南海深海盆地沉积柱样中的浊流沉积

本文根据南海深海盆地三个沉积柱样的粒度结构、地球化学、微体古生物等特征分析,深讨了南海深海盆地细粒沉积物的浊积现象。结果表明,位于南海北部陆架斜坡上KL37孔的浊流沉积现象并不明显;位于陆架斜坡和深海盆地交界处的KL29孔存在着大量的浊积层,属于浊流沉积和半远洋沉积环境;位于南海盆地中部的KL91孔虽然已属于远洋性沉积环境,但除出现火山灰沉积外,浊流沉积作用仍然是相当活跃的。     

南海北部陆坡30 ka以来的沉积环境演变

南海是西太地区最大的边缘海,汇集了周边陆地大量碎屑物质。这些陆源碎屑通过复杂的洋流系统经陆坡大量的输送到南海深海海盆中,使陆坡成为研究深海沉积物源汇体系不可缺少的重要环节。但陆坡区域水深变化大,洋流体系复杂,加之冰期间冰期海平面升降和季风的变化,使陆坡沉积环境一直成为研究的难点。为了研究陆坡沉积环境的演变过程,本文选用了南海北部陆坡中部和底部的两个重力柱开展元素地球化学方面的研究,探讨陆坡区域近三万年以来的沉积环境特征。研究发现海平面和季风是影响区域沉积环境的两个重要因素：（1）海平面变化是控制陆坡陆源物质/深海钙质碎屑变化的主要因素;（2）研究区域地层发育有“碳酸盐稀释事件”与东亚夏季风在全新世初期（11.5～8.5 kaBP）增强有关。     

南海西北部新生代沉积基底构造演化

在综合分析地质、地球物理、地球化学、古生物学等多方面资料的基础上,将南海西北部海域控制新生代主要沉积盆地的基底划分为5个区:北部湾古生界断堑基底区、莺歌海古生界走滑拉分基底区、琼东古生界断陷基底区、西沙北古生界裂谷基底区、西沙南古生界走滑伸展基底区.通过区域地质分析,初步重建了该海域的大地构造演化历史.该海域新生代沉积基底在前新生代时期与其北面陆上云开地区和其南面的南沙地区同处于特提斯构造域中,经历过古特提斯和中特提斯的发育历程,晚古生代以来可初步分为5个阶段:(1)D-P₁,古特提斯东段多岛洋体系发育阶段;(2)P₂,中特提斯(古南海)开始出现、古特提斯开始消减阶段;(3)T-K₁,古特提斯东段多地块缝合阶段;(4)K₂-N₁1,现代南海形成、中特提斯(古南海)消亡时期;(6)N₁2以来南海扩张停止、澳大利亚板块向北俯冲挤压阶段.     

南海东部海域柱样沉积物浊流沉积探讨

利用1998年南海东部陆坡69号柱样、深海盆149号柱样、南部岛礁323号柱样沉积物的粒度、化学、古生物、矿物等鉴定分析测试资料,分析了南海东部海域发生浊流沉积的地质背景、产生浊流沉积的条件和诱发因素,进而发现南海东部浊流沉积发育,在南北陆坡及中部深海盆地均有浊流沉积层。从其出现层位看,为氧同位素2—4期,即晚更新世中晚期。从浊流沉积出现层数分析,具有自北向南浊流发生频次减弱的趋势。从浊流沉积物成分看,南海东部浊流沉积物具有多样性,北部陆坡以陆源为主,中部深海盆以陆源及火山源为主,南部岛礁以生物源为主。     

西菲律宾海15万年以来的浊流沉积及其成因

MD06-3052孔取自西菲律宾海吕宋岛岸外上陆坡,通过AMS14C测年、沉积物粒度和浮游有孔虫氧同位素记录,揭示了15万年以来5个浊流沉积层的特征和浊积事件的发生时间。浊流沉积物粒度明显较上下层的粗,主要组分为砂质和粉砂质沉积。通过AMS14C测年和氧同位素年代标尺,计算了5个浊流沉积层发生的时间分别为13.3、20.4、34.3、41.7和121.8 kaBP,其中上部4次浊积事件发生于末次冰期,特别是MIS 3晚期和MIS 2期的低海平面时期,仅底部一次出现于末次间冰期MIS 5e中期相对低海平面时期,因而推测研究区浊流沉积事件的主要诱因是低海平面时期的海平面波动造成临近陆架上的沉积物不稳定,同时较陡的陆坡为浊流沉积提供了有利地形,因而造成了向陆坡方向的浊流搬运。     

气候,海平面和构造对阿拉伯海末次冰消期浊流沉积记录的影响

通常认为海底扇的发育出现于低海面时期。在陆生地体中 ,相对海平面的降低导致从河流和陆架向深海盆搬运的沉积物增加 ,从而促使扇体发育。在一般情况下 ,这是由于三角洲向陆架边缘迁移和陆坡不稳定的增强 ,在陆架上形成下切水道和峡谷 ,从而使河流梯度增加所致。在相对海平面上升时期 ,沉积物圈闭在近岸带 ,阻止了沉积物向深海搬运。然而 ,在海平面上升和高海位时期 ,在陆架边缘的三角洲前缘或与河谷相连的陆架峡谷体系中也发现了浊流沉积作用。在这些研究中 ,海平面信号没有揭示气候和构造背景的影响。这里我们研究了在地貌上存在差异的两…     

南海北部东沙隆起西侧陆坡坡折处浊流沉积

为了分析南海北部上陆坡东沙隆起西侧海域海底稳定性,对A和B两个岩芯进行了AMS14C测年、浮游有孔虫氧同位素分析、粉色红拟抱球虫Globigerinoides ruber鉴定、粒度分析等工作。综合研究表明,A、B岩芯分别发育了距今920 ka BP、960 ka BP以来的更新世、全新世地层。A岩芯3.3~14.08 m层位地层发生了倒转,这与3.3m、6.12~6.18 m发育的两个浊积层有关。在71.5~71.63 m(冰期370 ka BP左右)也发育一浊积层。B岩芯在9.2 m、25.2~28.6 m等层位发育了浊积层。同样位于陆坡坡折,水深较大的A岩芯,由于滑坡导致的浊流活动略强一些。     

南海北部陆缘东部陆坡的蒸发盐沉积

在南海北部陆缘东部、台湾浅滩以南的陆坡上,海底水深1 000 ～3 000 m,海底坡度较小,平均8.6×10-3.从穿过这里的地震剖面上看,新生代早期( 晚渐新世)有一套沉积(T7-T8)发生过强烈变形,其内部无反射,只有杂乱的噪声.从地震声纳浮标探测的结果看,这套沉积的层速度为4.98 km/s.由于这套沉积的变形,使上覆沉积也发生了变形.将这套沉积和大西洋边缘的蒸发盐沉积对比,发现其反射特征和层速度极为相似. 因此,推测它为发生在海底扩张初期的蒸发盐沉积.     

南海中北部海域晚更新世以来沉积速率及其变化机制

本文根据沉积速率变化受沉积环境制约机理，计算了南海中北部海域晚更新世以来沉积速率的变化，分析该海域沉积环境的特征。通过７个粒状样沉积速率的计算与分析，认为晚更新世以来沉积速率明显高于典型的大洋沉积环境的沉积速率，平均为１０．２ｃｍ／ｋａ，北部海域平均沉积速率为１１．３ｃｍ／ｋａ，南部海域平均沉积速率为６．０ｃｍ／ｋａ，表现为近陆区沉积速率高，远离大陆速率低的特点。     

南海东北部下陆坡20 ka以来稀土元素沉积地球化学特征变化及其对物源的指示

本文通过对南海东北部STD235沉积柱状样品稀土元素（REE）分布模式及特征参数的分析,结合主量元素分析结果,探讨了STD235柱状样沉积物REE指示的物质来源及其纵向变化与环境之间的关系。研究结果表明:20 ka以来STD235站位的沉积物具有基本相同的物质来源,以陆源物质输入为主。通过与周边河流沉积物的对比分析发现,STD235柱状样沉积物REE上地壳标准化的配分模式及其特征参数分布与台湾东南部河流沉积物具有密切的亲缘关系,表明该站位陆源物质主要来源于台湾东南部河流输入,进一步的分析表明台西南河流沉积物对该站位也有所贡献,沉积物的搬运过程主要受到了北太平洋深海流及黑潮的影响。沉积物中REE和主量元素的纵向变化指示20 ka以来南海东北部下陆坡的沉积物源区在冰期时风化作用较弱,间冰期则相对增强。该变化与沉积物源区的气候环境变化有关,指示了20 ka以来台湾地区气候由相对冷干向暖湿转变,由此推测20 ka以来台湾岛和华南地区应该受相同环境因素的制约,东亚季风系统是控制该区域环境变化的主因。此外,在约16~13 ka BP的末次冰消期期间,STD235柱状样沉积物中的各项指标都发生了显著的变化,并都指示了风化作用的逐渐增强,代表了该阶段沉积物源区逐渐向暖湿的气候环境转变。     

南海晚第四纪以来的沉积和环境演化特征

沉积物是记录古环境信息源的载体,用海洋的沉积层再造古气候,具有记录连续、定年准确、可全球对比等优点。作者通过对南海众多站位柱状样资料的分析,主要从南海表层沉积物的类型、分布、物质来源和沉积搬运作用以及古气候演替、季风变迁等多方面阐述了晚第四纪以来的南海古环境变迁的特征,并对其与南海周缘地区经济发展的关系作了探讨。     

南海北部陆坡50 ka 以来黏土矿物来源与输运机制分析

在 AMS14C 定年的基础上,对南海北部 KNG5站和 KNG7站柱状沉积物中的粒度和黏土矿物进行了研究.KNG5孔黏土矿物组合的基本特点是以伊利石、绿泥石和高岭石为主,蒙脱石含量次之.而 KNG7孔黏土矿物组合的基本特点是以伊利石、绿泥石和蒙脱石为主,高岭石含量次之.物源分析进一步表明, KNG5和 KNG7孔高岭石主要来自于珠江,蒙脱石主要由吕宋岛提供,伊利石和绿泥石分别由珠江和台湾提供.相对于 KNG5孔而言, KNG7孔沉积物受珠江影响较小,而受台西南影响较大.由物源分析推测,珠江对南海北部的物源供应存在一个明显的界线,而这一界线可能位于 KNG5孔和KNG7孔之间,越过这一界线随着离岸距离的增加,南海北部陆坡陆源沉积物受珠江影响明显减弱,而主要由台湾贡献.     

南海西北海盆晚中新世以来浊积体地震相特征及海平面变化

运用近3年来高分辨率地震资料,对南海西北海盆晚中新世以来浊积体的地震相组合和内部特征进行了详细分析,结合浊积体不同时期、不同层段发育特征的逐步演化探讨了海平面变化趋势。认为西北海盆晚中新世到上新世时期浊积体以水道相-天然堤相组合为特征,第四纪浊积体以浊积朵叶体相为主,水道相不发育。频繁发生的水道下切作用及水道相由海向陆的逐渐后退是西北海盆晚中新世以来浊积作用的显著特色,浊积体水道相的这种发育演化特征,表明晚中新世以来海平面总体呈现出上升的变化趋势,而地震层序内部浊积体地震相特征的变化揭示出在晚中新世和上新世期间海平面分别经历至少两次升降旋回,第四纪海平面处于急剧下降后的初期上升阶段。西北海盆晚中新世以来海平面变化的这种趋势,同全球海平面变化周期图晚中新世以来的趋势基本一致。     

南海西北部浮游生物中多孔放射虫的组成与分布

对南海西北部海区1959年全年各月所取得的浮游生物小网样品中的放射虫进行了定量研究,分析了其种类组成和分布,结果表明,所鉴定出的212种多孔放射虫主要为热带大洋暖水种,其中泡沫虫目(Spumellaria)145种,占总种数的68%,罩笼虫目(Nassellaria)67种,占总种数的32%;泡沫虫目无论在种类和数量上均较罩笼虫目占优势.研究海域的主要优势种为海绵球虫(Spongosphaera streptacantha)、钟翼盔虫(Pterocorys campanula)、四房面包虫四房亚种(Om-matartus tetrathalamus tetrathalamus)、三臂星虫(Triastrum aurivillii).该海域放射虫的全年密度分布状况变化很大,1,2月放射虫密度较小,分布范围也较小,3月起数量增多,4,5,6月是全年密度较大的月份,出现许多斑块状密集区,7,8月数量有所减少,其他月份密度也相对较小.放射虫数量变化总的趋势为春末夏初较多,秋季较少,冬季最少.放射虫的丰度和种类多样性在调查海域变化复杂,但基本趋势是从西北和北部向东南部由低逐渐升高;由海南岛周边海域和广东沿海向外海由低逐渐升高;此分布格局主要受海流、温度、盐度、深度和营养盐等环境因子的影响.     

3000万年以来南海沉积矿物组成及其地质意义

青藏高原的隆升是新生代晚期亚洲和全球重大地质事件之一，巨大的正地形使海洋沉积、海水化学成分、大气环流甚至大气成分都发生相应变化(汪品先等，1995)，有关专家通过数值模拟实验得出全球新生代的变冷就是由于青藏高原、美洲西部高原和非洲印度洋沿岸高原改变了大气环流所引起的， 其中又以青藏高原的隆升为主(Ruddiman et al.，1989；Manable et al.，1974)。然而，对青藏高原何时达到今天这个高度，并产生与现代相当的高原效应，则存在许多不同的观点。李吉均等(1979)提出青藏高原隆升的多阶段多期次特征，获得国际地学界的普遍认同，陈俊勇等(2001)依据近30余年来在板块碰撞的边缘地区进行的5次大规模的大地测量和相应的研究工作，其中包括天文、重力、平面、高程和大气折射率等测量项目的成果，对该地区有关地壳运动进行了研究，认为珠峰地区的地壳垂直运动即使在10a 量级的时间和空间上都存在非平稳性现象。Murphy等(1997)认为青藏高原南部-中央地区在早始新世印度-亚洲大陆碰撞以前就已经抬升。岳乐平等(2000)研究兰州盆地第三系磁性地层年代与古环境记录后认为大约在32Ma前青藏高原第一次发生大范围隆升并波及到其东北隅兰州地区。Copeland等(1987)认为南部拉萨地块在20Ma左右就已经隆升， Coleman(1995)则从喜马拉雅山南北向的正断层上找到的年龄为14Ma的新生矿物推断青藏高原在14Ma已经达到最大高度并发生东西向拉伸塌陷，其后高度降低。更多的学者认为约在8Ma时是隆升的一个重要时期，许多证据(如:植物的、动物的、同位素的等)均表明全球气候这时候发生重大变化。专家还认为只有当青藏高原至少达到今天高度的一半时才能产生季风气候的现今格局(Ruddiman et al.，1989；Manable et al.，1974)。Zheng等(2000)依据塔里木盆地南部边缘的粗碎屑沉积推断青藏高原北部在最近4Ma 才开始隆升。李吉均等(1979，1996)依据化石群及地貌演化等证据认为3.4Ma开始，青藏高原整体隆升，其后，在2.5Ma和1.7～1.66Ma相继发生强烈隆升，青藏高原地貌总轮廓形成，黄河现代水系格局出现，总称为青藏运动(A，B，C三幕)。随后在1.1～0.6Ma发生昆黄运动，直到0.15Ma之后的共和运动才使青藏高原达到今天的高度。     

南海西北部16 kaBP以来沉积物的环境磁学特征及其物源指示意义

南海是西太平洋最大的边缘海,对东亚季风和全球气候变化具有敏感的响应,然而目前对南海沉积物的物源分析仍存在众多争议。对南海琼东南盆地SCS-02孔的沉积物样品进行了系统的磁学分析,旨在通过环境磁学参数追踪沉积物的来源。结果表明,SCS-02岩芯的磁性矿物主要为磁铁矿和赤铁矿。自16 kaBP以来,磁性矿物的粒径和成分发生了系统变化,指示了沉积物源-汇过程的改变。15.5～16 kaBP期间,磁化率较高,粒径较粗,矫顽力也较高。海平面比现今低100多米,莺歌海出露于海平面以上,古红河口距研究区较近,红河的物质可以较容易到达沉积区,因此该时期红河贡献较大,珠江和台湾贡献较小。7.5～15.5 kaBP期间,随着海平面的迅速上升,磁性矿物组成和粒度发生了变化,总的磁性矿物含量减少,磁铁矿的含量逐渐增加,粒度变细,表明随着海平面的升高,珠江和台湾的贡献有所增加。7.5 kaBP以来,现代的海陆格局基本形成,磁性矿物组成和粒度变化较稳定,沉积物主要来源于红河和珠江。因此,环境磁学参数可以指示南海西北部沉积物的源-汇变化,为海平面变化和气候演化研究提供有效参考。     

南海西北部晚第四纪典型地震相—沉积相特征

南海西北部地形变化大,水深由近岸几十米变化至深海盆区的3 500 m,跨越了陆架、陆坡、深海盆、岛礁等地貌单元。南海西北部也是深水油气的重要勘探地区。利用高分辨率单道地震资料,采用地震相分析方法,对研究区晚第四纪典型地震相—沉积相分布特征开展深入分析。研究区内的主要地震相包括:①席状、亚平行、强振幅、低连续、中频地震相;②披盖状、波状、中振幅、中—低连续、中低频地震相;③披盖状、平行—亚平行、中—弱振幅、中连续、中—低频地震相;④披盖状、平行、强振幅、高连续、中—高频地震相;⑤席状、平行、中—弱振幅、高连续、中—低频地震相;⑥披盖状、波状、弱振幅、低连续、低频地震相;⑦前积相;⑧下切充填地震相;⑨杂乱地震相;⑩条带状、波状、中—弱振幅、中—低连续、低频地震相; B11 披盖状、平行、强振幅、高频、高连续地震相共11种。对地震相—沉积相及其分布特征的分析结果认为,区内晚第四纪主要发育有三角洲相、河道相、滨浅海相、浅海相、半深海相、深海相、滑塌相、斜坡相、浊流相、生物礁相等沉积相,其分布主要受海底地形地貌、构造运动等多种因素所控制。     

南海东部晚更新世以来的火山沉积特征

对取自南海东部的5个沉积岩芯进行矿物学和地球化学研究。结果表明火山碎屑沉积层可分为2种类型：1种具高SiO2低FeO，TiO，MgO和无色玻璃一普通角闪石组合特征，火山玻璃富含微量元素Cu，Sc，Zr，为酸性火山沉积成因；另1种以火山玻璃相对低含SiO2，高MgO，FeO，TiO2为特征，并与褐色玻璃一普通辉石一磁铁矿组合和高V，Ni的沉积层伴生，属中性火山碎屑沉积。晚更新世以来以深海盆为中心曾发生2～5次火山沉积，其性质、强度、频率和分布随区域性的变化而不同，在晚更新世中期(24．1～73．9ka)达到鼎盛。南部海盆属中性火山沉积，北部海盆为中酸性-酸性火山沉积。北部陆坡区和南沙礁台区基本上未受到影响。火山碎屑沉积物主要来自海底喷发，部分源自菲律宾岛弧。     

过去全球变化的南海沉积记录——研究现状与展望

南海是研究过去全球变化的有利场所，中国科学院南海海洋研究所在该领域里取得了令人瞩目的成果。本文总结过去全球变化的研究和主要成果，并指出“九五”若干研究设想。