南海由张裂到关闭演化过程中台湾的第三纪地层、古环境和沉积响应

『南海由张裂到关闭演化过程中台湾的第三纪地层、古环境和沉积响应』以台湾为出露的南海层序、位处控制南海环流咽喉关键位置、大洋钻探-油气井-台湾地层的三结合观点, 借由台湾出露南海的层序，直接露头观察、采样、多手段研究,探讨南海ODP 1148站位有限岩芯中所记录的南海由张裂到半封闭过程中层序、沉积特征、古海洋/古气候事件在台湾第三纪浅海区的响应。研究内容: 1）南海张裂过程中台湾的第三纪层序记录,包括区域性破裂不整合面时间能否反应南海海洋地壳张裂时间及南海张裂使海-陆格局改变, 台湾层序是否反应沉积物源区演变; 2）南海扩张前后深海区发生晚渐新世地层缺失及滑塌事件、早中新世/晚渐新世不整合、早中新世季风发生和13.9 Ma南海底层水重组,这些事件在台湾的地层响应; 3）南海逐渐关闭及现代深层环流形成记录对应于台湾俯冲-弧陆碰撞构造形成南海海槛构造的时空演化。

“南海由张裂到关闭演化过程中台湾的第三纪地层、古环境和沉积响应”(项目批准号: 91128211)进行下列研究内容并完成得到下列重要结论: (1) 南海北坡破裂不整合面与南海海洋地壳形成时间推论: 综合台湾岛西部麓山带、雪山山脉众多剖面地层及古生物学研究,显示破裂不整合面位于中始新世到早渐新世之间或32 ~ 39 Ma。此破裂不整合面记录南海北坡由断陷构造进入拗陷构造。破裂不整合面之上的最早后张裂层序时间(32Ma)与南海深拖古地磁记录南海北坡海洋地壳开始张裂及形成中洋脊时间一致(~33 Ma); (2) 渐新世沉积古环境及中新世/渐新世沉积物源及古气候响应: 台湾新生代层序经进行沉积学、沉积地球化学(ɛNd同位素)及有孔虫微体古生物分析,显示沉积环境在破裂不整合面发生最明显改变,由中始新世以前的内陆辫状河系为主的三角洲环境, 因南海张裂导改海陆格局改变为开阔内陆棚环境;但是碎屑性锆石U-Pb测年分析则指出物源区并未在破裂不整合面上下发生物源改变。物源区的改变另有更复杂的控制机制。(3) 13.9 Ma事件发生机制及浅海区古生物响应: 通过对台湾以粗坑背斜出露的中新世地层孢粉分析显示，花粉来源区以较为寒冷地区为主，这与当地当时温暖的气候形成反差。这一地层中的花粉组合高含量的铁杉和云杉,推断华南当地有海拔远高于现在的高山存在。(4)南海关闭、深层环流形成与南海海槛构造演化关系:结合台湾增生楔层序、弧前盆地层序、火山岛弧喷发时间,明确显示南海向东俯冲自中新世早期(~17 Ma)形成,南海海槛最少在6.5 Ma时形成使得南海逐渐变成今日半封闭紎态,进而改变南海古海洋(Chen et al., 2015)。.本项目明确答复: (a)南海海洋地壳的张裂时间在32(33) -39 Ma之间:后张裂层序开始沉积时间(32Ma)比同张裂最晚时间(39 Ma)更适合应用于推测南海岩石圈形成时间; (b)南海海洋岩石圈开始向东俯冲消亡时间时间在17-18 Ma: 此时间由海岸山脉利吉混杂岩内火山岛弧SSZ岩块定年及最早火山岛弧喷发年龄得知; (c)今日的南海深层环流最少在6.5 Ma时形成:由增生楔出露至少缩减了太平洋水团与南海水团交换400 km宽水道;随后在3 Ma, 1.2 Ma及0 Ma两水团交换水道更为缩减,导致南海深海底栖有孔虫壳体碳同位素值明显负偏。