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。     

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。     

南海东部重矿物分布特征及其影响因素

对南海东部 1 88个站位表层沉积物样品 63～ 1 2 5μm粒级重矿物的研究表明 ,重矿物种类有50种 ,最高含量可达 1 2 .82 % ;平均含量较低 ,为 1 .1 1 % ,;矿物组成以普通角闪石、铁锰微结核、磁铁矿、普通辉石为主。重矿物来源复杂多样 ,包括陆源、火山、自生等各种来源的矿物。陆源重矿物多分布在水深 3 50 0 m以浅的北部陆坡 ,主要来源于台湾海峡和台湾岛 ;此外还有经巴士海峡由洋流带入的吕宋岛等的剥蚀物 ,珠江物质对研究区的影响较小。自生沉积矿物主要分布于 1 6°N～ 2 0°N之间的下陆坡区和深海平原 ,其中铁锰微结核富集于沉积速率较低的氧化环境 ,自生黄铁矿则富集于局部还原环境或生物壳室中。火山碎屑矿物主要分布于 1 5°N两侧的深海平原和海山区 ,来源于海底火山岩的剥蚀物和附近弧状列岛的火山喷发物。沉积环境是影响重矿物分布的主要因素。     

南海深海晚第四纪火山沉积物及其起源探讨

本通过对5个岩心和30个层样品的分析，发现在沉积物中存在着大量的火山物质，有的呈层状，有的则以分散状态存在。电子探针对火山玻璃的测试结果表明，本区的火山物质有两种成分，一种为碱性玄武岩，另一种为岛弧安山岩。从火山灰的形态特征来看，基性火山物质来自海底火山喷发，中性的火山物质来源于陆上的火山喷发。由同位素、碳酸盐含量、孢粉的分析结果推断，317－82－29②岩心是在晚第四纪沉积形成的。此外，^87Sr/^86Sr的比值表明，南海深海的火山物质起源于上地幔。     

南海中北部表层沉积物的矿物沉积

本文研究了南海中北部500多个样品的矿物学。认为,本区表层沉积物中矿物种类繁多,分布较为普遍,碎屑矿物(含火山物质)、粘土矿物、自生矿物常有出现。以前者为最显著(共60多种,其中重矿物50多种,轻矿物近10种),主要分布于陆架区及深海盆;粘土矿物次之,多分布于陆坡～深海盆;自生矿物较少,陆架～深海盆均有分布。文中根据矿物沉积特征和环境差异,把它划分为6个矿物区。     

南海西南部晚更新世以来元素地球化学特征的古环境意义

对南海西南部近湄公河三角洲中陆坡上的MD01-2392站样品进行的地球化学分析表明,该站的沉积物主要为湄公河带来的陆源碎屑,并且其物源四十万年来没有发生明显变化。分别用元素TiO2、CaO估算出沉积物中陆源碎屑的含量及CaCO3的含量,结果显示CaCO3在间冰期时高,而在冰期时低,表现出“大西洋旋回”的特征。陆源碎屑含量与CaCO3含量相反,显示出南海CaCO3旋回属于稀释旋回。元素的Ti标准化值表明,该站沉积物源区在冰期时化学风化弱,而在间冰期时相对较强,说明间冰期时物源区存在相对温暖湿润的气候环境。     

南海东北部晚更新世以来沉积环境演变的矿物-地球化学记录

对南海东北部69柱(20°07.10'N,118°49.0'E)沉积物岩心进行碎屑矿物-地球化学特征研究,结果表明,以孔深165cm为界可划分出晚更新世末次冰期沉积和全新世冰后期沉积,这一地层划分结果与根据浮游有孔虫氧、碳同位素分析得出的结果是一致的.末次冰期时自生黄铁矿和硫元素高度富集,钠与铝、镁与铝和钠与钾的比值均较高,重矿物和SiO₂含量较高,CaCO₃含量较低,反映当时是一种相对闭塞的缺氧环境,气候干寒,化学风化作用较弱,以机械风化作用为主;研究区主要接受粒径较粗的硅质沉积;陆源物质的稀释作用可能是造成碳酸盐含量相对较低的主要原因.冰后期褐铁矿出现高含量,钠与铝、镁与铝和钠与钾的比值均降低,Al₂O₃和CaCO₃含量增高,反映沉积环境渐变为开放的氧化环境,气候转变为化学风化作用较强的湿热气候;研究区以接受较细粒的铝硅酸盐沉积为主,冰消期时还出现了碳酸盐保存高峰事件.     

南海东部表层沉积物中轻矿物分布与来源

对南海东部 158个表层沉积物样品的分析结果表明,轻矿物来源多样,生物成因矿物含量高.除去生物骨屑后,沉积物中白云母等碎屑轻矿物的分布规律显示,华南大陆是南海东部陆源碎屑物质的主要来源,其影响可达 17°N线以南.火山玻璃主要分布于 15°N线附近,其中褐色火山玻璃主要来源于本地海山物质,为火山玻璃的主体,而无色火山玻璃含量较低,它可能来自附近火山喷发物.     

南海表层沉积物火山玻璃分布特征与源区分析

火山碎屑是边缘海沉积的重要来源,其分布特征对研究沉积作用与构造活动具有重要意义。对南海2276个表层站位碎屑矿物分析表明,664个站位含火山玻璃,占总站位数的29.17%,其中含量最高达95.8×10−3。表层沉积物火山玻璃主要出现在南海东部海域,往西呈逐渐降低趋势。南海东部主要重矿物磁铁矿和角闪石分布与火山玻璃十分相似,表明可能具有相同的来源。这些特征表明火山玻璃主要来自菲律宾群岛。这与南海东缘的琉球-台湾-菲律宾火山－地震带的吕宋岛大量活火山分布吻合。南海南缘苏门答腊-爪哇岛弧火山-地震带,虽然第四纪火山和地震活动频发,但对表层样火山玻璃贡献不大。南海海域火山可能有少量贡献,但不是主要因素,南海北缘及西缘基本没有贡献火山玻璃。     

南海现代表层沉积物中有机物的分布研究

应用GC,GC/MS分析法,系统剖析了南海现代沉积物中有机质的分子地球化学特征,对其生物标志物组成、成熟度和成因进行了研究.研究认为,南海现代沉积物中有机质族组成具有现代有机质特征,但部分生物标志物参数特征表明烃类具有低成熟度,可能有外源有机质的加入.O-2,O-6,O-10和O-13样品中的烃类组成特点说明,这4个样品中的烃类是在海相贡献略高于其他样品环境中的条件下形成的.甾烷的组成特点说明了南海现代沉积物中有机质生源的特殊性.     

南海深海69站柱状沉积中的孢粉记录与气候变化

通过对南海69站深海柱状剖面的孢粉、藻类研究,根据孢粉成分的变化将该孔沉积层从下至上划分为5个孢粉组合带：1带：Quercus（常绿）-Pinus-Cyathea-Artemisia孢粉带（552．5—470cm）;2带：Pinus-PP0dofnrpus—Quercus—Polypodiaceae孢粉带（470--350cm）;3带：Quercus（常绿）-Castanopsis—Pinus—Polypodiaceae孢粉带（350250cm）;4带：Pinus,Podocarpus-Artemisia-Polypodiaceae孢粉带（250140cm）;5带：P0docarpus-cyathea-Quercus（常绿）-Pinus-Polypodiaceae孢粉带（140-0cm）。并相应恢复了南海东部64000a以来3个植被、气候、古环境演替阶段：热带季雨林、热带北缘半常绿季雨林和热带季雨林。结合氧同位素测定资料,对69站柱状地层时代作了划分：孢粉1带相当于氧同位素3期,时代为Q3^3-2;孢粉2-4带相当于氧同位素2期,时代为Q3^3-3;孢粉5带为氧同位素1期,时代为Q4.     

南海东部深海沉积中的孢粉研究及其古环境意义

通过对南海东部 149 站深海柱状剖面的孢粉、藻类研究,根据孢粉成分的变化将该孔沉积层从下至上划分为 4 个孢粉组合带.1 带:Pinus-Quercus(常绿)-Umbellferae-Gramineae-Pteris 孢粉带(407～270cm);2 带:Dacrydium-Quercus-Cyathea-Pinus-Polypodiaceae 孢粉带(270～105 cm);3 带:Pinus-Polypodiaceae-Quercus(常绿)-Pteridium 孢粉带(105～30 cm);4 带:Gleditsia-Cyathea-Pinus-Polypodiaceae 孢粉带(30～0 cm).并相应恢复了南海东部 7.5 万 a 以来 4 个植被、气候、古环境演替阶段:热带北缘半常绿季雨林、热带季雨林、热带北缘半常绿季雨林和热带季雨林.结合氧同位素测年资料,对 149 站柱状地层时代作了划分.     

The Three Results of Sound Velocity Variance in Sediments During Controlled Stress-strain Testing from the South China Sea

Sound velocity in each type of seafloor sediment from the South China Sea varies with the development of strain in the controlled stress-strain course. Experiments show that there may exist three cases for the maximum sound velocity: (1) it appears at the stress peak; (2) it appears in the phase of no load; and (3) it appears at the end of the strain course. These results are related to physical-mechanical properties and structure of sediments.     

The Three Results of Sound Velocity Variance in Sediments During Controlled Stress-strain Testing from the South China Sea

Sound velocity in each type of seafloor sediment from the South China Sea varies with the development of strain in the controlled stress-strain course. Experiments show that there may exist three cases for the maximum sound velocity: (1) it appears at the stress peak; (2) it appears in the phase of no load; and (3) it appears at the end of the strain course. These results are related to physical-mechanical properties and structure of sediments.     

南海西北部莺歌海盆地陆架晚更新世三角洲及其控制因素

莺歌海盆地陆架区作为南海北部的一个重要地质构造单元,记录了第四纪以来沉积和海平面变化的丰富信息。通过对研究区高分辨率单道地震剖面的解释,结合深水区钻孔资料,分析了该地区晚第四纪地层的沉积特征,研究区浅部地层划分出层A和层B 2套地层单元,并进一步对研究区三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲3种沉积亚相的地震特征进行了解释分析。钻孔AMS14C与光释光测年结果表明,三角洲形成于晚更新世65～56 ka,即MIS4晚期—MIS3早期。结合钻孔岩性和有孔虫分布特征以及区域地质、沉积背景等资料,开展了三角洲形成的控制因素分析,认为莺歌海盆地的构造和古地貌、海南岛隆升、物源供给、海平面变化、古季风对三角洲的形成发育具有重要的控制作用。     

南海西北部表层沉积物黏土矿物分布特征及其来源

黏土矿物研究在示踪物源、源区风化历史乃至洋流变迁能力等方面具有重要的作用,尽管目前对南海表层沉积物黏土矿物宏观分布特征已获得了较系统的认识,但在受珠江和海南岛物源共同影响的南海西北部其高分辨率的黏土矿物学工作还未开展。本文对南海西北部表层沉积物中的黏土矿物组成、结晶学特征进行了分析,讨论了研究区黏土矿物的物质来源。结果表明,南海西北部表层沉积物的黏土矿物组成以伊利石为主（平均45%）,蒙脱石（平均27%）与高岭石（平均21%）次之,绿泥石含量最少（平均6%）。在区域空间分布上,蒙脱石含量呈现西南高东北低的特征,伊利石含量则与之相反;高岭石含量表现为近岸高离岸低,而绿泥石含量呈现离岸高近岸低的特征。总体上,研究区表层沉积物黏土矿物组成与现代珠江沉积物组成差异较大,而与珠江口2.5 ka前的沉积物黏土矿物组成比较接近,并且结合研究区岩心揭露的全新世以来极低的沉积速率（4 cm/ka）以及上部很薄（小于0.6 m）的泥质沉积,推测该区表层沉积物可能并非是现代沉积的结果,更可能主要来自全新世末期古珠江输送的沉积物。除古珠江作为研究区表层沉积物中蒙脱石的一个主要来源外,海南岛北部河流也贡献了少量蒙脱石到其邻近的东南海域。运用高岭石/伊利石比值和伊利石化学指数等进一步对比分析表明,珠江是研究区沉积物中伊利石、高岭石和绿泥石的主要物源,其次台湾和海南岛也可能分别提供了少量富含伊利石/绿泥石和高岭石的沉积物。本工作对于南海西北部沉积物源-汇过程和相应的古环境研究有重要的参考意义。