近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质院重点实验室（OMG）李伟研究员的“海底地貌与沉积动力学”研究团队联合国内外多位科学家，对海底麻坑区海底水道的形成机理进行了深入研究，并通过数值模拟的方法揭示了底流侵蚀作用下海底麻坑转变为海底水道的具体过程，相关成果发表在国际地貌学期刊Earth Surface Processes and Landforms /《地表过程与地貌杂志》上。喻凯琦博士为论文第一作者，李伟研究员为通讯作者。

在全球海底的深水环境中，当底流遇到“下凹”的海底地形时（如海底麻坑），往往会对海底产生侵蚀改造，从而诱发海底水道的发育（图1）。海底水道作为海洋深处的物质运输通道和储集场所，其形成发育过程对于深海沉积、海底地貌演化、海洋油气资源勘探开发、海洋蓝色碳汇和深水“源—汇”系统等领域的研究具有重要指示意义。然而，目前对于底流活动控制下麻坑转变为海底水道的具体过程仍不清楚。

研究人员以南海西北部为例，基于海底地形、沉积环境及深层环流等实测数据，使用数值模拟方法对该区域底流作用下麻坑转变为海底水道的过程进行了重建。

研究发现前期存在并呈线性排列的海底麻坑（即“麻坑链”）改变了底流的水动力学特征，使得流经麻坑表面的底流侵蚀作用显著加强，从而将离散的麻坑串联起来形成海底水道的雏形（即“不成熟水道”）（图2），也标志着海底水道开始发育。这一形成过程受到相邻麻坑间距、底流流速变化以及海底沉积物特征等诸多因素的影响。进一步研究发现，底流改造海底麻坑过程中有如下重要关键点：1）和麻坑上游相比，麻坑下游方向侧壁受到的底流侵蚀作用更强；2）底流的侵蚀方向受麻坑链的展布方向控制；3）麻坑侧壁与底流相互作用所产生的上升流和下降流是控制底流侵蚀作用的关键。

本项研究揭示了“从海底麻坑到海底水道”这一海底地貌演化的复杂水动力过程，可以为海洋底栖生态系统及海底沉积环境演化等研究提供重要理论支持。

研究工作得到广东省自然科学基金-杰出青年项目、国家自然科学基金面上项目、中国科学院率先行动“人才引进计划”等共同资助。

论文相关信息：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.

论文链接：https://doi.org/10.1002/esp.5610

图1 受底流活动影响的全球海底麻坑分布（本研究以南海西北部为例）

图2. 在底流的侵蚀作用下，链状分布的海底麻坑相互串联形成海底水道雏形（即“不成熟水道”）