弧陆碰撞背景下沉积物轴向与横向搬运转换*

板块俯冲碰撞拼合带是盆山相互作用最为强烈的地区,发育有弧前、弧间及弧后多种类型的盆地,沉积物的剥蚀搬运作用极为活跃。证据显示,沉积物搬运充填过程在构造—古地理控制型盆地中具有一定的演变规律,伴随盆地演化,沉积物轴向搬运与横向搬运呈此消彼长的互动关系。南海南北两侧均发育了大型板块俯冲拼合带及相关的沉积盆地,在盆地发育早期沉积物沿盆地长轴方向分别形成昆莺琼古河和巽他古河,以轴向搬运的方式分别把越南中部及马来半岛沉积物由西向东输送到南海,形成大型三角洲及前三角洲深水扇沉积,河流发育位置均在板块拼合转折地段。在盆地发育的成熟阶段,沉积物以横向搬运的方式进入盆地,与轴向搬运沉积物形成混合堆积。轴向搬运是洋陆碰撞拼合盆地中一种重要的沉积物搬运途径,主要受盆地形成时的构造古地理控制。     

物源分析的一个误区:砂粒在河流搬运过程中的变化*

长期以来,中国沉积学界存在一个认识误区,认为“碎屑物质在流水搬运过程中,其不稳定成分逐渐变少,粒度逐渐变小,圆度逐渐变好”,并把这一认识错误地运用到对砂岩的物源分析中。作者基于文献调研和现代河流砂研究成果,评述了关于砂粒的不稳定矿物含量、磨圆度、粒度这3个重要参数的研究进展,认为河流搬运过程中砂粒并没有向下游出现明显的不稳定矿物丢失,粒度和磨圆度也没有明显变化,这3个参数与搬运距离并无必然关系。因此,根据长石、岩屑、不稳定重矿物的多寡以及粒度大小、磨圆度好坏来推测砂岩物源区的距离远近是缺乏科学依据的。     

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。     

安徽宿松志留系—泥盆系碎屑锆石物源分析及其大地构造意义*

安徽宿松志留系—泥盆系分布于下扬子地层区西部,大别造山带东南缘,郯庐断裂带南端东侧。为了获得宿松地区志留系—泥盆系的物源信息,对出露于宿松地区的坟头组、茅山组及五通组细砂岩及粉砂岩进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。结果显示,3个样品均获得了约970 Ma、820 Ma的主要峰值年龄和约450 Ma的次要峰值年龄。碎屑锆石主要来源于花岗质岩石。根据花岗岩中锆石的判别图,研究层段碎屑锆石大多属于I型和S型花岗岩锆石,而江南造山带内新元古代及华南地区加里东期的花岗质岩石大多为I型和S型。通过与华南碎屑锆石年龄谱的对比,认为研究地层物源主要来自华南板块内部。根据锆石结晶年龄与沉积年龄差异模式图,判别出安徽宿松志留系—泥盆系形成于碰撞背景。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

新疆焉耆盆地开都河不同河型段砂砾质沉积特征与差异分析*

新疆焉耆盆地开都河自察汗乌苏水电站流入博斯腾湖的河口之间,发育单一物源供给下的山间河段、辫状河段、曲流河段、顺直河段以及三角洲平原顺直型分流河道段等多种类型河道沉积。通过探坑挖掘与观察、砂砾质沉积物结构的测量、碎屑组分与重矿物分析以及数据统计分析等方法,分析开都河不同类型河段的砾石质沉积特征与搬运距离关系、砾质与砂质组合特征、砂质碎屑组分与沉积构造特征及变化等,认为沉积地形与坡度、沉积物组成以及气候条件等因素控制了不同河段类型的变化与沉积特征的差异。同时,建立了不同河型段砾石径变化与沉积搬运距离的定量关系。在此基础上,统计了在干旱气候与充沛物源供给条件下,开都河不同河型沉积中的有利储集体分布范围及其比例关系数据,可为陆相湖盆河流沉积相图的编制提供重要的参考依据。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

钱塘江下切河谷SE2孔全新世沉积物黏土矿物特征及其意义*

通过X射线衍射系统分析了杭州湾地区SE2孔全新世沉积物的黏土矿物组成,结果显示研究层段黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石组成;伊利石结晶度较好,化学风化指数普遍大于0.5,表明以化学风化为主,且风化趋势自下而上呈递减趋势。通过对比中国东南部主要河流沉积物的黏土矿物组成,认为钱塘江下切河谷全新世沉积物的黏土矿物组成具有较好的物源指示意义: 全新世 Ⅰ 段(即古河口湾和河漫滩)沉积物主要来自钱塘江上游,特征黏土矿物为高岭石,河口外物质贡献不大;Ⅱ 段(即现代河口湾和近岸浅海)沉积物包含较多蒙脱石,表明不仅包括钱塘江上游物质,河口外长江物质也开始进入钱塘江河口。黏土矿物中,高岭石对气候有较好的指示作用:中全新世高岭石含量达到最高值,反映气候最为湿热,化学风化程度最高;晚全新世含量逐渐降低,反映气候逐渐回冷,化学风化强度降低。     

海峡沉积研究进展*

海峡是不同于三角洲、陆架的一类独特沉积环境,具有特殊的沉积作用组合。海峡的形态多样,长度为几千米至数百千米,深度为几十米至上千米; 海峡由狭窄区域向两端逐渐过渡为相对开阔海区,开阔海区大多深度相比海峡更深; 海峡的狭窄区域横截面积小、流体流速最大,通常以侵蚀地貌为特征; 流体流经狭窄区域后,由于海峡横截面积增加,导致流速向两端开阔海区域锐减,并表现为沉积地貌。浅水海峡通常以潮流为最主要的沉积作用,其他的沉积物搬运方式包括单向的海流和重力流; 深水海峡则以海流和重力流为主。海峡高能区沉积以砾石滞留和发育交错层理为特征,低能区表现为泥质沉积并发育流水砂纹; 在低海平面时期,暴露的浅水海峡以河流沉积作用为主; 海平面上升过程中,河流逐渐演化为三角洲/河口湾、海湾和贯通的海峡。     

钱塘江下切河谷SE2孔全新世沉积物黏土矿物特征及其意义*

通过X射线衍射系统分析了杭州湾地区SE2孔全新世沉积物的黏土矿物组成,结果显示研究层段黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石组成;伊利石结晶度较好,化学风化指数普遍大于0.5,表明以化学风化为主,且风化趋势自下而上呈递减趋势。通过对比中国东南部主要河流沉积物的黏土矿物组成,认为钱塘江下切河谷全新世沉积物的黏土矿物组成具有较好的物源指示意义: 全新世 Ⅰ 段(即古河口湾和河漫滩)沉积物主要来自钱塘江上游,特征黏土矿物为高岭石,河口外物质贡献不大;Ⅱ 段(即现代河口湾和近岸浅海)沉积物包含较多蒙脱石,表明不仅包括钱塘江上游物质,河口外长江物质也开始进入钱塘江河口。黏土矿物中,高岭石对气候有较好的指示作用:中全新世高岭石含量达到最高值,反映气候最为湿热,化学风化程度最高;晚全新世含量逐渐降低,反映气候逐渐回冷,化学风化强度降低。     

南海北部湾全新世以来沉积物地球化学特征及物源分析

为探讨全新世以来南海北部湾沉积物的沉积环境变化,对北部湾海域的SO-31沉积物柱状样进行了元素地球化学分析。根据元素地球化学的垂向分布特征,将SO-31沉积柱划分为3个单元,反映了全新世不同时期的区域海平面波动以及沉积物物源的变化。SO-31沉积柱的稀土元素配分曲线和La/Co与La/Sc散点图分析表明:111 400~12 800 a BP(全新世前期),研究区海平面较低,红河、其他周边河流及海岸侵蚀物均为本区的主要物源;28 500~1 1400 a BP(全新世早期),随着海平面的逐渐上升,河口和岸线逐渐后退,各物源供给区对本区沉积物的贡献量也发生了相应变化,相对而言红河贡献率有所下降;30~8 500 a BP(中全新世至今),区域海平面持续上升导致了琼州海峡打开,北部湾水动力环境和物源供给发生了剧变,红河对本区的物源贡献逐渐变小,而来自北部湾东部的物质成为本区沉积物的主要物源。     

南海西部表层沉积物碎屑矿物分布特征及其物源

南海西部海域的物源研究程度相对较低,尤其对中段的物源有较大的争议。通常认为中部没有大河注入,其物源主要来自其南北的湄公河和红河。笔者通过对该区表层沉积物的系统取样及碎屑矿物分析鉴定认为,碎屑矿物主要分布于南部陆架区和中部陆坡区域。根据因子分析,南海西部碎屑矿物可以明显分为南部、中部、北部三区。南区陆架碎屑矿物主要由重矿物金红石、锐钛矿、白钛矿、锆石、透闪石、十字石及轻矿物石英、长石等组成,原岩应以岩浆岩类为主,包括部分变质岩;中区陆坡以十字石、透闪石、电气石、褐铁矿及黑云母、白云母为主,原岩可能主要为变质岩类;北区陆坡碎屑矿物少,组合特征不明显。各区不仅组合特征明显不同,且各区分界明显,表明其物质来源明显不同,南区物源主要来自红河和加里曼丹岛;中部海域的碎屑矿物组合与中南半岛大量出露的变质岩基本吻合,表明其物源主要来自中南半岛,而不是来自其南北的湄公河和红河。     

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.     

南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系。根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响。     

南黄海沉积物常量元素组成及物源分析

通过对南黄海295个站位沉积物样品的常量元素含量分析,研究了南黄海沉积物常量元素组成的R-型聚类分析、R-型因子分析及与物质来源的关系。南黄海沉积物常量元素Al2O3、MgO、K2O、Fe2O3分布基本相似;SiO2分布与Al2O3、MgO、K2O、Fe2O3分布相反;中、西部CaO、CaCO3分布与黄河、长江物源有明显关系;Na2O分布与黄河物质供给有关;TiO2分布反映了长江物质的运移方向。现代黄河物质及老黄河物质主要沉积于南黄海的西部、中部和东南部;海区东部物质反映来自朝鲜半岛物质的对南黄海东部的作用。长江物质主要局限于南黄海的西南和南部区域沉积;TiO2和Ti/Al分布反映了长江物质可能对南黄海中部区域也有所影响。     

南海重力异常特征及其显著的构造意义

在南海地区地震测深数据有限的情况下,利用重力异常可以研究南海大范围的深部地壳结构及地质构造展布特征。基于空间重力异常,结合最新的地形、沉积物厚度及地震测深等数据,分别从地震约束的莫霍面反演和无约束的三维相关成像两个视角研究南海的地壳结构,利用壳幔界面起伏、地壳厚度及三维等效密度分布来探讨地壳结构的纵横向变化。同时,联合采用延拓、水平梯度及线性构造增强滤波方法聚焦重力异常中的区域线性特征,突出显示了反映地壳横向变化的深断裂、洋陆转换边界、海盆扩张轴等线性构造的展布。重力解释与贯穿南海南北的广州-巴拉望地学断面对比表明,重力异常反演及异常的区域线性特征,较好地揭示了南海海域大范围的地壳结构与区域构造展布。     

Sensitive grain-size records of Holocene East Asian summer monsoon in sediments of northern South China Sea slope

Changes in paleoenvironments over the last 17,500 yr have been documented by a high-resolution clay mineralogy and grain–size records of Core KNG5 from the northern slope of the South China Sea. Our results indicate that clay minerals are mainly from the Pearl River from 17,500 to12,500 cal yr BP, and the South China Sea modern current system began to form since 12,500 cal yr BP, as a result, Taiwan turns to be the major contributor of clay minerals after 12,500 cal yr BP. Two grain-size populations with high variability through time were identified in the 13–28 μm and 1–2.2 μm grain-size intervals. The 1–2.2 μm grain-size population are mainly controlled by provenance supply and current transport. The 13–28 μm grain-size fraction could be controlled mainly by the sea-level change. The 1–2.2 μm grain-size population record demonstrates that East Asian Summer Monsoon intensity generally follows changes in insolation and that the response is similar for a large area of China and other northern low-latitude records, implying the globality of the monsoon evolution since Holocene. The anomalous environmental conditions in the northern South China Sea may imply intensified ENSO activity during the late Holocene.     

南海东北部表层沉积中钙质超微化石的分布特征

对南海东北部188个表层沉积样品进行了钙质超微化石分析.结果表明,除2个样品外,其他样品均含有超微化石,但丰度相差悬殊,在(9～1 684)个/10视域范围内变化.钙质超微化石相对丰度在平面上的分布可划分为3个区.共鉴定出钙质超微化石17属27种,以Florishaera profunda,Gephyrocapsa oceanica,G.spp.(small)和Emiliania huxleyi为优势种.调查区钙质超微化石的分布受多种因素的综合影响.重点讨论了水深、陆源物质的输入、碳酸盐溶解作用等因素对超微化石丰度及优势种分布的影响.     

南黄海NT1孔沉积物稀土元素组成与物源判别

为研究黄河、长江以及韩国河流输运的大陆物质对南黄海沉积的贡献,对南黄海中部泥质区NT1孔沉积物做了稀土元素分析和物源判别。研究发现,南黄海NT1孔沉积物物源主要为长江源和黄河源,NT1孔上部0—7．70m沉积物以长江源为主,中部7．70．16．60m和40．00～50．70m沉积物以黄河源为主,其间夹近24m厚的沉积物则以长江源为主,底部50．70～69．76m沉积物以长江源为主。结果表明,长江从晚更新世早期到现代对南黄海中部泥质区沉积起着主要作用,而黄河则在晚更新世晚期的早玉木冰期时已开始对南黄海陆架沉积作用有明显影响。