我国南海北部陆坡赋存有丰富的天然气水合物及油气资源,荔湾3-1管道工程及天然气水合物试开采区均在此范围内。故研究该峡谷区的浊流活动不仅可探讨峡谷的成因机制,对海洋能源工程发展及海底管缆防护也具有重要意义。本文采用雷诺平均的Navier-Stokes方程及湍流ek-模型数值,基于南海北部陆坡白云凹陷区多波束测深资料、地质钻孔数据、区域地质资料等资料,构建了南海北部陆坡海底峡谷中含有沉积物的浊流二维数值计算模型,模拟研究了不同入流机制(持续入流与突然释放)浊流在南海北部陆坡等连续坡折地形下的流动与沉积特征。获得的主要认识如下:(1)浊流在顺坡流动时加速、坡折减速,沿坡输运过程中,浊流择底而积,在陆架平缓处逐步沉积,陆架坡折带可能是浊流沉积作用的重要分界线。(2)浊流头部存在分异作用,底部密度与速度较大,其颗粒粒径较粗,以推移或悬移态向前输运,随流动逐渐沉积于底床之上,可能形成鲍玛层序中的递变A段。细粒物质均匀分布于浊流头部,流动中不断裹挟环境流体,导致浊流头部密度逐渐减小,其沉积可能解释浊流中的泥质沉积(鲍玛层序E段)。持续入流型浊流头部较浊流本体速度高、浓度低,在流动过程中排开环境流体,被高速高浓度的浊流本体推动向前运动。流动中浓度与流速稳定,在地层上逐渐形成连续的沉积层。沿浊流流动方向表现出明显的沉积分异,粗砂沉积于坡上部位,且沿下游方向沉积粒径逐步减小,垂向粒径变化较小。多频次持续入流型浊流纵向沉积连续叠加,后续浊流对浊流沉积进行切割侵蚀,在地层上表现为多层不连续鲍玛序列的韵律性叠积,并且沉积体随浊流流动向上游迁移。突然释放型浊流头部较浊流本体具有速度与浓度优势,流动中随动力逐渐减弱而沉积于底床之上,存在明显的沉积分异,垂直方向呈逆递变层理。粗砂基本沉积于坡上加速带,且沿下游方向沉积粒径逐步减小。(3)浊流在流动中表现坡上侵蚀,坡下沉积的动力地貌特征。细粒物质(黏土与粉砂)驱动浊流侵蚀作用明显,而粗粒物质(粗砂)以沉积为主。浊流的侵蚀作用集中于浊流头部,且侵蚀性与浊流浓度、速度呈正比。根据本文数学模拟结果得到的浊流流动与动力地貌特征,结合南海北部陆坡的区域地质发展史,探讨南海北部陆坡海底峡谷及峡谷群的形成可能处于古珠江背景下,其发育受构造沉降、海面升降、河源物质供应、气候变化等多种因素所控。峡谷早期的剥蚀过程可能以滑坡及持续性水动力为主,海平面降低后,水道在持续性水动力下逐渐加深,形成峡谷雏形。海平面上升后,峡谷的剥蚀作用可能以突发性活动为主,如突然释放型重力流及滑坡等事件进一步对谷底与谷侧产生侵蚀作用,加深峡谷的宽度或深度,在不断的崩塌、侵蚀以及滑移的过程中形成现有的NW-NWW向峡谷。