渐新世以来南海沉积物分布格局及其演变

摘要

本文对南海张裂以来从渐新世到现代的沉积量进行统计，进而探讨南海作为边缘海盆地在沉积物分布宏观格局上的特色及其演变过程。西太平洋边缘海的低纬地区，地处全球物流与能流的中心，在全球气候环境变化中举足轻重。其中南海不仅面积最大，而且油气资源丰富，进行过大量的地球物理勘探工作，地质、地球物理资料丰富，为宏观沉积学的定量统计提供了基础。 本文沉积量统计的范围是在0°～24°N和104°E～121°E之间的南海海域，在此区域内共收集了钻井及沉积柱状样155个，地震剖面94条以及数幅沉积等厚图资料。利用这些资料中的关键沉积学信息，构建了南海沉积学数据库。在地理信息系统支持下，分别对E3、N11、N12、N13、N2、Q以及末次冰期和冰后期的沉积量加以统计，并制作了相应各时期沉积格局分布与堆积速率变化的图件。 本文的沉积量定量研究以分析陆源物质和除珊瑚礁区以外的钙质沉积为主。现代南海的沉积物中以河流输入的陆源物质占主导地位，年输入量近6亿吨左右，相当于堆积速率17.2g/cm2/ka。钙质沉积中的浮游生物壳体，是珊瑚礁海区以外的表层沉积中钙质沉积的主要来源，估算在表层沉积中平均占10～20％，在南海沉积过程中也起着比较重要的作用。尽管底栖生物来源的珊瑚礁是碳酸盐含量最多的地方，但是对南海西沙、中沙和南沙岛礁的统计表明，现有珊瑚礁的总面积只相当南海总面积的百分之一强，估算其总质量比南海沉积物总量低两个数量级，相对南海整体的沉积过程，珊瑚礁的沉积总量处在计算误差范围之内。其他成因类型的沉积物在现代表层沉积物中含量太少，如生源硅质沉积、有机质以及火山物质等，难以参与定量统计。 计算结果表明，在前渐新世基底之上，南海海盆中共有7.01×106 km3的沉积物，总质量为1.44×1016吨。其中63％为陆源物质，碳酸盐则占37％。以渐新世33 Ma的年龄计，南海的平均沉积速率是6.22 cm/ka，堆积速率是12.8g/cm2/ka，远高于开放大洋的不足1 cm/ka的沉积速率，但低于现代沉积过程。在全球26.2×1016吨的海底沉积物中，南海以占世界大洋不足1％的面积，保存着洋底近5.5％的沉积总量，显示了南海在地球表面物质运移过程中的重要地位。 南海沉积物主要堆积在陆架和陆坡上，而以陆坡区最多，占沉积总量的52％，陆架区占43％，中央海盆的沉积总量不及全部的5％。陆架和陆坡上发育有大量的沉积盆地，从整体分布格局来看，沉积厚度超过2000 m的沉积盆地只占南海总面积的34％，却堆积了南海沉积总量的82％，表明沉积盆地是南海接受沉积物的主体。高速堆积的沉积盆地，并不靠近大型河口，而与构造作用强烈的地区为邻，证实了决定河流输沙量多寡的关键不在于集水盆地的大小，而是物源区的隆升速率以及地表岩性出露等特征。南海海盆内无大型深海扇发育，最高的堆积速率在陆坡中部，即不在河口也不在海盆中央，明显不同于开放大洋，也不同于小型西太平洋边缘海弧后盆地。 南海沉积物分布格局的形成，区域性构造运动和全球性气候变化等因素起着显著的控制作用。渐新世是南海开始张裂形成、构造活动强烈的时期，平均堆积速率也最高，达22.08 g/cm2/ka；早、中中新世南海构造运动趋于平静，平均堆积速率急剧下降到10g/cm2/ka以下；晚中新世婆罗洲北部强烈隆升，虽然对南海北部没有明显影响，但导致南部沉积盆地快速堆积，引起南海平均堆积速率上升；堆积速率在上新世再度下降之后，第四纪突然加速，达14.86g/cm2/ka，主要是由于南海北部地区陆源供应量增加造成的，与全球气候环境变化有关。对比全球沉积速率的演变，渐新世都是沉积速率的低谷，只有南海是高峰，显示出边缘海盆地的沉积作用，首先受该地构造作用的控制。 南海沉积作用演变过程中，沉积物分布格局也常常发生变化。最明显的例子就是晚中新世的构造运动导致了曾母盆地沉积中心的北移，莺歌海盆地与琼东南盆地的统一发育导致了各自沉积中心的南迁等等。晚第四纪以来受气候因素影响，海平面变动频繁，南海深水区末次冰期堆积速率高出冰后期50％，正是这种水动力条件改变所导致沉积物顺坡向下搬运作用活跃的结果。 综上所述，本文的研究反映了南海沉积作用的复杂性，而本文的统计结果，为宏观地认识南海提供了一个相对近似的框架，也为今后新资料的补充和认识的纠正的建立了平台。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 引言

1.1地球系统科学中的沉积量研究

1.2西太平洋边缘海及其沉积作用的重要性

1.3南海沉积研究的回顾与进展

2材料与方法

2.1研究材料

2.2计算沉积量的方法

2.2.1沉积等厚图

2.2.2地震剖面或等厚图的分层方法

2.2.3沉积物质量的计算

2.2.4沉积量的误差分析

2.3论文的工作量

3南海现代沉积作用的宏观格局

3.1南海现代地形特征

3.2南海表层沉积的类型与主要成份

3.3南海表层河流输入的陆源沉积物

3.4南海的生源和其他沉积物

3.5南海的现代沉积通量

4南海的晚第四纪沉积作用

4.1南海晚第四纪的陆架沉积

4.2南海晚第四纪的深海沉积

4.2.1沉积物源与搬运作用

4.2.2南海深水区的堆积速率与沉积量

5南海的晚新生代沉积

5.1渐新世以来的沉积总量

5.2渐新世沉积

5.3晚第三纪的沉积

5.5第四纪沉积

6南海作为边缘海的沉积特征

6.1南海沉积作用的分区特征

6.2南海沉积作用的演变

6.3南海与其他海洋的比较

7结论

致谢

参考文献

附录