撒丁岛西部和南部边缘海底峡谷形态与演化：构造活动与海平面变化的交互作用

本研究通过整合高分辨率地震剖面和测深数据，揭示了撒丁岛西缘和南缘海底峡谷系统的触发机制、空间分布及时空演化规律。研究发现峡谷形成受控于坡度梯度、地壳垂直运动与海平面变化的协同作用，其演化由侵蚀过程、重力块体运动与底流交互驱动，挑战了传统认为峡谷形成与墨西拿盐度危机（MSC）相关的假说，为理解被动大陆边缘沉积动力学提供了新视角。

　　

海底峡谷作为连接陆地和深海的重要通道，长期以来被视为沉积物、污染物和有机质输送的关键路径，同时也是海洋生物多样性的热点区域。然而，其形成机制和演化过程仍存在诸多争议。传统观点认为，海底峡谷的形成与河流系统的延伸或海平面大幅下降事件（如墨西拿盐度危机）密切相关，但越来越多的证据表明，被动大陆边缘的峡谷系统可能受多重因素控制。撒丁岛作为西地中海的重要地质单元，其西部和南部边缘发育了复杂的海底峡谷网络，为研究构造活动、海平面变化与侵蚀过程的交互作用提供了天然实验室。

为揭示这一科学问题，研究人员利用高分辨率地震剖面（CG、WS数据集）和测深数据（EMODnet），结合历史中分辨率地震资料（MS、CROP、ES），对撒丁岛西缘和南缘的峡谷系统进行了系统研究。通过地貌参数量化（如坡度、曲率、宽度/深度比）和地震地层学分析，明确了峡谷的形态分类、时空演化及其控制因素。

4.1 撒丁岛边缘地貌特征
研究区西缘大陆架宽约40 km，陆坡陡峭（坡度>10°），被Catalano峡谷系统（CCS）和Oristano峡谷系统（OCS）切割；南缘则因Sardinia裂谷和Campidano地堑的影响，呈现东西差异：Sarrabus区陆架狭窄陡峭，Sulcis区陆架宽缓。坡度分析显示，峡谷头部和侧壁普遍陡峭，且受火山构造（如Catalano火山场CVF）和基底高地（如Banghittu High）显著控制。

4.2 西缘峡谷系统
CCS由Mannu峡谷（NM/SM分支）和Putzu Idu峡谷（P）组成，呈NE-SW向延伸56 km。地震剖面揭示其发育多期侵蚀-充填旋回（C1-C3），上段V型谷（坡度14.5°）向下过渡为U型谷（坡度3-4.9°），且受Putzu Idu火山地形约束。OCS分南北两支：北支（N-OCS）侵蚀至Pliocene层位，南支（S-OCS）仅切割Quaternary单元，两者均显示古河道迁移（如N-OCS_1分支向NW偏移）和阶梯状侧壁，反映底流与重力流的交替主导。

4.3 南缘峡谷系统
S.Elia-Foxi峡谷（SE-FCS）以高曲率（1.164）和四分支"剧场型"头部为特征，其下伏Messinian古峡谷被Pliocene沉积充填；Sarroch峡谷（SaC）则呈现轴向迁移（C5-C1期次向SE偏移），且受断层错断PQ序列的影响。Pula峡谷（PCS）和Spartivento峡谷（SpCS）在中段因Teulada高地约束产生19°陡壁和1.476曲率峰值，而Carbonara谷（CV）作为终端沉积区，以低坡度（0.61°）和宽浅形态（3000 m）为特征。

研究结论指出：（1）撒丁岛峡谷属Type 2类型（切割陆架但不连接大河系统），主要受控于块体流和底流而非河流输入；（2）形成时代为后墨西拿期（Post-MSC），与第四纪冰期-间冰期海平面波动直接相关；（3）西缘火山构造（如CVF）和南缘断裂高地（如Ichnusa海山）通过改变地形梯度驱动峡谷路径偏转；（4）多期次侵蚀-充填旋回（如SaC的C1-C8期次）反映古气候与构造活动的耦合效应。

该研究通过多尺度数据融合，首次系统阐明了撒丁岛边缘峡谷的成因模式，为理解被动边缘沉积物输运机制提供了关键案例。其提出的"构造-海平面协同控制"模型，不仅修正了传统MSC主导假说，也为全球类似背景的峡谷演化研究建立了可比框架。此外，识别出的滑坡风险区（如OCS头部）和流体渗漏点（如pockmark群）对海洋地质灾害评估具有直接应用价值。