综述:构造作用对等深线沉积物系统特征的影响

《Earth-Science Reviews》:Tectonic influence on the characteristics of contourite systems

【字体: 时间:2025年11月18日 来源:Earth-Science Reviews 10

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  本文通过系统综述和形态学分析,提出受构造控制的 contourite 三类分类框架(受限、断层控制、障碍控制),并以南海为例验证,强调构造活动对底流沉积和形态的影响。

  在海洋地质学领域,大陆边缘的沉积作用通常由底流(bottom currents)主导,这些底流可以是热盐环流(thermohaline circulation)或其他由重力驱动的海洋动力过程。然而,长期以来,科学家们对底流在活动边缘(active margin)与被动边缘(passive margin)中对沉积特征的影响存在一定的误解,特别是在活动边缘的沉积系统中,底流对沉积物的搬运和沉积过程的控制机制尚不完全明确。因此,本研究旨在通过系统地回顾现有知识,结合形态学特征分析、形态学量化以及结构特征与沉积特征的尺寸关系统计分析,区分底流沉积在不同活动构造控制下的特征,从而建立更加清晰的分类框架。

研究的主要目标是识别和分类由构造活动影响的底流沉积系统,尤其是那些在现代和古地质记录中形成的沉积特征。为了实现这一目标,研究者们选取了南中国海的三个代表性案例:北吕宋海沟的构造控制沉积特征、西沙海沟的障碍控制沉积特征以及北海康盆地的断层控制沉积特征。这些案例与著名的加的斯湾底流沉积系统进行了比较,揭示了构造活动对底流沉积过程的多方面影响。

首先,构造活动对底流沉积系统的控制可以分为三种主要类型:构造限制型沉积(confined drifts)、断层控制型沉积(fault-controlled drifts)以及障碍控制型沉积(obstacle-controlled drifts)。这些构造特征对沉积物的分布和形态具有显著影响,尤其是在活动边缘,构造活动往往导致沉积物的不连续性和分布的局限性。例如,在构造限制型沉积系统中,由于构造活动造成的地形限制,底流往往被局限于狭窄的盆地或海沟,形成特定的沉积结构。在断层控制型沉积系统中,断层的活动性对底流的流动路径和沉积物的搬运方向产生影响,导致断层带两侧形成不同的沉积特征。而在障碍控制型沉积系统中,海沟、火山岛或海底高地等障碍物会影响底流的流动路径,从而形成复杂的沉积结构。

此外,构造活动还通过影响海盆的长期演化来间接控制底流沉积系统的发育。构造活动与天文周期(如轨道尺度变化)的耦合,会进一步影响全球海洋环流的格局,从而对底流沉积系统产生长期影响。例如,构造活动导致的海盆沉降或隆起,可能改变海洋环流的通道和强度,进而影响沉积物的搬运和沉积模式。构造活动还会导致底流沉积系统在不同阶段的演变,如起始阶段、增长阶段和埋藏阶段。

为了更全面地理解构造活动对底流沉积的影响,研究者们还进行了形态学量化分析,通过测量构造特征和沉积特征的尺寸关系,揭示了构造活动与沉积物特征之间的统计联系。这些量化分析结果表明,构造限制型沉积系统的宽度、长度和高度与沉积物特征的宽度、长度和高度之间存在显著的正相关关系,而障碍控制型沉积系统的障碍物尺寸与沉积物特征的尺寸之间也存在明显的相关性。这些发现为构造活动对底流沉积系统的影响提供了更具体的证据。

研究还强调了构造活动在沉积物供应和沉积物堆积中的作用。例如,构造活动导致的海盆沉降或隆起,会增加沉积物的供应,同时改变沉积物的堆积模式。在活动边缘,构造活动往往导致海底地形的复杂变化,从而影响底流的流动路径和沉积物的搬运方向。这些变化不仅影响沉积物的分布,还可能改变沉积物的沉积形态,如形成特定的沉积物分布模式或沉积物堆积结构。

本研究的另一个重要发现是,构造活动对底流沉积系统的控制不仅限于构造特征本身,还包括构造活动引起的海盆形态变化。例如,构造活动导致的海底地形变化可能形成复杂的海盆结构,如断层带、海底高地或海底凹陷,这些结构对底流的流动路径和沉积物的搬运方式具有重要影响。通过这些结构的变化,底流的流动路径和沉积物的搬运模式会受到影响,从而形成不同的沉积特征。

研究还指出,构造活动对底流沉积系统的控制具有多尺度的特征。在大尺度上,构造活动通过改变海盆的形态和海盆之间的连通性,影响底流的流动路径和沉积物的搬运方向。在中尺度上,构造活动通过形成局部的地形障碍,影响底流的流动路径和沉积物的堆积模式。而在小尺度上,构造活动通过改变海底的局部地形,影响底流的流动路径和沉积物的搬运方向。这些多尺度的影响共同作用,形成了复杂的底流沉积系统。

最后,研究者们提出了一个修订的分类框架,以更准确地描述由构造活动控制的底流沉积系统的特征。该框架结合了形态学特征和构造控制因素,为底流沉积系统的分类提供了新的视角。通过这一框架,研究者们希望解决现有分类体系中的不一致性,并为未来研究提供更清晰的指导。此外,研究还强调了构造活动对地质和经济方面的深远影响,包括对深海沉积物的分布、海洋环流模式的形成以及海底稳定性的影响。这些影响不仅对海洋地质学研究具有重要意义,还可能对能源开发和海洋生态系统保护产生实际应用价值。
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