近日,我校英国上市365及湖北省海洋地质资源重点实验室孙启良教授团队在国际著名地质学期刊《National Science Review》发表题为“Basin uplift and related climate dynamics drive far-field submarine landslides”的重要研究成果。该研究揭示了陆域构造隆升及其相关的气候变化对海域滑坡发生的控制作用,拓展了海底滑坡的研究范畴,为理解海底滑坡形成机制和控制因素提供了全新视角。
海底滑坡广泛发育在大陆边缘盆地和岛屿边坡等处。海底滑坡规模大(面积可达十几万平方公里),可形成严重的冲击灾害和海啸灾害,对海洋工程设施(如承载全球超过99%互联网通信的海光缆等)及沿海地区人民的生命和财产安全带来严重威胁。因此,国内外对海底滑坡进行了大量的研究,取得了许多重要的进展。但是目前的海底滑坡研究往往局限于海域内的滑坡本身,对陆域过程能否影响以及如何影响海底滑坡发生尚不清楚;另外,目前海底滑坡主要聚焦于第四纪内单期次或主要期次海底滑坡的研究,对数百万年尺度上频发海底滑坡特征和成因尚知之甚少。
该研究利用南海北部琼东南盆地三维地震资料,识别出目前已知世界上期次最多的海底滑坡群。该海底滑坡群具有海底滑坡期次多(地震可识别海底滑坡约517期)、单体规模大、累计厚度大(累积厚度可达1900 m,占上新世以来地层总厚度的90%以上)等特点。更为重要的是,这些海底滑坡均发生在上新世(大约5.3 Ma)之后,并且自西向东表现出发育期次减少、规模增大的趋势。经过对海底滑坡发育特征和规律的分析发现,海底滑坡的发育与沉积物速率激增之间存在密切关联。从上新世开始陆坡区沉积速率激增了3倍,并且沉积物厚度从西部向东部呈楔状展布。沉积物物源示踪和沉积物厚度变化均发现红河水系是研究区沉积物的主要物源区;该水系上新世开始隆升,其隆升历程与琼东南盆地的沉积速率变化及海底滑坡直接存在很好的对应关系。这说明陆域红河水系的隆升通过调控沉积速率这一关键要素而遥控海域陆坡的稳定性。古地貌重建发现红河水系自上新世以来隆升了约1500 m;该水系的隆升造成物理风化和化学风化(印度夏季风增强)的同时增加。因此,红河水系从上新世以来沉积物供给快速增加,并在远端(far-field;琼东南盆地)形成了细粒沉积物的快速堆积。沉积物的快速堆积一方面造成陆坡角度增加(陆坡从上新世之前低于1°快速增加到上新世开始时期的6.5°),另一方面导致地层的欠压实作用和大量浅层气的聚集(图1),最终为频发海底滑坡的形成创造了充分的前提条件。

图1陆域构造-气候变化“遥控”海底滑坡发生的过程和模式
论文第一作者和通讯作者为英国上市公司官网365孙启良教授,合作者包括意大利摩德纳和雷焦埃米利亚大学Vittorio Maselli副教授,英国上市公司官网365谢树成教授和王星星副教授。研究得到了国家自然科学基金(42222607和 42176085)等联合资助与支持。近年来,孙启良教授领衔的“海洋地质灾害”研究团队围绕海底滑坡及深海地质灾害链开展了系统研究,取得了一系列重要研究进展,极大推动了深海地质灾害学的发展。
原文地址:https://academic.oup.com/nsr/article/13/13/nwag342/8702392