巴西东北部Potiguar 盆地大陆边缘的海底峡谷形态

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1、内容概述

海底峡谷,是大陆坡的显著形态特征,横切了世界上大多数的大陆边缘,并普遍反映出构造对主动大陆边缘的控制。此外,海底峡谷地形地貌的调查可以为电缆和管道铺设以及海军潜艇作战服务。海底峡谷是重力流从大陆架向深海平原输送大量泥沙的重要渠道。海底扇,则是位于海底峡谷或通道之前的扇形或舌状沉积,作为具有经济意义的类似古沉积物已有详细的研究。据Normark(1970)Shepard(1972),海底扇被认为主要是由浊流形成。浊流从一个点源开始逐渐形成浊流沉积,浊流沉积是世界上巨型油田的主要储层。海底扇沉积叶的一般特征包括以下内容:①形成于或接近海底扇沟渠末梢类似于三角洲体系分流河口坝;②不表现为基底冲蚀;③通常显示为向上变厚的经典浊流沉积旋回;④呈现出扁平扇状几何形态。

在巴西大陆边缘的一些海底峡谷此前已有研究。突出的例子是亚马逊峡谷、圣弗朗西斯科峡谷、萨尔瓦多峡谷和坎波斯盆地峡谷。亚马逊峡谷是由于浊流导致随后侵蚀改造而大量沉积物流失的结果。海底扇提供了大量的大型蜿蜒崎岖的堤状峡谷实例,这种峡谷在三角洲冲积型海底扇中很常见。坎波斯盆地的海底峡谷平均深度300m 和平均宽度8000m。尽管自20 世纪70 年代以来这一领域已进行了广泛的浅水石油勘探,Potiguar 盆地的深水区石油储量也在最近被发现,但是该大陆边缘更深区域的海底形态几乎没有任何数据发表。这种类型的数据对于表征地质灾害是必不可少的。例如,海底滑坡是最具破
坏性的一种地质灾害类型,会对管道和海底设施产生重大风险。深水管道铺设在海底通常没有预先挖沟或平整,而直接面临碎屑流。因此,为了避免海底设备安装在不稳定的位置,优化环境管理并识别具有重要经济意义的沉积物如浊流和等深流,清晰认识海底十分重要,包括海底峡谷的地形地貌。为了解决巴西东北沿海Potiguar 盆地陆缘海底峡谷资料匮乏的问题,我们进行了多波束测深声纳调查来测绘海底。工作区的选择考虑到Potiguar 盆地存在两个深切峡谷系统(Apodi-Mossoró 和Açu)。它们被称为“深切峡谷”,是因为古代的Apodi-Mossoró 河流和Açu 河深部切断了大陆架沉积,从而形成了现在截削和充填为典型特征的山谷。这些过程的低水位条件是地表侵蚀的标志。Gomes 等人(2014)认为,这些古河谷形态与当时发生的构造活动的响应地貌直接相关,其中断层改变了全新世以前的海岸和大陆架区域。

本文,通过展示该地区最完整和分辨率最高的水深数据集来提供巴西东北部Potiguar 盆地相邻大陆坡的第一份详细蓝图。本研究的目的为:①首次描述Potiguar 盆地大陆坡的形态并分析,重点是海底峡谷(图1);②通过测绘峡谷重建主要形成过程。本文分析了海底峡谷和沉积特性的形态特征,并讨论了其演化的过程及其控制因素以及最近的沉积活动。这项研究结果有助于认识从大陆架到深水盆地沉积物的运输途径,并为未来的详细研究提供地貌框架。

2、行文思路

首先介绍地质环境,然后数据库和研究方法,通过结果进行讨论。通过对多波束测深数据的分析,首次绘制出巴西大陆坡的海底地貌形态图,特别是近海Potiguar 盆地大陆边缘的海底地貌形态图。根据详细分析,可以得出以下结论:

(1)研究区的大陆坡由上陆坡(从陆架坡折处算起)和中陆坡构成,前者水深范围为70~300m,后者水深范围为300~1300m,上陆坡比中陆坡要陡;

(2)一些海底峡谷贯穿上陆坡和中陆坡。其它深水地貌特征有滑坡、冲沟、沉积沙脊和沉积沙波。滑坡和冲沟表明,大陆坡可能发育侵蚀/沉积体系;

(3)沿着Potiguar 盆地的大陆坡,海底峡谷有初始期、过渡期和成熟期三种类型;

(4)峡谷根据其地貌形态可进行分类。Apodi 和A.u 峡谷为“I 型”峡谷,与海底扇沉积体系相关;

(5)Potiguar 盆地峡谷和大陆坡的形态是侵蚀作用、泥沙沉积、水流搬运以及构造活动共同作用的结果。峡谷地貌形态和其形成演化过程的分析成果,有助于对深海沉积环境和环境管理的研究。

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