南海东北部底层海流和沉积搬运过程的观测研究

通过在南海东北部深水区若干关键站位布设锚系和海底三角架系统，结合走航观测深水断面和高分辨率浅地层剖面调查，运用多种海底仪器观测底层海流和沉积搬运的连续时间变化序列，研究南海东北部底层海流分布和沉积搬运的动力学过程，主要包括：现代底层海流性质及其分布、底层沉积物来源及搬运路径、雾状层的性质及分布、底部边界层的沉积与再悬浮过程、高速沉积物堆积体成因、以及深水浊流的形成及触发机制等。同时，运用现代深海过程的观测结果，通过高分辨率岩芯沉积物的测试，研究南海东北部末次冰盛期以来底层海流演化及其对沉积物高速堆积的控制作用。该项研究将是南海深水沉积过程观测实验的先驱性工作，预期将回答南海东北部深海沉积学的若干重要科学问题，有望在海底观测技术和科学研究水平上大幅度提高南海深海过程的研究程度，对促成我国深海科学的跨越式发展具有重要意义。

本项目通过在南海东北部深水区布设锚系和海底三脚架观测系统，结合走航深水断面调查和沉积岩芯的高分辨率测试分析，运用多种海底仪器观测底层海流和沉积搬运的连续时间变化序列，研究南海东北部底层海流分布和沉积搬运的动力学过程，恢复末次冰盛期以来底层海流演化及其对沉积物高速堆积的控制作用。取得的重要研究进展包括：.1、建成全球先进的深海沉积动力过程综合观测系统。该观测系统由10套独立布设的深水锚系和1套深海三脚架组成，呈网络空间分布，涵盖等深流和穿越流路径，水深分布在650-3850 m范围，并以2000-3000 m水深为主，能够获取近海表至深海底边界层水文和沉积等多种参数的高时空分辨率数据。观测系统同时拓展出高速堆积体、福尔摩萨峡谷和高屏峡谷等三个特色子系统。.2、证实等深流在南海东北部的分布及南海与西太平洋深层水团交换。连续四年的深海锚系时间序列观测，证实等深流在南海北部海盆范围存在，其强度和方向呈现明显的季节性变化，对深海沉积物具有显著的搬运能力。.3、揭示深海沉积搬运的重要动力学过程。发现海表生成的中尺度涡能够穿透数千米水层，对深海沉积物远距离搬运起到关键作用；观测和鉴别出高屏“活跃型”海底峡谷和福尔摩萨“被动型”海底峡谷的特征，发现高屏海底峡谷频繁发育浊流或高雾浊沉积搬运作用；观测到南海深海底边界层的沉积动力过程，将用于建立深海底边界层沉积过程的动力学理论模型；观测到南海北部陆坡发育稳定的深水雾状层，对悬浮沉积物跨陆坡搬运具有重要作用。.4、定量恢复南海陆源碎屑物质的源汇过程。通过对多套深水沉积物捕集器样品沉积学和地球化学组份的时间序列变化研究，揭示出周边特定物质供给和洋流侧向远距离搬运对深海沉积的综合作用，发现蒙脱石在深海环境中的强烈差异沉降效应。通过大量表层沉积物和沉积岩芯的陆源碎屑物质源汇过程定量研究，恢复出末次冰盛期以来台湾、吕宋和华南三个主要物源区对南海北部深海沉积的相对贡献量，揭示出冰期旋回中沉积物输运的动力学机制。.本项目是我国深海沉积动力学研究的先驱性工作，第一次成功观测到等深流结构、深海浊流活动、中尺度涡搬运作用、以及深海底边界层等深海沉积动力过程，取得的研究成果已在Earth-Science Reviews、Scientific Reports、EPSL等国际著名学术刊物发表，对发展我国深海沉积学学科、促成我国深海科学的跨越式发展具有重要作用。