南海東北部底層海流和沉積搬運過程的觀測研究

《南海東北部底層海流和沉積搬運過程的觀測研究》是依託同濟大學，由劉志飛擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：南海東北部底層海流和沉積搬運過程的觀測研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：劉志飛
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

通過在南海東北部深水區若干關鍵站位布設錨系和海底三角架系統，結合走航觀測深水斷面和高解析度淺地層剖面調查，運用多種海底儀器觀測底層海流和沉積搬運的連續時間變化序列，研究南海東北部底層海流分布和沉積搬運的動力學過程，主要包括：現代底層海流性質及其分布、底層沉積物來源及搬運路徑、霧狀層的性質及分布、底部邊界層的沉積與再懸浮過程、高速沉積物堆積體成因、以及深水濁流的形成及觸發機制等。同時，運用現代深海過程的觀測結果，通過高解析度岩芯沉積物的測試，研究南海東北部末次冰盛期以來底層海流演化及其對沉積物高速堆積的控制作用。該項研究將是南海深水沉積過程觀測實驗的先驅性工作，預期將回答南海東北部深海沉積學的若干重要科學問題，有望在海底觀測技術和科學研究水平上大幅度提高南海深海過程的研究程度，對促成我國深海科學的跨越式發展具有重要意義。

結題摘要

本項目通過在南海東北部深水區布設錨系和海底三腳架觀測系統，結合走航深水斷面調查和沉積岩芯的高解析度測試分析，運用多種海底儀器觀測底層海流和沉積搬運的連續時間變化序列，研究南海東北部底層海流分布和沉積搬運的動力學過程，恢復末次冰盛期以來底層海流演化及其對沉積物高速堆積的控制作用。取得的重要研究進展包括： 1、建成全球先進的深海沉積動力過程綜合觀測系統。該觀測系統由10套獨立布設的深水錨系和1套深海三腳架組成，呈網路空間分布，涵蓋等深流和穿越流路徑，水深分布在650-3850 m範圍，並以2000-3000 m水深為主，能夠獲取近海表至深海底邊界層水文和沉積等多種參數的高時空解析度數據。觀測系統同時拓展出高速堆積體、台灣峽谷和高屏峽谷等三個特色子系統。 2、證實等深流在南海東北部的分布及南海與西太平洋深層水團交換。連續四年的深海錨系時間序列觀測，證實等深流在南海北部海盆範圍存在，其強度和方向呈現明顯的季節性變化，對深海沉積物具有顯著的搬運能力。 3、揭示深海沉積搬運的重要動力學過程。發現海表生成的中尺度渦能夠穿透數千米水層，對深海沉積物遠距離搬運起到關鍵作用；觀測和鑑別出高屏“活躍型”海底峽谷和台灣“被動型”海底峽谷的特徵，發現高屏海底峽谷頻繁發育濁流或高霧濁沉積搬運作用；觀測到南海深海底邊界層的沉積動力過程，將用於建立深海底邊界層沉積過程的動力學理論模型；觀測到南海北部陸坡發育穩定的深水霧狀層，對懸浮沉積物跨陸坡搬運具有重要作用。 4、定量恢復南海陸源碎屑物質的源匯過程。通過對多套深水沉積物捕集器樣品沉積學和地球化學組份的時間序列變化研究，揭示出周邊特定物質供給和洋流側向遠距離搬運對深海沉積的綜合作用，發現蒙脫石在深海環境中的強烈差異沉降效應。通過大量表層沉積物和沉積岩芯的陸源碎屑物質源匯過程定量研究，恢復出末次冰盛期以來台灣、呂宋和華南三個主要物源區對南海北部深海沉積的相對貢獻量，揭示出冰期旋迴中沉積物輸運的動力學機制。 本項目是我國深海沉積動力學研究的先驅性工作，第一次成功觀測到等深流結構、深海濁流活動、中尺度渦搬運作用、以及深海底邊界層等深海沉積動力過程，取得的研究成果已在Earth-Science Reviews、Scientific Reports、EPSL等國際著名學術刊物發表，對發展我國深海沉積學學科、促成我國深海科學的跨越式發展具有重要作用。