高屏海底峽谷的曲流特徵及其在沉積物傳輸的意義

Abstract

發育在臺灣西南海域的高屏海底峽谷，流路長且型態多變，峽谷頭部直接和陸上的高屏溪連接，彎曲的流路切過整個高屏棚坡區，一路延伸到高屏陸坡底部，最後和馬尼拉海溝北端相連接，成為輸送臺灣造山帶沉積物到馬尼拉海溝的重要通道。 本文應用陸上的水文法在海底地形的分析，透過地理資訊系統的操作，模擬出高屏海底峽谷的流徑，計算出其谷徑曲率、流徑坡度與峽谷的水道坡度，根據曲率數值的大小分為直線型（Straight）、過渡型（Transitional）、勻稱型（Regular）、不勻稱型（Irregular）以及扭曲型（Tortuous），藉此依照相同的曲率數值界定標準來做分類，可客觀的描述其流路形貌特徵並比較峽谷流徑的彎曲程度，討論其曲流型態和水道坡度、構造特徵以及沉積物傳輸之間的相互影響，與峽谷流徑形成彎曲流路的可能原因，進而探討沉積物輸送上的意義。 根據模擬出的高屏海底峽谷流徑，總長約260公里，谷徑曲率1.59，屬於勻稱型的流路型態，從谷徑的平面流路可以看出高屏海底峽谷有兩個急劇的轉折點，依據這兩個轉折點將峽谷分為上、中、下游三個部份，峽谷中游沿著線性構造幾乎呈直線走向，峽谷上、下游均有顯著的曲流特徵，流路型態明顯和周圍的峽谷流徑不同。峽谷的上游位於高屏陸棚與高屏陸坡上部，總長約92公里，谷徑曲率1.64，接近不勻稱型的流路型態，峽谷轉彎的半徑平均約為2.3公里，相較於下游峽谷轉彎的平均半徑（約為3.7公里）為小，曲流弧範圍也相對較小；峽谷下游位於高屏陸坡下部，總長約104公里，谷徑曲率1.47，接近勻稱型的流路型態，峽谷轉彎的半徑則較上游大，曲流弧範圍也相對較大。 高屏海底峽谷上游周圍的海床坡度有兩個明顯的分界點，依據分界點將峽谷上游細分為上、中、下段，分別計算其流徑曲率、流徑坡度與水道坡度，發現峽谷的流徑曲率值會和水道坡度有一相對正比的關係，曲流的產生可將海底峽谷的流徑導向一平衡剖面的狀態，而峽谷流徑周圍坡度的改變，可視為形成峽谷上游曲流型態的因素之ㄧ。而濁流沉積物在上游峽谷內的傳輸，會在彎曲谷徑的外側發生明顯的侵蝕作用，使得外側谷壁坡度往往會比內側陡峭，還會有沉積物溢出而堆積在谷壁的上方，在內側谷壁則有崩落和滑移的現象，造成沉積物的堆積，峽谷底部也不時會有沉積物侵蝕和堆積的交互作用，顯示濁流沉積物傳輸的侵蝕、經過與堆積作用，確實會與峽谷的流路型態有相互的影響；上游峽谷彎曲谷徑的兩側有泥貫體的入侵，抬升了原本陸棚陸坡地層的基準面，也相對增加沉積物流下切侵蝕的作用力，沉積物流主要以侵蝕、經過為主，無法分辨出內、外曲流彎的特徵，因此部分上游峽谷的流徑方向勢必會受到泥貫入體的影響。 高屏海底峽谷下游則受到泥貫體入侵和逆衝斷層構造的影響，當沉積物經過長距離的搬運輸送到下游峽谷時，沉積物重力流對峽谷所產生的能級會減少許多，加上下游峽谷的壁緣落差較小，所以彎曲谷徑的內、外曲流彎特徵並不明顯。在下游峽谷的上段有一海底扇形成，峽谷底部在此區域形成寬廣且平坦的U型橫剖面，形成原因類比於深海扇上的海底水道，濁流沉積物的傳輸在平坦的海底扇上較不受拘束，使得峽谷流路會形成暫時的擺動震盪，谷徑彎曲的半徑與範圍相對較上游峽谷大，位於深海扇上的下游峽谷上段，流徑曲率明顯大於在深海扇上以外的峽谷下段，谷徑流路透過曲率的增加，使得峽谷流徑趨向均衡的剖面；下游峽谷的下段則由於構造抬升的影響，恢復下切的侵蝕力，使得峽谷也恢復呈現V型的橫剖面，沒有明顯的曲流特徵。