近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（OMG）李偉研究員的“海底地貌與沉積動(dòng)力學(xué)”研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外多位科學(xué)家，對(duì)海底麻坑區(qū)海底水道的形成機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并通過數(shù)值模擬的方法揭示了底流侵蝕作用下海底麻坑轉(zhuǎn)變?yōu)楹５姿赖木唧w過程，相關(guān)成果發(fā)表在國際地貌學(xué)期刊Earth Surface Processes and Landforms /《地表過程與地貌雜志》上。喻凱琦博士為論文第一作者，李偉研究員為通訊作者。
在全球海底的深水環(huán)境中，當(dāng)?shù)琢饔龅健跋掳肌钡暮５椎匦螘r(shí)（如海底麻坑），往往會(huì)對(duì)海底產(chǎn)生侵蝕改造，從而誘發(fā)海底水道的發(fā)育（圖1）。海底水道作為海洋深處的物質(zhì)運(yùn)輸通道和儲(chǔ)集場所，其形成發(fā)育過程對(duì)于深海沉積、海底地貌演化、海洋油氣資源勘探開發(fā)、海洋藍(lán)色碳匯和深水“源—匯”系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究具有重要指示意義。然而，目前對(duì)于底流活動(dòng)控制下麻坑轉(zhuǎn)變?yōu)楹５姿赖木唧w過程仍不清楚。
研究人員以南海西北部為例，基于海底地形、沉積環(huán)境及深層環(huán)流等實(shí)測數(shù)據(jù)，使用數(shù)值模擬方法對(duì)該區(qū)域底流作用下麻坑轉(zhuǎn)變?yōu)楹５姿赖倪^程進(jìn)行了重建。
研究發(fā)現(xiàn)前期存在并呈線性排列的海底麻坑（即“麻坑鏈”）改變了底流的水動(dòng)力學(xué)特征，使得流經(jīng)麻坑表面的底流侵蝕作用顯著加強(qiáng)，從而將離散的麻坑串聯(lián)起來形成海底水道的雛形（即“不成熟水道”）（圖2），也標(biāo)志著海底水道開始發(fā)育。這一形成過程受到相鄰麻坑間距、底流流速變化以及海底沉積物特征等諸多因素的影響。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，底流改造海底麻坑過程中有如下重要關(guān)鍵點(diǎn)：1）和麻坑上游相比，麻坑下游方向側(cè)壁受到的底流侵蝕作用更強(qiáng)；2）底流的侵蝕方向受麻坑鏈的展布方向控制；3）麻坑側(cè)壁與底流相互作用所產(chǎn)生的上升流和下降流是控制底流侵蝕作用的關(guān)鍵。
本項(xiàng)研究揭示了“從海底麻坑到海底水道”這一海底地貌演化的復(fù)雜水動(dòng)力過程，可以為海洋底棲生態(tài)系統(tǒng)及海底沉積環(huán)境演化等研究提供重要理論支持。
研究工作得到廣東省自然科學(xué)基金-杰出青年項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中國科學(xué)院率先行動(dòng)“人才引進(jìn)計(jì)劃”等共同資助。
論文相關(guān)信息：Yu, K., Lefebvre, A., Li, W., Zhan, W. & Miramontes, E. (2023) Channel inception through bottom-current erosion of pockmarks revealed by numerical simulation. Earth Surface Processes and Landforms, 1–14.
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/esp.5610
圖1 受底流活動(dòng)影響的全球海底麻坑分布（本研究以南海西北部為例）。
圖2. 在底流的侵蝕作用下，鏈狀分布的海底麻坑相互串聯(lián)形成海底水道雛形（即“不成熟水道”）。
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