南海中央海盆中新世以来深水沉积作用及其区域构造与环境演化意义

The International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 349 successfully recovered complete sedimentary sequences above the oceanic crust base in the central basin of the South China Sea, providing an excellent opportunity to study the long-term deepwater sedimentary environment evolution of the South China Sea. Sites U1431, U1433, and U1434 nearby the mid-ridge in the central basin will be studied in this proposed project. Analytical methods including micropalaeontologic chronostratigraphy, bulk and clay mineralogy, major and trace elemental geochemistry, neodymium and strontium isotopic geochemistry, and laser grain size analysis of clastic sediment grains will be implied to study the deepwater sedimentary environment evolution since the cessation of South China Sea central basin spreading in early Miocene. Several significant deepwater sedimentation processes including pelagic deposits of oceanic red beds in early-middle Miocene, seafloor volcaniclastic sediments in middle-late Miocene, and deepwater turbidity deposits since late Miocene will be reconstructed. Provenance changes of terrigenous clastic materials during various geological periods will be determined. These results will be applied to reveal related regional tectonic and environmental evolution history, e.g., the bottom current circulation evolution in the western Pacific, the subduction of oceanic crust and formation of Luzon sill, and the seafloor volcanism and formation of volcanic chain in the South China Sea. The proposed project will greatly improve the combination of tectonic evolution and its sedimentary response of the deep-sea evolution of the South China Sea, and contribute to the development of deepwater sedimentology in China.

国际大洋发现计划IODP349航次在南海中央海盆钻取洋壳基底之上完整的沉积层序，为南海深水沉积环境的长期演化研究带来绝佳机遇。项目选择中央海盆洋中脊附近U1431、U1433和U1434三个站位，通过运用微体生物年代地层学、全岩和粘土矿物学、主要和微量元素地球化学、钕和锶同位素地球化学、以及碎屑沉积颗粒激光粒度分析等实验测试方法，开展南海海盆自早中新世停止扩张以来深水沉积演化的详细研究，预期将揭示早中中新世“大洋红层”远洋深水沉积、中晚中新世海底火山碎屑沉积、以及晚中新世以来深水浊流沉积等重要深水沉积作用的演化特征，恢复中央海盆不同时期陆源碎屑的物源区变迁，探索西太平洋底层环流格局演变、南海洋壳俯冲与吕宋海槛形成演化、以及海底火山活动和火山链形成等区域构造和环境演化历史。通过本项研究，有望促成南海深海演化过程中构造活动及其沉积响应的有机结合，对推动我国深海沉积学的学科发展具有重要意义。

国际大洋发现计划（IODP）349航次在南海中央海盆钻取洋壳基底之上完整的沉积层序，为南海深水沉积作用的长期演化研究带来绝佳机遇。该项目选择中央海盆洋中脊附近U1431、U1433和U1434三个站位，辅以南海IODP367/368/368X航次在中央海盆北缘钻取的U1499、U1500、U1502和U1503站位，以及南海东北部高屏海底峡谷TJ-G锚系观测深海浊流活动的对比研究，开展南海海盆自早中新世以来深水沉积演化及其对区域构造和环境演化指示的详细研究。获得的重要研究进展包括：.（1）南海中央海盆的形成及沉降过程：早中中新世“大洋红层”的研究，揭示出南海在~23Ma的构造沉降（至少500m）创造出初具规模的中央海盆，在16-15Ma的热沉降（至少1000m）促使形成接近现今深度规模的中央海盆。.（2）南海深海浊流活动的触发机制：南海中央海盆晚中新世以来频繁发育的深海浊流层序，认为是受到冰期旋回尺度的海平面变化触发，而现今年季尺度的浊流活动现场观测，认为是受到路径周边陆地台风降雨控制。.（3）南海中央海盆晚中新世火山碎屑沉积环境演化：揭示晚中新世12.0-7.4Ma期间海底火山发育三期大规模喷发作用，喷发环境由深水环境逐渐演变为浅水环境，火山碎屑岩在沉积后发生了较为强烈的成岩作用。.（4）粘土矿物对沉积有机质在海洋环境中保存的控制作用：伊利石和绿泥石对岩石成因有机质的“封存”作用，使其输入到深海直接造成碳埋藏；而蒙脱石携带的土壤成因有机质，在海洋环境中易被海洋来源有机质替代。.该项目已发表论文20篇，其中SCI收录16篇；在国内国际学术会议上作特邀报告6次，获得上海市2018年度自然科学二等奖1项。项目研究成果将促成南海深海演化过程中构造活动及其沉积响应的有机结合，对推动我国深海沉积学的学科发展具有重要意义。