（海洋地质专业论文）渐新世以来南海沉积物分布格局及其演变.pdf

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 0 2 4 。n 和1 0 4 0 e 1 2 l o 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1 5 5 个，地震剖面9 4 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e 3 、n 1 1 、n 1 2 、n 1 3 、n 2 、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1 7 2g e m 2 k a 。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1 0 - 2 0 ，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 0 1 x1 0 6k m 3 的沉积 物，总质量为1 4 4 x 1 0 1 6 吨。其中6 3 为陆源物质，碳酸盐则占3 7 。以渐新世 3 3m a 的年龄计，南海的平均沉积速率是6 2 2c m k a ，堆积速率是1 2 8 c m 2 l 泣， 远高于开放大洋的不足le m k a 的沉积速率，但低于现代沉积过程。在全球 2 6 2 x1 0 1 6 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5 2 ， 陆架区占4 3 ，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2 0 0 0m 的沉积盆地只占南海 总面积的3 4 ，却堆积了南海沉积总量的8 2 ，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2 2 0 8g e m 2 k a ；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1 0 c m 2 k a 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1 4 8 6g e m 2 l ( a ，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5 0 ，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。 s e d i m e n td i s t r i b u t i o n a lp a t t e r n sa n de v o l u t i o ni nt h es o u t hc h i n as e a s i n c et h eo l i g o c e n e abstract t h es e d i m e n tm a c r o d i s t r i b u t i o np a t t e r n sa n dt h e i re v o l u t i o n a r yc h a r a c t e r i s t i e si nt h e s o u t hc h i n as e a ( s c s ) a r ed i s c u s s e db a s e do naq u a n t i t i f i c a t i o no ft h es e d i m e n tm a s s s i n c et h eo l i g o c e n e ，f r o mt h eb e g i n n i n go fs e a f l o o rs p r e a d i n gt ot h ep r e s e n t t h e l o w 1 a t i t u d ea r e a so fw e s tp a c i f i cm a r g i n a ls e a s w h i c ha r et h eg l o b a lc e n t e ro fm a s s f l o wa n de n e r g yf l o w , a r ee x t r e m e l yi m p o r t a n ti nt e r m so fg l o b a lc l i m a t i ca n d e n v i r o n m e n t a lc h a n g e s t h es c si sn o to n l yt h el a r g e s tm a r g i n a ls e ai nt h ew e s t p a c i f i cb u ta l s op o s s e s s e sa b u n d a n tn a t u r a lr e s o u r c e s ag r e a tv o l u m eo fg e o l o g i c a l a n dg e o p h y s i c a ld a t ag e n e r a t e df r o me x p l o r a t i o n sa n ds u r v e y sh a sm a d ep o s s i b l e q u a n t i t a t i v em a c r o s e d i m e n t o l o g i c a ls t u d i e si nt h es c s t h i ss t u d yc o n c e n t r a t e so nt h ea r e ab e t w e e n 0 0 2 4 na n d10 4 0 e 121o eo ft h es c s a t o t a lo fl5 5b o r e h o l ed a t a ，9 4s e i s m i cp r o f i l e sa n dm a n yi s o p a c hm a p sw e r ec o l l e c t e d f o rt h i ss t u d y t h e s ed a t aw e r et h e ni n t e g r a t e di n t oo n es i n g l ed a t a b a s eu s i n gk e y s e d i m e n t o l o g i c a li n f o r m a t i o n a f t e rc a l c u l a t i n gt h e s e d i m e n tm a s sv o l u m ef o r d i f f e r e n tt i m ep e r i o d s ，i n c l u d i n ge 3 ，n l1 ，n 1 z ，n l ，n 2 ，a n dqa sw e l la sm i sla n d m i s2 t h ec o r r e s p o n d i n gs e d i m e n td i s t r i b u t i o np a t t e r n sa n da c c u m u l a t i o nr a t e sw e r e c h a r t e d am a j o rp a r to ft l l i ss t u d yi so nt e r r i g e n o u ss e d i m e n t sa n dn o n r e e fc a r b o n a t e s m o s t o ft h es u r f a c es e d i m e n t si nt h em o d e ms c sa r ep r o v i d e db yr i v e r st oa l m o s t6 x10 6 t o n sp e ra n n 吼e q u i v a l e n tt oas e d i m e n t a t i o nr a t eo fl7 2 9 c m k a n e a r l y1 0 2 0 o ft h e s es u r f a c es e d i m e n t sa r ep l a n k t o n i cf a u n a ls k e l e t o n sw h i c hm a k eu pt h em a j o r p a r to ft h ec a r b o n a t es e d i m e n t t h e s ec a l c a r e o u ss k e l e t o n sh a v eb e e np l a y i n ga n i m p o r t a n tr o l ei nt h er e g i o n a ls e d i m e n t a r yp r o c e s s e s a l t h o u g hc o r a lr e e f sa r et h e m a i ns o u r c eo fh i g h e s tc a r b o n a t ec o n t e n t s ，t h er e e fa r e ao c c u p i e so n l yl o ft h es c s ， a n di t ss e d i m e n tm a s sv o l u m ei st o os m a l lt oe x c e e d 也ee r r o rs c o p ei nt h ec a l c u l a t i o n o ft h et o t a ls e d i m e n ta m o u n tf o rt h es c s o t h e rk i n d so fs e d i m e n t ss u c ha so p a l o r g a n i cs u b s t a n c ea n dv o l c a n i c si ns u r f a c es a m p l e sa r et o or a r et ob eq u a n t i f i e d t h ec a l c u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a ta b o v et h ep r e o l i g o c e n eb a s e t h et o t a ls e d i m e n t v o l u m ef o r t h ew h o l es c si s7 0 1 x 1 0 0k m a n dt h et o t a lm a s si s1 4 4 x 1 0 t i n c l u d i n g 6 3 t e r r i g e n o u sa n d3 7 c a r b o n a t e c o n s e q u e n t l y , t h ea v e r a g es e d i m e n t a t i o nr a t ei s e s t i m a t e dt ob e6 2 2c m k a a n dt h ea v e r a g ea c c u m u l a t i o nr a t ei s1 2 8g c m q k as i n c e t h eo l i g o c e n e t h i sa v e r a g es e d i m e n t a t i o nr a t ei sm u c hh i g h e rt h a nt h eo p e no c e a n r e c o r do f lc m k ab u tl o w e rt h a nt h em o d e ms c sr e c o r d a m o n gt h es e d i m e n tm a s s o fn e a r l y2 6 2 x l0 均to nt h eg l o b a lo c e a nf l o o r , n e a r l y5 5 i sd e p o s i t e di nt h es c s a s 也ea r e ao ft t l es c si so n l y1 o ft h eg l o b a lo c e a n i t si m p o r t a n c ei nt h eg l o b a l m a s sf l o wp r o c e s si so b v i o u s m o s to ft h es e d i m e n ti sd e p o s i t e do nt h ec o n t i n e n ts h e l fa n ds l o p e ：5 2 o ft h et o t a l m a s so ns l o p e 4 3 o ns h e l f , a n do n l y5 i nt h eb a s i nc e n t e r m a n ys e d i m e n t a r y b a s i n sw e r ed e v e l o p e do nt h ec o n t i n e n ts h e l fa n ds l o p e ，f o r m i n gt h em a j o rp a r to f s e d i m e n t a t i o n a l t h o u g ht h ea r e ao fb a s i n sw i t hs e d i m e n tt h i c k n e s sm o r et h a n2 0 0 0m o c c u p i e so n l y3 4 o ft h ew h o l es c sa r e a m o r et h a n8 2 o ft h et o t a lm a s sv o l u m ei s a c c u m u l a t e di nt h e s eb a s i n s b a s i n sw i t hh i g h e s ta c c u m u l a t i o nr a t e sa r en o tn e a rt h e m o u t ho fal a r g er i v e r , b u tc l o s et oa r e a so fa c t i v et e c t o n i c s t h e r e f o r e ，t h es t u d y c o n f i r m st h a tt h es i z eo fad r a i n a g eb a s i ni sn o tb u tt h eu p l i f tr a t ea n dt h el i t h o l o g yo f e x p o s e dr o c ki nt h es o u r c ea r e aa r ec r i t i c a li nd e t e r m i n i n gs e d i m e n td i s c h a r g ef r o m r i v e r s w i t hn oa b y s s a lf a n sa n dh a v i n gt h eh i g h e s ta c c u m u l a t i o nr a t eo nt h ec o n t i n e n t s l o p e ，t h es e d i m e n tp a a e m si nt h es c sa r eq u i t ed i f f e r e n tn o to n l yf r o mt h eo p e n o c e a nb u ta l s of r o mt h es m a l lb a c k a r cb a s i n so fw e s tp a c i f i cm a r g i n a is e a s l o c a lt e c t o n i cm o v e m e n t g l o b a lc l i m a t ec h a n g e sa n do t h e rf a c t o r st o g e t h e rc o n t r o l l e d t h es e d i m e n td i s t r i b u t i o np a t t e r n si nt h es c s d u r i n gt h eo l i g o c e n e w h e n 也es c s s t a r t e ds p r e a d i n ga n do t h e rt e c t o n i ca c t i v i t i e si n t e n s i f i e d ，t h ea c c u m u l a t i o nr a t ew a s h i g h e s ta t2 2 0 8g c m 2 k a a st h es c ss e a f l o o rs p r e a d i n gb e c a m es t a b i l i z e da n d t e c t o n i ca c t i v i t i e sb e c a m eq u i e s c e n ti nt h ee a r l ya n dm i d d l em i o c e n e ，t h ea v e r a g e a c c u m u l a t i o nr a t es h a r p l yd e c r e a s e dt o10e g c m k a d u r i n gt h el a t em i o c e n e ，t h e a v e r a g ea c c u m u l a t i o nr a t ei n c r e a s e de s p e c i a l l yi nt h es o u t hb e c a u s eo ft h eu p l i f to ft h e n o r t h e r nb o r n e o r e l a t i v el o wa c c u m u l a t i o nr a t e sa r er e c o r d e df o rt h ep l i o c e n e i n d i c a t i n gat e c t o n i c a l l yq u i e s c e n tp e r i o d t h ea c c e l e r a t i o ni ns e d i m e n ta c c u m u l a t i o n d u r i n gt h eq u a t e r n a r yt oa na v e r a g eo f1 4 8 6g c m 2 k aw a sa f f e c t e db yt l l ei n c r e a s eo f t e r r i g e n o u ss u p p l yt ot h en o r t hf r o mt h ec o n t i n e n td u et og l a c i a l i n t e r g l a c i a lv a r i a t i o n s o fg l o b a lc l i m a t ec h a n g e t h eo l i g o c e n ei sc h a r a c t e r i z e db yv e r yl o wr a t e si nt h e e v o l u t i o no fg l o b a ls e d i m e n t a t i o nr a t e s ，b u ti th a sh i g h e s ts e d i m e n t a t i o nr a t e si nt h e s c s ，i n d i c a t i n gt h a tt h ed e p o s i t i o no fm a r g i n a ls e a si sp r i m a r i l yc o n t r o l l e db yl o c a l t e c t o n i c s s e d i m e n td i s t r i b u t i o np a t t e r nc h a n g e df r e q u e n t l yd u r i n gt h ee v o l u t i o no fs c s f o r e x a m p l e ，t h en o r t h w a r ds h i f to ft h ed e p o c e n t e ro ft h ez h e n g m ub a s i nw a sd r i v e nb y t e c t o n i c si nt h el a t em i o c e n e ，a sw a st h es o u t h w a r dm o v e m e n to ft h ed e p o c e n t e ro f t h ey i n g g e h a ia n dq o n g d o n g n a nb a s i n sa f t e rt h e i ra m a l g a m a t i o n d u r i n gt h e q u a t e r n a r y , t h ea c c u m u l a t i o nr a t ei nm i s2i s1 5t i m e sh i g h e rt h a nm i s1 a sar e s u l t o fm o r ea c t i v ed o w n s l o p et r a n s p o r tc a u s e db yf r e q u e n tr a p i ds e a l e v e lf l u c t u a t i o n s d u et og l o b a lc l i m a t ec h a n g e t h i ss t u d yr e v e a l st h ec o m p l e x i t yo fs e d i m e n t a t i o ni nt h es c s ，a n dp r o v i d e sa g e n e r a l i z e df r a m e w o r kf o rab e a e ru n d e r s t a n d i n go fi t se v o l u t i o nh i s t o r y t om y b e l i e f , t h er e s u l t sp r e s e n t e di nt h i st h e s i sa l s op r o v i d eap l a t f o r mf o rf u r t h e ra d d i t i o n a n d t e s t i n go n c en e w d a t aa r ca v a i l a b l e 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果，撰写成博士硕士学位论文“渐新世以来南海沉积物分布 格局及其演变。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不 、包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发 表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：覆厶玉 2 0 0 4 年4 月3 0 日 9 请目济太学懈十学位论女 1 引言 1 1 地球系统科学中的沉积量研究 以前地球科学的再门学科，都是贴近研究对象去认识地球中的某部分，随着科学技术 的发展，地球科学家的眼界已经扩展到齄个地球系统咀宏观视野和系统研究的汀法来认识 地球。在地球科学走向系统研究时，定诗的统训显得格外重望。地球袁屠的沉积物，特别是 海洋中的沉积物，是地球系统演变的历史档案，以海盆为尺度的沉积量变化的研究，则是宏 观沉积学的关键的组成部分，是地球系统科学中不町或缺的荦婴基础。f 柳类研究是在充足 的深海钻探和地球物理勘探盎辩基础j0 能生现的。 早在1 9 7 2 年，l i s t z i o n 就对仝球大洋的表层沉积物作了比较全面的总结( l i s i t z i n ，1 9 7 2 ) 其中项重要t 忭就是根据遍布大两洋、太平洋和印度洋的数百个沉积柱状样分析了= 大洋 的全新世沉积速率尽管有些地区数据并不多，特别是西太平洋边缘海基本是空白，但这是 图1 太平洋全新世沉积速率分布( l i s i t z i n1 9 7 2 ) 黄维( 2 0 0 4 ) ，渐新世以来南海沉积物分布格局及其演变 矗 苫 目 4 5 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 qn 2n le 3e 2e l 图2 世界三大洋新生代沉积速率的比较 示总沉积量与碳酸盐沉积量( d a v i e se ta 1 ，1 9 7 7 ) 第一次以全球的视角向世 人展示了大洋沉积物的全 球分布图景( 图1 ) 。自1 9 6 8 年开始的d s d p 到1 9 7 7 年 已经开展了5 0 余个航次， 钻进4 0 0 多口，d a v i e se t a l ( 1 9 7 7 ) 统计了其中的3 3 5 个 钻孔，计算出的新生代三大 洋总沉积速率和碳酸盐沉 积速率都十分一致，反应了 大洋沉积速率升降的全球 性( 图2 ) 。h a ye ta 1 ( 1 9 8 8 ) 则根据d s d p 前7 9 个航次 的沉积速率数据，估算出全 世界洋底约有2 6 2 x 1 0 。7 吨 的沉积物。最近美国n g d c ( n o a a sn a t i o n a lg e o p h y - s i c a ld a t ac e n t e r ) 公布了 全球大洋及边缘海的沉积 总厚度图( 图3 ) ，可以直观 的看出海洋沉积的分布规 律。其实宏观的沉积学研究 并不限于全球性统计，由于 深海资料的不均匀性，局部 地区往往有更为丰富的数据资料，对这些地的沉积量的研究可以得到更为精确的结果，例 如c u r r a y ( 1 9 9 4 ) 根据地震剖面以及d s d p 和o d p 资料，计算全球最大的沉积体孟加拉扇的 沉积量，发现在印度板块和欧亚板块碰撞之后的孟加拉扇所接受的沉积物是碰撞以前的两倍 以上。 沉积量的定量分析以及陆地的风化剥蚀以及输运过程的研究，使我们得以更深刻地理解 构造、气候等因素对环境所产生的影响。如s u m m e r f i e l de ta 1 ( 1 9 9 4 ) 对全球所有大型集水盆 地进行了统计，发现东南亚地区具有全球最大的剥蚀速率( 图4 ) ，而据m i l l i m a n ( 1 9 8 3 ) 的统 计，现代全世界大洋中的7 0 陆源物质来源于亚洲南部及其附近岛屿( 图5 ) 。h a ye ta 1 ( 1 9 8 9 ) 通过对墨西哥湾沉积量的分析，采用沉积同剥方法对集水盆地进行了古地形再造。m 6 t i v i e r & g a u d e m e r ( 1 9 9 9 ) 对洲造山带周围的主要沉积盆地做了相对保守的沉积量估算，结果发现盆 地内的堆积速率并不在在印度板块与欧亚版块碰撞后立即增加，而是延迟了1 5m a 之后呈 2 十* 同济太 m 【= 学位论女 t r ；3 圉3 垒球太洋与边缘海中沉积物的厚度分布 镕十h 2 m n g k 9 0 v 帆耐5 d t h l c u s 。恤l c kh 咖1 雕瓣藻二嗵j 浮砭篝舔 瀚磁易v ! ￥ 歹r 气愚嚣焉碍 尸 图4 付并上土要集水盆地剥蚀速率 m 示束自地g a 化作用最为强d ( s e i d h u l t o n1 9 9 4 ) 指数增长直到第四纪达到蚰高值，而在盯洲季风7 1 0m a 前强化时沉积母并没冉明显的 变化，闻此认为在亚洲地区士要是橱造闻索主导了剥蚀与沉j ! 的过程。 这哇研究实例反映了宏观沉积学在构造运动、气候变迁研究中的重要意义。简单的说， 在集水盆地和沉积盆地这种“从源到汇”的空m 尺度t 。0 c g 作用是构造运动和气候变化的 北同产物，是晦陆相互作用的结果。而在地球系统中，则以边缘海的海陆相互作用最为强烈。 堕苎坚竺! ：塑堑苎坠鲞塑墨堡矍塑竺生堑旦墨墨堡型 图5 全球主要集水盆地每年输出的悬穆物质总量 目十月* * # 数? # ( m f l l i m m e 蚰e , 1 9 8 3 ) 1 2 西太平洋边缘海及其沉积作用的重要性 西太平洋俯冲带北起阿留伸群 岛，南迄新西兰以南，是全球最长的 俯冲带，在这里集中了垒球四分之上 以上的边缘盆地( t a m a k ida 1 t 9 9 9 x m 酌。d s d p 和o d p 的在西太 平洋的钻探以及地球物理调齑结果表 明，这些边缘盆地洋壳的年龄十分年 青，扩张时问短暂，一般不超过2 5 m a f r a m a k i h o n z a 1 9 9 1 1 ，它们是在晚 新生代随着亚洲大陆发生形变以厦太 平洋扳块的俯冲商产生的，与青臧高 原的隆升胄着密切的关系( j o l i v e t ha 1 1 9 8 9 1 这些边绦盆地或紧邻大陆或 被岛弧所包围，形成一连串边缘海， 从最北端的白海到最南端的班达 海，将世界上最大的陆地和最大的大 洋分隔开来( 圈们。 两太平洋边缘海地区不仅在构造 上是地球动力学演化的重要部分，对 全球气候也起着举足轻重的影响。伴 睫边缘盆地形成的青藏高原隆升，改 变了原先行星风系的大气环境流椿局 圈6 西太平洋边缘海和边缘盆地( 图中黑色区域) f w a n g 1 9 9 9 ) 熬字净号所指m 镕i 为：i w 自申盆，2 科曼多尔 # 地 千岛# 地，4n 本靠地5 冲蝇海槽，6 南* 盆 m7 掉r 8 苏拉威日盆地，9 班选2 地1 0 所，n 笸地l i 伍镕a 盘，1 2 日瑚海盆，1 3 j 匕镕蒂2 1 4 * 多艋盐地，1 5 塔斯璺盐。 申请同济大学博士学位论文 ( r u d d i m a n & k u t z b a c h ，1 9 8 9 ) ，而两太平洋岛弧又阻止了赤道暖流的西进，导致了西太平洋 暖池的出现，使季风风系得以产生。这些环境演变的过程在海洋沉积中应有所体现，但是太 平洋却不是理想的研究场所，原因就在于西太平洋边缘海的存在，使陆源物质难以进入太平 洋深海盆，因而沉积速率低下，加之深水区碳酸盐溶解作用强烈，导致太平洋中缺乏高分辨 率的沉积学记录。西太平洋边缘海的沉积速率至少比大洋高一个数量级，地层中蕴含着更为 详尽的海陆环境演变信息，与大洋相比更适合进行沉积作用的研究。而在西太平洋边缘海系 列中，南海占有特殊的地位。 南海北靠中国大陆、南邻西太平洋暖池，西侧集水盆地直上青藏高原，东侧通过海峡与 太平洋联通，地处东亚季风带，冬夏海流随风向逆转，是亚洲夏季风最早爆发地( 丁一汇、 李崇银，1 9 9 9 ) 。前面说过，沉积作用是海陆相互作用的结果，而从物理层面上看，海陆相互 作用是以物流和能流来表现的：海洋的能量通过热量和水汽被输送至大陆，为陆地的风化剥 蚀以及物质的输运提供能源和物质载体，大陆的风化产物则通过河流和风力被搬运至海洋中 沉积下来。在当今地球表层系统中，包括南海在内的西太平洋边缘海的南部地区，当属海陆 相互作用最为剧烈的地区。究其原因，首先是这里东亚季风的冬夏反差之强居全球第一( 汪 品先，1 9 9 8 ) ，能流交换强劲，另外在南海东西两侧，存在着地球上地形最大的高差青藏 高原和马里亚纳海沟之间的落差达二万米，而东南亚地区最有全球最高的剥蚀速率，是世界 上陆源物质供应量最多的地区，最终导致了南海附近地区物流即海洋沉积作用的格外显 著。同时南海本身的形态也决定了其对环境变迁的灵敏性。南海的陆架广阔，在冰期旋同中 反复出没，地理变迁甚为强烈，因此其沉积作用对环境演变的响应非常敏感。而南海陆架和 陆坡具有高沉积速率和良好的碳酸盐保存状况，海盆的半封性又使得与开放大洋的物质交换 十分有限，沉积物保存完整，则是在南海范围内进行沉积学定量统计的优越条件。有鉴于此， 学术界对南海越来越重视，对沉积作用的研究也取得了令人瞩目的进展。 1 3 南海沉积研究的回顾与进展 与其他边缘海相比，南海的沉积学研究起步较晚，至今为止只进行过一次大洋钻探的航 次，但进展却极为迅速。据不完全统计，南海水深超过1 5 0m 的深水沉积柱状样，至少有 1 5 0 个经过古海洋学和相关课题的分析研究( 赵泉鸿、汪品先，1 9 9 9 ) ，而南海采集的表层样更 是不可胜数。 对南海的调查研究在8 0 年代中期以前，一直是以近岸浅海陆架为主，而由于没有高质 量的深海沉积样品和先进的分析手段，因此以深海沉积为特点的古海洋学研究发展非常缓 慢。1 9 8 6 年是对于南海来说是开创性的一年，开始采用稳定同位素分析深海样品，在南海 北部陆坡( 汪品先等，1 9 8 6 ) 、南沙海区( w a n ge ta 1 ，1 9 8 6 ) 和西沙群岛( 何起祥、张明书，1 9 8 6 ) 都发表了晚第四纪氧同位素剖面，其中北部陆坡还首次探讨了冰期碳酸盐旋回。1 9 8 7 年成 立的以中国科学院南海海洋研究所为核心、由各部委参加组成的南沙综合科学考察队，在南 5 黄维( 2 0 0 4 ) ，渐新世以来南海沉积物分布格局及其演变 沙群岛及南海南部的沉积学研究方面取得了丰硕成果，发表了许多专著( 如m o e t , 1 9 9 1 ；中 科院南沙综合科学考察队，1 9 8 9 ，1 9 9 1 ，1 9 9 3 ，1 9 9 6 ) 。1 9 8 7 年起在我国大陆发表的南海古海洋 学或者含有古海洋学信息的沉积地质学专著、论文集，已超过十余册( 赵泉鸿、汪品先，1 9 9 9 ) ， 特别是中科院南海所和南沙综合考察队根据大量实际调查资料分别编制了南海北部和南部 地区的沉积图集( 苏广庆等，1 9 8 9 ；中科院南沙综合科学考察队，1 9 9 3 a ) 。南海同样也吸引着欧 美国家的学者。如俄国利用过去在越南的影响，对湄公河口外的南海西南进行的工作 ( a c t a x o se ta 1 。1 9 8 9 ) ，以及美国对南海南部晚第四纪沉积年龄和深部水流通时间变化的研究 ( b e g e r , 1 9 8 7 ；b r o e c k e re ta 1 ，1 9 8 8 a ；b r o e c k e re ta 1 ，1 9 8 8 b ) 等。在南海沉积学和古海洋学方面 进行比较系统工作的有美国南卡罗林那大学t h u n e l l 教授与苗清民等在巴拉望以北南海东南 海域十来个短柱状样的分析( m i a oe ta 1 ，1 9 9 4 ；t h u n e l le ta 1 ，1 9 9 2 ) ，和德国地调所和汉堡、基 尔等大学在“太阳号”所取柱状样基础上的工作( k u d r a s se ta 1 ，1 9 9 2 ；s c h o n f e l d & k u d r a s s ， 1 9 9 3 ) 。 1 9 9 4 年中德合作“太阳号”9 5 航次拉开了南海古海洋学大规模国际合作的序幕。9 5 航 次在南海进行了为期8 周的古海洋学专题调查，在南海南北深水取得柱状样4 8 个，其中 最长的近2 0m ，测制浅地层剖面约5 0 0 0k m ( s a r n t h e i ne ta 1 ，1 9 9 4 ；汪品先等，1 9 9 5 ) ，该航次 的1 7 9 4 0 孔是当时所取得南海最高沉积速率钻孔，全新世沉积速率高达6 5c m k a ( s a r n t h e i ne t a 1 ，1 9 9 4 ) 。随后，太阳号又于1 9 9 6 年和1 9 9 7 年两次来南海执行1 1 4 航次和1 1 5 航次，对巽 他陆架和火山灰分布问题进行考察。由法国“m a r i o nd u f r e s n e ”船执行的i m a g e s 计划， 于1 9 9 7 年和2 0 0 1 年在南海取得长柱状样1 8 个，最长的达4 8 7 2 m ( b a s s i n o t & b a l t z e r , 2 0 0 2 ) 。 需要特别指出的是1 9 9 9 年春，大洋钻探1 8 4 航次在南海首次实施了大洋钻探，从6 个站位 取岩芯近5 0 0 01 1 1 ，通过“一点三孔”的方法在每一站位都取得了完全连续的第四纪细粒、 富钙的深海沉积剖面，最老的年龄是3 2 0 0 万年，最高的沉积速率可达4 5 0m l a ( w a n ge ta 1 ， 2 0 0 0 ) 。其中对1 1 4 8 站的研究，首次在西太平洋取得了分辨率为二、三万年的新生代晚期长 期同位素记录；距1 7 9 4 0 站很近的1 1 4 4 站则取得了南海最高沉积速率的深海剖面，一百万 年的沉积厚5 0 0 米；东沙附近的1 1 4 4 站的钻孔揭示了一个深海沉积物聚集的“沉积漂移体”， 通过分析表明物质来源可能来自东测( 邵磊等，2 0 0 1 ) ，这可能是深海沉积横向搬运的一个实 例。其实基于南海大洋钻探的沉积学研究成果现在已经相当丰富( 梁细荣等，2 0 0 1 ；王汝建等， 2 0 0 1 ；陈晓良等，2 0 0 2 ；房殿勇等，2 0 0 2 ；李家英，2 0 0 2 ；李建如等，2 0 0 2 ；l ie ta 1 ，2 0 0 3 ；l i ue t a 1 ，2 0 0 3 ；w a n ge ta 1 ，2 0 0 3 ；黄维、翦知泪，2 0 0 3 ；黄维等2 0 0 3 ；翦知滑、黄维，2 0 0 3 ；汪品先 等，2 0 0 3 a ；汪品先等，2 0 0 3 b ；王汝建、李建，2 0 0 3 ) ，本文难以在此一一列举。而这些进展都 为深入开展南海的沉积作用提供了坚实的基础。 在南海开展了大量古海洋学工作的同时，出于能源的需要，石油部门和相关生产单位对 南海进行了详细的地球物理调查。最早可以追溯到1 9 5 8 年，当时国家科学技术委员会组织 了全国1 0 个部门联合进行了第一次大规模的北起黄海、南至南海的海洋综合调查。7 0 年代， 中国海洋石油总公司南海东部、西部石油公司详尽系统地完成了南海北部包括珠江口、北部 6 申请同济大学博士学位论文 湾、莺歌海、琼东南盆地的综合地球物理测量( 龚再升等，1 9 9 7 ) 。1 9 8 7 年地质矿产部第二海 洋地质调查大队根据大量地震、重力、磁测资料，编制了1 ：2 0 0 万南海地质地球物理图集 ( 地质矿产部第二海洋地质调查大队，1 9 8 7 ) 。1 9 8 7 - 1 9 9 6 年，地质矿产部广州海洋地质调查局 在南沙海域的曾母盆地与万安盆地进行了普查石油的地球物理勘探，测线总长约4 0 0 0 0k m 。 其他国家在南海也进行了大量的调查工作，早在6 0 年代初，日、美等国利用新技术、 新方法对南海进行了多学科的海洋地质、地球物理调查。7 0 年代初，美国拉蒙特一多尔蒂 地球科学观测所的l u d w i g 等( 1 9 7 0 ) 发表了他们在南海东部马尼拉海沟及其东侧的地震及重、 磁、测深研究成果，首次提出南海中央海盆为洋壳结构的观点( l u d w i g ，1 9 7 0 ) 。 1 9 7 9 1 9 8 2 年中国和美国开始了第一阶段的合作研究( 姚伯初、曾维军，1 9 9 4 ) 。在南海北 部、中