琼州海峡第四纪层序格架及其沉积演化

Quaternary sequence framework and sedimentary evolution of Qiongzhou Straits

摘要

为探讨琼州海峡地区第四纪地层结构及其沉积演化过程,对琼州海峡1 140 km高分辨率单道地震剖面和5个钻孔岩心资料进行解译,结合粒度分析、¹⁴C测年、光释光测年以及微体古生物分析等测试数据,描述地震相特征及沉积环境,并进行地层划分和对比,分析沉积环境变化规律。结果表明:单道地震剖面上共识别出8个地震反射界面,划分为6套地震层序。琼州海峡第四纪沉积整体表现为“西厚东薄”,主要分布在海峡东、西口海域及海峡南北两侧边坡,海峡中部深水区几乎被强劲海流冲蚀殆尽。琼州海峡受海平面频繁升降、新构造运动及强劲水动力影响,第四纪沉积环境变化复杂:早、中更新世时期出现多次海陆交互沉积;晚更新世时期海峡西部海陆交互沉积明显,东部则以浅海沉积为主;全新世时期海侵过程中也出现数次沉积间断。

关键词

琼州海峡 / 第四纪 / 层序格架 / 沉积演化

Key words

Qiongzhou Strait / Quaternary / sequence framework / sedimentary evolution

0 引言

琼州海峡介于雷州半岛与海南岛之间,东西向长约80 km,南北向宽为20~40 km;海峡中部地段的冲刷槽缩窄,地形变化较大,水深70~90 m,最大水深达118 m;而其东西两侧分别向东口和西口展宽,形成喇叭形口门,在海峡东口门附近的潮流三角洲,浅滩累布^[1]。前人对琼州海峡的成因^[2-3]、形成时代^[4-5]、工程地质条件、海底地质灾害因素类型划分与评价^{[6⇓⇓⇓-10]}以及海砂资源潜力^[11⇓-13]进行了大量研究,并利用表层沉积物的物化特性识别区域水动力条件、物质来源与分布、沉积环境演化^{[14⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-23]}。第四纪以来琼州海峡海陆交互作用频繁,水动力条件变化强烈导致地层结构复杂,且由于前期地球物理测线过于稀疏、地震数据分辨率不高、长序列钻孔岩心资料缺乏等原因,在琼州海峡第四纪沉积地层格架及沉积环境演化等问题的研究和认识上仍存在许多不足。

前人运用地震地层学方法开展地层格架研究,已取得很好的应用效果^{[24⇓⇓⇓-28]}。为此,本文利用2016年以来在琼州海峡实施的单道地震资料,结合钻孔岩心粒度分析、¹⁴C测年、光释光测年及微体古生物分析等数据,描述地震相特征、分析沉积环境变化主控因素,以期建立琼州海峡第四纪高分辨率地层年代格架,重塑琼州海峡第四纪沉积演化过程。

1 区域地质背景

琼州海峡属于雷琼凹陷的组成部分,区内发育北东、北西和东西向三组断裂,以北东向断裂为主;陆地构造线方向同海域一致,以断块差异性升降、第四纪火山活动频繁、活动断裂发育为特征^[29](图1b^[29-30])。

雷琼凹陷从新生代发育至今形成大型盆地构造,沉积厚度东薄西厚,新生代沉积基底由早古生代的加里东变质岩系、晚古生代台地相轻变质岩系和中生代的河湖相碎屑岩组成。琼州海峡沉积盖层新生界发育齐全,古新统—上新统均有分布^[3],由于冰后期的海侵作用,海峡中轴线附近的第四系沉积层几乎被海流冲蚀殆尽,而在海峡南北两侧边坡则尚有残余;近年来的钻孔资料揭示了琼州海峡上新世以来的地层,包括全新统北尖组、更新世玄武岩、上更新统湛江组和上新统望楼港组^[31],海峡两岸由大量玄武岩和第四纪松散堆积物组成。

2 材料与方法

2.1 单道地震及钻探

单道地震数据采用荷兰GEO单道地震测量系统采集,震源为电火花,激发能量1 000 J,采集间隔为1 ms,记录长度为1 000 ms;采用船尾拖曳测量,震源、水听器释放长度距船尾40 m,船速控制在5 kn(注:1 kn=1.852 km/h)左右,偏航距小于20 m;共47条测线,累计1 140 km。数据处理流程主要包括噪声压制、异常值剔除、振幅均衡、涌浪改正和多次波压制等。

钻孔数据来自2020年实施的AZK17孔(水深33.78 m,进尺100.6 m)和2021年实施的BKY1孔(水深34.4 m,进尺60 m)、BKY2孔(水深24.4 m,进尺30 m);并搜集VS10孔(进尺130 m)、VS13孔^[31](进尺131 m)岩性及测年等资料。单道地震测线及钻孔位置见图1c^[29-30]。

2.2 样品测试分析

粒度分析:样品于钻孔岩心中心按30 cm间隔采样,然后对样品进行去除有机质、碳酸钙和盐分等处理,利用六偏磷酸钠和超声波振荡仪振荡使样品分散。粒径小于2 mm的样品直接用Mastersizer 2000型激光粒度仪进行测试,粒径大于2 mm的样品采用筛分法进行分析,分析经过归一化处理,得到完整的粒度分布。粒度参数采用Folk-Ward图解法^[32-33]计算公式获得;粒度分析结果采用Folk方案^[34]对沉积物进行命名分类。

有孔虫微体古生物分析:采样间隔与粒度分析样品相同,样品烘干称重后用10%双氧水浸泡分解,然后用250目网筛冲洗,取洗净后的筛上部分放在烘箱中烘干,在Olympus BX53生物显微镜、Nikon SMZ 1000体视显微镜和NIKON DS Fi-1显微摄像系统下进行有孔虫化石挑样、鉴定,统计丰度,计算常见属种及壳质类型的相对丰度和样品中属种的简单分异度。鉴定和分析参考了前人的相关研究成果^{[35⇓⇓⇓⇓-40]}。

AMS¹⁴C年代测年:在美国BETA实验室完成,测试结果均通过δ¹³C值进行总分馏校正成为惯用年龄,并进行了树轮校正转换成日历年龄,半衰期以5 568 a计算。

光释光测年:样品在避光条件下取出中心未曝光的核心部分,去除有机质、酸溶性矿物和长石矿物得到较为纯净的石英粉末,经IR检测纯度符合石英测试要求后,制备石英测片待测。石英测片(90~180 μm)采用粗颗粒小测片简化标准曲线法进行IR和BLSL双激发De值的测试,释光信号测量在Risø TL/OSL Reader Model DA-20 R5自动测量系统上完成,使用标准物质GBW40012-GBW40015对测试结果进行质量监控。

古地磁分析:样品于BKY1孔岩心中心采集,将孔口或层顶方向定为正向,样品按指定正向采集于1 cm×1 cm×1 cm的塑料样品方盒中,采样间隔25 cm,每一层采两组平行样,共采集258块样品。使用Kappa Bridge KLY-4型磁化率仪测量样品体积磁化率后,利用2G-755R U-Channel岩石超导磁力仪测量样品的天然剩磁(NRM) 和交变退磁。退磁交变峰值0~80 mT,分16个步骤完成。

2.3 第四纪层序格架建立

将单道地震剖面上特殊的反射终止类型(顶超、削截、上超及下超等)作为识别层序界面的主要手段,并兼顾内部总体反射特征划分地震层序反射界面;结合钻孔分层数据和测年资料对过井单道地震剖面进行层位标定和骨干剖面层序划分,在此基础上开展研究区地震地层学研究,构建第四纪层序格架。沉积地层平均速度根据上述钻孔岩性界面深度资料对比求平均的方法,取值为1 600 m/s。

3 结果

3.1 琼州海峡第四纪层序格架

根据单道地震反射波特征、内部反射结构及其与下伏地层的接触关系,研究区自海底往下共划分了8个反射界面:T0(海底)、T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7;结合钻孔测年数据等地质资料,将研究区划分为6套地震层序,自上而下编号为SU1(T1-T0)、SU2(T2-T1)、SU3(T3-T2)、SU4(T4-T3)、SU5(T7-T4)和SU6(T7以下地层),与之相对应的地层分别为Ⅰ全新统北尖组/琼山组、Ⅱ上更新统八所组、Ⅲ中更新统北海组、Ⅳ下更新统湛江组/秀英组、Ⅴ新近纪沉积和Ⅵ基岩(图2)。

层序Ⅰ(北尖组/琼山组):内部多呈平行-亚平行结构,与下伏地层多呈角度不整合接触,海峡西口局部呈假整合接触(图3),表明存在沉积间断。主要分布在琼州海峡东、西口,海峡中部深水区基本上被海流冲蚀殆尽,海峡南北两侧边坡尚有少量残留。VS13孔岩心将该套地层定为全新统北尖组,经过对比分析,本文认为与海南岛北部全新统琼山组对应。

层序Ⅱ(八所组):内部多呈亚平行结构,外部呈席状披盖在下伏地层上。主要分布于海峡西口外海域和南岸浅水区,海峡东口西南浅滩附近有少量分布,其余区域已被剥蚀殆尽。钻孔揭露显示:该套层序岩性在海峡西部以灰黄色-浅黄色粉砂为主;海峡东部以黄褐、灰绿色中砂为主,其次为黄褐色、灰绿色含砾中砂。

层序Ⅲ(北海组):内部主要呈亚平行结构,外部整体由北向南呈楔形覆盖在下伏地层上,T3反射界面起伏剧烈,说明其下伏地层受到强烈的侵蚀作用。BKY1孔岩心显示,该套沉积以灰色砂质粉砂为主,并含少量贝壳碎屑。

层序Ⅳ(湛江组/秀英组):内部主要呈亚平行结构,外部呈席状披盖于下伏地层,与上覆北尖组和下伏望楼港组均呈不整合接触,说明琼州海峡第四系遭受强烈的侵蚀作用,存在地层缺失。其岩性在VS13孔表现为杂色-黄色砂、黏土质砂,在BKY1孔表现为灰色砂质粉砂,中间夹极薄层粉砂。

层序Ⅴ:主要为介于T7与T4反射界面之间的地层,在海峡中部深水区直接出露海底,对应新近系沉积,以T6反射界面为界,其上属于上新统望楼港组/海口组沉积,其下属于中新统灯楼角组沉积。该套地震层序内部主要表现为亚平行结构,主要分布于海峡东部海域,在西部海域单道地震剖面难以识别和连续追踪。AZK17孔揭露的海口组岩性主要为灰色、深灰色黏土质粉砂,层间可见0.5~3.0 mm贝壳碎屑,含量可达20%以上;底部100.2~100.6 m为灰绿色含贝壳碎屑中砂,通过与VS10、VS13孔地层对比,望楼港组与海口组实为同一地层的不同命名^[41],底部的灰绿色中砂层为灯楼角组顶部。

层序Ⅵ:主要为反射界面T7以下层位(图4),局部直接出露海底,推断为基岩。该层序主要见于海口铺前湾以东海域,上覆地层主要为海口组或灯楼角组地层,近岸局部地段直接出露海底,基岩界面最大埋藏深度在-250 m左右;在海峡西部海域有零星分布,直接出露海底。

3.2 第四纪沉积分布特征

雷州半岛和海南岛提供了琼州海峡第四纪沉积的主要物源。雷州半岛由于强烈的新构造运动造成隆起与拗陷区的第四纪沉积厚度不同,发育的第四系地层主要有下更新统湛江组、中更新统北海组、上更新统田洋组以及全新统大坝组、烟墩组,同时在更新世各时期均发生了火山喷发。其第四纪古环境演变,经历了更新世时期由于地壳逐渐上升,由滨海相—河流—洪积相—火山口湖堆积期的多次海陆变迁;到全新世,由于全球性气温升高引起海平面变化,经历了陆相—海相—陆相的成陆过程^[42]。海南岛北部地区第四系地层层序发育较全,包括了更新世—全新世各期沉积,自下往上分别为下更新统秀英组、中更新统北海组、上更新统八所组以及全新统万宁组、琼山组和烟墩组。各地层沉积厚度大多小于30 m,除烟墩组、琼山组与下伏地层呈整合接触外,其余各层均与下伏地层呈(平行)不整合接触。另外,由火山活动形成的第四纪玄武岩覆盖了琼北的大部分区域,在早更新世、晚更新世和全新世均有发育^[43]。

琼州海峡第四纪沉积厚度整体表现为“西厚东薄”,且相差较大,其中海峡西部最大厚度可达180 m,而东部大都在50 m以内(图5e)。由于海流的强烈侵蚀作用,海峡第四系地层均有不同程度的缺失,尤其是海峡中部深水区,沉积厚度大都小于20 m。全新统主要分布在琼州海峡东、西口外海域,海峡中部深水区基本上被海流冲蚀殆尽,海峡南北两侧边坡则尚有少量残留;厚度大部分在5~15 m,西口海域的厚度较东口厚,西口最厚可达45 m(图5a)。上更新统八所组主要分布于海峡西口外海域和海峡南岸浅水区,海峡东口西南浅滩附近有少量分布,其余区域已被海流剥蚀;沉积厚度一般在10~30 m,最厚在西南角,厚度可达90 m(图5b)。北海组主要分布于海峡西部海域和海峡南侧近岸,海峡东部仅在铺前湾外附近海域有少量分布;厚度一般在10~40 m,局部厚度可达100 m(图5c)。湛江组/秀英组沉积厚度整体表现为西厚东薄,海峡中部深水区缺失(图5d);厚度一般在10~50 m,最大厚度在研究区西北角,可达100 m。

3.3 钻孔微体古生物特征

BKY1孔(0~23 m进尺)有孔虫丰度变化幅度较大,在0~53 248枚/50 g之间,自上而下根据有孔虫丰度可分为Ⅰ~Ⅵ共6段(图6a)。浮游有孔虫在Ⅴ、Ⅵ段整体上连续出现且数量剧增,含量平均值分别为8.89%、14.69%,其余层段较为少见(图6b);简单分异度与复合分异度分布趋势与丰度大致对应,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ段较高,峰值皆位于Ⅴ段(图6c,d);有孔虫整体以玻璃壳占绝对优势,只在Ⅴ段似瓷质壳与胶结壳出现频率略有增加,含量分别占1.17%、3.47%。

BYK2钻孔(0~30 m进尺)整体上有孔虫的分布较为连续(图7a),根据丰度自上而下可较为清晰地划分为Ⅰ~Ⅲ共3段。浮游有孔虫在Ⅰ段连续稳定出现,但数量不多,最高含量为6.36%,平均含量为2.98%;在Ⅱ、Ⅲ段不连续出现,大部分含量均小于10%,最高含量33.33%位于进尺13.88 m处(图7b)。简单分异度与复合分异度分布趋势与丰度大致对应(图7c,d),在Ⅰ、Ⅲ段较高,简单分异度平均值皆为40,复合分异度平均值也接近,分别为2.55和2.63;Ⅱ段的各项指标都低于Ⅰ、Ⅲ段,简单分异度平均值为16,复合分异度平均值为1.96。

AZK17孔(0~100 m进尺)所有样品中均含有数量不等的有孔虫化石,总体上丰度中等至丰富,以底栖有孔虫为主,底栖类型中以钙质透明壳为主,个别样品中偶见有少量介形虫,胶结壳和瓷质壳类型极少见;浮游类型壳体数量较低,主要出现于下部层位井段,大多数层位中仅有十几枚甚至更少。根据有孔虫的属种组合及丰度变化,自上而下可划分为7段(图8)。

4 讨论

影响琼州海峡第四系沉积过程的主要因素有海平面升降、古气候变化、新构造运动、物源和动力条件等。古气候变化直接决定了地球上冰体积总量的增加或减少,而冰川的消长又影响到全球性海平面的变化,冰期与间冰期的海平面升降交替使南海处于频繁的海陆交互沉积环境,古气候的冷暖还影响着沉积物的风化、侵蚀、搬运和沉积过程。

4.1 沉积环境演变

岩心微体古生物样品测试结果表明,海峡西口第四系中更新统北海组表现为陆相沉积,上更新统八所组—全新统地层表现为海陆交替沉积,海峡东口上更新统八所组—全新统地层表现为海相沉积。

BYK1孔有孔虫保存状态较差,说明壳体遭受过强烈的搬运和溶蚀等后期改造作用,有孔虫群面貌是多期环境变化叠加改造后的结果。综合统计指标与有孔虫生态属性,并结合鉴定时镜下观察结果并与层序格架划分对比,琼州海峡西部第四纪海陆交替沉积现象频繁(图6)。Ⅰ和Ⅱ段(孔深0~5.4 m)与全新统地层对应。Ⅰ段有孔虫优势种Pararotalia nipponica、Ammonia beccarii vars.表明其沉积环境为海相沉积;Ⅱ段未发现有孔虫,属陆相沉积。Ⅲ~Ⅴ段(孔深5.8~14.6 m)与八所组地层对应。Ⅲ段多数壳体被浸染及溶蚀,优势种组合Asterorotalia pulchella、Bulimina marginata和Ammonia ketienziensis属海相沉积;Ⅳ段除在孔深10.1 m处表现为快速海侵形成的浅海环境外,其余部分有孔虫稀少,且大多数都被强烈溶蚀,具有明显的陆相-陆海过渡相特征;Ⅴ段表现为海相沉积,下部层位中有孔虫丰度较高,优势种为Asterorotalia pulchella、Gavelinopsis praegeri和Hopkinsina pacifica,上部层位优势种有Hopkinsina pacifica、Gavelinopsis praegeri和Ammonia ketienziensis,中间13.4 m处夹有陆相沉积薄层。Ⅵ段(孔深15.3~22.4 m)对应于北海组,有孔虫遭受强烈氧化剂溶蚀作用,大部分样品中优势种为Ammonia beccarii vars.,整体上表现为陆相层,下部为海陆过渡相-陆相,上部为陆相。

BYK2孔海相层有孔虫保存状况较好,陆相层大多数壳体能观察到被浸染及溶蚀、磨蚀作用;有孔虫以浅海种为主,包括滨岸浅水种、内-中陆架种;有孔虫整体以玻璃壳占绝对优势,似瓷质壳与胶结壳含量最高值位于Ⅲ段,平均分别为9%和4.16%;Ⅱ段下部似瓷质壳与胶结壳出现频率略高,但数量少,统计意义不显著;Ⅰ段似瓷质壳连续出现,但含量较低,平均值为4.05%。Ⅰ段(孔深0~12.3 m)有孔虫群指示了滨浅海环境特征(图7),对应于全新统地层,早期受盐度偏低的沿岸流影响,中期近岸河口湾发育,且潮流作用较强,后期环境基本稳定。有孔虫优势种可分为三段:孔深12.15~10.37 m优势种组成为Ammonia beccarii vars.、Nonion japonicum和Cribrononion vitreum等;孔深10.07~7.48 m优势种组成为Ammonia beccarii vars.、Bulimina marginata和Schackoinella globosa等;孔深7.18~0.33 m优势种组成为Schackoinella globosa、Ammonia beccarii vars.。Ⅱ段(孔深12.5~29.2 m)有孔虫壳体保存状况较差,多数被浸染及溶蚀,显然经过了后期改造,形成于海相层原地改造的结果,属于陆相沉积,中间夹有过渡相薄层,对应上更新统八所组。以孔深20.4 m为界,下部优势种主要为Asterorotalia pulchella、Asterorotalia binhaiensis,向上逐渐转变为Ammonia beccarii vars.、Asterorotalia pulchella;上部优势种为Ammonia beccarii vars.、Hanzawaia mantaensis、Elphidium advenum和Asterorotalia multispinosa等。Ⅲ段(孔深29.2~29.8 m)对应于中更新统北海组上部地层,有孔虫群指示海相环境特征,优势种为Asterorotalia pulchella、Asterorotalia binhaiensis和Ammonia ketienziensis。

AZK17孔根据产出有孔虫属种组合整体表现为海相沉积(图8、图9)。Ⅰ段(孔深0~25.3 m)对应于全新统八所组至琼山组,为近岸浅海环境,水深不超过50 m,可建立底栖有孔虫Pseudorotalia yabei-Pseudorotalia indopacifica组合。Ⅱ~Ⅶ段(孔深25.3~100 m)属于上新统海口组,总体上表现为近岸浅海-陆架浅海沉积环境,水深一般在50~100 m左右。在Ⅱ段40.6~41.6 m出现过一次快速海退,对应沉积环境为近岸滨浅水。

4.2 海平面升降对沉积环境的影响

第四纪冰期与间冰期的交替控制着华南的气候、海平面与海岸线的变化,随着海平面波动,华南海岸至少发生了9次海侵和8次海退^[44],是第四纪琼州海峡沉积环境的主要控制因素。

早更新世时期,2.5~2.0 Ma BP发生了望楼港海侵,随后2.0~0.77 Ma BP海退(涠洲风化期),此时气候相对干冷,以剥蚀作用为主。早更新世早中期,气候相对湿热,沉积了以海相、滨海相、海陆交互相为主的湛江组;早更新世晚期730~691.7 ka BP的海退(石康风化期),使得出露水面的湛江组风化剥蚀。

中更新世时期,华南沿海发生了3次海侵和3次海退。中更新世早期海进时期,沉积了北海组下部地层,不整合超覆于湛江组及早期玄武岩之上,其后海面相对下降,地壳上升,使砂砾层在湿润气候条件下形成风化壳(海口风化期);中更新世后期,再次出现小规模的海进,在雷琼地区堆积了北海组上部地层^[45]。北海组堆积时期,新构造活动剧烈,海峡西部海区南侧的海底火山喷溢在湛江组沉积层底部形成锥形凸起(图10),导致湛江组沉积层产生同形弯曲,出露水面的湛江组经风化剥蚀,形成波状起伏的侵蚀面(图11)。

晚更新世早期,中国陆架全部为海水所淹没,但海平面仍处于幅度较大的波动状态,研究区内沉积了八所组下部地层。BKY2孔揭露的八所组在孔深29.2 m处为海陆交互沉积的分界面,其埋深为-52 m;BKY1孔八所组地层海陆交互沉积分界面在孔深12.6 m处,其埋深为-44 m;海峡东口的AZK17孔八所组地层都表现为海相沉积,埋深在-37~-58 m,由此推断琼州海峡在晚更新世早期海侵时,古岸线在现在水深-50 m左右。

进入末次冰期后,伴随着大规模海退,海平面大幅度下降使琼州海峡出露成陆,堆积形成了八所组上部地层。

全新世时期,华南沿海普遍海进,距今约6 000 a达到高峰,海水淹没琼州海峡,使海南岛与华南大陆分离,形成现今的海陆分布格局;海平面上升过程中有数次间歇性停滞,相应地有几次海平面波动,气候仍有数次冷暖交替。单道地震剖面显示海峡西口全新统沉积层与下伏层呈假整合接触(图3),表明沉积过程出现间断。另外,强劲的往复潮流^[46]引发冲刷搬运作用,同时在海峡东西口门卸载沉积物负荷并形成“蝴蝶状”潮流三角洲^[47],而海峡中部深水槽下切至湛江组甚至到海口组地层,导致了海峡中部深水区全新统缺失。

4.3 新构造运动对沉积格局的影响

新生代时期,在新构造运动的影响下形成了雷琼新生代断陷沉积盆地,海南岛北部以铺前—清澜断裂为界,形成了琼北盆地和琼东北隆起,琼北地区古近系底板呈东高西低的趋势^[48]。赵焕庭等^[4]分析了琼州海峡地质、海洋和区域古生物地理等资料后认为: 琼州海峡不是断裂谷, 其前身是常态低地,说明在中新世时期由于海水入侵形成琼州海峡雏形之前,其东西部就存在明显的升降差异,琼州海峡的沉陷基底可能形成于这个时期。

以铺前湾附近铺前—清澜断裂和龙塘—曲界断裂为界(图1b),海峡东部从单道地震剖面可识别到埋藏较浅甚至直接出露海底的基岩面,而西部由于沉积层太厚无法识别;另外,琼州海峡第四系沉积基底东部明显高于西部(图12),这为研究区东西部第四纪沉积提供了不同的可容纳空间。由于海峡东部地势较高,湛江组和北海组即使有所沉积,厚度也较小,在更新世早期和中期露出海面时被剥蚀掉,因此AZK17孔岩心中没有湛江组和北海组沉积。

单道地震剖面显示海峡东部和西部第四系沉积结构明显不一致。同样以铺前—清澜断裂和龙塘—曲界断裂为界,海峡西部沉积物整体表现为由北向南、由东向西运移,物源主要来自雷州半岛和潮流由东向西的搬运物,海峡西口外Z3线以西海域由于距离雷州半岛陆地较远或可能受北部湾海流影响较大,其第四纪沉积由北向南运移的现象表现不明显(图13a,b);而东部沉积物整体上由南向北运移,物源主要来自海南岛琼东北隆起地区(图13c)。

5 结论

(1)琼州海峡高分辨率单道地震剖面和钻孔资料可识别出8个反射界面,划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ共6套地震层序。层序Ⅰ~Ⅳ为全新世至早更新世的沉积地层,受海流的强烈侵蚀,各地层均有不同程度的缺失,尤其是海峡中部深水区,沉积厚度大都小于20 m;层序Ⅴ为新近纪沉积,主要分布于海峡东部海域,在西部海域单道地震剖面难以识别和连续追踪;层序Ⅵ为基岩,主要分布于海口铺前湾以东海域,上覆地层主要为海口组或灯楼角组,近岸局部地段直接出露海底。

(2)琼州海峡第四纪沉积厚度东西部相差较大,海峡西部最大厚度可达180 m,而东部大都在50 m以内。由于海流的强烈侵蚀作用,海峡第四纪各时期沉积均有不同程度的剥蚀,尤其是海峡中部深水区,沉积厚度大都小于20 m。

(3)琼州海峡第四纪沉积主要受区域海平面升降变化、新构造运动及海流等多种因素影响,其中海平面升降变化是主要控制因素,新构造运动对其沉积格局也有很大影响。早更新世时期,新构造运动引起海峡南北两岸隆起,以浅海和滨海相沉积主;中更新世—晚更新世,琼州海峡发生多次海侵和海退交替变化,其沉积地层表现为海陆交替沉积;全新世,海水淹没琼州海峡,在强劲的潮流冲刷作用下,海峡中部侵蚀强烈,第四系地层严重缺失。

衷心感谢各位专家及编辑在审稿过程中对本文提出的宝贵修改意见。

参考文献

[1] 王宝灿, 陈沈良, 龚文平, 海南岛港湾海岸的形成与演变[M]. 北京: 海洋出版社, 2006: 8-32.

[2] 张虎男, 陈伟光. 琼州海峡成因初探[J]. 海洋学报(中文版), 1987(5): 594-602.

[3] 彭学超. 琼州海峡地质构造特征及成因分析[J]. 南海地质研究, 2000(1): 44-57.

[4] 赵焕庭, 王丽荣, 袁家义. 琼州海峡成因与时代[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2007(2): 33-40.

[5] 倪玉根, 夏真, 马胜中. 浅地层剖面揭示琼州海峡的形成时代[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2014, 34(4): 79-82.

[6] 张莉, 李文成, 沙志彬. 琼州海峡跨海工程新Ⅶ线区地质条件及地质灾害因素评价[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2005(2): 17-23.

[7] 魏巍, 李培英, 贾永刚, 琼州海峡路由区工程地质特征及其与环境变化的关系[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2017, 47(10): 83-90.

[8] 彭学超. 琼州海峡物探资料解释及灾害因素分析[J]. 热带海洋学报, 1999(2): 72-78.

[9] 邸贺. 琼州海峡现代地壳运动及构造活动性分析[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2017.

[10] 谭忠盛, 贺维国, 王梦恕. 琼州海峡工程地质条件及铁路隧道方案研究[J]. 隧道建设(中英文), 2018, 38(1): 1-7.

[11] 仝长亮, 黎刚, 陈飞, 海南岛东北部海域海砂资源特征及成因[J]. 海洋地质前沿, 2018, 34(1): 12-19.

[12] 仝长亮, 陈飞, 张匡华. 海南岛东北部海域海砂资源分布特征及开发前景分析[J]. 中国矿业, 2019, 28(1): 58-65.

[13] 仝长亮, 张匡华, 陈飞, 海南岛北部海域海砂资源潜力评价[J]. 中国地质, 2020, 47(5): 1567-1576.

[14] 冯伟文, 范时清. 琼州海峡西段第四纪沉积相与环境[J]. 热带海洋, 1990(2): 39-45.

[15] 徐志伟, 汪亚平, 李炎, 多元统计及物源分析支持的北部湾东部海域沉积物输运趋势[J]. 海洋学报(中文版), 2010, 32(3): 67-78.

[16] 马荣林, 何玉生, 杨奕, 琼州海峡表层沉积物元素地球化学特征[J]. 海洋通报, 2012, 31(2): 131-135.

[17] 陈亮, 张玉芬, 李团结, 琼州海峡及周边海域沉积环境及近万年以来沉积演化[J]. 地球科学: 中国地质大学学报, 2014, 39(6): 696-704.

[18] KONG J, PAN M J, SHEN C J, et al. Analysis of the morphological changes and related sediment transport mechanisms of the Baisha Shoal in the Qiongzhou Strait, China[J]. Journal of Coastal Research, 2016, 322: 1428-1444.

[19] 崔振昂, 夏真, 林进清, 南海北部湾全新世环境演变及人类活动影响研究[M]. 北京: 海洋出版社, 2017.

[20] 仝长亮, 朱钰, 吴祥柏, 基于数值模拟的琼州海峡东口推移质输运量估算[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 553-566.

[21] 许冬, 初凤友, 李家彪, 粤西—琼东北近海沉积物的运移和沉积[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(3): 905-917.

[22] LI J, GAO J H, WANG Y P, et al. Distribution and dispersal pattern of clay minerals in surface sediments, eastern Beibu Gulf, South China Sea[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2012, 31(2): 78-87.

[23] 仝长亮, 王华强, 覃茂刚, 琼州海峡东口潮流沙脊表层沉积物特征及沉积环境划分[J]. 应用海洋学学报, 2022, 41(4): 625-636.

[24] 马畅, 葛家旺, 赵晓明, 南海北部琼东南盆地第四系陆架边缘轨迹迁移及深水沉积模式[J]. 地学前缘, 2022, 29(4): 55-72.

[25] 韩海英, 郭睿, 王君, 伊拉克南部白垩系层序格架与沉积特征[J]. 地学前缘, 2023, 30(2): 122-138.

[26] 刘豪, 周心怀, 田立新, 高频层序格架下的地质地球物理模型与砂体预测[J]. 地学前缘, 2012, 19(1): 209-220.

[27] 袁钰轩, 李一凡, 樊太亮, 川西南地区下寒武统细粒沉积层序地层特征及其充填演化模式[J]. 地学前缘, 2023, 30(6): 162-180.

[28] 匡明志, 李一凡, 樊太亮, 高精度层序地层学在海相细粒沉积岩中的应用: 以川北陡山沱组为例[J]. 地学前缘, 2023, 30(4): 164-181.

[29] 嘉世旭, 李志雄, 徐朝繁, 雷琼拗陷地壳结构特征[J]. 地球物理学报, 2006(5): 1385-1394.

[30] 李学杰, 汪良旗, 梁开, 琼州海峡海底地层划分及工程地质特性[J]. 广东地质, 2002, 17(4): 50-57.

[31] 李振, 彭华, 马秀敏, 琼州海峡西线跨海通道工程地质评价[J]. 地质力学学报, 2019, 25(6): 1150-1156.

[32] FOLK R L, WARD W C. Brazos River bar: a study in the significance of grain size parameters[J]. Journal of Sedimentary Petrology, 1957, 27(1): 3-26.

[33] FAERSHTEIN G, PORAT N, AVNI Y, et al. Aggradation-incision transition in arid environments at the end of the Pleistocene: an example from the Negev Highlands, southern Israel[J]. Geomorphology, 2016, 253: 289-304.

[34] YANG H, CHEN J, PORAT N, et al. Coarse versus fine-grain quartz optical dating of the sediments related to the 1985 M_s 7.1 Wuqia earthquake, northeastern margin of the Pamir salient, China[J]. Geochronometria, 2017, 44(1): 299-306.

[35] 郑守仪, 谭智源. 有孔虫和放射虫的研究[J]. 海洋科学, 1979( 增刊1): 74-75.

[36] 秦国权. 珠江口盆地BY7-1-1井晚渐新世浮游有孔虫的发现及其地质意义[J]. 海洋地质与第四纪地质, 1992(2): 21-32.

[37] 秦国权. 微体古生物在珠江口盆地新生代晚期层序地层学研究中的应用[J]. 海洋地质与第四纪地质, 1996, 16(4): 1-18.

[38] 万晓樵, 阴家润. 西藏岗巴白垩纪中期微体生物群与古海洋事件[J]. 微体古生物学报, 1996, 13(1): 43-56.

[39] 何炎, 胡兰英. 广东雷州半岛上新世有孔虫[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2001: 1-189.

[40] 林景星, 张静, 姜仕军, 南海珠江口盆地LH-19-4-1井新近纪有孔虫生物地层研究[J]. 地层学杂志, 2004(2): 120-125.

[41] 陈哲培, 钟盛中, 何圣华, 海南省岩石地层[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1997: 80-112.

[42] 李建生. 雷州半岛地区第四纪环境演变[J]. 海洋科学, 1990(2): 40-44.

[43] 申立新. 琼北第四纪地质演化特征[J]. 河北地质学院学报, 1989(2): 183-190.

[44] 刘昭蜀, 赵焕庭, 范时清, 南海地质[M]. 北京: 科学出版社, 2002: 67-87.

[45] 中国科学院南海海洋研究所海洋地质研究室. 华南沿海第四纪地质[M]. 北京: 科学出版社, 1978: 120-149.

[46] CHEN C, LI P, SHI M, et al. Numerical study of the tides and residual currents in the Qiongzhou Strait[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2009, 27(4): 931-942.

[47] NI Y G, ENDLER R, XIA Z, et al. The “butterfly delta” system of Qiongzhou Strait: morphology, seismic stratigraphy and sedimentation[J]. Marine Geology, 2014, 355: 361-368.

[48] 黄玉昆, 邹和平. 雷琼新生代断陷盆地构造特征及其演化[J]. 中山大学学报(自然科学版), 1989(3): 1-11.

基金资助

海南省海洋地质资源与环境重点实验室课题“琼州海峡晚第四纪以来沉积环境演化与海砂成因关系研究(ZZ[2020]2019256-01)”

海南省自然科学基金青年基金项目(421QN369)

海南省自然科学基金项目(422RC800)

海南省财政厅专项“南海固体矿产资源潜力调查评价(T100732)”

海南省自然科学基金项目(422QN420)