QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE GEOMETRY OF SINUOUS SUBMARINE CHANNELS: A CASE FROM THE RIO MUNI BASIN OF EQUATORIAL GUINEA
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摘要: 深水水道作为深水沉积体系中重要的沉积单元之一，一直是深水沉积和地层研究的热点。基于西非几内亚湾Rio Muni盆地陆坡区的高分辨率三维地震资料，利用地震属性及参数定量分析法对第四系陆坡重力流水道的剖面和平面形态进行了研究，旨在探索深水水道内部结构的相互影响和外部因素对水道形态的控制，丰富深水沉积学理论。研究表明：坡度及距水道头部距离影响了深水水道的剖面和平面形态，随着坡度变缓，距水道头部距离越远，水道宽度越小；堤岸于中、下陆坡开始发育，水道堤岸脊的高程差及内、外弯曲带都不同程度地影响了堤岸的长度；水道的弯曲度控制着堤岸脊高程差的变化，同时作用于堤岸长度的变化；样本水道为高弯曲水道，且弯曲度受地形坡度控制。Abstract: As a kind of important sedimentary elements in deep-water depositional systems, submarine channels have long been a focus of research in deep-water sedimentology and stratigraphy. Based on the interpretation of high-resolution 3D seismic data from the slope area of the Rio Muni Basin in the Gulf of Guinea, West Africa, quantitative analysis method for seismic attributes and parameters are used to analyze the Quaternary continental slope gravity flow channels in both profiles and plane views. It is observed that: (1) the slope and length of a channel are the key factors that affecting the profile and plane shape of the deep water channel. As the slope becomes gentler, the channel extends longer, and the water channel develops from "deep and wide" to "deep and narrow". However, the depth of the channel adjacent to the slope break of shelf is greater than the channels on other types of slopes; (2) the sinuous channel usually begins to develop on the middle-lower part of a slope, and the heights of the inner bank and the outer bank of the channel control the length of banks, and the length of the inner bank in the channel is greater than that of the outer bank; (3) as the curvature of the channel increases, the difference in the height of channel banks is getting larger, and the average length of the bank is longer; (4) in the steep slope area, the curvature of the channel is small, and the curvature increases as the slope becomes gentler.
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Keywords:
- Rio Muni Basin /
- submarine channel /
- geometry /
- quantitative analysis
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0. 引言
深水水道是将沉积物由陆架输送到海底盆地的主要搬运通道，一直是国内外沉积学界研究的热点。近几年，随着钻测井等技术手段的进步以及地震地貌学的广泛应用[1-2]，国内外学者获得了针对深水水道的许多重要科研成果，研究内容涉及对水道沉积构型的分类[3-6]、建立相应的演化模式[7]、深水储层预测方法[8]、水道-朵体体系的沉积特征及控制因素[9-12]等。在定性研究的同时，对水道的内部结构[13-14]、水道的参数描述[15]等定量分析也较多，但更多的是侧重坡度[16]、重力流流速[17-18]、构造活动[19]、海平面升降[20]等外在因素控制水道内部结构的分析，而就水道自身的形态分析以及对其剖面和平面形态内在联系的定量研究，仍是深水水道研究值得关注的问题。
在研究区无测井、录井和岩心等资料的情况下，基于近海底浅层高分辨率三维地震资料，以西非Rio Muni盆地深水区发育的弯曲水道为研究目标，通过对研究区重力流弯曲水道的剖面及平面展布形态进行统计分析，以期对水道形态的相互关系有更深的认识。
1. 研究区地质概况
Rio Muni盆地位于西非的赤道几内亚，毗邻喀麦隆和加蓬，主要物源供给河流为赤道几内亚共和国中部的贝尼托河及北部的恩特姆河[21](图 1a)，具有复杂的构造地层，主要经历了3期构造-地层演化阶段(图 2)：①早白垩世阿普特期—中阿尔布期的裂谷阶段；②早白垩世晚阿尔布期—晚白垩世土仑期的裂谷-漂移过渡阶段；③晚白垩世圣通期—科尼亚克期至第四纪的漂移阶段[22]。拉张裂陷活动始于早白垩世阿普特期，形成陆内裂陷型盆地并发育蒸发岩[23]；随着裂陷活动向漂移活动过渡，在晚阿尔布期—土仑期发育海相碳酸盐岩；受西非板块构造演化的影响，圣通期—科尼亚克期至第四纪在大规模的重力滑动作用下[24]，形成被动大陆边缘体系[25]并发育进积三角洲。
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2. 数据与形态指数
2.1 数据
研究区位于西非赤道几内亚的Rio Muni盆地，由西向东横跨陆坡陆架区，目前水深50~2 000 m，本文选取了Rio Muni盆地第四系陆坡南部(图 1a)的三维地震资料，其具有地层遭受后期破坏小、测量数据相对准确、能反映水道的原始充填和迁移过程的特点，有利于正确揭示水道形态特征及定量分析水道形态参数。频谱分析表明，地震数据频带范围5~125 Hz、目的层主频约50 Hz；正反射系数对应波峰，三维地震数据道间距12.5 m×12.5 m(主测线×联络测线)；垂向分辨率及横向分辨率是1/4的波长约为10 m；利用Landmark软件对研究区三维地震数据所揭示的现今海底进行精细解释(图 1b)，解释的层位面积410 km2。利用海水的地震速度1 500 m/s，浅层地下沉积物的地震速度2 000 m/s将水道形态参数进行时-深转换。
2.2 形态指数
此次研究以研究区的水道体系为研究对象。首先根据目的层地震数据，提取地震属性，并用Surfer软件绘制研究区海底三维地形图，以此反映海底浅层地貌平面展布特征；然后利用定量化研究区水道剖面形态参数和平面形态参数的方法，明确深水水道剖面与平面展布形态的内部联系及二者之间的相互影响，揭示距水道头部距离对水道形态的影响。
对水道体系的剖面形态(图 3a)和平面展布形态(图 3b)定量研究时，测量的关键参数主要有：①水道宽度(B)，水道两堤岸脊之间的水平距离；②水道深度(H)，水道最高堤岸脊到水道底部的垂直距离；③堤岸长度，水道的内堤末端至外堤末端的水平距离；④γ，水道两堤岸脊间高程差与水道宽度间的正切角；⑤水道弯曲度，水道谷底线长度与水道长度之比；⑥曲率(ρ)，单个水道半径的倒数；⑦堤岸倾斜角(θ)，根据以上参数计算而得。
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图 3 水道地震剖面(a)和平面展布图(b)及其阐明定量参数的水道模型Figure 3. Seismic cross-section (a) and plane distribution map (b)of channel and its model for clarifying quantitative parameters3. 深水弯曲水道的沉积特征
研究区的重力流水道三维地貌图精细刻画了该地区的海底地形，显示研究区现今海底发育弯曲水道、顺直水道、大量带状麻坑及圆形或椭圆形孤立麻坑(图 4a)。本文重点关注图中所展示的弯曲水道。该水道地震横剖面呈“U”形或“V”形同相轴特征(图 3a)，水道内部呈弱振幅杂乱反射特征，底部以中—强振幅、低连续性杂乱反射特征为主，推断水道内部以深海泥质披覆细粒沉积为主，而底部为粗粒滞留沉积。水道内弯带侧水道壁相对外弯带侧较缓，沉积物搬运至内弯带沉积，外弯带以侵蚀为主，导致水道不断向外弯带方向迁移，且在内弯带发育侧积体。弯曲水道平面展布呈条带状断续分布，起源于陆架坡折附近，顺陆坡向下直至下陆坡末端，有的水道段呈顺直状，部分高弯曲水道段在重力流截弯取直作用下形成废弃水道。水道两侧显示有砂质沉积溢出，推断是重力流溢出水道形成溢流沉积[7]。
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图 4 研究区重力流水道三维地貌和样本水道剖面测量示意图Figure 4. 3D topographic map of gravity flow channel in the study area and seismic cross-sections of a channel重力流溢出水道形成堤岸沉积。地震剖面呈高振幅、高连续性平行反射，堤岸厚度向两侧逐渐减薄且砂、泥互层，堤岸末端同相轴与底界面呈下超接触(图 3a)。紧邻陆架坡折区域、上陆坡区域几乎不发育堤岸，或者由于地震分辨率达不到无法识别；在中—下陆坡堤岸较发育，推断是由于坡度变缓，重力流携带的沉积物更易向水道两侧溢流。
4. 水道剖面和平面形态的定量研究
基于研究区弯曲水道地震平面和剖面结合的方法，以约300 m的间距对截取的81个水道剖面进行测量(图 4b)。利用深水水道的宽度、深度及内弯带、外弯带堤长等数据(表 1、2)进行对比分析。
表 1 Rio Muni盆地弯曲水道平面展布形态参数表Table 1. Morphological parameters of distribution of sinuous channels in Rio Muni Basin样点 距水道头部
距离/km水道谷底线
长度/km水道
长度/km弯曲度/
rad平均堤岸
长度/kmγ/(°) 1 6.07 3.34 2.78 1.20 — — 2 8.03 2.53 1.90 1.33 2.14 2.75 3 9.43 1.06 0.84 1.26 1.95 0.96 4 10.64 0.84 0.55 1.54 2.10 2.08 5 11.53 1.22 0.63 1.92 2.19 4.54 6 12.26 0.87 0.76 1.14 2.65 1.59 7 13.15 1.03 0.64 1.62 2.43 2.42 8 13.41 1.22 0.66 1.86 2.89 5.74 9 13.98 1.06 0.69 1.52 2.55 6.74 10 17.05 1.46 1.22 1.20 2.25 4.45 11 20.48 1.00 0.37 2.69 2.45 4.21 12 20.79 1.01 0.72 1.40 2.54 1.45 13 21.29 1.17 0.84 1.40 2.23 3.99 14 22.02 1.73 1.35 1.28 2.79 2.61 15 23.18 1.15 0.86 1.34 2.43 2.25 16 23.84 1.18 0.66 1.79 2.71 0.71 17 24.60 0.83 0.70 1.19 2.32 2.73 18 24.98 0.90 0.72 1.25 2.26 0.51 19 25.48 0.68 0.59 1.14 1.85 1.91 20 25.88 0.64 0.55 1.17 1.90 0.87 注：表中“—”表示样本水道在该处几乎不发育堤岸，或者由于地震分辨率达不到无法识别。 表 2 Rio Muni盆地弯曲水道剖面形态参数表Table 2. Morphological parameters of sinuous channel cross-section in Rio Muni Basin样点 距水道头部
距离/km满岸水道
宽度/m水道
深度/m宽深
比堤岸脊高
程差/m外弯带
堤岸长度/m内弯带
堤岸长度/m平均
堤岸长度/mA段 1 0.371 2 556.1 150 17.04 — — — — 2 0.805 2 448.5 145 16.89 — — — — 3 1.158 2 732.3 205 13.33 — — — — 4 1.327 2 817 195 14.45 — — — — 5 1.644 2 854.4 180 15.86 — — — — 6 1.945 2 363.3 140 16.88 — — — — 7 2.201 1 908.6 110 17.35 — — — — 8 2.396 1 925.5 105 18.34 — — — — B段 9 3.05 1 990.8 90 22.12 — — — — 10 3.333 1 495.5 50 29.91 — — — — 11 3.669 1 918.4 70 27.41 — — — — 12 3.944 1 868.1 60 31.14 — — — — 13 4.296 1 557.8 40 38.95 — — — — 14 4.552 1 240.6 55 22.56 — — — — 15 4.83 1 129.4 60 18.82 — — — — 16 5.083 1 186.6 40 29.67 — — — — 17 5.454 1 175.7 40 29.39 — — — — 18 5.823 1 166.8 45 25.93 — — — — 19 6.241 1 007.2 22.5 44.76 — — — — 20 6.506 1 147.9 17.5 65.59 — — — — 21 6.842 861.1 15 57.41 — — — — C段 22 7.16 930.8 17.5 53.19 15 2 419.4 1 589.4 2 111.7 23 7.532 948.9 40 23.72 20 1 761.9 1 739 2 166.7 24 7.85 850.4 42.5 20.01 40 1 344.2 1 915.2 2 154.7 25 8.15 833.9 55 15.16 20 1 886.1 2 304.8 2 680.7 26 8.469 1 108.6 40 27.72 25 2 670 1 962.6 2 129.7 27 8.779 1 014.2 47.5 21.35 15 2 774.2 2 885.6 2 256.6 28 9.053 941.5 32.5 28.97 15 2 683.9 1 918.9 2 299.5 29 9.387 899.1 32.5 27.66 5 3 075.8 3 593.4 2 690.3 30 9.794 800.42 55 14.55 25 2 883.6 2 482.01 2 423.1 31 10.07 529.3 47.5 11.14 35 1 900.9 2 397.8 2 393.3 32 10.35 706.3 52.5 13.45 55 2 631.5 3 295.17 2 275.2 33 10.64 907.05 32.5 27.91 10 2 671.2 2 901.2 3 132.3 34 10.96 963.8 32.5 29.66 15 3 244.9 2 684.7 2 863.5 35 11.27 1 142.5 30 38.08 10 3 339.2 3 281.1 2 868.5 36 11.62 691.9 67.5 10.25 30 3 163.9 2 628.1 3 229.5 37 11.92 628.1 75 8.37 20 2 769.5 2 851.7 2 835.4 38 12.35 539.5 72.5 7.44 40 3 763.2 3 062.1 3 224 39 12.67 355.8 45 7.91 40 2 806.9 2 596.8 3 044 40 13.04 708.5 75 9.45 15 2 951.1 2 866.2 2 790 41 13.43 771.9 60 12.87 10 3 621.4 2 522.7 3 237 42 13.72 397.8 75 5.30 30 2 697.4 2 566.8 2 880 43 14.07 539.5 85 6.35 10 2 124.2 2 631.5 2 361 44 14.39 468.55 90 5.21 20 2 052.3 2 001.7 2 459 45 14.73 664.4 77.5 8.57 20 2 363.3 2 749.9 2 443 46 15.07 451.58 65 6.95 10 2 211.59 1 589.4 2 389.2 47 15.36 462.7 75 6.17 45 2 275.1 1 739 2 453.3 48 15.67 589.6 65 9.07 5 2 710.1 1 915.2 2 355.9 49 16 530.4 77.5 6.84 5 2 281.9 2 304.8 2 515.9 D段 50 16.33 478 60 7.97 20 2 428.8 2 457.3 2 443.1 51 16.72 475.18 60 7.92 20 2 377.4 2 474.1 2 425.8 52 16.98 420.2 55 7.64 40 2 333.6 1 558.9 1 946.3 53 17.35 578.6 77.5 7.47 85 2 956.2 2 678.8 2 817.5 54 17.62 469.8 85 5.53 30 3 306.5 2 825.9 3 066.2 55 18 389.3 45 8.65 10 3 811.5 3 289.6 3 550.5 56 18.319 633.6 47.5 13.34 20 2 652.7 3 447.3 3 050 57 18.61 694.9 77.5 8.97 30 3 478.17 2 652.7 3 065.4 58 19.08 559.9 80 7.00 30 3 712.4 2 902.7 3 307.6 59 19.343 484.74 100 4.85 20 3 451.5 3 284.38 3 368 60 19.596 487.5 90 5.42 20 2 804.4 3 092.3 2 948.4 61 20.103 465.8 67.5 6.90 20 2 357.9 3 864.3 3 111.1 62 20.429 407.33 95 4.29 5 3 920.37 3 473.9 3 697.1 63 20.805 395.4 65 6.08 10 3 587.8 2 485.36 3 036.6 64 21.035 378.92 90 4.21 5 1 933.1 3 675.6 2 804.4 65 21.452 430.19 85 5.06 5 3 146.1 2 564.1 2 855.1 66 21.88 659.33 65 10.14 15 2 895.8 2 776 2 836 67 22.19 571.9 60 9.53 5 2 805.2 2 688.4 2 747 68 22.45 470 75 6.27 5 2 775.4 2 848.2 2 812 69 22.79 465.8 80 5.82 5 2 405.3 2 918.2 2 661.8 70 23.12 508.4 80 6.36 15 2 542.5 2 683.2 2 612.9 71 23.52 419.9 37.5 11.20 20 3 197.9 2 920.5 3 059.2 72 23.87 401.4 32.5 12.35 40 2 821.6 3 041.8 2 931.7 73 24.25 459.8 25 18.39 20 2 869.7 2 121.9 2 495.8 74 24.3 419.9 60 7.00 25 2 117.3 2 703.1 2 410.2 75 24.69 500.5 87.5 5.72 15 1 815.7 2 657.9 2 236.8 76 25.09 557 67.5 8.25 15 3 096.4 1 751.3 2 423.9 77 25.34 599.1 80 7.49 5 2 399.8 1 530.8 1 965.3 78 25.6 353.9 62.5 5.66 25 1 412.1 1 790.9 1 601.5 79 26 329.4 52.5 6.27 35 1 347.4 1 511.9 1 429.7 80 26.35 322 47.5 6.78 55 1 333 1 632.5 1 482.8 81 26.72 423.6 42.5 9.97 10 1 026 1 583.9 1 305 注：表中“—”表示样本水道在A段和B段几乎不发育堤岸，或者由于地震分辨率达不到无法识别。 利用地震属性平面图，结合截取的81个水道剖面测量了弯曲深水水道的坡度，测量结果显示(图 5)，水道可划分为A、B、C、D 4个坡度段，其坡度值分别为12.02°、7.52°、5.09°、3.95°，分别对应紧邻陆架坡折区域、上陆坡、中陆坡和下陆坡。如图 5所示，紧邻陆架坡折区域非常陡峭且迅速过渡到陆坡区；上陆坡相对狭窄，海底地形较陡；中陆坡渐渐平缓，延伸距离较长；下陆坡临近大洋盆地，地形平缓[26]。为了避免由于地形坡度的变化对水道测量的影响，根据坡度值划分的4个分段对水道定量特征参数进行统计，比对其在同一坡度条件下的相互关系。
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图 5 Rio Muni盆地陆坡区弯曲深水水道顺物源方向坡度Figure 5. Down slope of the sinuous submarine channel in the slope area of the Rio Muni Basin4.1 水道剖面形态参数间的相互关系
4.1.1 宽度、深度与宽深比的关系
(1) 宽度与深度的关系
测量研究区深水水道的宽度和深度，并根据划分的4个坡度段进行统计(图 6a)，以此来论证不同坡度段水道宽度和深度间的关系。从图中可以看出，黑圈标出的A段和B段，水道宽度和深度呈正相关关系；而紫圈标出的C段和D段，水道宽度和深度呈负相关关系。推断在坡度较陡的紧邻陆架坡折区域和上陆坡，以砾岩、块状砂岩等粗粒沉积物为主且供给充足，沉积物侧蚀、下蚀能力强，所以越靠近物源水道宽度越大，相应位置的深度也越大；而在坡度较缓的中、下陆坡，这一趋势相反，重力流经过长距离搬运分选能量减弱且沉积物粒度变细，水道越来越窄，深度明显小于A、B段，但由中陆坡至下陆坡，随着侧蚀能力的减弱相应位置的下蚀能力却增强，所以C、D段深度呈增大趋势。
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图 6 研究区样本水道宽度、深度和宽深比关系统计图Figure 6. Relationship of sample channel width, depth and width versus depth ratio in study area(2) 宽度与宽深比的关系
统计的深水水道宽度和宽深比关系的结果表明(图 6b)，黑圈标出的A段和B段的宽度与宽深比呈负相关性，而紫圈标出的C段和D段两者呈正相关性。这说明在陡坡区样本水道随着宽度变大(图 4b)，宽深比越小，越呈“宽深型”；随着坡度变缓，水道宽度减小的同时，宽深比也随之减小，越呈“窄深型”。水道的形状受沉积和侵蚀过程的影响，A、B段接近物源，以搬运和侵蚀作用为主，随着重力流搬运距离增加，水道下蚀能力越弱；而C、D段地形坡度减小时，这一规律发生逆转，即宽度越小，深度越大。
(3) 深度与宽深比的关系
同理统计了样本水道深度与宽深比的关系，如图 6c所示，4个坡度段的深度与宽深比均呈负相关关系。但相对来说，A段和D段的负相关趋势比B段和C段的趋势较缓，也可以说，在同一深度条件下，坡度较缓的C段比B段宽深比小，坡度更缓的D段又比C段宽深比小，而A段取样点的宽深比则主要分布在10~20。这说明同一水道随着地形坡度的变缓，由“宽深型”逐渐向“窄深型”过渡，这一规律也与(1)、(2)相吻合。
4.1.2 坡度、堤岸脊高程差与堤岸长度的关系
(1) 坡度与堤岸长度的关系
为了论证水道坡度与堤岸长度的内在关系，在按上面划分出的2个坡度段分别对比的同时，统计样本水道同一宽度条件下外弯带与内弯带的堤岸长度。由于在紧邻陆架坡折区域和上陆坡，研究区现今深水水道几乎不发育堤岸或因地震分辨率达不到而识别不出，则只统计中、下陆坡的堤岸长度。如图 7a和7b所示，C段和D段4个不同坡度段水道的外弯带堤岸长度大多大于内弯带的堤岸长度，二者均分布在1 000~4 000 m之间，且水道堤岸长度没有随水道坡度的变化而有规律的变化(图 7c)。这表明在地形坡度不同、宽度相同的同一水道中，内弯带与外弯带堤岸长度的变化，不受或较小受地形坡度的影响。
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图 7 样本水道定量参数关系统计图Figure 7. Statistical graphs of the sample channel showing the relation of quantitative parameters(2) 堤岸脊高程差与堤岸长度的关系
根据上文得出的结论：坡度对内弯带、外弯带堤岸长度无明显影响，在这组关系中，则不做坡度的对比，重点统计中、下陆坡样本水道两堤岸脊之间的高程差与内弯外弯带堤岸长度差值的关系。散点图(图 7d)显示，随着堤岸脊高程差的增大，外弯带与内弯带的平均堤岸长度也随之增大，多集中在1 000~3 500 m，少数＞3 500 m。这意味着水道的堤岸脊高程差影响了内弯带与外弯带堤岸的长度，进一步分析认为，与公路高程差类似，由于水道两堤岸的高程差，水流通过水道弯曲带时，受离心力的作用，更易流向迎流面(外弯带)并携带大量沉积物在外弯带散开，重力流在外弯带溢流的沉积物大于内弯带，则外弯带的堤岸长度大于内弯带的。
4.2 水道剖面与平面形态参数的相互关系
4.2.1 弯曲度与堤岸长度的关系
本次研究还截取了样本水道的20个典型弯曲带，同样，基于不同弯曲带提取了该位置的水道宽度、平均堤岸长度等数据，并分析了弯曲度与堤岸长度(平均堤岸长度)的关系。结果如图 8a所示，研究区中、下陆坡深水水道的弯曲度与堤岸长度呈明显的正相关关系。这意味着随着弯曲度的增大，水道体系不同坡度段的堤岸长度均相应增大。深入分析认为，弯曲度的增大与重力流流速变大、沉积物粒度变细、供给量较大以及持续时间较长等因素有关[27]，而这些因素同样会造成沉积物更多的向外溢流[28]，从而使堤岸增长。
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图 8 研究区样本水道弯曲度和平均堤岸长度、γ拟合图Figure 8. The relation of sample channel curvature, average bank length and γ in study area4.2.2 弯曲度与γ的关系
利用前文测量的20个水道典型弯曲段的γ以及弯曲度的数据，统计两者的相关性。散点图 8b显示，弯曲度与γ呈明显正相关关系，随着水道弯曲度的增大，相应位置的γ也随之增大。在水道宽度沿陆坡向下减小的条件下，水道的γ越大代表了水道两堤岸脊之间的高程差与水道宽度越大，水道的弯曲度越大代表了重力流对凹岸的侵蚀作用和凸岸的沉积作用越剧烈，而两者之间的正相关性即说明，水道弯曲度增大，内弯带随着沉积物越多堤岸高度增高，外弯带随着搬运走的沉积物越多堤岸高度减小。
4.3 距水道头部距离对水道形态的影响
影响深水水道构型样式及形态特征的因素类型多样，诸如海底地形[16]、重力流流速[17-18]、构造活动[19]、海平面升降[20]、沉积物供给量和持续时间[29]等，其中，海底地形是水道形成的基础[22]，而物源为深水水道提供大量的沉积物，直接影响着水道发育的形态[30]。本文研究区弯曲水道起始于陆架坡折附近，物源沉积物自陆架段由重力流输送至样本水道，距水道头部距离即距物源对水道供给始端的距离。本文利用距水道头部陆距离来揭示物源对水道形态的影响。
4.3.1 距水道头部距离与宽度的关系
测量了研究区深水水道的宽度和其相应距水道头部距离，仍按划分出的4个坡度段进行统计(图 9a)，以论证不同坡度段下距水道头部距离和水道宽度间的关系。由图 9a可知，水道宽度和距水道头部距离呈明显负相关，随着距水道头部距离越来越远，水道越来越窄。这一规律意味着随着重力流搬运物源沉积物距离的增长，能量减弱，对水道的侵蚀能力减弱，则水道宽度越来越小。
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图 9 研究区样本水道距水道头部距离和水道宽度、宽深比以及弯曲度关系统计图Figure 9. Statistical relations between the distance to the head of the channel and the width, width-depth ratio and curvature of the channel in study area4.3.2 距水道头部距离与宽深比的关系
按照划分出的4个坡度段分别统计了不同坡度条件下距水道头部距离与水道宽深比之间的关系。统计结果表明(图 9b)，黑圈标出的A段和B段的距水道头部距离与宽深比呈正相关性，而紫圈标出的C段和D段两者呈负相关性。这说明在紧邻陆架坡折区域至上陆坡，水道经历了一个由深变浅的过程，可能是由于上陆坡较紧邻陆架坡折区域距水道头部距离远，坡度较缓，陆架河流输送的沉积物质下蚀能力相对较弱，随着水道宽度越来越小，水道深度也越来越小；而中陆坡至下陆坡，随着距水道头部距离越远，水道宽深比减小，正如4.1.1(3)所讨论的，陆坡末端水道深度远小于紧邻陆架坡折区域水道深度。
4.3.3 距水道头部距离与弯曲度的关系
统计了前文测量的20个典型弯曲段的弯曲度及其距水道头部的距离，得到散点图(图 9c)。水道的弯曲度分布在1.0~3.0，平均水道弯曲度达1.46。根据水道的三分分类方案：弯曲度为1.0~1.05时为顺直水道，1.05~1.2时为低弯曲度水道，>1.2为高弯曲度水道，故本文研究区弯曲水道整体呈高弯曲水道。同时，水道弯曲度随着坡度以及重力流供给变化而变化，呈现先增大再减小的趋势，说明水道在紧邻陆架坡折区域及下陆坡末端较为顺直，其余部分较为弯曲。充填细粒沉积物且重力流能量低的水道，其弯曲度高于充填粒度粗且重力流能量高的水道。
5. 结论
本文根据Rio Muni盆地深水重力流水道的高分辨率三维地震资料进行地震地貌学和海底形态计量学研究，主要取得了以下4点认识：
(1) 起源于陆架边缘的样本水道，在紧邻陆架坡折区域的水道深度大于其他坡度，随着坡度变缓，水道由“宽深型”发展为“窄深型”。
(2) 弯曲水道于中、下陆坡开始发育堤岸，在不同坡度条件下，堤岸长度没有明显变化；水道内弯带与外弯带地形高度的变化控制了堤岸的长度，且水道外弯带的堤岸长度大于内弯带的。
(3) 水道的弯曲程度与堤岸长度、两堤岸高度间存在着内在关联。随着弯曲度的增大，水道堤岸脊高程差越大，平均堤岸长度越长。
(4) 揭示了距水道头部距离对水道形态的控制作用，沿陆坡向下，重力流供给减小，水道宽度变小。在陡坡区，水道弯曲度小，随着坡度变缓，水道的弯曲程度有增大的趋势。
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图 3 水道地震剖面(a)和平面展布图(b)及其阐明定量参数的水道模型
Figure 3. Seismic cross-section (a) and plane distribution map (b)of channel and its model for clarifying quantitative parameters
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图 4 研究区重力流水道三维地貌和样本水道剖面测量示意图
Figure 4. 3D topographic map of gravity flow channel in the study area and seismic cross-sections of a channel
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图 5 Rio Muni盆地陆坡区弯曲深水水道顺物源方向坡度
Figure 5. Down slope of the sinuous submarine channel in the slope area of the Rio Muni Basin
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图 6 研究区样本水道宽度、深度和宽深比关系统计图
Figure 6. Relationship of sample channel width, depth and width versus depth ratio in study area
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图 7 样本水道定量参数关系统计图
Figure 7. Statistical graphs of the sample channel showing the relation of quantitative parameters
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图 8 研究区样本水道弯曲度和平均堤岸长度、γ拟合图
Figure 8. The relation of sample channel curvature, average bank length and γ in study area
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图 9 研究区样本水道距水道头部距离和水道宽度、宽深比以及弯曲度关系统计图
Figure 9. Statistical relations between the distance to the head of the channel and the width, width-depth ratio and curvature of the channel in study area
表 1 Rio Muni盆地弯曲水道平面展布形态参数表
Table 1 Morphological parameters of distribution of sinuous channels in Rio Muni Basin
样点 距水道头部
距离/km水道谷底线
长度/km水道
长度/km弯曲度/
rad平均堤岸
长度/kmγ/(°) 1 6.07 3.34 2.78 1.20 — — 2 8.03 2.53 1.90 1.33 2.14 2.75 3 9.43 1.06 0.84 1.26 1.95 0.96 4 10.64 0.84 0.55 1.54 2.10 2.08 5 11.53 1.22 0.63 1.92 2.19 4.54 6 12.26 0.87 0.76 1.14 2.65 1.59 7 13.15 1.03 0.64 1.62 2.43 2.42 8 13.41 1.22 0.66 1.86 2.89 5.74 9 13.98 1.06 0.69 1.52 2.55 6.74 10 17.05 1.46 1.22 1.20 2.25 4.45 11 20.48 1.00 0.37 2.69 2.45 4.21 12 20.79 1.01 0.72 1.40 2.54 1.45 13 21.29 1.17 0.84 1.40 2.23 3.99 14 22.02 1.73 1.35 1.28 2.79 2.61 15 23.18 1.15 0.86 1.34 2.43 2.25 16 23.84 1.18 0.66 1.79 2.71 0.71 17 24.60 0.83 0.70 1.19 2.32 2.73 18 24.98 0.90 0.72 1.25 2.26 0.51 19 25.48 0.68 0.59 1.14 1.85 1.91 20 25.88 0.64 0.55 1.17 1.90 0.87 注：表中“—”表示样本水道在该处几乎不发育堤岸，或者由于地震分辨率达不到无法识别。 
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表 2 Rio Muni盆地弯曲水道剖面形态参数表
Table 2 Morphological parameters of sinuous channel cross-section in Rio Muni Basin
样点 距水道头部
距离/km满岸水道
宽度/m水道
深度/m宽深
比堤岸脊高
程差/m外弯带
堤岸长度/m内弯带
堤岸长度/m平均
堤岸长度/mA段 1 0.371 2 556.1 150 17.04 — — — — 2 0.805 2 448.5 145 16.89 — — — — 3 1.158 2 732.3 205 13.33 — — — — 4 1.327 2 817 195 14.45 — — — — 5 1.644 2 854.4 180 15.86 — — — — 6 1.945 2 363.3 140 16.88 — — — — 7 2.201 1 908.6 110 17.35 — — — — 8 2.396 1 925.5 105 18.34 — — — — B段 9 3.05 1 990.8 90 22.12 — — — — 10 3.333 1 495.5 50 29.91 — — — — 11 3.669 1 918.4 70 27.41 — — — — 12 3.944 1 868.1 60 31.14 — — — — 13 4.296 1 557.8 40 38.95 — — — — 14 4.552 1 240.6 55 22.56 — — — — 15 4.83 1 129.4 60 18.82 — — — — 16 5.083 1 186.6 40 29.67 — — — — 17 5.454 1 175.7 40 29.39 — — — — 18 5.823 1 166.8 45 25.93 — — — — 19 6.241 1 007.2 22.5 44.76 — — — — 20 6.506 1 147.9 17.5 65.59 — — — — 21 6.842 861.1 15 57.41 — — — — C段 22 7.16 930.8 17.5 53.19 15 2 419.4 1 589.4 2 111.7 23 7.532 948.9 40 23.72 20 1 761.9 1 739 2 166.7 24 7.85 850.4 42.5 20.01 40 1 344.2 1 915.2 2 154.7 25 8.15 833.9 55 15.16 20 1 886.1 2 304.8 2 680.7 26 8.469 1 108.6 40 27.72 25 2 670 1 962.6 2 129.7 27 8.779 1 014.2 47.5 21.35 15 2 774.2 2 885.6 2 256.6 28 9.053 941.5 32.5 28.97 15 2 683.9 1 918.9 2 299.5 29 9.387 899.1 32.5 27.66 5 3 075.8 3 593.4 2 690.3 30 9.794 800.42 55 14.55 25 2 883.6 2 482.01 2 423.1 31 10.07 529.3 47.5 11.14 35 1 900.9 2 397.8 2 393.3 32 10.35 706.3 52.5 13.45 55 2 631.5 3 295.17 2 275.2 33 10.64 907.05 32.5 27.91 10 2 671.2 2 901.2 3 132.3 34 10.96 963.8 32.5 29.66 15 3 244.9 2 684.7 2 863.5 35 11.27 1 142.5 30 38.08 10 3 339.2 3 281.1 2 868.5 36 11.62 691.9 67.5 10.25 30 3 163.9 2 628.1 3 229.5 37 11.92 628.1 75 8.37 20 2 769.5 2 851.7 2 835.4 38 12.35 539.5 72.5 7.44 40 3 763.2 3 062.1 3 224 39 12.67 355.8 45 7.91 40 2 806.9 2 596.8 3 044 40 13.04 708.5 75 9.45 15 2 951.1 2 866.2 2 790 41 13.43 771.9 60 12.87 10 3 621.4 2 522.7 3 237 42 13.72 397.8 75 5.30 30 2 697.4 2 566.8 2 880 43 14.07 539.5 85 6.35 10 2 124.2 2 631.5 2 361 44 14.39 468.55 90 5.21 20 2 052.3 2 001.7 2 459 45 14.73 664.4 77.5 8.57 20 2 363.3 2 749.9 2 443 46 15.07 451.58 65 6.95 10 2 211.59 1 589.4 2 389.2 47 15.36 462.7 75 6.17 45 2 275.1 1 739 2 453.3 48 15.67 589.6 65 9.07 5 2 710.1 1 915.2 2 355.9 49 16 530.4 77.5 6.84 5 2 281.9 2 304.8 2 515.9 D段 50 16.33 478 60 7.97 20 2 428.8 2 457.3 2 443.1 51 16.72 475.18 60 7.92 20 2 377.4 2 474.1 2 425.8 52 16.98 420.2 55 7.64 40 2 333.6 1 558.9 1 946.3 53 17.35 578.6 77.5 7.47 85 2 956.2 2 678.8 2 817.5 54 17.62 469.8 85 5.53 30 3 306.5 2 825.9 3 066.2 55 18 389.3 45 8.65 10 3 811.5 3 289.6 3 550.5 56 18.319 633.6 47.5 13.34 20 2 652.7 3 447.3 3 050 57 18.61 694.9 77.5 8.97 30 3 478.17 2 652.7 3 065.4 58 19.08 559.9 80 7.00 30 3 712.4 2 902.7 3 307.6 59 19.343 484.74 100 4.85 20 3 451.5 3 284.38 3 368 60 19.596 487.5 90 5.42 20 2 804.4 3 092.3 2 948.4 61 20.103 465.8 67.5 6.90 20 2 357.9 3 864.3 3 111.1 62 20.429 407.33 95 4.29 5 3 920.37 3 473.9 3 697.1 63 20.805 395.4 65 6.08 10 3 587.8 2 485.36 3 036.6 64 21.035 378.92 90 4.21 5 1 933.1 3 675.6 2 804.4 65 21.452 430.19 85 5.06 5 3 146.1 2 564.1 2 855.1 66 21.88 659.33 65 10.14 15 2 895.8 2 776 2 836 67 22.19 571.9 60 9.53 5 2 805.2 2 688.4 2 747 68 22.45 470 75 6.27 5 2 775.4 2 848.2 2 812 69 22.79 465.8 80 5.82 5 2 405.3 2 918.2 2 661.8 70 23.12 508.4 80 6.36 15 2 542.5 2 683.2 2 612.9 71 23.52 419.9 37.5 11.20 20 3 197.9 2 920.5 3 059.2 72 23.87 401.4 32.5 12.35 40 2 821.6 3 041.8 2 931.7 73 24.25 459.8 25 18.39 20 2 869.7 2 121.9 2 495.8 74 24.3 419.9 60 7.00 25 2 117.3 2 703.1 2 410.2 75 24.69 500.5 87.5 5.72 15 1 815.7 2 657.9 2 236.8 76 25.09 557 67.5 8.25 15 3 096.4 1 751.3 2 423.9 77 25.34 599.1 80 7.49 5 2 399.8 1 530.8 1 965.3 78 25.6 353.9 62.5 5.66 25 1 412.1 1 790.9 1 601.5 79 26 329.4 52.5 6.27 35 1 347.4 1 511.9 1 429.7 80 26.35 322 47.5 6.78 55 1 333 1 632.5 1 482.8 81 26.72 423.6 42.5 9.97 10 1 026 1 583.9 1 305 注：表中“—”表示样本水道在A段和B段几乎不发育堤岸，或者由于地震分辨率达不到无法识别。
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