近日，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質院重點實驗室（OMG）李偉研究員的“海底地貌與沉積動力學”研究團隊聯合國內外多位科學家，對海底麻坑區海底水道的形成機理進行了深入研究，并通過數值模擬的方法揭示了底流侵蝕作用下海底麻坑轉變為海底水道的具體過程，相關成果發表在國際地貌學期刊Earth Surface Processes and Landforms /《地表過程與地貌雜志》上。喻凱琦博士為論文第一作者，李偉研究員為通訊作者。
在全球海底的深水環境中，當底流遇到“下凹”的海底地形時（如海底麻坑），往往會對海底產生侵蝕改造，從而誘發海底水道的發育（圖1）。海底水道作為海洋深處的物質運輸通道和儲集場所，其形成發育過程對于深海沉積、海底地貌演化、海洋油氣資源勘探開發、海洋藍色碳匯和深水“源—匯”系統等領域的研究具有重要指示意義。然而，目前對于底流活動控制下麻坑轉變為海底水道的具體過程仍不清楚。
研究人員以南海西北部為例，基于海底地形、沉積環境及深層環流等實測數據，使用數值模擬方法對該區域底流作用下麻坑轉變為海底水道的過程進行了重建。
研究發現前期存在并呈線性排列的海底麻坑（即“麻坑鏈”）改變了底流的水動力學特征，使得流經麻坑表面的底流侵蝕作用顯著加強，從而將離散的麻坑串聯起來形成海底水道的雛形（即“不成熟水道”）（圖2），也標志著海底水道開始發育。這一形成過程受到相鄰麻坑間距、底流流速變化以及海底沉積物特征等諸多因素的影響。進一步研究發現，底流改造海底麻坑過程中有如下重要關鍵點：1）和麻坑上游相比，麻坑下游方向側壁受到的底流侵蝕作用更強；2）底流的侵蝕方向受麻坑鏈的展布方向控制；3）麻坑側壁與底流相互作用所產生的上升流和下降流是控制底流侵蝕作用的關鍵。
本項研究揭示了“從海底麻坑到海底水道”這一海底地貌演化的復雜水動力過程，可以為海洋底棲生態系統及海底沉積環境演化等研究提供重要理論支持。
研究工作得到廣東省自然科學基金-杰出青年項目、國家自然科學基金面上項目、中國科學院率先行動“人才引進計劃”等共同資助。
論文相關信息：Yu, K., Lefebvre, A., Li, W., Zhan, W. & Miramontes, E. (2023) Channel inception through bottom-current erosion of pockmarks revealed by numerical simulation. Earth Surface Processes and Landforms, 1–14.
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/esp.5610
圖1 受底流活動影響的全球海底麻坑分布（本研究以南海西北部為例）。
圖2. 在底流的侵蝕作用下，鏈狀分布的海底麻坑相互串聯形成海底水道雛形（即“不成熟水道”）。
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