（海洋地质专业论文）南海西部沉积特征及其从晚更新世以来的变化.pdf

申请同济大学博士学位论文 摘要 南海西部沉积特征及其从晚更新世以来的变化 西太平洋一系列的边缘海对于认识地球演化中有极其重要的地位， 个，而且蕴含着丰富油气等矿产资源。南海以其构造复杂、资源丰富、 富，受到地学界各专业学者的重视。 南海是其中最大的一 沉积速率高、生物丰 南海晚第四纪的沉积作用、古气候、古海洋环境已作了大量的研究，但南海西部的研究 要相对薄弱。本文通过对南海西部表层沉积物进行系统取样和柱状样的分析，结合收集的资 料，研究南海西部沉积特征及其从晚更新世以来的变化。 通过对表层沉积物类型分布、地球化学特征、沉积物粒度、碎屑矿物、粘士矿物及其与 物源关系研究，认为南海西部的物源可以北、中、南三区，中北区分界在西沙海槽，中南区 分界在西南海盆最南端附近，分界处砾砂含量最低，平均粒度最细。北部物源以海南及华南 大陆为主，红河次之，尤其是细粒沉积物可能大量来自北东方向，包括珠江、甚至台湾海峡。 南部物源包括湄公河和加里曼丹岛河流，前者的影响要超过后者。中部物源有较大的争议， 通常认为该区没有大河注入，物源应以其南北的红河和湄公河为主，但研究表明应主要来自 中南半岛的山区小河，而且这些小河对深海盆的影响可能要超过南北区的大河。从沉积物扩 散来看，两区之间往往陆源物质较少，钙质生物丰富，也是珊瑚礁最发育的海域。 南海西部中区的钙质沉积中发现了大量较粗粒的陆源沉积物，其特征与周围明显有别， 不仅碳酸盐含量明显较低，还发现一些滨浅海的生物，推测应为浊流沉积。这显然受到该区 地形地貌的控制，中南半岛外陆架窄、陆坡陡，为浊流发育提供了基本条件。 南海西部生源沉积以碳酸钙为主，尽管珊瑚礁对浅海沉积十分重要，但深水海域区主要 由浮游有孔虫和超微化石组成。浮游有孔虫主要分布于外陆架一上陆坡，水深2 0 0 0 m 以下， 丰度明显下降，表明其溶解作用已明显增强；超微化石丰度到3 0 0 0 m 才开始明显下降，表明 超微化石比浮游有孔虫更抗溶。从两者与碳酸盐的关系来看，浮游有孔虫与碳酸盐关系更密 切，尤其在碳酸盐高含量区的上陆坡区，这表明在该区有孔虫对碳酸盐的贡献更大，而2 0 0 0 m 以下超微化石的贡献增大。 碳酸钙高含量出现在上陆坡，其中4 0 0 - 6 0 0 m 含量最高，1 3 0 0 m 以下碳酸盐含量，开始下 降，2 0 0 0 m 后开始明显下降，表明碳酸盐的溶解作用明显增强，该深度应是碳酸盐的溶跃面， 与浮游有孔虫丰度明显下降深度吻合；3 5 0 0 m 以下，碳酸盐含量趋于稳定，但仍保持在近5 的水平，表明该深度只是l 临界补偿深度，而不是补偿深度。 柱状样沉积研究表明，越南岸外的深水是沉积中心之一，这也表明其物源主要不是来自 南区和北区，应来自邻近的中南半岛。南海深水区冰期间冰期沉积速率的差异明显不一，南 北区m i s 2 期的沉积速率比m i s l 期明显大，中区却基本不变，这主要受到海底地形地貌的控 制。南北区有较宽广的陆架，低海面时，大面积出露，遭受剥蚀，致使深水区的陆源物质供 申请同济大学博士学位论文 给量明显增多；而中区，陆架窄、陆坡陡，海平面的下降，对陆源物质的供给量影响不大。 晚第四纪以来南海溶跃面以上碳酸盐以稀释为主的“大西洋旋回”可能并不分布于全海 域，南海西部中区由于冰期一间冰期沉积速率和陆源物质供给量变化不大，碳酸盐及其它地 球化学的旋回特征不明显。相反中区的浊流沉积十分发育，与表层沉积特征吻合。北区在早 全新世出现的“低碳酸钙事件 ，在中区和南区没有出现，这可能是区域性的气候所致。 关键词：沉积作用，南海，古环境，更新世 2 s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c so f t h ew e s t e r n s o u t h c h i n as e a a n dt h e i rv a r i a t i o n ss i n c et h e a b s t r a c t l a t ep i e i s t o c e n e t h ew e s t e r np a c i f i cm a r g i n a ls e a sr i - ev e r yi m p o r t a n tf o ru n d e r s t a n d i n gt h ep r o c e s so f e a r t h se v o l u t i o na n dc l i m a t ec h a n g e a st h eb i g g e s tm a r g i n a ls e ai nt h ew e s t e r np a c i f i c ，t h e s o u t hc h i n as e a ( s c s ) h a sl o n gb e e na t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no fg e o l o g i s t sa n dm a r i n eb i o l o g i s t s b e c a u s eo fi t sc o m p l e xt e c t o n i c s ，t h el a r g ea m o u n to fm i n e r a lr e s o u r c e s ，h i g hs e d i m e n t a r yr a t e a n da b u n d a n tb i o t a m a n ys t u d i e so nl a t eq u a t e r n a r ys e d i m e n t a t i o n ，p a l e o c l i m a t ea n dp a l e o e n v i r o n m e n th a v e b e e nd o n ei nt h en o r t h e ma n ds o u t h e r ns c s ，b u tf e wi nt h ew e s t e r na r e a t h i ss t u d ya i m e dt o r e s e a r c ht h es e d i m e n t a t i o na n di t se v o l u f i o ns i n c et h el a t ep l e i s t o c e n ei nt h ew e s t e r ns c sb y a n a l y z i n gs e a b e ds u r f a c es a m p l e sa n dp i s t o nc o r e s t h ew e s t e r ns c sc a nb es e p a r a t e dt o3a r e a sf o ri t st e r r i g e n o u sm a t e r i a ls u p p l y ：t h e n o r t h e r n ，c e n t r a la n ds o u t h e r na r e a s ，b a s e do nt h er e s u l t so fd i s t r i b u t i o no fs u r f a c es e d i m e n t ， g r a i n s i z e ，g e o c h e m i s t r y , e l a s t i cm i n e r a l sa n dc l a ym i n e r a l s t h eb o u n d a r yb e t w e e nt h e n o r t h e r na n dc e n t r a la r e al o c a t e s sa tx i s h at r o u g h ，w h i l et h eb o u n d a r yb e t w e e nt h ec e n t r a l a n ds o u t h e r e na r e al o c a t e sa tt h ea d j a c e n ts o u t h m o s to fs o u t h w e s tb a s i n t h et e r r e s t r i a lm a t e r i a l i n t ot h en o r t h e r na r e am a i n l yc o m e sf r o ms o u t h e r nc h i n aa n ds e c o n d l yf r o mt h er e dr i v e r , w i t hc l a ym o s t l yf r o mt h en o r t ha n dn o r t h e a s to ft h es c s ，e v e nt h et a i n w a ns t r a i t t h e t e r r e s t r i a ls e d i m e n ti n t ot h es o u t h - a r e am a i n l yc o m e sf r o mt h em e k o n gr i v e ra n dk a l i m a n t a n r i v e r s ，w i t ht h em e k o n gs u p p l y i n gt h em o s tm a t e r i a l t h et e r r e s t r i a lm a t e r i a ls u p p l i e di n t ot h ec e n t r a la r e ai sb e i n gd i s p u t e d i th a sb e e n g e n e r a l l yc o n s i d e r e dt h a tt h em a i nt e r r i g e n o u sm a t e r i a lw a sf r o mt h ea d j a c e n ta r e a ，i n c l u d i n g t h er e dr i v e ra n dm e k o n gr i v e r , b e c a u s et h e r ei sn ob i gr i v e ri n f l u xt ot h ec e n t r a lp a r to ft h e w e s t e r ns c s t h i sr e s e a r c h ，h o w e v e r , d i s c o v e r e dt h a tt h et e r r i g e n o u sm a t e r i a li nt h ec e n t r a l a r e am a i n l yc a m ef r o mt h es m a l lr i v e r si nt h ei n d o - c h i n ap e n i n s u l aa n dt h ei n f l u e n c eo ft h e s e s m a l lr i v e r sa p p e a r e dt oh a v eb e e nm o r ei m p o r t a n tt h a nt h er e dr i v e ra n dm e n k o n gr i v e rf o r d e e p w a t e rs e d i m e n t a t i o ni nt h ew e s t e r ns c s l e s st e r r i g e n o u sm a t e r i a lw a sf o u n dn e a rt h e b o u n d a r yb e t w e e nt h e s e3a r e a s ，w h e r ec o r a lr e e fa n do t h e rb e n t h o n i cb i o t ao f t e np r e v a i l a b u n d a n tc o a r s et e r r i g e n o u ss e d i m e n tw a sf o u n da m o n gc a l c a r e o u ss e d i m e n ti nt h e 申请同济大学博士学位论文 c e n t r a la r e a a st h em a i ns e d i m e n t a r yf e a t u r e ，t h e s ec o a r s et e r r i g e n o u ss e d i m e n t sa r es u g g e s t e d t oh a v eo r i g i n a t e df r o mt u r b i df l o ws e d i m e n t a t i o ni nt h ea r e a ，l i k e l yc o n t r o l l e db yt h e u n d e r w a t e rr e l i e fi nw h i c ht h ec o n t i n e n t a ls h e l fi sn a l l o wa n dt h es l o p ei ss t e e p t h ec a r b o n a t ei nt h ed e e p w a t e rw e s t e r ns c si sm a i n l yc o m p o s e do fp l a n k t o n i c f o r a m i n i f e r sa n dn a n n o p l a n k t o n ，a l t h o u g hc o r a lr e e fi sv e r yi m p o r t a n ti nt h es h e l fa r e a t h e b e n t h o n i cf o r a m i n i f e r sd i s t r i b u t e sm a i n l yo nt h eo u t e rc o n t i n e n t a ls h e l ft ou p p e rc o n t i n e n t a l s l o p e 。a n dd e c r e a s e so b v i o u s l yi nd e e p e rt h a n2 0 0 0l i l ，w h i l et h ea b u n d a n c eo fn a n n o p l a n k t o n d e c r e a s e se v i d e n t l yi nd e e p e rt h a n3 0 0 0m i tc a nb ec o n c l u d e d ，t h e r e f o r e ，t h a tn a r m o f o s s i l sa r e m o r er e s i s t a n tt os o l u t i o nt h a np l a n k t o n i cf o r a m i n i f e r s ac l o s e rr e l a t i o n s h i pe x i s t sb e t w e e n c a r b o n a t ec o n t e n ta n dp l a n k t o n i cf o r a m i n i f e ra b u n d a n c e ，b u tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e c a r b o n a t ec o n t e n ta n dn a n n o p l a n k t o na b u n d a n c ei sl e s so b v i o u sf r o mh i 【g hc a r b o n a t ec o n t e n t a r e a s ，o ru p p e r s l o p ea r e a si nl e s st h a n2 0 0 0 m w a t e rd e p t h s t h e r e f o r e ，i tc a nb ec o n c l u d e dt h a t p l a n k t o n i cf o r a m i n i f e r sc o n t r i b u t em o r et h a nn a n n o f o s s i l st oc a r b o n a t ei nu p p e r - s l o p ea r e a ， w h i l en a n n o f o s s i l sc o n t r i b u t em o r et oc a r b o n a t ei nt h ed e e ps e a a r e a sw i t hh i l g hc a r b o n a t ec o n t e n ta r el o c a t e do nt h eu p p e r - c o n t i n e n t a ls l o p e ，e s p e c i a l l yi n w a t e rd e p t h so f4 0 0 mt o6 0 0 m c a r b o n a t ec o n t e n td e c r e a s e sb e l o w13 0 0 m ，m o r eo b v i o u s l y b e l o w2 0 0 0 mt oc o i n c i d ew i t hr a p i dd e c r e a s ei nf o r a m i n i f e r s ，p r o b a b l ya sar e s u l to fc a r b o n a t e d i s s o l u t i o nd u et oas h o a l e dl y s o c l i n ei nt h ea r e a c a r b o n a t ec o n t e n tr e m a i n ss t e a d yi nal o w l e v e l ，a b o u t5 i na v e r a g e ，i n3 5 0 0 mt o4 3 0 0 m , a tw h i c ho c c u r st h ec r i t i c a l c a r b o n a t e c o m p e n s a t e dd e p t h t h er e s u l t so fp i s t o nc o r ed a t ai n d i c a t eas e d i m e n t a r yc e n t e ri nt h eo f f s h o r eo ft h e i n d o c h i n ap e n i n s u l a a ss u g g e s t e db ys u r f a c es e d i m e n t a t i o n ，t e r r i g e n o u sm a t e r i a lf r o mt h e i n d o c h i n ap e n i n s u l a rw a st h em a i ns u p p l yt ot h i sa r e a t h es e d i m e n t a r yr a t ef o rm i s ( m a r i n e i s o t o p es t a g e ) 2i sm u c hh i g h e rt h a nt h a ti nm i sl i nt h en o r t h e r na n ds o u t h e r na r e a s ，b u t r e l a t i v e l yu n c h a n g e di nt h ec e n t r a la r e ao ft h ew e s t e r ns c s a g a i nt h e s ed i f f e r e n c e sw e r el i k e l y c o n t r o l l e dm a i n l yb yv a r i a t i o n si nt h er e l i e fi nt h e s ea r e a s t h es e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c so fg l a c i a lc y c l e sd i f f e rg r e a t l yb e t w e e nt h en o r t h e r n , c e n t r a l ，a n ds o u t h e r na r e a s ，m o s tn o t a b l yb yt h e i rd i f f e r e n ts e d i m e n t a t i o nr a t e s n ec a r b o n a t e c o n t e n ta n de l e m e n t a lv a r i a t i o n ss h o wg l a c i a lc y c l ef e a t u r e si nt h en o r t h e r na n ds o u t h e ma r e a s ， b u tn o ti nt h ec e n t r a la r e a t h ee a r l yh o l o c e n e l o wc a r b o n a t ee v e n t ”，w h i c ho c c u r r e do n l yi n t h en o r t h e r na r e a ，a p p e a r st ob eal o c a le v e n tc a u s e db yr e g i o n a lc l i m a t ec h a n g e k e yw o r d s ：s e d i m e n t a t i o n ，s o u t hc h i n as e a ，p a l e o e n v i r o n m e n t ，p l e i s t o c e n e 2 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 芭挖旒 ： 5 轹 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：矛貂 2 0 0 5 年1 2 月2 5 日 指导教师签名： 芦了么父学位论文作者签名：物 f ， 2 0 0 5 年1 2 月2 5 日2 0 0 5 年1 2 月2 5 日 申请同济大学博士学位论文 1 引言 1 1南海沉积作用研究的重要性 西太平洋一系列的边缘海对于认识地球表层演化有极其重要的地位，注入南海的湄公河、 红河发源于青藏高原。青藏高原与西太平洋边缘海之间水平距离4 0 0 0 k m ，最大高差近2 1 0 4 m ，巨大的地形落差和季风降雨，使得亚洲东部和南部及其岛屿向海洋提供了大量的陆源 沉积物( 汪品先，1 9 9 8 b ；汪品先，2 0 0 5 ) ，几乎占世界大洋总量的7 0 ( m i l l i a njd & m e a d e r rh ，1 9 8 3 ) ，其中相当部分在南海，使南海成为物流的汇聚中心，南海深海区的沉积速率比大 洋高一个数量级( 汪品先等，1 9 9 5 ) 。高的沉积速率和丰富的生源沉积是南海成为古海洋学、 古气候和全球变化研究的热点地区，据不完全统计，至少有1 5 0 个柱状样经古海洋学和相关 课题的研究( 赵泉鸿，汪品先，1 9 9 9 ) 。 西太平洋边缘海的形成、青藏高原的隆升是亚洲新生代发展史上影响最为深远的重大地 质事件，彻底改变了亚洲地质构造格局和自然地理景观，对亚洲，特别是东地区水系分布、 亚洲季风的形成和发展以及资源的分布产生重大影响。南海是西太平洋发育最完善和最复杂 的边缘海，有其独特的形成演化机制，对其动力过程的研究有重要的科学意义( 高抒，李家 彪，2 0 0 2 ) 。 南海蕴藏着丰富油气等矿产资源，据初步估计，油气储量约5 0 0 多亿吨，开采前景广阔。 南海北部的水合物储量达到我国陆上石油总量的一半左右。丰富的能源是南海的一系列新生 代盆地成为勘探和研究重点海域。 1 2 南海海洋地质研究概况 国外对南沙海区的调查始于1 9 2 0 年代。e m e r y 和n i i n o ( 1 9 6 3 ) 分析了泰国湾及邻近陆架 的沉积特征，b i a w a s ( 1 9 7 3 ) 研究了南海第四纪海平面变化。1 9 8 2 年前苏联远东分院对南沙 海区进行了底质地球物理调查，对海洋沉积学进行了大量的研究( 库利尼奇，1 9 9 3 ) 。 1 9 7 3 年开始，亚洲近海矿产资源勘探协调委员会( c c o p ) 和政府间海洋学委员会( i o c ) 联合主持了“东亚构造和资源研究”( s e 燃) 计划，历时5 年，在南海取得了大量的底质、 地球物理资料，成果于1 9 8 2 年发表在东亚构造和资源研究专著中( 龚再升等，1 9 9 7 ) 。 我国对四个海区( 南海、东海、黄海和渤海) 海底沉积物大规模调查研究，始于1 9 5 8 年， 历时4 年，采用网格布站，系统取样，为我国海洋沉积学的发展奠定了基础( 中国矿物岩石 地球化学学会沉积学专业委员会等，2 0 0 3 ) 。 1 9 5 8 1 9 6 0 年在南海北部陆架1 7 。n 以北海域开展海洋普查，与越南合作开展北部湾综 合调有，编制了1 ：3 6 0 万地形及沉积物图集。 申请同济大学博士学位论文 1 9 7 0 年代，c h e npy 对南海表层矿物与地球化学分布进行了一系列的研究( c h e npy 1 9 7 1 ；1 9 7 2 a ：1 9 7 8 ) 1 9 7 9 1 9 8 0 年，原地矿部第二海洋地质调查大队与美国哥伦比亚大学拉蒙特一多尔蒂地质 观察所合作，对南海北部进行综合地质地球物理调查，在深海区取7 个柱状样，对南海的形 成和演化，深海沉积作用和晚第四纪古海洋环境演变等进行较深入的研究( 冯文科等，1 9 8 7 ) 。 1 9 8 0 年代中，原地矿部第二海洋地质调查大队对南海的调查成果进行总结，编制出版了 一套1 ：2 0 0 万南海地质地球物理图集，其中包括底质图，并对底质分布特征进行分析( 李 元山等，1 9 8 7 ) 。 1 9 8 4 0 1 9 9 3 年，中科院南海海洋研究所对南沙海区进行综合调查，共实施了十个航次的沉 积物取样和实验分析，取得了一批海洋沉积学的资料。在此基础上总结了该区的表层沉积类 型和沉积作用，编制了南海表层沉积类型图( 罗又郎等，1 9 9 4 ) ，并对微体生物分布、沉积物 粒度分布、碎屑矿物、地球化学进行研究，取得一批重要的成果( 罗又郎等，1 9 9 4 ；1 9 9 5 ： 陈少谋等，1 9 8 8 ；陈毓蔚等，1 9 8 8 ) 。对南沙礁区造礁珊瑚与环境变化的关系进行研究( 聂宝 符等，1 9 9 1 ；1 9 9 7 ) 1 9 9 4 年中德合作，“太阳号( s 咖) ”调查船在南海进行为期8 周的古海洋学专题调查， 以“追踪季风”为主题，在南海北部共取柱状样4 8 个，最长近2 0 m ( s a m t h e i nm ，e ta l ，1 9 9 4 ； 汪品先等，1 9 9 5 ) 。1 9 9 7 1 9 9 8 年，“太阳号”多次在南海进行科学考察。1 9 9 7 法国“m a r i o n ” 在南海执行“国际古全球变化( i m a g e s ) ”计划时，取得长达4 8 7 2 m 的柱状样( 赵泉鸿等， 1 9 9 9 ) 。 1 9 9 0 年代初开始，广州海洋地质调查局对南沙海域进行科考，采集了大量的地球物理资 料，对该区地质构造、地层、盆地演化以及油气地质进行了深入的研究( 姚伯初等，1 9 9 8 ； 邱燕等，1 9 9 7 ：1 9 9 8 ) 。 近十多年来，南海成为国内外海洋地质、古气候及全球变化的热点。主要利用大型重力 活塞梓状样进行研究，取得多方面的进展，包括晚更新世以来的高分辨率沉积序列( h u a n g c h i y u e ，e ta l ，1 9 9 9 ；l e em e n g y a n g ，e ta l ，1 9 9 9 ) 、稳定同位素特征与古气候及海平面变化研究 ( 汪品先等，1 9 9 5 ；1 9 9 7 ；1 9 9 8 ；2 0 0 1 ；黄维等，1 9 9 8 ：黄奇瑜等，1 9 9 9 ) ；古生物特征与生 物地层( r o t t m a nmc ，1 9 7 9 ；s a m o d a ijbe ta l ，1 9 8 6 1t h u n e l lrc ，e ta l ，1 9 9 2 ；r a v e lae & f a i r b a n krq1 9 9 8 ；p f l a u m a n nu b a nz ，1 9 9 9 ；李保华等，2 0 0 1 b ) 及其利用转换函数等定量 方法古气候、古海洋学( w a n gp e ta l ，1 9 9 5 1 汪品先等，1 9 8 6 ；王律江等，1 9 8 8 ；c h e nx i n r o n g ， 1 9 9 2 ；j i a nz h i m i n ，e ta l ，1 9 9 8 ；赵泉鸿等，1 9 9 9 ： w a n gl ，e ta l ，1 9 9 9 ；) 碳酸盐旋同及其控制 因素( 卞云华等，1 9 9 2 ；李保华等，2 0 0 1 a ；汪品先等，1 9 9 7 ：1 9 9 8 a ) ；地球化学及矿物特征 与物质来源( 陈少谋等，1 9 8 8 ；古森昌等，2 0 0 1 ；s c h a f e re ta 1 1 9 9 7 ) ；晚第四纪沉积过程与 构造演化( l u d m a n nt e ta l ，2 0 0 1 ) 的研究等。 世纪之交o d p l 8 4 航次在南海的实施，使对南海的研究，从以晚更新世以来为主，突破 到晚渐新世以来，第一次取得了长时间的沉积记录，是南海海洋地质研究的极大突破( w a n g p e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。邵磊等( 2 0 0 1 ) 发现了南海北部的高速堆积体，并认为其物源可能主要来自台 2 申请同济大学博士学位论文 湾海峡。汪品先等( 2 0 0 1 ) 和翦知滔( 2 0 0 1 a ) 分别建立了南海南北部长周期的同位素记录。 孙湘君、罗运利( 2 0 0 1 ) 研究了南海北部2 8 0 k a 以来的深海花粉记录与古气候变化。w a n g p i n x i a n 。 e ta l ( 2 0 0 4 ) 利用碳同位素的变化周期分析亚洲季风的演化历史。l ix i a n h u ae ta l ( 2 0 0 3 ) 根 据地球化学特征及n d 同位素提出了南海构造演化的阶段性。s u nx i a n j u n & w a n gp i n x i a n ( 2 0 0 5 ) 研究了南海周边的植物演化与季风历史。w a n gp i n x i a n ，e ta l ( 2 0 0 5 ) 对南海进行的亚 洲季风演化历史进行总结。汪品先( 2 0 0 5 ) 研究了亚洲形变与边缘海沉积作用、季风演化的 关系。 纵观南海( 尤其是南海北部) 在沉积学方面的研究现状，近几十年来，已取得很大的进 展，主要表现在两个方面：以柱状样和钻孔样品为主，对不同时间尺度沉积特征、物质来源、 古气候、古海洋环境研究和表层样为主的区域性的研究( 李志珍，1 9 8 7 ：罗又郎等，1 9 9 4 ： 刘昭蜀等，2 0 0 2 ：杨群慧等，2 0 0 2 a ：2 0 0 4 ；章伟艳等，2 0 0 2 ；m o e t ，1 9 9 1 ；g i n g g e l efx ，e t a 1 ，2 0 0 1 ) 。 1 3 南海西部沉积学研究现状 上世纪8 0 年代以前，除上文提及的c c o p 和地矿部第二海洋地质调查大队的编图外，对 南海西部深水区沉积学相关的研究报道很少。8 0 年代中- - 9 0 年代初，中科院南海海洋研究所 在南沙海域进行了大规模的科考，取得了大量的表层沉积物样品及柱状样，其中相当部分属 于南海西部海域，对该海域的沉积特征、地球化学、矿物分布特征以及晚更新世以来的古海 洋环境与古气候演变等进行大量的研究。 9 0 年代j “州海洋地质调查局，在南海西部进行了一系列调查，采集了一批地质、地球物 理数据，包括取得一些表层沉积物样品和柱状样，对西部海洋的地形地貌( 鲍才旺等，1 9 9 9 ) 、 地质构造( 姚伯初，1 9 9 9 ：姚伯初等，1 9 9 9 ；邱燕等，1 9 9 9 ) 、沉积与地球化学特征( 蓝先洪 等，1 9 9 9 ；邱燕等，1 9 9 9 ) 以及晚更新世以来的古海洋环境演变( 李学杰等，1 9 9 7 ；吴能友 等，1 9 9 9 ) 。 9 0 年代中，同济大学与德国基尔大学合作，对南海进行的古海洋学的专题考察( s a m t h e i n me ta l 。1 9 9 4 ；汪品先等，1 9 9 5 ) ，其中就包括在南海西部的取样，并随晚更新世以来的沉积特 征与东亚季风关系进行高分辨率的研究( w a n gl ，e ta l ，1 9 9 9 ) 。 9 0 后期一本世纪初，中国地质调查局与中科院南海海洋研究所等单位联合对南海西部进 行地质、地球物理的专项调查，收集了大量的数据，包括地质取样( 中国地质调查局等，2 0 0 4 ) ， 并进行相关的研究。本文的样品主要来自该调查项目。 对南海两部越南陆架的沉积作用，s c h i m a n s k i ，a ( 2 0 0 2 ) 进行了较详细的研究，并分析了 陆源物质从源到汇的沉积平衡，发现越南中部陆架的沉积厚度比北部和南部陆架大得多，认 为南部和北部处于沉积非补偿状态。 但与南海北部等海域相比，南海西部沉积作用、古海洋环境演变等研究程度还比较低， 3 申请同济大学博士学位论文 许多内容还有待进一步深入研究，如南海西部陆源碎屑来源以及主要物源在海区的扩散和影 响范围等。 4 十请阿济大学博士学位论文 2 南海西部自然环境 2 1 南海的基本特征 南海是西太平洋最人的边缘海，北起华南大陆、台湾海峡南至加里曼丹岛、巽他陆颦 两边为中南半岛和马米、f 岛，采边为非律宾群岛( 睡2 - 1 ) 。其跨度大约为0 , - , 2 3 。n 、9 9 1 2 。g ，平均水深超过1 8 0 0 m ，最深述5 4 2 0 mf 杨海军，刘秦玉，1 9 9 8 ) 。总面积为3 8 xl o m 2 若不包括泰国湾和北部湾为3 3 x 1 0 i 1 2 ( m o r t o n ba n d b l a e k m o r e g2 0 0 i ) 。 十请目济 学博学位论文 南海早半封闭状，通过台湾海峡、巴士海峡和巴林塘海峡、民部洛海峡和巴扣巴克海峡、 邦加海峡、加斯伯海峡和 里马塔海峡、马a 甲海峡分别与中国采海、两太甲洋、苏诛海、 爪叶海及印度洋相联( 圈2 ) 。除巴士海峡( 海槛深2 6 0 0 m ) 、k 都洛坶峡( 4 2 0 m ) 和巴拉巴 克海峡( 1 2 0 m ) 较深外，其余通道均只有几十米，因此在末敬冰期低海而时只有巴十海峡 和k 都洛海峡与外界幸u 通。 图2 - 2 南海地貌图( 引自薛万 f ! ，1 9 9 7 ，修改) 南海陆架特征总体是南北宽，东西窄。北部陆架除海南岛东南较窄外，雷州湾咀永啦 常宽j l ，井向东变窄，为i3 5 3 4 8 k m ( 许永禹尊1 9 9 7 ) 。南部巽他陆架1 分宽_ ，但差异大， 申请同济大学博士学位论文 加里曼丹岛至陆架外缘宽达3 0 0 - - 4 0 0 k i n ，纳土纳附近的陆架宽达7 0 0 k m ( 刘昭蜀等，2 0 0 2 ) 。 话部陆架南北两端较宽，为6 5 2 1 5 k i n ，中间窄，最窄处只有2 7 k m ：东部岛架包括台湾岛、 吕宋岛和巴拉望岛西岸，总体狭窄，其中吕宋岛架只有1 乱1 3 5 k m ( 许东禹等，1 9 9 7 ) 。 北部陆坡白西向东变窄，陡坡缓坡相间出现；茜部陆坡北宽南窄，地形复杂；南部和东 南部陆坡宽缓，海底崎岖不平；东部岛坡狭窄，地形陡峭。南海的这种陆架结构对南海的陆 源物质在海区的扩散和沉积起着控制作用。 2 2 南海周边水系分布与沉积物来源 南海为华南人陆、中南半岛、马来半岛、苏门答腊岛、加里曼丹岛、菲律宾群岛和台湾 岛所环绕，地处热带 一亚热带，岩石风化 作用强烈，陆源物质 丰富。注入南海的河 流主要有珠江、红河、 湄公河、湄南河、彭 亨河、巴兰河等水系 ( 图2 3 ) 。这些水系 每年带来的泥沙可到 5 5 0 - 5 8 0 1 0 6 t ，其中 南海西部越南地区每 年输入南海的泥沙量 就达3 l 肛3 4 0xl o o t ( 表2 1 ) 。不过，湄 公河、红河均发育有 大型的水下三角洲， 大量的陆源碎屑物， 尤其是粗粒沉积物主 要沉积丁河口三角洲 及近岸海域，而搬运 到半深海一深海的主 要是细粒碎屑物及粘 十矿物。 7 申请同济大学博士学位论文 表2 1 注入南海的主要河流特征 流域面积 径流量输沙量 入海地区河流 资料来源 ( 1 0 n 2 )( k m 3 a )( 1 0 6 t a ) 湄公河0 7 94 7 01 6 0 m i l l i m a n ，e ta l ， 越南红河 o 1 2 1 2 31 3 0 1 9 8 3 中部小河 2 0 5 0s c h i m a n s k ia ，2 0 0 2 中国自然地理， 珠江0 4 53 4 98 3 1 9 8 1 韩江7 华南 漠同j 江o 7 7冯文科等，1 9 8 8 鉴江1 9 南渡江6 1o 5王颖，1 9 9 6 浊水溪 0 0 0 3 96 3 台湾岛高屏溪 0 0 0 33 6 m i l l i m a na n d 曾文溪 0 0 0 13 1 菲律宾 a n g o 河 0 0 0 15 s y v i t i s k i ，1 9 9 2 泰国 湄南河 0 1 61 1 2 3 南海表层环流特征 南海地处东亚季风区，冬季盛行西北风，夏季盛行西南风。前者干燥，后者潮湿；前者 比后者强劲的多( m o r t o n ba n d b l a c k m o r e g 2 0 0 1 ) 。 受季风影响，冬季表层环流为逆时针( 图2 - 4 a ) 。季风驱动较冷的表层流向南，经过台湾 海峡，进而南海北部，向西沿越南岸外向南流动。一支沿加里曼丹海峡流出，另一支沿加里 曼丹岛两j u ：j 巴拉旺岛西岸外北上，形成逆时针环流。台湾海峡流是冷水沿岸流，而经吕宋 海峡进入南海的黑潮是暖流( m o r t o nba n db l a c k m o r eg 2 0 0 1 ) 。 夏季，从五月到九月，受西南季风的影响，流向与冬季相反( 图2 - 4 b ) ，海流从爪畦海经 加里曼丹海峡进入南海，北上由台湾海峡进入东海。在加里曼丹岛，西北南沙群岛附近海域 形成顺时针环流，在越南中部岸外形成小的逆时针环流( m o r t o nba n db l a c k m o r eg2 0 0 1 ) 。 总体而言，南海西部，菲律宾岸外以及南部加里曼丹岛岸外主要受东北向海流的影响， 而南海北部及西部，包括广东岸外及越南岸外主要受西南向海流影响。后者还受到科氏力的 作用，使珠江甚至长江的沉积物较容易向南搬运。 8 请同济 学博学位m x 图2 4 南海表层环流( a ) 冬季嘞夏季( 引自m o r t o n ba a d b l a c k m o r e ，2 0 0 2 4 南海西部环境特征与物质来源 南海西部地貌t 有明显的特征，其南北 部陆架是南海虽宽】_ 的，而中南半岛外的陆 架最窄，注 南海输沙量最大的两条河流红 河和湄公河也都位r 南海西部。两者袖沙量 总和每年达1 9 0 xl 以占输 南海总输沙 培的1 ，3 。这两条河也在其河口形成了南海 品人的两个水f - 角洲。 由r 中南、 岛投有太河 海，通常认为 中部沉积物主要米自j 匕部大陆和南部岛礁 ( 邱燕等，1 9 9 7 ) 。事实上中南半岛、海南 岛及加里曼丹岛等大晕的小河所带来的泥 沙可能也是不存忽视的。尤其是中南半岛 k 山山脉贳穿南j e 相对高羞太，风化作用 强，小坷可能带米火墙的泥沙( 图2 + 5 ) 。据 s c h i m a n s k ia ( 2 0 0 2 ) t 占计越南山区小河每 年输 南海的洗沙逃( 2 0 - - 5 0 ) x1 0 6 t 。而 且他的研究认为，越南北部和南部陆架沉积 处丁苛补偿( 饥俄状态) 红河和湄公河所 器z 曼