中国科学家发表大洋钻探新成果:南海海盆沉积的前世今生

  • 中国科学家发表大洋钻探新成果:南海海盆沉积的前世今生已关闭评论
  • 117 次浏览
  • A+
所属分类:研究成果

近日,国际知名地学期刊Marine and Petroleum Geology在线发表了自然资源部海底科学重点实验室丁巍伟研究员(通讯作者)和上海交通大学海洋学院博士研究生王菲(第一作者)合作的最新研究成果:“How did sediments disperse and accumulate in the oceanic basin, South China Sea”。研究团队基于IODP 349、367、368及368X航次在南海的钻探数据,半定量化约束了海盆的沉积过程,探讨了控制因素和可能的沉积物源

南海虽然面积只占全球海域面积的0.9%,但其堆积的沉积物却占了全球沉积物总量的5.5%,是欧亚板块东南缘沉积“源-汇”过程的重要终端(图1)。如此巨量且保存较为完整的沉积物可以帮助我们建立起南海沉积过程与区域重大构造事件、气候变化、海平面变化等因素之间的系统联系。沉积通量的计算作为沉积过程定量研究的重要手段,一直以来都是区域性沉积过程研究的关键点。以往的沉积通量研究主要聚焦于南海北部和西侧的陆缘盆地;而在南海海盆,由于多道地震数据以及钻井数据的缺乏,极大的限制了对海盆区沉积过程的定量研究。

中国科学家发表大洋钻探新成果:南海海盆沉积的前世今生

图1 区域地质背景 (A) 东亚“源-汇”过程大型陆上河流水系以及研究区南海海盆的区域地理位置 (修改自Clift, 2006). (B) 南海海盆区域地貌图。图中绿色区域和红色箭头标记了南海周缘的6个主要的海底峡谷/深水水道系统的分布范围以及展布方向. (C) 南海海盆主要构造单元,以及多道地震测线,IODP 349、367和368航次的钻井分布,以及磁异常条带展布 (Li et al., 2014).

国际大洋发现计划(IODP)自2014年以来先后在南海执行了349、367、368及368X航次,在南海海盆区钻探了12口钻井,使得南海海盆区精准的层序地层格架建立成为可能。研究团队基于以上IODP钻探数据,对南海海盆区超过30条多道地震剖面进行了地质解释,首次对南海全海盆不同地质历史时期的沉积通量进行计算,从而对海盆的沉积过程进行半定量化约束,重建了南海海盆沉积物的百万年尺度的搬运和堆积过程,并对沉积过程的控制因素以及可能的沉积物源进行了讨论

中国科学家发表大洋钻探新成果:南海海盆沉积的前世今生

图2 南海海盆、以及不同次海盆沉积通量的变化及其控制因素。控制因素包括(图中由左至右):海底峡谷水道发育、河流系统演化、构造运动、气候变化以及海平面变化。图示详细内容请参阅原文。

研究发现,(1)受控于包括青藏高原和台湾岛隆升、海盆扩张等在内的构造运动和气候变化,以及东亚大型河流发育、海底峡谷演化、海平面升降等一系列控制因素的叠加影响,南海海盆沉积通量随时间不断增加,但不同时期增长速率并不一致(图2);(2)南海西南次海盆和西北次海盆在特定的地质历史时期分别有一期沉积通量异常下降事件:前者发生在晚中新世期,可能与湄公陆坡区的沉积捕获有关;而后者在上新世期间,主要与该阶段处于高海平面时期,沉积主要堆积在北部陆缘宽阔的陆架区,导致陆坡区峡谷体系(如中央峡谷)发生退缩相关;(3)上新世期间,南海海盆内沉积物分布格局发生改变(图3E)。在此之前海盆内沉积物主要集中在海盆北翼,沉积中心主要分布在深水河道/海底峡谷系统的出口和陆坡坡脚处,逐渐向海盆中央扩散;其后由于海平面升高和湄公河径流的增加,沉积中心逐渐向海盆西南方向转移。一个例外是上新世晚期在南海海盆东北部形成的与台湾岛隆升相关的巨大沉积中心,由于持续的隆升造山运动导致了极大的风化剥蚀,陆相沉积物通过河流和峡谷水道输送,在海盆内形成厚度超过~1000m的扇形堆积体(图3F)。

中国科学家发表大洋钻探新成果:南海海盆沉积的前世今生

图3 基于沉积等厚图、海盆扩张过程、陆上河流水系演化、海底峡谷发育、及海平面变化的南海海盆沉积过程重建。(A) 渐新世 (33 Ma~23 Ma); (B) 早中新世(23 Ma~16 Ma); (C) 中中新世(16 Ma~11.6 Ma); (D) 晚中新世(11.6 Ma ~5.3. Ma); (E) 上新世(5.3 Ma~1.8 Ma); (F) 更新世-至今(1.8 Ma~0 Ma)。图示详细内容请参阅原文。

论文第一作者为上海交通大学海洋学院博士研究生王菲,通讯作者为自然资源部海底科学重点实验室丁巍伟研究员。本研究得到了国家自然科学基金(No. 42025601, No. 91858214)和浙江省科技创新领军人才(No. 2019R52034)的资助。

论文信息

Wang, F., Ding, W.*, How did sediments disperse and accumulate in the oceanic basin, South China Sea, Marine and Petroleum Geology (2022), https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2022.105979.

原文链接

撰稿:王菲,丁巍伟

编辑:李阳阳