地球科学进展

地球科学进展 ›› 2025, Vol. 40 ›› Issue (3): 315 -330. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2025.021

研究论文 上一篇    

南海西北陆缘多期次海底滑坡的发育特征及形成机理研究
李俊池1,2,3(), 李伟1,2,3(), 敬嵩1,2, 赵璇1,2,3, 詹文欢1,2,3   
  1. 1.中国科学院南海海洋研究所，广东 广州 510301
    2.中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室，广东 广州 510301
    3.中国科学院大学，北京 100049
  • 收稿日期:2025-01-13 修回日期:2025-02-13 出版日期:2025-03-10
  • 通讯作者: 李伟 E-mail:lijunchi23@mails.ucas.ac.cn;wli@scsio.ac.cn
  • 基金资助:
    中国科学院南海海洋研究所培育项目(SCSIO202206);海南省自然科学基金青年基金项目(425QN503)

Development Characteristics and Formation Mechanism of Multiple Submarine Landslides in the Northwestern Continental Margin of the South China Sea

Junchi LI1,2,3(), Wei LI1,2,3(), Song JING1,2, Xuan ZHAO1,2,3, Wenhuan ZHAN1,2,3   

  1. 1.South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China
    2.Key Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China
    3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2025-01-13 Revised:2025-02-13 Online:2025-03-10 Published:2025-05-07
  • Contact: Wei LI E-mail:lijunchi23@mails.ucas.ac.cn;wli@scsio.ac.cn
  • About author:LI Junchi, research area includes the mechanism of submarine landslide. E-mail: lijunchi23@mails.ucas.ac.cn
  • Supported by:
    the Development Fund of South China Sea Institute of Oceanology of the Chinese Academy of Sciences(SCSIO202206);The Youth Fund of the Natural Science Foundation of Hainan Province, China(425QN503)
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海底滑坡多是经过漫长的地质作用，在多种因素共同作用下发生的。部分大型海底滑坡呈现多期次滑动，滑动过程复杂，但目前对多期次海底滑坡的发育特征及形成机理的认识还不够明确，这限制了对其发育模式的科学认知。基于高分辨率二维多道地震资料和钻孔数据，在南海西北陆缘开平凹陷识别出6期海底滑坡形成的块体搬运沉积体，根据区域层序地层格架，发现这些块体搬运沉积体主要分布在下韩江组和粤海组地层中，其中块体搬运沉积体1和块体搬运沉积体2发生于16.3~13.8 Ma，块体搬运沉积体3~6形成于10.4~5.3 Ma。地震剖面解释结果表明，块体搬运沉积体1和块体搬运沉积体2内部地质结构变形程度较大，受后期构造活动改造严重，而块体搬运沉积体3~6可识别出后壁和侧壁等典型滑坡特征。通过计算研究区各期块体搬运沉积体发生时的沉积速率，发现低海平面时期的高沉积速率可能为海底滑坡发生提供了重要的先决条件，沉积物快速堆积会使得孔隙流体无法及时排出，从而导致沉积物保持较高的孔隙压力，可能形成不稳定的软弱层，在区域断层活动与地震的触发下发生了多期大规模海底滑坡。

关键词: 海底滑坡, 海洋地质灾害, 南海西北陆缘, 地震反射特征, 形成机理

Submarine landslides are among the most common and destructive geological hazards on continental margins. Their development can significantly reshape seafloor morphology, generate high-density turbidity currents, and even trigger catastrophic tsunamis, posing serious threats to the safety and operation of sub-sea engineering infrastructures. The formation of submarine landslides typically involves long-term geological processes influenced by multiple interacting factors. Some large-scale submarine landslides exhibit multi-stage sliding events with complex movement histories. However, current understanding of the developmental characteristics and formation mechanisms of multi-phase submarine landslides remains limited, which hinders scientific insight into their evolutionary patterns. Based on high-resolution, two-dimensional (2D) multichannel seismic and borehole data, six phases of Mass Transport Deposits (MTDs) resulting from submarine landslides have been identified in the Kaiping Sag on the northwestern continental margin of the South China Sea. According to the established regional sequence stratigraphic framework, these MTDs are mainly concentrated within the Lower Hanjiang Formation and Yuehai Formation. Seismic interpretation results indicate that the internal structure of MTD 1 and 2 is highly deformed and significantly altered by subsequent geological processes, whereas MTD 3 to MTD 6 exhibit typical landslide features such as prominent headwall scarps and lateral margins. Calculation of sedimentation rates during the occurrence of each phase of MTDs reveals that high sedimentation rates occurring during periods of low sea level provided the necessary sediments for the occurrence of landslides. This rapid sediment accumulation likely prevented the timely expulsion of pore fluids, leading to elevated pore pressure within the sediments and the formation of unstable weak layers. In addition, the widespread development of tectonic normal faults (e.g., Shenkai Fault) and their intersecting relationships with all six MTDs strongly suggest that fault activity also played a significant role in triggering these landslides. This study provides new insights into the formation mechanisms of submarine landslides along the northwestern continental margin of the South China Sea, offering important scientific support for hydrocarbon exploration, geological hazard risk assessment, and disaster prevention and mitigation in the region.

Key words: Submarine landslides, Marine geological hazards, Northwestern continental margin of the South China Sea, Seismic reflection characteristics, Formation mechanism

中图分类号: 

图1 南海西北陆缘开平凹陷位置与二维地震测线、块体搬运沉积体（MTDs）分布图
（a）南海西北陆缘开平凹陷地理位置，黑点划线代表珠江口盆地的分布范围；（b）南海西北陆缘开平凹陷二维地震测线及MTDs分布，黑色直线代表了二维地震测线，其中粗直线分别表示地震剖面所在的位置，不同颜色的色块表示了各期次块体搬运沉积体的分布范围
Fig. 1 Map showing the location of the Kaiping Sag in the Northwestern Margin of the South China Sea and the distribution of 2D seismic survey lines and Mass Transport Deposits （MTDs）
（a） Geographic location of the Kaiping Sag， the dotted line represents the distribution range of the Pearl River Mouth Basin； （b） 2D seismic line and MTDs distribution in the Kaiping Sag. The black solid lines represent the 2D seismic survey lines， where the thick straight lines indicate the locations of the seismic profiles. The different colored blocks indicate the distribution ranges of MTDs from various periods
图2 南海西北陆缘开平凹陷的层序地层柱状图
层序界面引自参考文献［30］，珠江口盆地相对海平面变化曲线改自参考文献［27］
Fig. 2 Schematic stratigraphy columns of Kaiping Sag in the northwestern margin of the South China Sea
The stratigraphic interface is cited from reference ［30］， and the relative sea level change curve of the Pearl River Mouth Basin was adapted from reference ［27］
图3 南海西北陆缘开平凹陷区域的地震相划分
Fig. 3 Seismic facies division of Kaiping Sag in the northwestern margin of the South China Sea
图4 开平凹陷zjk09a剖面地震地质综合解释
（a）SE-NW已解释的地震剖面zjk09a；（b）放大的地震剖面显示了MTD3的后壁陡坎、顶界面和底界面；（c）MTD3顶界面上的侵蚀沟槽；（d）MTD3~MTD5垂向叠置发育形成多期次MTDs复合体；图中横向的长实线代表区域地层界面，垂向红色实线表示断层，红色箭头表示上盘运动方向
Fig. 4 Integrated seismic and geological interpretation of profile zjk09a in Kaiping Sag
（a） Interpreted SE-NW seismic profile zjk09a； （b） Enlarged seismic profile showing the headwall scarp， top boundary and bottom boundary of MTD3； （c） Erosive grooves on the top boundary of MTD3； （d） Vertical stacking of MTD3， MTD4， and MTD5 forming a multi-period MTDs complex. The horizontal long solid lines in the figure represent regional stratigraphic interfaces， the vertical red solid lines represent faults， and the red arrows indicate the movement direction of the upper wall
图5 开平凹陷zz09剖面地震地质综合解释
（a）SW-NE已解释的地震剖面zz09；（b）放大的地震剖面显示了MTD2底部密集的断层系统；（c）MTD6上部发育大规模沉积物波；图中横向的长实线代表区域地层界面，垂向红色实线表示断层，红色箭头表示上盘运动方向
Fig. 5 Integrated seismic and geological interpretation of profile zz09 in Kaiping Sag
（a） Interpreted SW-NE seismic profile zz09； （b） Enlarged seismic profile showing the dense fault system at the bottom of MTD2； （c） Large-scale sediment waves developed in the upper part of MTD6. The horizontal long solid lines in the figure represent regional stratigraphic interfaces， the vertical red solid lines repweiresent faults， and the red arrows indicate the movement direction of the upper wall
图6 开平凹陷zqne18剖面地震地质综合解释
（a）SW-NE已解释的地震剖面zqne18； （b）放大的地震剖面显示了MTD3的侧壁及MTD3被断层切割错开； （c）MTD1与楔形体； （d）MTD3与MTD4垂向叠置发育； 图中横向的长实线代表区域地层界面，垂向红色实线表示断层，红色箭头表示上盘运动方向
Fig. 6 Integrated seismic and geological interpretation of profile zqne18 in Kaiping Sag
（a） Interpreted SW-NE seismic profile zqne18； （b） Enlarged seismic profile showing the side wall of MTD3 and the offset of MTD3 by faults； （c） MTD1 and the wedge body； （d） Vertical stacking of MTD3 and MTD4. The horizontal long solid lines in the figure represent regional stratigraphic interfaces， the vertical red solid lines represent faults， and the red arrows indicate the movement direction of the upper wall
图7 开平凹陷MTD3的厚度分布与趾部
（a）二维地震数据中MTD3的厚度分布情况； （b）测线zjk10中MTD3趾部区域的解释剖面
Fig. 7 Thickness distribution and toe region of MTD3 in Kaiping Sag
（a） The thickness distribution of MTD3 in 2D seismic data； （b） The toe area of MTD3 in survey line zjk10
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