廣泛存在, 如阿根廷北部邊緣[23]，烏拉圭大陸邊緣[28]，葡萄牙西南邊緣[25]，西北部阿爾博拉海[26]和莫桑比克海峽[27]等。這些案例都指示底流階地-黏附型漂積體的組合樣式可能對(duì)應(yīng)于不同深度環(huán)流/水團(tuán)/水層的分界范圍/過渡層。

尖峰陸坡區(qū)的不同之處在于，在黏附型漂積體范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的海山地形（東沙南海山、筆架西凸起），因此，海山周緣發(fā)育典型的環(huán)槽-孤隔狀-丘狀漂積體取代了部分黏附型漂積體（圖3），并形成自成特色的海山型底流階地（圖2b）。此外，可能由于尖峰陸坡更靠近呂宋海峽（圖2a），該區(qū)中-深層環(huán)流格架較為復(fù)雜，對(duì)應(yīng)于多個(gè)深度范圍環(huán)流/水層的分界過渡區(qū)，發(fā)育了多套具有不同沉積特征的底流階地（圖2b、圖3）。

3.4 底流與重力流（濁流）沉積交互影響

底流和重力流作用過程及其沉積物共存或相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象在地層記錄中普遍存在，在不同尺度的時(shí)間和空間上，垂直陸坡方向（偶發(fā)事件型重力流，高能爆發(fā)快速衰減）和平行陸坡方向（長(zhǎng)期穩(wěn)定型底流，能量較低持續(xù)作用）的沉積活動(dòng)隨時(shí)隨地相互作用、相互影響，該話題至今仍是國際深水沉積學(xué)的前沿?zé)狳c(diǎn)[45,46,92-97]，代表案例包括但不限于局地特定時(shí)段內(nèi)或大范圍地質(zhì)歷史時(shí)期的濁流沉積與底流沉積互層，以及相關(guān)的底流沉積受到濁流破壞或濁流沉積受到底流改造等。

在尖峰和一統(tǒng)階地的外緣，粉砂-黏土質(zhì)海底沉積物在底流沉積作用下堆積形成黏附型漂積體（圖3、4）。隨著沉積顆粒堆積、坡度增加、重力荷載增強(qiáng)，當(dāng)重力和外力（如地震/降雨/波浪等觸發(fā)）荷載的聯(lián)合作用克服沉積體內(nèi)部抗剪能力時(shí)，就會(huì)破壞黏附型漂積體的穩(wěn)定性[26,98]，導(dǎo)致產(chǎn)生海底蠕動(dòng)變形、滑移、滑塌，以及塊體流、濁流等重力流活動(dòng)。

在該區(qū)黏附型漂積體上主要發(fā)現(xiàn)的兩種類型的波狀起伏沉積特征，也都與底流和重力流的交互過程密切相關(guān)。位置相對(duì)較深（約1 500～2 000 m）的階梯起伏狀沉積塊體是典型的陸坡失穩(wěn)滑移/滑塌現(xiàn)象（圖1e），可見明顯失穩(wěn)滑動(dòng)面/陡坎[99-100]。這些階梯狀沉積塊體之間常出現(xiàn)U/V 形海底下凹地形，一些學(xué)者認(rèn)為這些與底流沖刷過程有關(guān)[23]。位于相對(duì)較淺深度(約1 200～1 500 m，局地可延伸更深) 的波狀起伏沉積擁有更連續(xù)、完整的波形特征（圖1d）。據(jù)Wynn 和Stow (2002)研究，這些具有相對(duì)連續(xù)、完整波形的沉積特征通常與重力失穩(wěn)驅(qū)動(dòng)下的蠕動(dòng)變形、濁流、底流這三種機(jī)制/過程相關(guān)。本文研究范圍內(nèi)，集中在黏附型漂積體表面的輕微波狀起伏特征（水深范圍約1 200～1 500 m）被認(rèn)為很有可能是在重力驅(qū)動(dòng)下的蠕變變形[62,77]，由于它們正好出現(xiàn)在廣泛分布的階梯狀滑移/滑塌沉積區(qū)上方，通常被認(rèn)為是陸坡失穩(wěn)的先兆特征。同時(shí)，由于正好位于底流沉積階地的外緣，這些波狀沉積也被猜測(cè)有可能是與水團(tuán)交互界面的內(nèi)波活動(dòng)有關(guān)[24,101-102]，當(dāng)然對(duì)于這類論斷需要未來更多的觀測(cè)和模擬結(jié)果輔以驗(yàn)證。

4 結(jié)論

基于高分辨率地形、二維地震剖面以及物理海洋CTD 觀測(cè)資料，結(jié)合前人已發(fā)表的海洋沉積學(xué)及物理海洋數(shù)值模擬結(jié)果，在南海北部邊緣尖峰陸坡和一統(tǒng)陸坡上識(shí)別出海山相關(guān)底流沉積（環(huán)槽-丘狀漂積體）-（侵蝕型或席狀/無沉積型/海山型）底流階地-黏附性漂積體-陡坡滑塌/峽谷體系的深海地形-沉積組合樣式，并且探討了這些典型深水沉積組合與南海中—深層環(huán)流動(dòng)力格局的耦合關(guān)系。

（1）寬緩的底流沉積階地（坡度小于1°）位于黏附性漂積體上游，主要表現(xiàn)為無沉積和席狀沉積特征，指示水動(dòng)力（流速）達(dá)到“搬運(yùn)粉細(xì)砂（阻礙沉積）”的條件，該區(qū)域主要受到反氣旋式南海中層水影響。黏附性漂積體構(gòu)成了底流沉積階地的向海延伸部分，該區(qū)域主要位于南海中-深層水層界面交互過渡區(qū)，水動(dòng)力條件有利于堆積“粉細(xì)砂沉積”；其中上坡區(qū)表現(xiàn)為略微隆起地形（坡度1°～2°）；下坡區(qū)坡度有所增加（1°～5°），并且發(fā)育階步狀的滑移滑塌沉積單元。黏附性漂積體的下游陸坡區(qū)坡度較陡（大于2°），多見如峽谷、水道等侵蝕特征，該區(qū)域主要受到反氣旋式南海深層水影響，方向自東向西，水動(dòng)力條件有利于“侵蝕粉細(xì)砂海底”。

（2）底流階地-黏附型漂積體的組合樣式可能對(duì)應(yīng)于不同深度環(huán)流/水團(tuán)/水層的分界范圍/過渡層。凸起海山地形周緣發(fā)育典型的環(huán)槽、孤隔狀-丘狀漂積體，可能取代黏附型漂積體并形成海山型底流階地（發(fā)育環(huán)槽-丘狀漂積體）。中-深層環(huán)流格架較為復(fù)雜時(shí)，多個(gè)深度范圍環(huán)流/水層的分界過渡區(qū)可能對(duì)應(yīng)發(fā)育多套具有不同沉積特征的底流階地。

（3）處于不同深度環(huán)流/水團(tuán)/水層分界范圍/過渡層的黏附型漂積體具有較高的沉積速率和較明顯的坡度變化（增大），易于造成陸坡失穩(wěn)，該類型沉積體廣泛構(gòu)成全球大陸邊緣，可能對(duì)于陸坡限制型峽谷的形成發(fā)育具有關(guān)鍵性影響。