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中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）研究员李伟团队赵中伟助理研究员，联合英国曼彻斯特大学及葡萄牙海军水文研究所等单位的科研人员，在极端风浪影响下海岛陆架区碳酸盐沉积物的沉积动力学特征研究上取得新进展。相关研究成果近日发表于国际沉积学家协会（IAS）期刊Sedimentology《沉积学》上。 沉积动力学阈值公式是研究波浪潮流等海洋动力作用下沉积物侵蚀、输移和沉积过程的重要依据。一般认为，当海床上的水动力产生的剪应力强度高于泥沙淤积阈值时，会引起泥沙冲刷，否则会引起泥沙淤积。传统的沉积动力学公式是基于实验室水槽实验总结出的分选良好、形状规则、密度均匀的陆源碎屑岩。然而，岛架地区的沉积物通常以碳酸盐含量高、形状和密度不规则的生物碎屑颗粒为主。在极端海洋动力学条件下，这些传统公式是否适用于预测岛屿陆架沉积物的沉积动力学过程，一直是海洋沉积学家想要澄清的一个关键科学问题。 研究人员以葡萄牙亚索尔群岛的圣玛丽亚岛（亚速尔群岛的圣玛丽亚岛）为研究对象，利用从该岛大陆架地区112个台站采集的表层碳酸盐沉积物样本以及该地区高分辨率风场和波浪场的特征，基于传统公式，数值模拟了海床上极端风浪产生的剪应力强度与泥沙淤积阈值的对应关系。结果表明，在极端风浪的作用下，几乎整个岛屿大陆架区域的沉积物都会被侵蚀并输往深海。然而，这与研究人员在岛架地区获得的地球物理、海底地貌和海洋沉积学观测证据完全相反。 该研究发现当将基于陆源碎屑岩经验公式获得的相对关系缩小2-3倍时，沉积动力数值模拟结果可以与野外实际观测证据呈现出良好的耦合对应关系。研究人员认为这可能是由于海岛陆架区崎岖的基岩海底和生物地貌会对沉积物起到一定的遮蔽作用，且多生物种群融合造成碳酸盐沉积物颗粒的实际沉积物阀值比预测的要高。该研究不仅解答了传统沉积动力学公式对于海岛陆架碳酸盐沉积物的适用性问题，更有利于沉积学家更准确的恢复古海洋沉积环境特征。此外，该研究在海洋工程领域也有着较高的应用价值，有助于评估海岛海床沉积物的稳定性、保障海底电缆和管道安全和维护海砂资源可持续开发。 本研究得到海南省科技计划三亚崖州湾科技城联合项目资助（420LH048）。 相关论文链接：.
图1. 圣玛丽亚岛陆架区海底表层碳酸盐沉积物样品示例图
图2. 海岛陆架区水下摄影资料示例图，沙波指示波浪动力对沉积物的扰动作用
图3. 极端风浪影响下海岛陆架区碳酸盐沉积物沉积动力学特征数值模拟结果与野外观测数据的耦合对应关系示意图 本文来源：中国科学院南海海洋研究所
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