探索新西兰奥塔埃罗阿（Aotearoa）菲奥尔兰地区（Fiordland）的Te Rua-o-te-Moko峡湾（Te Rua-o-te-Moko Fiordland）的海底地貌

《Frontiers in Earth Science》：Exploring the submarine geomorphology of Te Rua-o-te-Moko Fiordland, Aotearoa New Zealand

特卡波托莫科菲尔德兰峡湾的16个峡湾通过高分辨率水深和地震数据研究发现，其地貌呈现显著北南梯度差异：北部峡湾短、单通道、陡峭，受阿尔卑斯断层限制；南部峡湾长、复杂多分支，受 inactive 地震断层和岩石类型控制。地貌特征如深海盆地、入口堰塞湖和埋藏古三角洲揭示了冰川退缩动态与构造、岩石类型的相互作用，同时证实了其作为重要碳汇的潜力。

　　温带峡湾是理解冰川地貌演变、沉积分异以及地质动态的重要场所。这些被冰川深切形成的峡湾不仅是高分辨率的古气候和冰川行为记录者，还为研究冰川退缩机制、沉积物搬运路径以及海洋入侵过程提供了关键线索。尽管已有研究指出温带峡湾在全球范围内具有显著的碳封存能力，但Te Rua-o-te-Moko峡湾地区的研究仍相对较少。本研究首次整合了高分辨率的海底地形数据、海洋地震反射剖面和地形数据，以系统地识别和评估峡湾形态的空间差异。结果表明，该地区呈现出明显的南北地貌复杂性梯度。北部峡湾通常较短、呈直线状，并受到构造活动的强烈控制，其峡湾入口较窄，水深较浅。相比之下，南部峡湾则具有更大的流域面积、更复杂的几何形态、更深的峡湾盆地和更宽的峡湾入口。这些空间差异反映了冰川侵蚀效率的差异，这种差异可能由区域构造活动、基岩岩性以及流域配置等因素共同作用的结果。

在Te Rua-o-te-Moko峡湾中，广泛分布的入口坝、终端冰碛和埋藏的古三角洲，暗示了冰川退缩过程中的间歇性停滞。深陷的主盆地显示出显著的沉积物填充，表明其在碳封存方面具有重要潜力。观测到的地貌模式为理解冰川动态、退缩机制以及沉积过程提供了新的视角。通过建立Te Rua-o-te-Moko峡湾的区域地貌框架，本研究进一步加深了对峡湾发育过程、沉积物搬运控制以及冰川、构造和岩性因素相互作用的理解。这些发现不仅有助于重建峡湾的演化历史，还对古气候、冰川动态和碳埋藏潜力的探讨具有重要意义。

Te Rua-o-te-Moko峡湾位于新西兰南岛西南部，横跨44.5°至46.5°S之间，被16个峡湾切割，这些峡湾长度从10到44公里不等，宽度通常小于2公里。该地区不仅是毛利文化的圣地，同时也是联合国教科文组织世界遗产地Te Wāhipounamu的一部分，保存着冈瓦纳大陆的历史。这些峡湾的形成是第四纪多次冰川扩张和退缩的结果，塑造了深陷的峡谷，随后被河流和海洋沉积过程所填充和改造。尽管峡湾在全球海岸线中只占很小比例，但它们在海洋过渡区保留了气候变异性，并为冰川动态、海洋入侵和沉积过程提供了独特见解。近年来，峡湾因其高效的有机碳封存能力而受到关注，被认为是全球重要的碳汇之一。

目前，大多数关于峡湾形态和沉积过程的研究集中在北半球，尤其是挪威、斯瓦尔巴群岛、格陵兰岛和加拿大等地。然而，南半球的峡湾研究仍较为有限。作为南半球温带峡湾带的一部分，Te Rua-o-te-Moko峡湾是研究峡湾的非凡区域，其代表了一个完全退冰的系统，该系统正受到构造活动、高降水量和密集植被流域的影响。虽然这些峡湾是环境和气候变化的宝贵记录者，但其海底地貌和沉积构造仅在个别峡湾中被研究。与北半球的峡湾相比，Te Rua-o-te-Moko峡湾缺乏区域整合的地球物理特征分析，这使得空间差异和控制过程的解析变得困难。

本研究提供了Te Rua-o-te-Moko峡湾的第一个综合地貌和地球物理数据集，基于新的多波束测深和高分辨率地震反射数据。研究覆盖了16个峡湾，重点分析了它们的形态、入口坝分布、盆地结构和沉积模式。关键地貌的识别和地图绘制为重建峡湾演化、解释冰川和后冰川动态以及约束沉积物路径提供了基础。通过建立这些特征的空间背景，本研究为未来关于地层学、海洋入侵时间以及塑造峡湾的气候和构造框架的研究奠定了基础。

研究区域的构造框架由阿尔卑斯断层和南侧的普伊塞格尔俯冲带定义。这两者共同影响了区域地震活动，并导致了该地区频繁的滑坡事件和地震活动。多个不活跃的基岩断层，如佩姆布罗克、威尔莫特、山灰、五指山、杜斯基和威奇恩断层，以及活跃的基岩断层，如基尔科伊和文森特断层，已被绘制在研究区域内。尽管这些断层贯穿Te Rua-o-te-Moko峡湾，但它们在峡湾形态和方向上的作用尚未得到充分评估。区域抬升速率范围从0.6到1.1米/千年，部分掩盖了等压反弹效应。

Te Rua-o-te-Moko峡湾是研究气候变化的关键区域，尤其是监测南半球西风带（SHWW）的影响。这些持续的风驱动了高降水量，增强了侵蚀作用，并将富含有机质的物质从植被覆盖的流域输送到峡湾，突出了该地区在碳封存和埋藏潜力上的重要性，进一步强调了其在理解沉积过程和生物地球化学过程中的意义。

海底地貌特征，如入口坝、深陷盆地和三角洲系统，是Te Rua-o-te-Moko峡湾的典型特征，记录了冰川和后冰川过程。深陷盆地通常位于海平面以下250至420米，保存了受河流输入、海洋过程和滑坡影响的沉积层。盆地填充也具有重要的碳保存潜力，并记录了沉积和气候变异的历史。然而，Te Rua-o-te-Moko峡湾的沉积物填充历史尚不成熟，这限制了对海洋动力学和退冰历史的全面理解。入口坝、内部阈值和陆地上的脊状地貌可能影响水体循环，限制深水交换，并作为冰川停滞或重新推进的地质标志。

尽管水声成像技术在系统识别、描述和量化海底地貌方面发挥了关键作用，但由于Te Rua-o-te-Moko峡湾缺乏全面的高分辨率多波束测深和地震反射数据，其地球物理框架仍然不够清晰。这限制了对关键冰川-海洋地貌，如盆地、入口坝和三角洲的空间分布进行映射的能力。虽然已有研究提出了该地区相对海平面变化的一些影响，但其与冰川历史和退缩模型的整合仍然不完整，限制了对峡湾演化机制的全面理解。

研究采用了多种数据和方法，包括多波束测深和高分辨率地震反射剖面，以获得更完整的地理信息。多波束测深数据集覆盖了685平方公里，其中8个峡湾的数据是通过2019年的一项峡湾水文调查项目采集的，由iXblue公司执行。使用了Kongsberg EM2040C多波束回声测深仪，通过QPS Quinsy进行数据采集和管理，并使用CARIS HIPS和SIPS软件进行处理。最终输出包括1、2和5米分辨率的网格，覆盖深度从约20米到420米。新西兰国家水与大气研究机构（NIWA）之前在2004年进行了一次研究航行（TAN0405），使用Kongsberg EM300采集了三个峡湾和近海区域的数据。这些数据通过C&C Technologies HydroMap和ArcInfo软件处理，形成了5米的网格。在2025年的研究航行SO309上，使用Kongsberg EM710填补了峡湾内部的覆盖空白，形成了15米分辨率的测深网格，进一步提高了区域数据集的完整性。

研究还结合了地理信息系统QGIS 3.34和自定义的PyGIS处理脚本，对峡湾的地貌特征进行了分析。这些脚本基于并扩展了Nyberg等（2015）的方法。通过将峡湾多边形从LINZ的数字高程模型（DEM）中剪裁出来，获得了精确的峡湾轮廓。根据这些多边形计算了中心线，定义了各个多边形的长度。此外，还计算了每个峡湾的总长度、宽度和蜿蜒度，以实现几何分类。

在讨论部分，研究分析了Te Rua-o-te-Moko峡湾的峡湾长度、宽度和形态的南北差异。总体而言，峡湾的形成与冰川活动密切相关，导致了深陷的盆地，这些盆地随后被冰川、湖泊、陆地和最终的海洋沉积物填充。尽管之前的研究已经识别了某些峡湾中的深陷盆地、入口坝和三角洲，但本研究首次全面展示了该区域峡湾地貌的复杂性和空间变化。研究还发现，峡湾的入口坝和内部阈值呈现出明显的南北梯度，北部峡湾的入口坝通常位于峡湾的入口处，而南部峡湾的入口坝则更接近陆地，这可能反映了冰川退缩过程中不同的动态模式。

此外，研究还讨论了峡湾盆地配置和埋藏的古三角洲对冰川范围和退缩的影响。这些地貌特征可能反映了冰川在不同阶段的停滞和重新推进。研究还指出了不同峡湾中沉积物填充的差异，以及这些差异如何与冰川退缩过程相关联。通过分析这些特征，研究为理解冰川动力学、沉积物搬运过程以及构造和岩性因素对峡湾形态的影响提供了新的视角。

最后，研究总结了Te Rua-o-te-Moko峡湾地貌和地球物理特征的总体发现。通过整合地震和地貌分析，研究加深了对该地区冰川历史和后冰川演化的理解。研究结果强调了区域地质控制、冰川动力学和环境条件在塑造现代峡湾地貌中的重要性。未来的研究应致力于完善该地区地震地层学，以建立更精确的冰川退缩和海洋入侵时间线，从而进一步理解南半球的气候变异性。