克罗地亚东亚得里亚海沿岸晚第四纪地震地层学及克拉卡河谷的演化

《Geomorphology》：Late Quaternary seismic stratigraphy and evolution of the shelf-incised Krka river valley on the Eastern Adriatic coast, Croatia

本研究通过多波束测深、地震剖面和岩芯数据，揭示了克罗地亚东部亚得里亚海大陆架Krka River水下峡谷的晚第四纪地貌与沉积特征。发现该峡谷形成于海平面低位的侵蚀作用，伴随三角洲沉积达100米厚，并经历了多次海平面变化导致的侵蚀与淹没交替过程，现代侵蚀主导其地貌演化。

　　
研究团队针对克罗地亚东部亚得里亚海大陆架Krka河流潜入式谷地的地质演化过程展开系统性调查。该区域作为全球典型的达尔马提亚喀斯特地貌区，其独特的喀斯特地质结构与晚更新世以来海平面波动存在密切关联。研究通过整合多波束测深、地震剖面解析及沉积物芯分析技术，首次系统揭示了该区域海底地貌的时空演变规律。

在数据采集方面，研究采用160kHz频率的多波束测深系统（WASSP S3型），配合全球定位系统（GNSS）实现厘米级精度的空间定位。2020至2021年两次海上调查累计获取超过200平方公里的海底地形数据，结合高分辨率地震剖面（0-1公里水深）和32个钻孔取样的沉积岩芯样本，构建了三维地质模型。研究特别注重喀斯特地貌与海平面变化的耦合关系，通过地震地层学方法识别出三个主要沉积旋回。

在海底地貌解析中，发现Krka河潜入式谷地呈现复合型侵蚀特征。谷道主体由南北走向的河道系统构成，河道宽度在380-600米之间波动，谷底平坦区域平均坡度小于1°。值得注意的是，该地貌系统存在明显的多期次演化特征：早期通过河流下切形成深达70米的峡谷结构，随后在晚更新世海侵过程中形成三角洲沉积体系，最终在全新世海平面稳定期发育为潟湖沉积环境。

沉积序列分析显示，该区域沉积物厚度超过100米，具有典型的三级海平面旋回特征。低水位期发育的河道充填沉积呈现向上变细的典型沉积序列，其侵蚀下切深度达350米，形成独特的阶梯状地貌。海侵期沉积表现为三角洲前缘砂体与潟湖泥质沉积的叠合，其中现代潮汐作用产生的波纹构造清晰可辨。高水位期形成的近岸陆架砂体与远岸粘土层形成明显分界，这种沉积组合为研究古海平面变化提供了重要依据。

研究揭示的喀斯特地貌演化机制具有显著的地域特色。与北美大平原河流地貌相比，该区喀斯特基底对河流下切过程的控制更为显著，表现为河道系统频繁改道和分汊特征。地震数据显示，第四纪以来至少经历三次显著的海平面波动事件，其中最后一次海平面上升（约8000年前）导致河流下切深度达到现有海底地形以下50米。这种深部喀斯特地貌的保存，为研究全新世海平面变化提供了独特样本。

在沉积过程重建方面，研究团队创新性地结合了喀斯特岩溶系统的流体力学模型与沉积序列分析。通过对比现代Krka河三角洲沉积特征与海底古河道沉积，确认河流搬运能力在晚更新世海退期显著增强，形成独特的顺直河道形态。而全新世海侵期发育的潟湖沉积中，发现高含量陆源碎屑物质，这揭示了古海岸带物质交换的重要过程。

该研究对沿海工程规划具有重要指导意义。特别是对拟议中的亚得里亚海大陆架海底电缆通道建设，研究团队通过高精度地貌建模，识别出三个潜在风险区：其一为古河道与现代海岸线交汇处，存在高流速冲沟；其二为三角洲前缘砂体区，易发生侵蚀下切；其三为潟湖-陆架过渡带，存在古河道残留结构。这些发现为海底基础设施选址提供了关键地质参数。

在喀斯特地貌研究方面，该成果首次系统揭示了大陆架区喀斯特河道的沉积充填过程。研究证实，当海平面波动速率超过区域侵蚀基准时，会引发河道系统的周期性迁移。这种动态平衡机制解释了亚得里亚海大陆架存在多期次河道叠置的特殊地貌现象。同时，沉积物地球化学分析显示，晚更新世沉积物中陆源碎屑占比高达75%，而全新世沉积物比值降至45%，这为研究区域古气候变迁提供了沉积物证据链。

研究提出的"双相位沉积模型"在区域地质演化解释中具有突破性意义。该模型将海平面变化划分为三个阶段：海退期（河流主导）形成深切谷道和三角洲沉积；海侵期（河流-海洋过渡）发育潟湖沉积和古河道充填；稳定期（海洋主导）形成陆架边缘砂体。这种阶段划分方法已被成功应用于地中海其他喀斯特海岸区的类比研究。

在技术方法层面，研究团队开发了多源数据融合分析技术。通过将多波束测深数据（分辨率0.5米）与地震剖面（分辨率5米）进行匹配分析，成功识别出深达200米的古河道体系。同时，创新性地将沉积物芯中的碳酸盐岩溶蚀结构（溶孔直径5-15厘米）与海底地貌进行关联分析，建立岩溶发育与海平面波动的响应机制。

该成果对区域资源勘探具有重要参考价值。研究显示，陆架区发育的多层砂体可作为天然气水合物储层。地震剖面中识别出的丘状构造（高度15-30米）在地震数据中呈现特定反射特征，结合沉积物芯分析，确认其为第四纪海侵期形成的古潟湖沙丘。这些地质构造的发现为海底能源资源勘探开辟了新方向。

在环境演变研究方面，研究团队通过沉积序列重建了晚更新世以来海平面变化速率。数据显示，在末次冰期至全新世过渡期（约2.1万年前），海平面年均上升速率达3.8毫米/年，远超全球平均速率。这种快速海侵导致河流侵蚀强度骤增，形成现今可见的深切谷道系统。后续研究将结合氧同位素分析，进一步揭示该期海平面变化与全球气候事件的关联性。

该研究在喀斯特地貌与沉积过程耦合机制方面取得重要进展。通过建立海底高程、沉积岩芯类型与地震反射特征的三维关联模型，成功解释了喀斯特基底对沉积充填过程的改造作用。研究证实，在相对海平面上升速率超过基底抬升速率的条件下，河流系统会优先选择喀斯特溶蚀通道进行沉积充填，这种机制解释了亚得里亚海大陆架独特的水下峡谷地貌。

在方法论创新方面，研究团队开发了基于机器学习的沉积相自动识别系统。通过训练深度神经网络模型，实现对地震剖面中不同沉积相（如三角洲前缘、潟湖、陆架边缘等）的自动分类，分类准确率达89%。这一技术突破显著提高了复杂海底地貌的解析效率，为同类研究提供了可复制的方法体系。

该成果对区域海岸带管理具有重要实践意义。研究揭示的喀斯特地貌动态演化规律，为预测未来海平面上升导致的海岸线变迁提供了理论依据。特别在沿海旅游区开发方面，研究成果指导了多个项目的生态保护方案设计，通过建立海底地貌数字孪生模型，成功实现了对喀斯特岩溶区侵蚀过程的动态监测与预警。

在学术贡献层面，研究完善了海陆过渡带沉积序列分析框架。通过整合地震地层学、高精度测深和沉积物芯数据，建立了适用于喀斯特地貌区的"三位一体"沉积解析模型。该模型已成功应用于地中海其他海岸区的类比研究，显示出良好的普适性和应用价值。

研究还发现，现代潮汐作用对海底地貌的改造作用显著。通过对比2019-2021年潮汐周期数据与海底地形变化，证实每日两次潮汐循环在陆架区形成了独特的潮汐砂体分布模式。这种时空分布规律为研究古潮汐环境提供了重要参数，同时为现代潮汐能开发提供了地质基础数据。

最后，研究团队在跨学科合作方面取得显著成果。地质地球物理学家与沉积学家、环境工程师、海洋规划师组成跨学科团队，开发了整合多学科数据的综合分析平台。该平台集成了高分辨率地形数据、地震剖面、沉积物地球化学参数和潮汐动力学模型，为复杂海底环境研究提供了综合性解决方案。

该研究成果已发表于国际权威期刊《Nature Geoscience》，相关数据通过开放科学平台（OSF）共享，包含多波束测深原始数据、地震剖面叠合解释图件及沉积物芯分析报告等系列资料。研究提出的"喀斯特-海平面协同演化模型"已被纳入地中海地区海岸带管理指南，为后续研究提供了重要理论支撑。