琼东南盆地位于南海西北陆缘，是新生代伸展盆地，具有南北高、中间低的构造格局，地理上介于海南岛与西沙海槽之间，面积约8.3×10⁴ km^2[18-19]，现今平均水深为500～1300 m^[20]，由越南和海南岛双物源供给，普遍发育陆坡滑坡、峡谷和海底扇等沉积体系^[21-22]（图1a）。研究区位于琼东南盆地陵水凹陷东南边缘，在中央凹陷与海南岛之间，属于盆地北部下陆坡地带，水域深度为1500～2200 m（图1），由于受多重因素的控制，发育相对复杂的沉积构造。

图  1  研究区地理位置（a）及地貌图（b、c）^[7]

Figure 1.  Location (a) and geomorphic map (b, c) of the study area^[7]

本研究使用中国海洋石油集团有限公司提供的琼东南盆地陵水凹陷1000 km²高分辨率三维地震数据，地震数据面元为12.5 m×12.5 m（Inline×Crossline），时间采样率2 ms，所用地震数据的主频约为50 Hz，目的层平均速度约2000 m/s，垂向分辨率约为12.5 m，解释层位为现代海底层。

利用GeoFrame地震解释平台对研究区现今海底三维地震资料零相位初值拾取，解释完成的层位进行网格化处理，通过时深转换得到深度数据。宽度、坡度等数据的使用，是在地震剖面上读出测量对象的坐标，统计后计算得出。坡度数据需要在剖面上读取测量值的两处坐标，利用一定的数学公式计算出具体数值。尽管这种直接将地震剖面的测量数据转换为形态参数存在一定的不确定性，但目前这种方法在地震资料解释和浅层沉积体系研究中被广泛采用^[14]。结合地震剖面、均方根振幅属性、倾角方位角属性以及Surfer软件绘制出现今海底地貌图（图1c），对研究区海底沉积地貌进行精细刻画和表征。

前人多使用侧扫声呐或多波束测深的方式对琼东南盆地陵水区域开展地貌分析^[6-7,23]，本文在前人的基础上结合三维地震技术对研究区开展研究。相较于多波束测深，三维地震能更好地将区域海底地貌与地震剖面振幅属性结合在一起，“由面入点”地分析各处地貌单元特征。根据Mosher使用两种方法对中央斯科舍陆坡海底地貌渲染的案例来看^[24]，相同工区环境下，多波束测深可以展示更大范围海底地貌特征，而三维地震数据具有更高的清晰度和分辨率，尤其是对单一微小的地貌。本研究虽然地震资料覆盖面积广，但除研究区内大型水道外，其余地貌特征均以微小形态展布，需要整合地震资料加以识别。因此，本文更适合使用三维地震数据研究区域海底地貌。

琼东南盆地陆架边缘物源供给充足，沉积物受重力流沉积作用沿陆坡向下不断推进，沉积的过程中会发育复杂的海底地貌。综合研究区各类数据，识别出3种地貌单元：水道地貌单元、周期阶坎地貌单元和滑坡地貌单元。

陆坡水道是在重力流作用下，将来自大陆架和上坡地区的大量沉积物输送至深海平原的重要通道^[3]。研究区水道位于水深1200～1500 m，为长条状负地形，整体较为顺直（顺直型水道弯度一般小于1.2^[8]），呈NE走向（图2），从水深1200 m处到水深1400 m处延伸超过14 km，发育面积为33.73 km²，宽度约0.75～3.62 km，往深海平原方向逐渐加宽，深度值分布于12.75～28.88 m（图3a）。水道发育区总体坡度为2°，随着水道深度的减小，两侧水道壁也在不断变化，西侧谷壁坡度为0.9°～11°，东侧谷壁较陡，坡度为1.6°～7.6°，整体而言，西侧谷壁比东侧谷壁坡度变化差异大（图3a-b）。水道根据其反射特性分为“U”型和“V”型水道，从剖面上看，C1是典型的“U”型水道，代表水道受低速浊流冲刷和物源缓慢沉积^[25]，水道内部呈强振幅、高连续的地震反射特征。随着坡度的减小，水道的类型由侵蚀型为主逐渐过渡到沉积型为主（图2）。

图  2  水道C1形态变化

Figure 2.  Morphological changes of Channel C1

图  3  水道体系构型参数

Figure 3.  Channel system measurements

本研究选取3条典型测线（图2a），统计29条数据参数（宽度、深度、水道壁倾角和水道总体坡度），结合倾角属性平面图，计算和分析其几何构型，对水道的形态变化展开定量分析（图3a-b）：

Ⅰ段水道整体宽深比较小，水道壁两侧坡度较陡，外形呈陡窄U形，两侧堤岸发育明显，表明此处重力流流速大，水动力作用较强，具有一定的侵蚀能力^[26]。此段水道形成于限制性条件下，主要以侵蚀型水道为主（图2b-c）。

Ⅱ段宽深比明显大于Ⅰ段，外形呈宽缓U形，两侧堤岸逐渐变低，沉积作用明显，表明水道在此限制力减弱。当重力流流经Ⅱ段时，水动力作用较弱，水道逐渐向水平方向拓展，使此段以沉积型水道为主（图2c-d）。由于上陆坡长期的物源供给，加之水道末端滑塌物致使重力流改道，在研究区末端，水道有消亡的趋势。

水道C1发育位置靠近上陆坡区，由三维地震资料和多波束测深（图1b-c）可以看出，C1上部东北方向发育大型陆坡水道系统，此陆坡水道的形成改变了原有坡折地形，使陆架区大量碎屑物质通过陆坡水道搬运至区域内，同时在海平面波动、构造运动等外部因素的共同控制下，粗粒沉积物往下陆坡运移的过程中，会逐渐在此冲刷出水道C1。

研究区陆坡发育大型滑塌体系，其滑塌物往下坡滑移的过程中，在研究区发育3个典型冲沟-朵体复合体系，由西向东依次命名为G1、G2、G3。

冲沟G1位于水道C1东侧约6 km处，相对延伸较短，整体形态呈“U-W-U”变化，中部发育明显朵体，末端又汇聚成单一沟槽，表示可能受多期侵蚀的特征^[27]。G1在研究区内宽深比平均值为138，最大宽度为0.77 km（位于水道前端）（图3c），末端出现轻度弯曲，弯曲度为0.66，剖面呈强振幅、高连续反射地震相，且G1附近观察到几个小型侵蚀洼地，但其侵蚀程度不明显（图4a-b）。

图  4  冲沟-朵体复合体G1、G2、G3典型剖面

Figure 4.  Typical seismic profiles of the G1, G2, and G3 gully-lobe complexes

G2延伸长度覆盖整个工区，头部呈树枝状形态，发育多个规模大小相当的支谷（图4c），这些支谷在中间位置最终汇集到一条主谷。随着冲沟槽的生长发育，受断裂引导以及块体搬运、海流侵蚀等因素的影响，其逐渐与周围沟谷连通并合，规模逐渐增大，形成以单个具有天然堤的水道（图4d）。G2宽深比平均值为100，最大宽度处为0.62 km（图3d），末段主要表现为叶状朵体形态，朵体面积达11.11 km²，呈凹槽状展布。G2整体表现出强振幅、高连续的地震反射特征（图4e）。

G3在研究区内宽深比达123，由树枝状头部组成，头部发育众多支流和沟壑（图4c）（这些初期沟壑的发育是后期冲沟形成的重要机制），支流在中游汇聚成单一的冲沟（图4d）。G3的变化幅度最大，其最大宽度达0.75 km，最窄的地方不足0.25 km（图3e），主要表现为“U”型。冲沟下倾方向发育相对平缓的朵体沉积，可能含有相对较高的砂质含量（图4e）。

研究区冲沟末端朵叶是在重力流侵蚀能力变弱、加积作用变强之时，在地势相对平坦的环境下形成的薄而广的砂体，朵体边界一般呈逐渐过渡关系，这类朵叶形成于非限制条件下，分布范围受浊积体的含砂量和地形等因素控制。

结合图1b、1c可以看出，冲沟-朵体复合体G1—G3的形成主要由陆坡区滑坡2—4控制，从左到右依次发育且规模量庞大，由于滑坡发生后地形坡度陡峭，在满足滑坡发生的条件下，沉积物滑移过程中高速侵蚀海底形成大小不等的冲沟，即复合体G2、G3头部树枝状形态，而后不断侵蚀加深形成中段U形地貌，随着地形坡度的减缓，经过长距离搬运的上坡物源缓慢沉积在其末端，形成叶状朵体。

周期阶坎是超临界浊流转变为亚临界浊流过程中形成的一系列向上游迁移的、长波状(波长/波高>>1)的台阶地貌^[28]，其波长范围一般从几十米至几千米不等^[29]，广泛分布于琼东南盆地其他地区^[17]。根据研究区周期阶坎发育位置的不同，可将其分为水道体系周期阶坎和滑坡体系周期阶坎两类。

水道体系周期阶坎分布在水道C1全段以及冲沟-朵体复合体的扇体部分，发育面积达75 km²，平均发育坡度为1.3°，其波长为0.03～3.56 km，波高分布于1.2～5.44 m，具有独特的阶梯状形态。水道体系内周期阶坎底形普遍具有不对称特性，呈现出迎流面较长、背流面较短的形态，多数似月牙形向上游迁移，部分向下游迁移^[17]。其地震剖面表现为强振幅、高连续的地震反射特征（图5b）。西侧堤岸形成的周期阶坎，其波峰和波谷的趋势与水道内部呈亚平行展布（图5a）。

图  5  周期阶坎典型剖面

Figure 5.  Typical sections of the cyclic steps

滑坡体系周期阶坎多以簇或场的形式分布在区域内东西两侧滑坡堆积地带，发育面积约250 km²，平均发育坡度为1.3°，其波长为0.04～5.14，且总体上从上坡往深海方向有逐渐增大的趋势，波高为1.66～4.75，具有高度不对称的特征（图5e）。

不同区域和位置的波具有不同的波长和波高，滑坡体系的波长相较高于水道体系，且其平均波高也比水道体系的要高（表2、图5）。一般来说，更陡峭的斜率和更高密度的弗劳德数将有利于周期阶坎的形成。当地形坡度较大时，重力作用占主导，高密度流体处于不断加速过程，以侵蚀堆积作用为主^[30]。而当地形坡度变化减缓时，高速沉积物流体从上陆坡逸散开来，浊流在海底扩散并产生水跃现象，在区域内形成周期阶坎地貌，然后受到水跃消能作用的影响，加之地形坡度不足以支撑流体转化作用的消失，周期阶坎底形逐渐消失。

根据研究区滑坡发育的位置及滑块体运动的方向可分为水道壁滑塌和陆坡滑塌体。水道C1末端西侧谷壁受到深水重力流长期冲刷侵蚀，造成水道壁重力失稳向水道内部滑塌。陆坡重力失稳，滑动、滑塌向下部运动形成的滑块体，具有朵状几何外形，滑块体顺滑移面滑动，并发生一定程度的旋转，内部具有杂乱形态特征^[8]。研究区处于陆架坡折带滑坡2—4的体部-趾部区域（图1b），因此能够识别出沉积物滑移所形成的挤压脊、舌状体。

水道壁滑塌是水道堤岸在重力流的作用下沿水道壁侧向垮塌的一种现象，在其滑塌过程中会对基底及周围地层产生较强的侵蚀作用，滑塌方向一般与水道的展布方向垂直。

水道C1末端的滑塌沉积在平面上呈半圆或扇形（图6a），其滑塌方向的堆积物呈波浪式起伏形态，滑塌体厚度约35 m，面积达12.19 km²，占比水道总面积的36%。西侧水道壁在发生滑塌之前，坡度始终保持在3°～8°之间，在滑塌发生后，骤然转变为0.8°～1.1°（图3b），这就表明水道壁倾斜程度是造成滑塌发生的重要条件之一。滑塌体内部为杂乱反射，具有强振幅、高连续性的地震反射特征（图6b）。水道壁滑塌过程中，滑塌物受地形控制影响，停止向前搬运，而此时滑塌产生的动能并未减小，因此会产生严重的挤压作用，形成规律起伏的挤压褶皱（图6b）。

图  6  水道壁滑塌

Figure 6.  The channel wall slumpage

由图1b可以观察到，水道C1的西北方向陆坡区发育有滑坡1，滑坡1的沉积物流向趋近于水道壁滑塌点，推测认为，水道发生滑塌的条件除了水道壁倾斜程度大之外，还可能由于滑塌点堤岸物源不断加积所导致。水道发育初期，水道堤岸到底部高度逐渐增大，在重力流与海水冲刷作用下，水道堤岸愈发不稳定，通常这个时期水道堤岸发生滑塌的可能性增大。在滑塌发生后，滑塌沉积物可能导致水道内部重力流流速减慢，更易于在轴部形成沉积，在重力流较大的条件下，最终可能形成溢岸流。滑塌沉积可能导致该段水道逐渐被废弃。

（1）舌状体

舌状体是MTDs在趾部区的产物，它的存在反映了滑坡体逐渐向深海平原消亡的过程^[23]。区域内舌状体以叶状形态展布，外部表现为起伏波动较大的鼓丘状地形（图1c），发育面积约105 km²，高出研究区其余地形约75 m，平均坡度2°。舌状体振幅频率较强表明此处岩性差异大，以重力流发育为主（图7a）。剖面强振幅，内部呈杂乱反射，推测为上陆坡滑移物的产物（图7c）。

图  7  滑坡地貌特征

Figure 7.  The features of submarine landslide

舌状体的表面还发育有小型沟槽，其平均长度为5.4 km，整体宽度趋近于0.6 km，平均切入深度为5 m，具有明显的V形横截面（图7c），往深水方向无明显加宽趋势。这样的冲沟可能是由悬浮的沉积物流形成的，因为强烈的冲刷可能会使沉积在槽口的沉积物重新悬浮起来，另外此处地形比区域外其他地方高，更易引发密集的浊流冲刷。

现今陆坡区沉积物源在水动力的作用下往深海方向滑移，由于受下伏地层早期滑塌搬运堆积的影响，沉积物在此处受阻，在二次沉积的作用下，物源堆积在此处，覆盖在原有滑塌堆积物上，形成一个鼓丘状地形。推测认为，舌状体物源与上陆坡滑塌区物源相一致。

（2）挤压脊

挤压脊往往出现在MTDs的趾部区（图7b、d）。随着滑坡物质的动能逐渐减小，沉积滑移过程中的挤压作用和来自下伏未扰动地层的摩擦力，使得此处常常形成一些褶皱及伴生的逆冲断层，产生一系列叠瓦状逆冲构造；如果再失去流体物质，则易形成长条形塑性横向脊-挤压脊^[6]。然而，由于剪切面的局部地形变化或流动障碍，它们也有可能出现在其他地方^[31]。挤压脊通常与泥石流沉积物有关，并且发生在MTDs以不受限制的方式自由散布，形成凸下坡。叶状形态的地方，其通常垂直于最大压缩应力定向的主要流动方向^[32]。当地形坡度较大或者地形隆起使块体向前搬运时受阻，地层会受到更严重的挤压作用，容易形成规模较大的挤压脊。

由于研究区处于琼东南陆架破折带滑坡体系的体部-趾部区域，所以能够观察到大规模挤压脊构造大多分布在东西两侧陆坡滑塌区域，形似海水波浪，呈均匀凹凸起伏状，具有强振幅、高连续性的地震反射特征（图7d），这是在外流块停留在海底时犁入下面的沉积物所形成的。挤压脊的上倾边缘沿SE方向倾斜，说明水流动力足够强，流体所携带的泥沙等碎屑物质能量强，背部挤压脊较为密集，越往南部，越来越稀疏，水动力逐渐减弱^[17]。

滑坡在海底陆坡区域内很常见，特别是诸如快速沉积、细粒沉积物或破裂岩石等弱地质材料受到地震、海啸和内部高孔隙度压力等环境应力条件下，下坡分量超过抵抗应力时，地层沿着一个或几个凹槽的滑动面移动。

琼东南盆地现今陆架坡折平均坡度在4°以上，局部可达10°，平均宽度约15 km，且坡度越陡，陆坡宽度越窄^[33]，这更有利于滑坡的形成。前人研究表明，琼东南盆地北部陆坡自5.5 Ma以来发育多期典型叠置的滑坡体系，且发育规模大、延伸距离远^[34]，至今尚可以清晰地观察到海底滑坡发生后形成的弧形陡坎（图1b）。琼东南盆地北部陆坡滑坡是造成下部研究区海底地貌形成的重要原因之一。由图1b可以看出，研究区上部坡折带多发育峡谷、沟谷、浊积扇等深水沉积类型，受海平面升降、物源供应以及陆坡坡度变化等多重因素影响，陆坡沉积物发生重力失稳，引发多期次滑坡。当滑坡发生时，海底块体被迅速移走并运送至更深的水域，粒度较大的沉积物在高速运移过程中冲刷出初期水道，在后期浊流的二次搬运以及陆坡水道长期稳定的物源供给作用下，水道C1逐渐加大变宽，形成现今地貌。其中一些块体在长距离搬运下沉积在研究区，在其内部形成挤压脊等沉积构造，另一部分以较高的流速加之水跃的发生，在区域内广泛发育周期阶坎。由此在研究区内形成了复杂、综合的海底地貌特征。

近2～4 Ma以来，在气候的影响下，地球上无论构造稳定区还是构造活动区，沉积速率均突然增加了2～10倍。琼东南盆地大部分沉积物厚度达1000 m，呈披覆式发育^[35]。

琼东南盆地主要物源供给体系包括红河物源、海南岛物源和越南中部物源三大体系^[36]。根据IODP349、367-368X航次钻探研究发现，上新世（5.3 Ma）至今，南海海域夏季风盛行，降雨量增大，陆上河流的径流量增大，搬运能力加强，运送到陆坡的陆源碎屑物质增加^[37]，该时期，琼东南盆地所接收沉积物通量增大，平均可达20×10³ km³/Ma，且自新生代以来，琼东南盆地伸展作用明显，形成较大的沉积物可容空间，引起了陆架破折的北向迁移。通过研究琼东南盆地不同区域稀土元素特征，可以看出第四纪沉积物源主要受海南岛影响，海南岛是该地区持续稳定的源区^[38]，沉积物供给量一直呈递增趋势，可达15～45 km³/Ma ^[39]，而红河输送量稍有减小，最大为38 km³/Ma^[40]。因此认为，海南岛物源体系控制着琼东南盆地东北部陆架边缘轨迹迁移演化。

综上所述，琼东南盆地自上新世以来所接收的沉积物量大，致使研究区西北部陆架边缘体系向前推进。随着海平面升高，沉积物供给速率与可容纳空间增长速率相差不大时，陆架边缘发育地层垂向叠加的加积沉积，当上陆坡的坡度达到一定程度后，沉积物更容易失稳^[41]，形成了峡谷和重力流广泛发育的陡峭地形，影响了研究区海底地貌的形成。

海平面升降会改变陆坡沉积物的水动力条件、沉降速率和剪切强度等参数，导致沉积物失稳，增加沉积物向深海方向的供给。全球海平面的波动是由海洋水量或海洋盆地体积的变化引起的，通常可以调节源汇系统的连通性并改变沉积物供应和运输距离。一般情况下，当海平面下降时，沉积物会远离陆地，靠近深水区，这就为海底地貌的形成提供了物源条件（图8）。特别是海平面自1 Ma以来急剧波动，频繁上升和下降，这可能与冰期到间冰期的气候循环有关^[42]。低海平面或海平面急剧上升会影响沉积物稳定性。

图  8  研究区地貌模式图

Figure 8.  The geomorphic model of the study area

根据ODP 1148的海平面记录^[43]，琼东南盆地的海平面呈现快速的周期性变化，振荡幅度和频率很高，且琼东南盆地现今陆架宽达100～450 km^[44]，是世界上最宽广的陆架之一，一旦海平面发生微小的变化都会引起海岸线大规模的进退，这对邻近深海区的沉积物供应变化造成巨大影响^[45]。因此，快速的海平面波动可能是研究区多类第四纪沉积地貌形成的关键机制。

海平面变化在整体上对陆坡区的水深有直接的影响^[33]。晚中新世以来琼东南盆地发生过3次大的海退事件，海南岛隆起和红河提供了充足的沉积物来源，向深海方向强烈的进积作用使沉积体在一定坡度下自身重力不断增加^[46]。因此，认为海平面的变化是触发研究区上陆坡滑塌沉积的关键外部因素，导致上陆坡沉积物滑移至此，形成各种沉积地貌单元。

（1）高分辨率三维地震资料及综合数据的利用对研究区海底地貌的识别效果显著，研究区现今海底受深水重力流及流体作用的影响，主要发育水道、周期阶坎和陆坡滑坡体3种地貌单元。

（2）研究区深水水道主要分为水道和水道-朵体复合体两种地貌，水道C1是宽深比为31.5～232的大型水道，主要由陆坡水道运输的碎屑物质冲刷而成，同时，水道C1末端还发育半圆或扇形的水道壁滑塌；冲沟-朵体复合体G1—G3由陆坡滑坡系统控制而成，末端可见明显朵体发育，推测由坡折处滑坡2—4导致。

（3）在研究区水道和滑坡体系可以识别到周期阶坎，且滑坡体系的波长和平均波高高于水道体系。同时，研究区位于陆架滑坡体系的趾部区域，可识别出挤压脊、舌状体等构造。

（4）研究区现今海底地貌主要由上陆坡区滑塌引起，伴随着第四纪至今物源供给增强，以及海平面升降等多重因素，形成如今的综合型海底地貌。