深海大型沉积物波的几种成因模式

【作者】 何幼斌； 高振中； 罗进雄； 李华；

【机构】 长江大学地球科学学院；

【摘要】 到目前为止,关于沉积物波的成因,主要有四种模式或假说,即:等深流成因、浊流成因、滑塌成因、内波成因。等深流(以温盐循环为主)具有阔的活动范围,因此在多数情况下其波域宽广,通常以数千乃至数万平方公里。Cadiz海湾发育了由地中海溢流形成的沙波、泥质沙波和泥波的连续系列,英国司部海域的洛克尔海槽的Barra海底扇,阿根廷盆地,美国东部海域的下陆隆,布柴克—巴哈马外海脊,非洲西北部海域的下陆坡等均发育有等深流沉积物波。Seranne等(1999)在加蓬击缘识别出特征和底流漂积体极为相似的沉积体系,认为其为指向上陆坡方向流动的底流所形成。浊流沉积物波往往出现在巨大的水下峡谷、槽沟的天然堤和峡谷间地区。加那利岛屿外海的水下峡谷、葡萄牙海域的峡谷口、劳伦海底扇等场所发育了大规模的粗粒(砾质和砂质)浊流沉积物波,而法国东南海域的Var沉积脊的浊流沉积物波则具有经典的地震响应特征。而在蒙特里海底扇、亚马逊海底扇、Hueneme海底扇、尼日尔和和印度尼西亚海域的堤坝上、名湖内的储备扇等则发育了不同规模的细粒的浊流沉积物波,它们均为浊流自水道中漫溢开来、所裹胁的沉积物于峡谷以外地区发生沉积的结果。浊流沉积物波多认为分布比较局限,儿十至数百平方公里。滑塌成因的沉积物波主要发育在陡坡、峡谷、沟槽、天然堤等地区。该类沉积物波规模一般较小,波形不规则。沉积变形同样可以形成波状的底形,但许多波状底形往往为多种机制共同作用的结果。法国西南的比斯开湾上陆坡的Landes台地上的沉积物波以往被解释为和滑塌有关的变形所导致的挤压脊,呈波状底形。但Faugeres等(2002)认为其为一种具有复杂成因的构造,包括沉积和重力变形机制的互动。此外,由于气体渗漏,底辟活动等因素,沉积地层在重力作用下会发生变形,以致形成"似波状"的海底地形,其亦称作沉积变形的沉积物波。内波是深水环境的重要沉积作用机制,其不仅可形成厘米级别的沉积单元,规模巨大的内波,还可建造大型沉积物波。发生在海水密度不连续面上的界面内波与发生在海面上的波浪在本质上是一样的,只是内波的振幅常比表面波大得多,振幅可超过百米,波长可达数千米。深水中大型沉积物波,特别是向上坡迁移的沉积物波,其迁移方向与浊流相反、与等深流相垂直,很难用浊流及等深流成因来解释,滑塌又很难形成规则的沉积物波形。大型沉积物波的物质组分多为泥及粉砂,其它底流成因很难解释如此大规模的床形与细粒沉积组分之间的匹配机机理。而当内波引起的底流流速较小时,可以不至于将细粒沉积物悬浮起来,但持续的作用可形成与内波规模相当的沉积底形。据LaFond的研究,内波引起的底流水平流速反比于密度界面距海底的高度,由于波谷更接近于海底,波谷下方的流速较波峰下方的流速大,而波谷下方水流流向与内波传播方向相反,故内波引起的底流的单向优势流动与内波的传播方向相反。该优势流动作用于海底时,可形成向内波传播相反方向迁移的大型不对称沉积物波或上攀波形单元,如白令海Navarinsky峡谷口的上坡迁移型沉积物波、摩西拿海隆上上攀迁移的大型沉积物波及北大西洋洛克尔海槽东北部赫布里兹斜坡向上坡迁移的沉积物波等。当密跃面距海底的高度较大时,内波引起的底流流速较小,不能产生单向优势流,但在大型内波的持续作用下可形成波长类似于内波波长的海底沉积单元——大型对称沉积物波,如儿内亚海台边缘(深度2000-4000m)的沉积物就具有驻波的特征。更多还原