海盆沉积“源-汇”系统分析:南海北部珠江海谷-西北次海盆第四纪深水浊积扇

运用近年来采集的高分辨率地震资料和多波束测深数据,在珠江海谷及西北次海盆深海平原区发现大规模发育的第四纪重力流沉积体系,该沉积体系沿珠江海谷以北西-南南东方向贯穿整个北部陆坡,进入西北次海盆后呈扇形展开,形成珠江海谷-西北次海盆大型深水浊积扇系统。据沉积体系空间展布特征差异,将珠江海谷划分为北、中、南三段,北段为过路侵蚀和水道下切,中段以水道充填和天然堤沉积为主,南段以水道-天然堤和朵叶体沉积共存为特征,揭示出北部陆坡珠江海谷是珠江口外陆缘物质输送海盆深海平原的主要通道;海盆区总体以朵叶体发育为特色,呈扇形展布。深水扇系统可分为三期次沉积体,其区域结构记录了重力流沉积物从侵蚀、卸载到南海海盆作为限制性盆地接收陆源沉积物的全过程,为“源-渠-汇”的研究构建了一个完美的范例。本文以珠江海谷-西北次海盆第四纪深水浊积扇沉积体系为例,完整地揭示了水道-扇体的组构和特征,清晰呈现了陆坡-海盆砂体展布的规律,可为建立南海北部新近纪早期深水扇形成模式提供参考,有助于指导南海深水油气勘探工作。     

南海中北部表层沉积物的矿物沉积

本文研究了南海中北部500多个样品的矿物学。认为,本区表层沉积物中矿物种类繁多,分布较为普遍,碎屑矿物(含火山物质)、粘土矿物、自生矿物常有出现。以前者为最显著(共60多种,其中重矿物50多种,轻矿物近10种),主要分布于陆架区及深海盆;粘土矿物次之,多分布于陆坡～深海盆;自生矿物较少,陆架～深海盆均有分布。文中根据矿物沉积特征和环境差异,把它划分为6个矿物区。     

南海东北部大陆斜坡铁锰结核的首次发现

继1979年我们在南海东北部33站(117°58＇50″E,21°30＇00″N),水深1450米处发现似铁锰结核后,我们又于1982年在23站(118°00＇4″E,21°31＇07″N),水深1656米的大陆坡发现铁锰结核(含铁29.06％,锰22.27％——电子探针分析)。 关于南海锰结核的报道,在深海盆不断有所发现。六十年代,美国海军海洋局H.W.Dubach提出“…南海整个深水地区所有沉积物中都发现了锰结核或小的结核体,但不     

第八章 锰结核（壳）资源

(一)南海锰结核(壳)的分布 这次在南海北部陆坡及中西沙地体上进行岩石拖网时,共采集到锰结核(壳)132kg,在较成功的拖网中,几乎每网都获得锰结核(壳),有些是以较厚较大的锰结壳为主,有的采集到较大的锰结核,有的是在采集到的岩样表面有0.5mm左右的锰结皮。联邦德国在南沙地区的SO23和SO27航次中,至少有4个站位取得了锰结核(壳),这是我国首次在南海发现较大量的锰结核(壳)资源。     

南海中、北部表层沉积中钙质超微化石的分布

对南海中、北部从河口、陆架到陆坡、海盆146个表层沉积样中钙质超微化石的属种组合和数量分布进行研究,得出该区化石丰度、分异度、个体大小、溶解指数和属种及其组合分布的规律。化石丰度由陆架向陆坡增高,至陆坡下部又转下降。复合分异度H(S)值呈同样趋势。超微化石以Emiliania huxleyi和Gephyrocapsa oceanica为优势种,属北太平洋中央水团区。用计算机作对应分析,可分出三个组合区。南海的超微化石在生态上主要受水温控制,在沉积学上主要受陆源物稀释作用和深水碳酸盐溶解作用的控制。     

南海中部沉积结构和生物扰动

南海中部浅表层X光片所揭示的沉积结构和底内生物数量分布特征表明,测区为深海低沉积速率稳定环境。根据沉积结构、生物扰动程度及生物组成、数量等特征与沉积速率的关系,将测区分为3个区域:Ⅰ——北部高沉积速率区;Ⅱ——中部陆坡低沉积速率区;Ⅲ——南部深海盆地区,其沉积速率可能介于Ⅰ、Ⅱ区之间。     

等深流沉积特征

根据国内外等深流沉积的研究成果,从产状、成分、结构、沉积构造、垂向层序和与海平面变化的关系等方面总结了等深流沉积特征以及与其他类型深水沉积的区别。等深流沉积是深水牵引流沉积中的一种重要类型,蕴含有重要的古海洋学和古气候信息,对其进行解析是近年国际海洋学、气候学研究的热点。等深流沉积最明显的特征包括对称递变层序以及强烈的生物扰动,其储集性能优于浊流沉积,具有非常重要的含油气潜能。南海是中国具有深海环境的唯一边缘海盆,在南海北部深水陆坡环境已确认等深流沉积普遍存在,是等深流研究的理想场所,但南海的等深流沉积类型、形态特征以及控制其发育的主要因素等问题有待进一步研究。     

锰结核生长的古海洋环境与事件

本文通过东太平洋海盆、中太平洋海盆锰结核、云南东南部土壤锰结核及原生沉积锰矿特征及形成环境的对比研究,表明:(1)海洋水深,地形、生物生产力与水—沉积物界面的Eh、pH值等是控制锰结核物质成份、生长速率及分布格局的重要因素,(2)南极底层流和深海沉积间断的形成发展是造成锰结核生长间断的关键,(3)新生代低海平面时期可能是锰结核生成的重要时期。     

南海中北部中新世陆坡凹陷沉积充填与古陆坡形态演变

对中德合作“南海地球科学联合研究”和“中国边缘海的形成演化及重大资源的关键问题”的有关航次获得的地震资料进行层序地层和沉积相解释,并结合前人的研究成果,对南海中北部陆坡凹陷的构造和沉积特征进行了研究.研究结果表明,南海中北部陆坡区凹陷的构造演化经历了裂陷期、裂陷-坳陷过渡期和坳陷期三个阶段,沉积环境经历了河流-湖泊、浅海和深海的演化过程,不同演化阶段形成不同的地形形态.南海中北部地形演变可分为三个阶段,即早第三纪、早中新世-中中新世中期和中中新世中期-现在,其中早中新世中期-中中新世中期的沉积充填使陆坡形态发生了重要的转变,这次转变基本上奠定了现代意义上的陆架-陆坡-海盆的格局.     

南海的铁锰结核

本文从铁锰结核的形态、产状和分布、结构和构造及物质组成等,探讨南海铁锰结核成因问题。初步认为:铁锰结核的沉积环境是下陆坡和深海盆区,主要物质来源是外洋海水和深海区海底火山物质,且以胶体化学成因为主。最后提出铁锰结核的远景评价及古今对比问题。     

南海中部沉积物颗粒组分特征

为研究南海中部沉积物的粒度特征及其蕴含的古海洋信息,对南海中部中沙以南的陆坡和海盆区表层沉积物及分别位于陆坡和海盆的2根柱样进行了粒度、扫描电镜、CaCO3和生物硅含量的分析.结果显示,南海中部沉积物由三类颗粒组分构成,其中,第一类颗粒组分的峰值粒径在5～10μm之间,主要由陆源矿物碎屑组成;第二类组分的峰值粒径在40～70 μm之间,主要由有孔虫和硅藻组成;第三类颗粒组分的峰值粒径＞ 400 μm,由生物骨骼碎屑组成.这三类颗粒组分中第一类在研究区表层沉积物中均存在,第三类则随机分布,第二类颗粒组分多以有孔虫为主,其含量受水深控制.在南海中部碳酸钙临界补偿深度[Dc(CaC03)]以浅的陆坡区,因有孔虫含量较多,沉积物粒度曲线多为双峰形态,而在Dc(CaCO3)值以下的海盆区,因大部分有孔虫被溶解,沉积物中第二类颗粒组分为含量相对较低的硅藻,沉积物粒度曲线呈单峰或双峰形态.无论是陆坡区还是海盆区的柱样沉积,其平均粒径、第二类颗粒组分含量的变化均反映了有孔虫或硅藻含量的变化,因此,可以作为研究南海中部古生产力的替代性指标.     

南海北部陆架坡折附近表层沉积物的粒度特征和其输运趋势

对南海北部陆架坡折附近取的50个表层沉积物样品,作粒度测试,计算粒度参数。粒度分析表明研究区的沉积物主要存在4种类型:含砾砂、砾质砂、砂质砾和含砾泥质砂;沉积物组分中砾石和砂占绝对优势,基本上不含黏土。综合因子分析和聚类分析的结果把研究区划分为4类沉积区:Ⅰ类沉积区属于内陆架沉积区,Ⅱ类沉积区属于陆架坡折上部沉积区,Ⅲ类沉积区属于陆架坡折下部沉积区,Ⅳ类沉积区区属于陆架边缘沉积区,每类沉积区都代表着不同的沉积环境。研究区沉积物的粒径趋势分析结果显示,陆架坡折附近的沉积物主要向内陆架和外陆架边缘或上陆坡输运,同时存在着跨陆架输运和沿陆架坡折输运现象,这与研究区实测的底流方向相一致。本研究表明,南海北部陆架坡折附近的沉积环境和沉积物输运模式比较复杂和特殊。本研究对今后陆架和陆坡区其他相关的研究具有十分重要的指导和借鉴意义。     

南海北部水合物富集区水道特征对比与成因分析

天然气水合物作为现今乃至未来的重要清洁能源之一，其沉积环境和成矿条件的研究一直是国内外地质学家关注的热点问题，我国2007年、2013年及2015年已先后在神狐、和东沙海域多次成功钻获了天然气水合物实物样品。由此南海北部陆坡成为探讨天然气水合物沉积成因与成矿条件的重要试验区。然而，南海北部陆坡区的神狐、东沙及琼东南三个海域均有不同程度的天然气水合物发现，其各自的水深、沉积特征、气源成因及水合物成矿条件各有特点。本文利用地震沉积学原理，结合不同沉积相和沉积演化和古地貌、海平面变化和构造运动等因素，识别出不同类型的地震相。通过对比南海北部陆坡区域的水道系统的MTDs，认为其发育位置、展布和控制因素的不同影响了沉积展布。其中东沙区域位于近物源的上陆坡，神狐区域位于正常的缓陆坡区域，琼东南区域位于远离物源的海底平原区域。并且，水道系统可以分成侵蚀型，侵蚀-加积型和加积型，MTDs也可以分成头部拉张型，中部过渡型和趾部挤压型。     

南海铁锰结核(壳)的地球化学特征

本文研究了南海中部铁锰结核(壳)的地球化学特征。南海铁锰结核(壳)以高Mn富Ni为特征。但不同沉积部位的铁锰结核(壳),化学成分也有一定的差异,这是受不同沉积区的物源特性,地化环境差异和沉积成矿过程中环境的变化所影响的结果。     

南海中央海盆KSO_1岩芯第四纪沉积作用初探

本文对南海中央深水盆地ＫＳＯ１岩芯（１４°５７＇４７＂Ｎ，１１６°０５＇２５＂Ｓ）（图１）粒度、矿物、碳酸盐含量、化学元素、微体古生物和古地磁等进行了分析。岩芯的长度和取样水深分别为７１０ｍ和４１６９ｍ。研究结果表明，南海中央海盆沉积物的颗粒较细；粘土矿物以伊利石为主，蒙脱石含量较低；化学元素显示出介于浅海一深海之间的半深海沉积特点。上述特征说明南海中央海盆的沉积物是以细粒含粘土矿物为主的半深海沉积物。同时，对岩芯的火山灰夹层、沉积速率、岩芯的年代以及碳酸盐含量和古气候间的关系进行了讨论。对ＫＳＯ１岩芯在６６５～６７０ｃｍ处的微粒锰结核富集层存在的意义进行了探讨。另外，应用最优分割法、有序分析法等数理统计方法，对ＫＳＯ１岩芯进行了元素地层学的划分工作。     

南海中南—司令断裂带的延伸特征及其与南海扩张演化的关系

为了确定中南—司令断裂带在南海海盆及其在南部陆缘的延伸位置,并探讨其与南海扩张的关系,本文利用重磁异常、地震、莫霍面深度、P波速度特征、钻井拖网资料,对中南—司令断裂带的延伸位置进行了综合地质和地球物理研究,厘定了中南—司令断裂带在东部次海盆与西南、西北次海盆之间呈NS向延伸,并南延至南海南部陆缘之上,深度上切割至莫霍面。根据南海海盆中磁异常条带走向的变化,及磁异常条带、走滑/转换断裂、扩张方向的印证关系,结合前人对古南海"剪刀状"碰撞闭合、南海扩张演化、构造应力场的研究,提出在32~25 Ma,伴随着南海东部次海盆的NNW向扩张,南海海盆及南沙地块整体发生顺时针旋转,使中南—司令断裂走向由形成初期的NNW向转变为N—S向;23.5 Ma之后,顺时针旋转停止,南海东部次海盆继续NNW向扩张,西南次海盆呈NW—SE向渐进式扩张。作为一条切穿地壳的深大断裂,中南—司令断裂与红河-越东断裂、马尼拉海沟断裂三条深大断裂一起组成区域"滑线场",制约南海海盆的扩张与南沙地块的南移。     

中美海底光缆中国段路由条件及评价

中美海底光缆是连接中国和美国的主要国际通讯光缆之一,该光缆中国段穿越中国南海北部陆架、陆坡、海盆平原和马尼拉沟-弧区域,地形地貌、地质条件和水动力条件非常复杂。为了探讨这些复杂条件对该光缆的影响,充分利用了获取的区域水深、侧扫、浅地层剖面、底质等数据,并结合区域构造背景和水文气象条件,分析典型不良地形地貌特征,特别是陡坡、裸露基岩以及陆架-陆坡区大面积的沙波活动对海缆造成的危害。根据底质沉积及浅地层特征,研究南海北部陆架路由走廊的底质分区。综合分析结果表明光缆所处区域构造稳定,针对路由线路作适当调整后以适合光缆铺设。该研究内容可为经过南海复杂地质区域的海底光缆路由选择积累经验。     

南海表层沉积硅藻的分布及其与环境因子的关系

通过对取自南海62个站位的表层沉积物样品,进行了硅藻、沉积物粒度分析,查明了研究海区硅藻的种类组成及分布特点,共鉴定到硅藻56属的235个种和变种、变型.种类以热带外洋种为优势,如Azpeitia nodulifer、Roperia tesselata、Azpeitia africanus、Hemidiscus cuneiformis、Nitzschia marine 等,伴有一定量的热带—亚热带近岸种和广布种如Paralia sulcata、Thalassiosira excentrica、Cyclotella stylorum、Thalassionema nitzschioides、Thalassiothrix longissoma等.总体上,南海硅藻丰度变化呈现从陆架向陆坡至海盆递增的趋势.研究海区硅藻种类组成与临近的菲律宾海域相似程度最大,其次是东海、太平洋东北部海域.对影响南海表层沉积硅藻分布的主要因素进行了探讨,南海表层沉积硅藻主要受海底地质地貌、沉积速率、水动力条件和水文气候条件等的影响较大,硅藻的分布往往是这些因素综合作用的结果.     

中国南海表层沉积硅藻的分布及其与环境关系探讨

通过对中国南海62个站位表层沉积硅藻的分析,查明研究海区硅藻的种类组成及分布特点。共鉴定到硅藻56属的235个种(包括变种和变型),以热性外洋种为优势,伴有一定量的近岸广布种。总体上,南海硅藻丰度变化呈现从陆架向陆坡至海盆递增的趋势。根据表层沉积硅藻中具有指示意义的硅藻种的分布和生态变化,划分6个硅藻组合带,各组合分别反映不同的海洋环境,其分布主要受到海洋环流的影响,表现为黑潮暖流、印度洋暖水的入侵以及沿岸流对南海表层沉积硅藻分布的影响。与南海相邻海区硅藻种类比较结果表明,研究海区表层沉积硅藻种类组成与临近的菲律宾海域相似程度最大,其次是中国东海海域、太平洋东北部海域。     

东北太平洋海盆铁锰结核分布规律

地我国东北太平洋海盆铁锰结核开辟区（ＤＹ８５－１、ＤＹ８５－３航次调查区）的系统取样和对铁锰结核富集的沉积环境条件的分析研究结果表明，研究区的呼种沉积环境中的铁锰结核分布是不均匀的，具有较高经济价值的铁锰结核分布在水深５０００－５２００ｍ、硅质粘土分布的海底丘陵地区。