南海北部白云深水区现代海底峡谷内侵蚀地貌、沉积充填及其对峡谷演化的指示意义

A dozen typical slope-confined canyons developed in the Baiyun Sag, northern continental margin of South China Sea. These submarine canyons act as passages linked shelf and abyssal basin for sediments and energy. Moreover, turbidity sand bodies developed in these canyons and sedimentary fans associated with them were a kind of potential hydrocarbon reservoir. Slope-confined canyons in the Baiyun Sag developed since the late Miocene showed repeated cutting and filling and directional migration in their evolution. This unique phenomenon has attracted a lot of attention of geologists. In many studies, directional migration of canyons was considered to be linked to the regional northeastwards flowing bottom currents. However, some issues are still in the models. In this project, we will use high-resolution geophysical data combining with borehole data and physical simulation to (1) illustrate erosional geomorphology and sedimentary fill in modern canyons, (2) discover impacts of currents (e.g. alternating current, turbidity current) on topographic form of the canyon, and (3) to model the landform evolution and their contributory factors.

白云凹陷位于南海北部陆架边缘，这里发育了十几条典型的小型陆坡峡谷，它们不仅是南海北部陆架与深海盆地之间的重要物质和能量通道，其内部和下方扇体的浊流砂体也是重要的油气圈闭。这些峡谷形成于中中新世末，峡谷内部呈现周期性的侵蚀-充填结构，谷底线在演化过程中发生持续的迁移，这一独特现象吸引了很多地质学者的关注。很多报道基于油气勘探地震资料认为谷底线的单向迁移可能与区域性底流有关，但仍存在很多疑点。本项目拟利用高分辨率声学探测数据，结合钻孔年代地层格架及物理模拟试验，阐明现代陆坡峡谷内侵蚀地貌和沉积充填，揭示峡谷内流(潮流,浊流等)对峡谷地形形态的影响，探讨峡谷地貌形态演化模式及其主要控制因素。

南海北部白云凹陷区是我国重要的深水油气田区之一，这里的陆坡自～13.8Ma开始发育了17条峡谷，这些峡谷具有相似的地貌形态和演化特征，峡谷区海底形态起伏多变，在演化中谷底线不断的向东迁移。关于上述峡谷地貌形态的演化仍存在着争议，海底形态起伏的成因也不明了；以往的研究主要基于油气勘探地震，对峡谷内的地质过程的细节也缺乏足够的了解。本项目基于几年来获得的高分辨率地球物理资料（船载和AUV声学探测资料）和钻孔，对研究区晚第四纪沉积环境，峡谷内部的充填层序、峡谷轴部微地形-地貌单元、特别是与滑坡相关的MTDs进行分析，并讨论了峡谷地貌形态演化的主要控制因素。研究表明：（1）研究区及相邻的陆坡过去 150 ka等深流和重力流的路径和强度在沉积物运输中起着重要作用；（2）峡谷区起伏的海底主要由具有高堆积速率的丘状地貌单元导致，它们中大多数底部具有层状反射(平行或波状)，不是沉积物变形，而是沉积构造，与滑坡相关的堆积主要表现为杂乱或反透明状反射相；（3）沿现代峡谷轴部依然存在着沉积物失稳、输运和再堆积的过程，峡谷轴部的侵蚀主要是由重力流驱动的，现代峡谷仍然具有一定的活动性；（4）沿轴部的大型knickpoint点具有高度大(~60m)倾斜小(<6°)的特点，是在波状地层的波峰处沉积物破裂基础上发展而来的，其演化与峡谷演化息息相关；（5）峡谷的演化主要受海平面变化和内波/内潮汐控制，高海面时期内波/内潮汐导致的堆积作用占主导作用，低海面时期滑坡及其导致的侵蚀和堆积占主导作用，沿峡谷的流及构造不是影响峡谷不对称形态的因素。研究结果有助于进一步认识白云凹陷海底峡谷演化、南海北部陆坡沉积物质输运以及内波/内潮汐对沉积过程的影响，对于该区油气资源勘探以及开发过程中的工程地质风险评估有指导意义。