東海陸架沙脊分布及成因

東海陸架沙脊分布及成因

1973年開始。中國海沙脊研究始于江蘇弶港輻射狀海底地形成因的探討海底沙脊演化的成因模式有多種末次盛冰期(LGM)時東海海平面曾一度下降至現(xiàn)陸架140m水深處1海底沙脊相關文獻研究“九五”以來,在東海開展了數(shù)個海洋調查研究項目,獲取了相關海域全覆蓋的多波束數(shù)據(jù).本文將利用這些實測的多波束測深數(shù)據(jù),分析海底沙脊的精細結構,同時結合1996年中法合作航次在東海陸架采集的高分辨率單道地震資料,進行綜合研究.應用國家高技術研究發(fā)展計劃海洋技術領域研制的MBChart軟件構建了多波束研究區(qū)高分辨率的海底DTM(digitalterrainmodel),繪制了海底三維地形圖,識別出海底沙脊脊線,通過多種要素圖層的疊加對比,分析東海陸架線狀沙脊的時空分布特征,探討沙脊的形成、發(fā)育和演化過程.古潮流模擬采用POM(princetonoceanmodel)模式與前期相關研究相比2結果2.1沙脊走向統(tǒng)計基于多波束數(shù)據(jù)、融合部分歷史數(shù)據(jù)繪制了海底地形圖和三維地形圖,跟蹤了東海陸架沙脊脊峰并形成脊峰連線(圖1).使用歷史地形數(shù)據(jù)識別出脊線32段(見圖1紅色虛線),脊線長合計2178km.使用實測數(shù)據(jù)識別出沙脊脊線218段(見圖1紅色實線),脊線長合計10101km.陸架沙脊脊峰連線總長約12279km.采用1°~5°共5種間距對沙脊脊峰走向(按方位角討論)及其長度進行了加權統(tǒng)計(表1為5°間距統(tǒng)計結果),并形成了相應的走向分布剖面圖(圖2).橫軸為沙脊脊峰走向,因180°附近是沙脊走向集中區(qū)之一,所以沙脊走向統(tǒng)計區(qū)間由(0°~180°)改為(60°~240°).縱軸為特定走向區(qū)間沙脊體長度占陸架沙脊體總長度的百分比.剖面圖呈現(xiàn)正態(tài)分布,且隨著走向統(tǒng)計間隔的增加其正態(tài)特征逾加明顯,至5°間隔時中央峰值區(qū)間所占的百分比超過12%(表1,圖2).沙脊體主體走向分布于(110°~180°),該區(qū)間沙脊長度占到東海陸架沙脊總長的88%.155°是正態(tài)分布的中心點,同時存在幾個沙脊走向集中區(qū):125°,130°,140°和180°.盡管在同一海平面時期,受潮流方向的影響,不同海區(qū)沙脊的走向存在差異,但東海陸架沙脊總體走向呈正態(tài)、集中分布的特征表明東海陸架不同區(qū)域沙脊體曾受主導潮流方向(NW-SE向)的控制,潮流的主流向隨海平面上升由外陸架向內陸架遷移.2.2沙脊走向空間分布陸架沙脊整體呈現(xiàn)為中間密集、南北兩端稀疏、向東分散分叉、向西密集交匯的特征(圖1).為了更好地揭示陸架沙脊的時空分布特征,根據(jù)沙脊走向和空間上的組合關系將沙脊群劃分為7個分區(qū):CLCLCLCL東西向水深約60~120m、南北向緯度約27°~30°N區(qū)間分布的沙脊是東海陸架沙脊群的主體部分,該區(qū)沙脊的總體特征為:分布密集、走向平直、少分支,走向基本為NW-SE向,表明大范圍的陸架區(qū)域曾經歷了極其類似的潮流環(huán)境.該區(qū)沙脊空間特征差異性表現(xiàn)為:北密南疏、北直南曲.根據(jù)沙脊分布的形態(tài)和空間連續(xù)性可將該區(qū)沙脊細分為3個亞區(qū):CL在東海陸架南部(27°N附近)有一舟形洼地,其最大水深超過180m,最新的多波束數(shù)據(jù)顯示該區(qū)也有沙脊分布,但特征不同于陸架沙脊,將其單獨分區(qū)為CL2.3多階段沙墻在前期研究中,將位于現(xiàn)東海陸架海底的沙脊命名為層U2期沙脊3討論3.1沙脊成因的研究3.1.1影響海底沙脊形成的若干因素沙脊發(fā)育與水深及地形變化、物源供給及沉積動力有關,水深變化決定了沙脊的發(fā)育和終止時間,而沉積動力塑造了沙脊的線狀外形,充足的物源是沙脊得以發(fā)育和埋藏的基礎颶風或臺風形成的風暴潮是短周期、區(qū)域性的氣候變化,在風暴頻發(fā)的淺海區(qū)易形成活動性的海底沙波或沙脊,大西洋近岸氣候、海平面、風暴、潮流、水深、地形、海岸線、環(huán)境、河流等眾多因素在沙脊形成過程中共同構成一個相互關聯(lián)、甚至彼此影響的復雜響應系統(tǒng)(圖4).全球性氣候變化是沙脊形成的最根本原因,是多米諾效應的起點,合適的沉積動力是沙脊發(fā)育的最直接原因,物源供給、水深變化及海底地形等影響沙脊發(fā)育過程及沙脊類型(圖4).風暴沙脊或潮流沙脊反映了沉積動力的差異.物源豐富有利于形成堆積型沙脊(如東海陸架3.1.2u3000rad-間冰期變化以100ka為主周期、伴隨約40及20ka周期的米蘭科維奇循環(huán)導致了全球性約100ka周期的冰期-間冰期變化末次盛冰期時,東海陸架曾一度下降至現(xiàn)水深的140m處3.1.3東海陸架沙脊對比Dyer等東海陸架一些分區(qū)的沙脊在形成過程中受到海底負地形的影響.根據(jù)沙脊走向和空間上的組合關系已將東海陸架沙脊群劃分為7個分區(qū)(圖1),CL古長江在陸架沙脊發(fā)育過程中也起到重要作用.自從始新世印度板塊與歐亞板塊的碰撞導致青藏高原的隆升和邊緣海的張裂,從而形成亞洲大陸中央隆升向周圍輻射的亞洲河系3.2東海陸架沙脊演化多亞期的沙脊(圖3)在同一片海域得以發(fā)育,表明東海陸架水動力條件適合沙脊發(fā)育,導致多亞期沙脊發(fā)育的根本原因是海平面變化.沙脊形成與水深、地形、潮流等眾多因素(圖4)密切相關,形成一定規(guī)模的沙脊需要較長的時間,穩(wěn)定的海平面期有利于沙脊的生長發(fā)育,大幅度、快速上升的海平面將迅速改變沙脊發(fā)育的動力環(huán)境,活動的沙脊將可能隨之衰退甚至衰亡.東海陸架寬闊(圖1),地形較為復雜,水深變化大,各區(qū)潮流差異大(圖5),廣泛分布于陸架的沙脊并非在短期內形成.綜合考慮了東海水深變化、海平面變化、古潮流場演變、層序地層學等多方面的研究成果,將陸架沙脊劃分為Ⅰ~Ⅳ等4個大的發(fā)育階段(圖5).(1)Ⅰ期沙脊(圖5(a)).形成于14.5kaBP以前,當時海平面低于現(xiàn)水深100m以深(2)Ⅱ期沙脊(圖5(b)).約形成于12~14kaBP期間.LGM過后發(fā)生在14.5~13.7kaBP期間的MWP-1A融冰事件(3)Ⅲ期沙脊(圖5(c)).約形成于9.5~11.5kaBP期間.10~11.2kaBP期間發(fā)生的快速海平面上升事件MWP-1B融冰事件(4)IV期沙脊(圖5(d)).形成于9kaBP后.9.5~9kaBP期間又發(fā)生一次快速海平面上升事件4沙脊走向分區(qū)(1)多波束測深數(shù)據(jù)顯示東海陸架線狀地形異常發(fā)育,融合多波束測深和歷史地形數(shù)據(jù)資料,對東海陸架線狀沙脊進行了全面識別和系統(tǒng)研究,共識別出線狀沙脊體250段,沙脊體脊峰連線總長約12279km.(2)陸架沙脊走向呈現(xiàn)正態(tài)分布,155°是正態(tài)分布的中心點,同時存在幾個沙脊走向峰值點:125°,130°,140°和180°.陸架沙脊走向呈正態(tài)、匯聚的特征表明:不同區(qū)域沙脊體曾受主導潮流方向(NW-SE向)的控制,主流向隨海平面上升由外陸架向內陸架遷移.(3)陸架沙脊整體呈現(xiàn)為中間密集、南北兩端稀疏、向東分散分叉、向西密集交匯的特征.根據(jù)沙脊走向和空間分布特征,將陸架沙脊劃分為7個分區(qū),CL(4)氣候、海平面、水深、地形、海岸線、河流、潮流等眾多因素在沙脊形成過程中共同構成一個相互關聯(lián)、甚至彼此影響的復雜響應系統(tǒng).冰期-間冰期氣候變化所導致的東海海平面大幅升降是陸架沙脊廣泛發(fā)育的最根本原因,在海平面變化過程中,古長江所攜帶的豐富沉積物為沙