1 导读

海底滑坡是最具破坏性的海洋地质灾害之一，可高速长距离运动并引发毁灭性海啸，对海底管道、油气平台、海上风电桩基等海洋工程基础设施构成严重威胁。随着全球海洋资源开发加速，超过25%的油气产量来自海上，海洋工程设施的规模与密度持续增加。本文系统总结了2000–2025年间海底滑坡在触发机制、运动过程、海啸生成潜力及灾害影响方面的最新研究进展，为海洋工程防灾减灾提供重要的理论支撑。

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Citation：

Feng Y, Wang F, Chen Y, et al. Understanding the triggering mechanisms, movement processes, tsunami generation potential, and disaster impacts of submarine landslides: Recent progress (2000–2025). Ocean, 2026, 2: 9470014.

DOI：https://doi.org/10.26599/OCEAN.2025.9470014

2 背景介绍

海底滑坡是指海底沉积物或岩体在重力作用下失稳并沿斜坡向下运动的现象。与陆地滑坡相比，海底滑坡具有四大显著特征：一是触发机制高度耦合，多数事件由地震、快速沉积、波浪作用、工程扰动及气候变化等多因素协同作用引发；二是时空尺度差异巨大，运动时间从瞬间破坏到长期地貌演化，体积跨度达10³–10⁹ m³，坡度范围1°–30°；三是固-液-气三相耦合复杂，涉及土体变形、孔隙流体渗流及气体逸出等物理化学过程；四是运动阶段多样，可在初始滑动、碎屑流和浊流之间转化。这些特征使得海底滑坡的早期预警、灾害区划和工程选址面临巨大挑战。

全球海底滑坡广泛分布于大陆边缘和深海盆地。北大西洋陆坡（如Storegga滑坡）受冰川后期沉积加载和水合物分解影响；俯冲带边缘（如日本南海海槽、新西兰Hikurangi边缘）地震频发；被动大陆边缘（如墨西哥湾、尼日尔三角洲、南海北部）则以沉积超载和水合物相关滑坡为主。高频小规模滑坡通过累积效应造成工程设施慢性损伤，而灾难性事件（如2006年中国台湾屏东地震引发的海底滑坡）可在瞬间摧毁基础设施，并可能触发系统性垮塌。

3 图文介绍

3.1 多因素耦合的触发机制

海底滑坡的触发因素复杂多样，Urgeles和Camerlenghi（2013）对地中海696个海底滑坡的统计分析识别出15种触发因素（图2），显示地震是最常见的触发因素（357例），其次是快速沉积（187例）、底辟作用（161例）和侵蚀（130例）。研究表明，大多数滑坡是多因素相互作用的结果，可归纳为增加驱动力和降低抗剪强度两类机制。

图1 海底滑坡特征示意图

图2 地中海海底滑坡主要触发因素统计：火山活动 (VD)、火山抬升 (VU)、地震 (EQ)、构造增陡 (TS)、坡面陡化 (ST)、侵蚀作用 (ER)、差异压实 (DC)、底辟作用 (DI)、人为活动 (AN)、高沉积速率 (HS)、流体运移 (FF)、孔隙压力 (PP)、天然气水合物 (GH)、天然气 (GA)、海平面变化 (SL)（经许可，转载自参考文献 [20]）

本文重点综述了四类主要触发机制的最新研究进展：（1）地震触发：通过增加滑动力、降低土体强度和诱发液化等方式触发滑坡，离心机模型试验、数值模拟和GIS分析揭示即使3.0–4.0级的小地震也可能引发大规模滑坡；（2）快速沉积：高沉积速率导致孔隙水压力积聚和排水受阻，有效应力降低，引发渐进式破坏（图4）；（3）水动力作用：波浪循环荷载引起海床孔隙压力变化和液化，滑坡体随波峰波谷发生周期性变形（图5）；（4）天然气水合物分解：温度升高或压力降低导致水合物分解，产生超孔隙压力，降低沉积物强度，是北极和南极大陆边缘滑坡的重要触发因素。

 图3 海底滑坡成因（经许可，转载自参考文献 [16]）

图4 快速沉积导致排水障碍的应力路径图（a）无限边坡模型（b）快速沉积作用下土体单元的有效应力路径（经许可，转载自参考文献 [66]）

图5 波浪作用下海床变形示意图（a）重力作用下初始缓慢滑动（b）波峰与波谷产生的剪切应力方向与波浪传播方向相反，土体呈顺时针往复运动（c）波峰与波谷产生的剪切应力方向与波浪传播方向一致，土体呈逆时针往复运动（经许可，转载自参考文献 [80]）

3.2 复杂多变的运动机制

海底滑坡的运动过程涉及固-液-气多相耦合、流变学行为和水滑效应，是决定其破坏范围和灾害程度的关键。物理模型试验方面，研究人员开发了旋转水槽等创新装置（图6），通过控制转速精确模拟滑坡滑动速度，将运动划分为滑动、转化和浊流三个阶段，并给出了相应的判别准则。数值模拟方面，SPH、CFD-DEM耦合、MPM及深度平均模型等方法各有优势：深度平均模型适用于公里级灾害评估；MPM可捕捉复杂流变和水力-力学行为；SPH擅长解析流体-固体相互作用和自由表面演化；CFD-DEM适用于颗粒夹带和沉积物流变学的微观研究。

图6 海底滑坡模拟试验装置（a）实物照片（b）装置水土分布示意图（c）试验结果（d）水土混合状态第一阶段示意图（经许可，转载自参考文献 [96]）

流变特性研究方面，Bingham塑性、Herschel-Bulkley和粘弹塑性模型被用于描述海底滑坡体的流变行为，研究发现温度和含水量对低温水合物区泥流流变参数有显著影响。水滑效应是海底滑坡高速长距离运动的核心机制：滑坡体头部与底层水体之间形成高压水膜，使滑体部分或全部"漂浮"，大幅降低摩擦阻力。离心机试验已验证水滑效应的可重复性，但水膜动力学和多相材料耦合机制仍是未来研究难点。

3.3 滑坡引发海啸的生成与传播

海底滑坡是除地震外最重要的海啸触发源之一。与地震海啸相比，滑坡海啸总体能量和空间尺度较小，但由于能量在有限区域内集中释放，震源附近初始波幅往往更高；主波长更短、波前更陡，非线性和频散效应更强，传播过程中快速衰减，对近岸区域和海上基础设施威胁最大。值得注意的是，约80%的初始波高超过35米的“超级海啸“由滑坡触发。实验和数值模拟研究表明，滑坡体积、加速度、淹没深度和流变特性显著影响波浪生成效率；三维SPH模型成功复现了实验室结果，揭示了流变学和斜坡几何对波高的影响。风险评估方面，美国大西洋-墨西哥湾边缘已建立数据库和灾害评估框架，支持基于情景的滑坡源和海啸建模。

3.4 对海洋工程结构的灾害影响

海底滑坡对海洋工程的破坏包括直接影响（冲击、地基失稳）和间接影响（海啸水动力荷载、地形重塑）。对海底管道和通信电缆：滑坡冲击可导致管道悬空、破裂，2006年中国台湾屏东地震引发的海底滑坡造成大范围通信电缆中断，1977年Texaco海底管道被滑坡摧毁导致大规模漏油。离心机试验和数值模拟（MPM、CFD、LES等）揭示冲击力主要取决于滑坡剪切应变速率、冲击形态、埋深和流速。对海上桩基：碎屑流冲击海上风电桩基可诱发土体液化，导致桩基水平剪切破坏和深层液化。研究表明，低流速时流高对冲击力影响更大，高流速低流高时峰值冲击力对单桩破坏风险尤为严重。

4 总结与展望

本文系统梳理了2000–2025年海底滑坡研究的最新进展，揭示了触发-运动-海啸-工程灾害这一紧密耦合的灾害链。触发因素的类型和强度决定了初始能量状态和孔隙压力演化，进而影响滑坡运动的速度和运移距离；这些动力学参数与海洋结构的冲击力和破坏模式存在定量关联。未来的重点研究方向包括：（1）建立多因素耦合的定量评估框架，明确各触发因素的相对贡献和协同效应；（2）发展宏-细-微观多尺度动力学理论，整合物理试验与数值模拟，更好地复现真实海底环境；（3）结合自适应网格加密、机器学习和概率分析，提升滑坡海啸从实验室到真实事件的转化能力；（4）构建耦合岩土-结构-水动力模型，将源区动力学与工程响应联系起来，发展基于韧性的设计标准；（5）建立开放数据集，整合斜坡形态、材料性质和观测破坏信息，促进模型验证和工程应用。

5 作者简介

通讯作者：汪发武 同济大学土木工程学院

汪发武，日本工程院外籍院士，同济大学特聘教授，博士生导师。长期从事滑坡灾害动力学研究。兼任国际地质灾害与减灾协会理事长。主持日本学术振兴会(JSPS)重点项目和面上项目五项，中国国家自然科学基金重点项目和国际合作重点项目两项。

第一作者：冯有千 同济大学土木工程学院

冯有千，同济大学土木工程学院地质与水利系博士研究生在读，研究方向为：高位远程滑坡运动机制、冰湖溃决灾害链传递与演化机制。

期刊简介

《海洋（英文）》（Ocean）是清华大学主办的英文开放获取期刊，基于清华大学出版社SciOpen平台出版发行，主编团队由挪威科技大学的Torgeir Moan院士、中国科学院的王中林院士、以及清华大学的张建民院士共同组成。《海洋（英文）》致力于发布海洋科学、海洋工程、海洋科技领域相关的最新研究进展，通过开放获取的出版模式提升成果传播速度与影响力，助力科研合作与创新，启幕海洋相关领域的学术新征程。

收稿范围包括但不限于：海洋生物学与海洋生物制药、海洋生物地球化学过程、海洋地球科学、海洋自然资源、大气与气象学、海洋污染与生态学、海洋化学、海洋数学、遥感、海洋声学与光学、海洋环境与预测、海洋自动化与机器人技术、海洋信息学与数字孪生、海洋灾害与防治、海洋采矿、近海与海岸工程结构、海洋岩土工程、水产养殖工程、流体力学、水动力学、海底工程等主题的研究论文、综述、快报、专家观点和研究亮点。

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