南海北部深水区古近系沉积物源演变及古地理意义

南海北部深水区古近纪经历了由陆到海的环境转换过程,沉积物源也随时间发生明显改变。由于水深的限制,目前对深水区的沉积物来源及古地理背景存在争议。通过碎屑锆石U-Pb年龄谱系源汇对比方法,对南海北部珠二坳陷古近系沉积物来源进行系统研究。结果发现,在早中始新世,珠二坳陷沉积物以近源输入为特征,沉积物主要来自坳陷周缘的局部隆起区;晚始新世,源自坳陷西侧的昆莺琼古河为盆地提供大量沉积物,坳陷北侧的珠江沉积物对珠二坳陷影响较小;渐新世,珠江沉积物从北向南越过番禺低隆起进入珠二坳陷,与昆莺琼古河沉积物在白云凹陷北部和中西部混合沉积,形成大型河流三角洲体系。南海北部深水区古近系物源演变过程明显受中生代末区域构造古地理控制,查明该时期物源演变对恢复区域古地理格局具有重要意义。     

南海北部古河流演变对欧亚大陆东南缘早新生代古地理再造的启示

欧亚大陆东南缘早新生代古地理演变包含了华南沿海中生代山脉的逐步消减与南海的逐步扩张形成等重大事件。南海北部始新统—下中新统“源-汇”路径研究发现,南海沉积物物源在该时期发生了巨大改变。在始新世和早渐新世,源自南海西部古隆起的“昆—莺—琼”河流系统向南海东部地区输送了大量沉积物,包括珠二坳陷在内的南海北部南侧大部分地区受南海西部物源的控制,仅在珠一坳陷接受来自华南大陆珠江的沉积物;晚渐新世,南海西部物源逐步被北部珠江物源取代;到早中新世,珠江来源沉积物全面越过番禺低凸起进入珠二坳陷,大量来自华南内陆的沉积物被珠江运输至南海盆地,“昆—莺—琼”古河流进一步萎缩,仅在南海西部琼东南盆地分布,并且由西向东沉积物源区昆嵩地块逐渐被海南岛取代。南海西部自晚中新世以来发育的中央峡谷正是该古河流的残余。南海新生代早期“昆—莺—琼”河流系统的发现及珠江演变过程的构建,对于深刻认识该地区新生代早期古地理特征、整个欧亚大陆东南缘的古地貌重建以及盆地的油气勘探均具有重要意义。     

台湾始新统—中新统沉积物源与沉积环境

台湾地区出露的始新统-中新统地层属南海北侧的范畴,其物质组成及沉积环境为揭示南海新生代早期构造沉积演化提供了关键性依据。对台湾西部麓山带中部南投粗坑地区、国姓地区以及东北海岸新港-基隆地区的始新统-中新统地层进行了岩石学、矿物学、稀土元素地球化学特征以及碎屑锆石U-Pb定年分析等研究。结果显示:台湾中部和北部从始新世到中新世经历了从陆相河流-湖泊相沉积环境到滨浅海相的环境转变,其砂岩成分成熟度随时间由老变新呈现规律性变化;沉积物源分析表明研究区沉积物在始新世-早渐新世,物源以近源中生代源区为主,碎屑锆石年龄谱系出现120 Ma和230 Ma两个主要峰值,与周边及华南沿海地区中生代火山岩时代一致;进入晚渐新世以后,锆石年龄谱系出现900 Ma及1 800 Ma等古老峰值,说明古老地块物质明显增加,这可能反映了昆莺琼古河流由南海西部到东部的物质输送对台湾地区的影响作用。     

南海北部古近纪沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及物源演化

长期以来,由于地质资料的限制,有关南海早期裂陷过程中的沉积演化问题一直缺乏相对深入的认识与了解.采用碎屑锆石U-Pb定年方法,对南海北部古近纪沉积物进行"源-汇"对比分析.结果表明,该时期南海北部不仅接受来自北部河流搬运的陆源碎屑物质,同时还受到盆地内部局部隆升区物源的影响.其中,始新世沉积物以下白垩统物源为主,至早渐新世,琼东南盆地接受了来自海南岛及西沙隆起带的沉积物,珠江口盆地珠一坳陷同时期的锆石磨圆度较高,年龄谱系同华南沿海地区一致,说明很可能接受了来自华南沿海地区的陆源物质;而处于盆地南侧的白云凹陷同时期存在自形程度极高的锆石,反映其物源极可能为盆地内近源的局部隆起区.到晚渐新世荔湾凹陷沉积物中开始出现较多元古代锆石,与其北部同时期沉积物明显不同,琼东南盆地N6井也开始出现较多元古代锆石,其物源可能与南海西侧隆起有关.资料显示,在古近纪,现代意义上的珠江并未形成,其在早渐新世仅影响到珠一坳陷,到晚渐新世影响到珠二坳陷北侧.因此,珠江在古近纪具有从小到大逐步演化的特点.      

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析*

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

南海北部深水区沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

对南海北部白云深水区沉积物稀土元素的研究表明,渐新世至中新世的物源发生较大变化。渐新世时期,白云深水区不同区域稀土元素的分布特征差异明显,表明沉积物物源不同。深水区北部沉积物主要来自古珠江物源区,深水区东、西部沉积物中含有较多中基性火山物质,南部则主要包含基性火山物质,说明当时南海北部地区构造活动较强,存在较多火山活动,火山活动由北向南基性成分增多。渐新世末的白云运动使南海北部深水区产生强烈持续沉降,造成陆架坡折带北移,白云深水区从渐新世浅海陆架环境演化为中新世陆坡深水环境,中新世期间沉积物主要来自深水区北部的珠江三角洲物源,深水区东部存在东沙隆起源区,而深水区南部沉积物在中新世仍受到基性火山活动的影响。     

南海北部沉积物特征及其对珠江演变的响应

采用沉积地球化学、沉积物矿物成分分析等手段研究发现,自渐新世以来,南海北部沉积物成分具有阶段性改变的特征.在早渐新世,沉积物反映出其母岩以花岗岩和区域变质岩为主;到晚渐新世,母岩中区域变质岩类型消失,而以花岗岩、沉积岩和接触变质岩为特征;进入中新世,沉积物主要反映出碳酸盐岩等沉积岩为主的源区特点.这种沉积物成分演变特征与南海北部盆地基底及珠江流域不同区域物质组成特征极为一致,反映出珠江流域演化与南海北部沉积充填之间的对应关系.因此,通过这种研究方法,可以更好地理解32Ma以来南海北部沉积物成分发生改变的原因.同时,可以通过对比南海北部古珠江来源沉积物各时期的成分特点,建立珠江流域的侵蚀-搬运-沉积过程,探讨珠江流域演化历史.     

珠江口盆地白云凹陷渐新世/中新世地质事件的碎屑组分响应

南海北部渐新世/中新世之交发生了物源突变地质事件。利用珠江口盆地白云凹陷渐新统珠海组和中新统珠江组砂岩薄片镜下计点法统计技术,详细研究了碎屑组分的变化特征。结果表明:珠海组砂岩碎屑组分中,岩屑以深成的岩浆岩屑占绝对优势,长石和沉积岩屑含量也相对较高,与该期物源主要来自华南沿海近源以燕山期花岗岩为主的母岩区相一致;而珠江组砂岩中,岩屑以变质岩屑占优势,同时也含有一定量的岩浆岩屑、沉积岩屑和较多的长石,显示珠江组具有更多的物源供给区。随着渐新世/中新世之交各种地质事件发生,尤其是伴随青藏高原隆升引起的大陆风化及侵蚀程度增强,珠江口盆地沉积物源区向华南古陆内部古老的沉积-变质岩区和青藏高原东麓扩展,碎屑组分变化应该是该期各种地质事件的综合作用结果。     

珠江水系演化与东亚地形倒转的耦合关系

新生代以来,全球地质演化中最大的地质事件不外乎青藏高原的形成及其环境效应,其中东亚地区的黄土堆积及大型水系的形成最为瞩目.珠江作为串联华南大陆与南海北部“源-汇”系统的纽带,是南海沉积学研究的焦点,揭示其形成过程对探讨云贵高原以及青藏东南侧的地形演变具有重要意义.采用元素地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄谱系源汇综合示踪技术,结合珠江流域及珠江三角洲的研究成果,详细探讨珠江的诞生与演化历史.珠江河流体系初始形成于早渐新世,流域范围仅限于华南沿海地区;晚渐新世珠江发生向西拓展事件,流域面积显著扩大,达到云贵高原东侧边缘;到中新世珠江流域发生明显改变,河流进一步向西、向北溯源侵蚀,流域面积急剧扩大,深入云贵高原腹地.23 Ma珠江流域面积的快速扩展与同时期长江三峡贯通、北方黄土发育均是该时期青藏高原大范围隆升的直接产物,是东亚地区基本形成西高东低地貌特征的具体反映.      

Provenance analysis of the Upper Miocene turbidite sand-bodies in deep-sea basin of northern South China Sea

The International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 367/368 reported massive Upper Miocene deep-sea turbidite in the northern South China Sea basin. The Upper Miocene turbidite sand-bodies at Site U1500 were examined with detrital zircon U-Pb dating to conduct the source-to-sink analysis. This study shows that the U-Pb age spectrums of Site U1500 sample are similar to those detrital zircons from the Miocene Qiongdongnan Basin and the Pearl River Mouth Basin. Multidimensional scaling (MDS) plot also shows that the turbidite sand-bodies at Site U1500 are closely related to the sediments in the Pearl River Mouth Basin and Qiongdongnan Basin. It is likely that the thick deep-sea turbidite succession in the deep-water basin of northern South China Sea was formed by a mixed provenance pattern during the late Miocene. On the one hand, terrigenous sediments from the west of the South China Sea were transported along the Central Canyon to the eastern South China Sea deep-sea basin in the form of turbidity current. On the other hand, terrigenous sediments were also transported from the Pearl River through the slope canyon system to the northern South China Sea in the form of gravity flow . Those mixed sediments from two different source areas have collectively deposited at the deep-sea basin and thus, give rise to turbidite sequence of hundred meters. Provenance analysis of the thick turbidites sand-bodies in the deep-sea basin is of great significance to the profound understanding of the tectonic evolution, filling processes, provenance evolution, and the palaeogeographic characteristics of the Cenozoic basins of the South China Sea.     

试论南中国海盆地新生代板块构造及盆地动力学

南海地处欧亚、印度—澳大利亚和菲律宾海板块的交互带,是西太平洋地区面积最大的边缘海之一,其成因机制和演化过程对探讨特提斯构造域和太平洋构造域相互作用及油气勘探等问题具有重要意义,虽备受关注但仍存争议.综合目前该区及外围已有的大地构造等方面的资料,本文从探讨南海外围的构造格架及中-新生代演化过程入手,分析了南海及外围板块...     

The Earlier Spreading of South China Sea Basin due to the Late Mesozoic to Early Cenozoic Extension of South China Block： Structural Styles and Chronological Evidence from the Dulong-Song Chay Metamorphic Dome, Southwest China

INTRODUCTION Whatmechanismresultedinthespreadingof SouthChinaSeabasin(SCSB)?Wasitreallypro ducedbytheinteractionofperipheralplatesofthe SCSBorAilaoshan RedRiversinistralfault(Fig.1)? Figure1.AnoutlinetectonicmapofSouthChinablockandIndochinablock(modified…     

Geochemical and Nd isotope composition of detrital sediments on the north margin of the South China Sea: provenance and tectonic implications

A major re‐organization of regional drainages in eastern Tibet and south‐western China took place in the Cenozoic as deformation from the growing Himalayas and Tibetan Plateau affected an increasingly wider area. The effects of these changes on the regional sediment routing systems is not well constrained. This study examines the geochemical and Nd signatures of sedimentary rocks from the Ying‐Qiong and Nanxiong basins on the northern margin of the South China Sea to constrain and identify any significant changes in sediment source. Upper Cretaceous to Lower Eocene sedimentary rocks in the Nanxiong Basin show higher Th/Sc, La/Sc, Th/Cr and Th/Co ratios and lower Eu/Eu* ratios than PAAS (post‐Archaean Australian Shale), which indicates that Palaeozoic sedimentary rocks of the South China Block were the main basin sediment source. In contrast, Oligocene to Pleistocene sedimentary rocks of the Ying‐Qiong Basin show an abrupt change in these trace‐element ratios between 16·3 and 10·4 Ma, indicating a mid‐Miocene shift in provenance. ɛ_Nd values from the Ying‐Qiong Basin (range = −11·1 to −2·1) reinforce this, with pre‐13·8 Ma sedimentary rocks having average ɛ_Nd of −5·6 (range = −2·1 to −7·4), and post‐13·8 Ma sedimentary rocks having average ɛ_Nd of −9·3 (range = −8·7 to −11·1). During the Oligocene, the centre of rifting transferred south and basins on the north margin of the South China Sea experienced rapid subsidence. Further uplift and erosion then exposed Mesozoic and Cenozoic granites that supplied large amounts of granitic detritus, especially to the Ying‐Qiong Basin. Then a change occurred at ca 13 Ma resulting in less input from local sources (i.e. the fault blocks formed by Mesozoic‐Cenozoic tectonics and magmatism) to an increasing contribution of older continental material, mostly from Indochina to the west of the South China Sea.     

南海北部第三系的沉积特征与生油、储油层系

南海北部指北纬16°00'至23°00'与东经108°00'至120°00'之间的海域。包括广东大陆以南、海南、台湾两岛之间的广阔大陆架和陆坡区以及北部湾。东西长约1300公里,南北宽约200至400公里。面积约40万平方公里。经过地球物理勘探普查工作及几十口钻井资料,证实该区第三纪沉积广泛分布,厚逾万米。按沉积岩厚度大于1000米所圈定的范围约在30万平方公里以上,形成了北部湾、莺歌海、琼东南、珠江口及台湾西南五个沉积盆地(图1、2)。在北部湾、琼东南、珠江口及台湾西南盆地中,分别在下第三系流沙港组、陵水组、珠江组，上第三系角尾组、韩江组发现了储油气层(表1)。