南海大洋钻探计划184航次简介

１９９９年２～４月全球最大的科学考察船———大洋钻探船“ＪＯＩＤＥＳ·决心号”１８４航次在南海进行了２个月的钻探考察。大洋钻探计划（ＯＤＰ）第１８４航次的主题是“东亚季风史在南海的记录及其全球气候意义”，由中国科学院院士、同济大学汪品先教授和海洋古季...

南海陆坡中新世以来沉积物特性与气体水合物分布初探

通过对南海陆坡地区中新世以来沉积物的一些属性和特征的研究, 获得了下面的初步认识: (1)南海陆坡有几个沉积速率较高的地区, 如东沙一带、西沙海槽、中建南地区, 以及南沙西南部和西北部 (曾母、万安盆地 ); (2)大洋钻探钻井资料的研究表明, 中新世与早上新世为高碳酸盐比值的低速堆积期, 而近 200万a以来为低碳酸盐比值的高速堆积期, 上新世晚期至全新世沉积物以粘土质粉砂和粉砂质粘土为最主要成分; (3)南海不同时期的沉积速率不同, 全新世为沉积速率最高的时期, 其次为更新世; 上新世和中新世为沉积速率较低的时期。南海利于气体水合物存藏的沉积可能为全新世和更新世的沉积; ( 4 )对南海晚第四纪以来沉积物的综合研究表明南海陆坡的A区 (东沙附近 )、B区(西沙海槽)、D区 (南海西部、越南以东 ) 等地区可能利于气体水合物的形成和分布; 而E区 (南沙西南部 )、F区(南沙中上部) 和G区 (南沙海槽) 则是气体水合物调查值得关注的地区。

深水沉积物波及其在南海研究之现状

深水沉积物波的研究始于20世纪50年代。根据成因和结构特征,可以将深水沉积物波划分为细粒底流、细粒浊流、粗粒底流和粗粒浊流等类型。不同类型的沉积物波具有不同的形态、物质组成及分布特征。已提出的深水沉积物波的形成模式主要有背流波模式、逆行沙波模式、内波模式及底形和斜坡失稳混合模式等。1994年太阳号95航次和1999年ODP184航次揭示并证实,南海北部东沙岸外1144站所处的深水陆坡区发育有一高速沉积物牵引体。根据最新的地震资料分析发现,该牵引体实际上由一系列逆陆坡向上倾方向迁移的沉积物波组成,这一发现对于南海北部大陆边缘古海洋、古环境和古气候研究,以及南海深水油气勘探具有重要意义。

利用地震资料反演地层的碳酸盐含量

基于碳酸盐含量与地层速度、密度之间的关系,在井资料约束下,使用人工神经网络方法反演高分辨率地震资料所反映的地层碳酸盐含量,并应用于南海北部陆坡ODP184航次1146和1148孔区,取得较好效果.方法的关键是从井旁地震道中提取多种属性,利用逐步回归法,确定6种与碳酸盐含量相关性最好的地震属性,分别是平均频率、道积分绝对振幅、主频、时间、道微分瞬时振幅和瞬时频率,然后进行地层碳酸盐含量反演.反演结果相对于岩心分析的碳酸盐含量的误差大多在±5%之内,较为精确地揭示了地震地层剖面上碳酸盐含量的分布.

南海东沙陆坡1144站沉积牵引体的地震层序框架及沉积演化

以高分辨率二维地震资料为主,结合ODP184航次1144站位的钻井和测井资料,应用地震地层学原理,对南海北部东沙陆坡1144站所在沉积牵引体的形态、规模、内部结构及沉积演化进行研究,识别出了7个全区分布的不整合型层序界面。1144站合成记录层位标定表明,除最底部的层序界面外,其余6个界面的地质年代自下而上分别约为1.09、0.88、0.65、0.30、0.13和0.02Ma;以上述7个不整合面及海底为边界,划分出了7个地震层序,自下而上依次为层序1～7。其中,层序1以杂乱的弱振幅反射为特征,解释为沉积牵引体发育前的滑塌或碎屑流沉积;层序2～7以平行—波状的连续中强振幅反射为特征,解释为沉积牵引体的主体,由此推测该沉积牵引体主要形成于约1.09Ma以来的中—晚更新世。编制了各层序的等T0厚度图,发现不同层序发育时期沉积厚度的横向变化较大,其沉积中心大致沿陆坡走向发生过4次比较明显的迁移。该沉积牵引体总体沿陆坡走向呈北东—南西向的不规则带状分布,保守估计其面积约为1 100km2,厚度为280～520m。

南海三千万年的深海记录

1999年春,大洋钻探184航次在南海南北6个深水站位钻井17口,取芯5500 m,通过30余种实验项目共6万多次分析,取得了重要成果.文中着重介绍深海地层剖面的建立和气候周期的演变.184航次在南海建立起西太平洋区最佳深海地层剖面,包括在东沙附近建成全球惟一不经拼接的23 Ma同位素连续剖面,在南沙海区建成全球分辨率最高的4个5 Ma剖面之一,并获得分辨率高达10年等级的岩石物理剖面,第1次为亚太地区的环境演变获得了系统的高质量海洋记录.在此基础上,第1次探讨了两千多万年以来气候周期性的演变,展示出0.1,0.4和2Ma等偏心率周期的起伏,说明气候系统对轨道驱动的响应随着冰盖的增长而演变.该航次有关碳循环和季风演变等方面的研究进展,将有另两篇文章专题报道.

南海演变与季风历史的深海证据

用深海记录中的地球化学、徽体古生物和孢子花粉等多项指标,获得了东亚季风演变历史,揭示出近8,3.2,2.2和0.4 Ma等事件,证明东亚和南亚季风的演变有十分相似的阶段性,主要区别在于冬季风信号的强盛;而南海南部季风变化的频谱,显示出低纬海区的特色.大洋钻探184航次还取得了南海演变的沉积证据,发现深海相渐新统,证明海盆扩张初期已经有深海存在;渐新世晚期地层有4次间断,并经历明显的成岩作用,说明是该区最强烈的构造运动;通过沉积类型和速率的对比,发现今天南海南北沉积环境的强烈差异,要到300多万年前方才出现.

探索大洋碳储库的演变周期

南沙深海钻孔ODP1143井的5Ma沉积记录,揭示出碳同位素变化有0.4～0.5 Ma长周期,并通过对比证明为全大洋所共有,反映了大洋碳储库的低频变化.此类周期性也见于碳酸盐和热带风尘沉积,说明是由季风等低纬区过程所引起.无论1143井或其他大洋的第四纪记录,都表明碳同位素重值期(δ13Cmax)所反映的大洋碳储库改组,发生在冰盖大扩张和冰期旋回变型(如“中更新世革命”、“中布容事件”)之前,证明了碳循环对于冰期变化的调控作用.可见第四纪冰期旋回应当是高纬与低纬过程,物理作用(冰盖)和生物地球化学作用(碳循环)相互结合下“双重驱动”的产物,不能只靠北半球高纬区响应轨道驱动的物理因素来解释.由于当前地球正处在又一次碳同位素重值期,理解大洋碳储库的周期演变及其气候影响实属当务之急.文中还对第四纪以前大洋碳、氧同位素的变化进行比较,发现在0.4Ma偏心率长周期上两者同步变化,随着北极冰盖的发育才失去耦合关系.

南海第四纪的生源蛋白石记录:与东亚季风、全球冰量和轨道驱动的联系

据南海中部1993～1996年颗粒通量的研究表明，蛋白石通量可以用来指示初级生产力的变化，这一结果为追溯南海第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚季风的演化关系提供了依据．通过南海ODP184航次等6个站位生源蛋白石含量及其堆积速率的研究发现，北部站位蛋白石含量及其堆积速率自470～900ka以来明显增加，并且冰期升高，间冰期降低；而南部站位自420～450ka以来明显增加，并且间冰期升高，冰期降低．这种晚第四纪冰期旋回中蛋白石含量及其堆积速率的变化反映了南、北部表层生产力呈现“跷跷板”式的变化，即冰期冬季风加强，北部表层生产力增加，南部表层生产力降低；间冰期夏季风加强，南部表层生产力增加，北部表层生产力：降低．北部ODP1144站和南部ODP1143站第四纪以来蛋白石含量与全球冰量（δ^18O）和轨道参数（ETP）的时间序列交叉频谱分析和以前的研究结果显示，东亚冬季风和夏季风的变化可能有不同的驱动机制．在轨道时间尺度上，全球冰量的变化可能是东亚冬季风强度和时间变化的主要控制因素，而岁差和斜率相关的北半球夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度和时间变北的主要控制因素．

南海北部ODP1146站粒度揭示的近20Ma以来东亚季风演化

运用粒级-标准偏差和粒度端元模拟算法两种方法,对南海北部ODP1146站陆源沉积物粒度数据进行了分析和对比,探讨了东亚季风近20Ma以来的演化历史.选用粒级-标准偏差法提取出的两个敏感粒度组分含量的比值即10-19μm/1.3-2.4μm用来指示东亚冬季风相对夏季风强度的变化.粒度端元模拟法得出的粗端元组分EM1（风尘）堆积速率用来指示东亚冬季风强度及相应的风尘源区——亚洲内陆干旱地区的干旱程度的变化,而EM1/（EM2＋EM3）比值可以指示冬季风相对夏季风强度的变化.组合指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在8MaBP左右显著加强,而3MaBP左右冬夏季风可能同时增强,结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比.青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这两次加强.

全法留学工作会议召开

柯轩国家自然科学基金委三届五次全委会于1999年四月19日至20日在北京举行。同时举行的还有国家自然科学基金委监督委员会第一次会议。国家科技部等有关部门的领导，国家自然科学基金委委员、监督委员会委员、特邀顾问、顾问以及各科学部、局、室负责人约70余人出席了会议...