南海北部陸坡神狐海域SH-CL38站位的粒度特征及沉積記錄

陳唯，趙彥彥,2，李三忠,2，唐智能，楊俊，魏浩天，吳佳慶，朱俊江,2，劉盛，董濤，張廣璐，楊丹丹，孫國靜

1. 深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心，海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，青島 266100

2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，青島 266237

3. 廈門地質(zhì)工程勘察院，廈門 361000

晚第四紀(jì)深海沉積物通常被認(rèn)為可以提供較為準(zhǔn)確且連續(xù)的沉積記錄，從而更好地重建大陸和海洋沉積環(huán)境的耦合演化[1]。南海北部陸坡沉積環(huán)境復(fù)雜，重力流和濁流廣泛發(fā)育，是陸源碎屑沉積物進(jìn)入深海平原的主要路徑，已成為研究深水沉積的熱點(diǎn)地區(qū)之一[2-3]。尤其是珠江口外海底峽谷的東北側(cè)600～1600 m的水深范圍，發(fā)育著多條呈NNW-SSE向分布的線狀海底負(fù)地形[4]。然而目前已有的研究大多是地球物理資料，尤其是多波束及2D或3D地震剖面，大尺度上研究中晚更新世發(fā)育的深水水道[5]或海底峽谷的沉積物失穩(wěn)[6]，直接針對海底峽谷群沉積物的微觀地球化學(xué)研究相對較少，導(dǎo)致其搬運(yùn)方式仍然存在很大的爭議[7]。

海洋沉積物一般記錄著古環(huán)境、古海洋、古地貌和古氣候的演化。沉積物的粒度分布是沉積物的基本特征之一，與沉積環(huán)境密切相關(guān)[8]。尤其是海底峽谷區(qū)沉積物的粒度參數(shù)及其組合特征，記錄了沉積物的搬運(yùn)方式、水動力條件和沉積環(huán)境的演變[9]。例如許莎莎等[10]對南海西北部陸坡ZK3巖芯沉積物的AMS14C定年、粒度及地球化學(xué)元素分析，結(jié)合薩哈-蘭迪姆相濁流環(huán)境判別及C-M圖識別出4個特征明顯的濁積層，其中有3次是發(fā)生在末次冰期。章偉艷等[11]以南海東部3個站位的巖芯沉積物為研究對象，根據(jù)粒度參數(shù)、概率累積曲線和有孔蟲的碳氧同位素組成等綜合分析，識別出多次濁流沉積事件，年齡均為晚更新世中晚期，全新世未見發(fā)育。趙玉龍等[12]通過粒度參數(shù)和XRF元素掃描及電子探針測試對南海南部MD05-2895站位末次冰期的深海沉積物進(jìn)行分析,共發(fā)現(xiàn)5處濁流沉積層且均具有向上變細(xì)的正粒序特征。周楊銳等[13]通過對南海北部A和B兩個巖芯沉積物進(jìn)行粒度分析，認(rèn)為A巖芯沉積物出現(xiàn)地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象與沉積物失穩(wěn)和滑塌所引起的濁流沉積有關(guān)。

圖 1 南海北部陸坡神狐海域區(qū)域位置圖（A）及SH-CL38站位取樣位置圖（B）A摘自 Su 等[32],B摘自Yang等[33-34]。Fig.1 Geographic location map of the Shenhu Area on the northern continental slope of the South China Sea (A),sampling location map of the SH-CL38 station(B)A.modified from Su et al[32],B. modified from Yang et al[33-34].

南海北部陸坡區(qū)流系十分復(fù)雜，不同沉積動力之間相互影響、相互觸發(fā)[14-15]。研究表明，南海北部陸坡區(qū)神狐海域海底峽谷群的沉積物經(jīng)常發(fā)生失穩(wěn)，甚至有的已經(jīng)發(fā)生滑塌[16]。通過地震反射剖面和數(shù)值模擬的差異性，研究者在大范圍和宏觀上對神狐海域海底峽谷群的深水沉積作用和沉積相進(jìn)行了詳細(xì)的類型劃分和特征描述，認(rèn)為廣泛發(fā)育重力流及濁流沉積[17]。通過2D/3D地震資料，Su等[18]認(rèn)為南海北部陸坡沉積物主要是以重力流搬運(yùn)方式為主。Chen等[19]利用高密度的地震資料建立海底峽谷群的沉積模式，不僅識別出深水沉積體系，而且還分析了沉積物供給和沉積物失穩(wěn)對峽谷群的不同影響。這些研究多集中在神狐海域的含水合物層或峽谷的上游區(qū)，這些區(qū)域大多含甲烷水合物，具有典型的沉積物特征[20]、沉積速率[21]、生物指標(biāo)[22]、沉積相[23]和地震反射特征[3]，對峽谷區(qū)下部沉積物的研究較少，具體的沉積特征、水動力條件和制約因素仍不清楚。

本文以神狐海域海底峽谷群12號峽谷脊部下游的SH-CL38站位巖芯沉積物為研究對象，根據(jù)沉積物巖性特征、粒度參數(shù)及有孔蟲的氧同位素組成并結(jié)合AMS14C年齡進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)存在兩處異常沉積層，它們具有不同的沉積特征、水動力條件和影響因素，為深水沉積體系下研究沉積物的微觀變化、水動力改變和環(huán)境演化研究提供依據(jù)。

1 區(qū)域概況

南海是西太平洋最重要的邊緣海之一，位于歐亞板塊、太平洋板塊和印度洋板塊的交匯處，面積約為350×104km2，平均水深約1350 m[24]。南海北部陸坡為被動型大陸邊緣，水深為500～3500 m，屬于深水沉積環(huán)境[25]。大陸架平坦開闊，陸坡地形較為復(fù)雜，底流十分活躍，發(fā)育大量峽谷水道、海底滑坡、泥底辟和海底斷層等地貌[26]。

神狐海域位于南海北部陸坡中段神狐暗沙的東南海域附近，即西沙海槽與東沙群島之間，構(gòu)造上屬于珠江口盆地珠Ⅱ凹陷的白云凹陷[27]（圖1A）。中中新世以來，受河流輸入和陸坡地形的影響，白云凹陷發(fā)生側(cè)向遷移和垂向疊加從而發(fā)育大量深水水道、海底峽谷和沉積物失穩(wěn)等，呈現(xiàn)類型多樣、相互疊置、成因復(fù)雜的深水沉積特征[28-29]。該區(qū)域發(fā)育有17條海底峽谷群（圖1B），垂直于陸坡并呈NNW-SEE向線狀分布，區(qū)內(nèi)水深約500～1500 m，是深水沉積物搬運(yùn)的重要通道和陸源碎屑物質(zhì)的重要沉積場所。此外，海底峽谷也是濁流和滑塌的頻發(fā)區(qū)域[30-31]。

2 材料和方法

SH-CL38站位位于南海北部陸坡神狐海域，珠江口外海底峽谷群12號峽谷的脊部下游（圖1B），于2018年7月由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局HYSH201805航次通過重力取樣獲得。SH-CL38站位水深為1288 m，巖芯長約800 cm。沉積物取到甲板上之后，按照0.5 m間距進(jìn)行切割，將首尾密封好后立即封存在4 ℃冰箱中。我們以2 cm等間距分樣，密封冷凍保存，等待分析。

2.1 粒度分析

對巖芯沉積物以10 cm為間隔進(jìn)行取樣，先選取67個樣品進(jìn)行粒度測試，后對異常沉積層進(jìn)行加密，每兩個樣品間隔為2 cm，增加了22個樣品。因此，本研究共對89個樣品進(jìn)行了粒度測試分析。

粒度分析的前處理步驟如下：首先取0.5～1 g樣品放入離心管底部，加入15 mL濃度為15%的H2O2去除有機(jī)質(zhì)雜質(zhì),充分震蕩搖勻后靜置24 h；待反應(yīng)完全后，加入5 mL濃度為10%的HCl去除鈣質(zhì)生物，微晃動離心管使樣品和HCl混合均勻，再靜置12 h；待沉積物中的鈣質(zhì)充分反應(yīng)后，加入MiliQ水，并反復(fù)離心直至離心管中的剩余沉積物呈中性。粒度測試在自然資源部國家海洋局第一海洋研究所完成。儀器為英國Malvern公司產(chǎn)Mastersizer2000激光粒度分析儀，粒徑范圍為0.02～2 000 μm，測試的相對誤差＜2%。

2.2 有孔蟲的氧同位素組成

為獲得分辨率較高的氧同位素數(shù)據(jù)，我們對沉積物共進(jìn)行兩次取樣。第一次取樣是以20 cm為間隔，挑選38個沉積物樣品，第二次取樣以1 m為間隔，挑選8個加密樣品，共計46個沉積物樣品。測試時，首先按照微體古生物分析方法對有孔蟲進(jìn)行挑選和處理：用超純水浸泡24 h使沉積物充分分散后，將沉積物放在240目（孔徑為63 μm）標(biāo)準(zhǔn)銅篩上，用去離子水沖洗并震蕩以完全除去泥質(zhì)沉積物，分離出粒徑超過63 μm的粗組分。然后將粗組分在常溫下晾干，在顯微鏡下挑選20～30枚殼體完整、無黑點(diǎn)、無泥質(zhì)充填的浮游有孔蟲（G.ruber）用于氧同位素測試。上機(jī)前，先將挑選好的有孔蟲移至玻璃小管中，在顯微鏡下將殼體壓為2～3瓣，同時拋棄大塊填充物。這些碎的殼體首先用濃度為10%的雙氧水浸泡30 min；移出廢液，再加入濃度為99.9%的無水乙醇，用40 kHz的超聲波清洗1 min；最后用去離子水沖洗至中性。將清洗后的樣品用60 ℃的烘箱干燥 5 h，再轉(zhuǎn)移到Gasbench質(zhì)譜聯(lián)用裝置中測定碳氧同位素比值。該測試是在青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室完成，測試儀器為Thermo Fisher公司的Delta V穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀。儀器分析精度為0.05‰，樣品池溫度為72 ℃，反應(yīng)時間為1 h，標(biāo)準(zhǔn)參照中國國家碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)（GBW04405）和國際標(biāo)準(zhǔn) （NBS19）。

2.3 AMS14C定年

本研究共挑選12個沉積物樣品進(jìn)行AMS14C測年。在浸泡、過篩、沖洗烘干后，在顯微鏡下挑選完整、未污染的單種浮游有孔蟲（G.ruber），每個樣品至少10 mg。樣品制備方法與有孔蟲氧同位素組成測試的前處理方法相同。然后送往青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室測試。測試儀器為National Electrostatics Corporation （NEC, Middleton,Wisconsin, USA）加速器質(zhì)譜儀，測試條件為0.5MV Pelletron。

3 結(jié)果

3.1 巖性和粒度參數(shù)特征

SH-CL38站位的巖芯沉積物主要由粉砂和黏土組成（圖2）。其中粉砂組分的平均含量為74%；545 cm層位的含量為83%；455 cm層位的含量為67%。黏土組分的平均含量為24%，455 cm層位的含量為33%；545 cm層位的含量為15%。砂組分含量較少，平均含量僅為2%。

SH-CL38站位巖芯沉積物在垂向上巖性和粒度參數(shù)呈不均一變化（圖2）。根據(jù)粒度參數(shù)的變化將該巖芯劃分為3個層段：第Ⅰ層段（0～285 cm）砂組分平均含量為2.71%，平均粒徑為6.62～7.18Φ，分選系數(shù)為1.29～1.63，分選較差，偏度為?0.47～1.03，峰度為1.77～2.17。第Ⅱ?qū)佣危?85～615 cm）沉積物的砂含量減少，顆粒表現(xiàn)為粗-細(xì)-粗的變化過程。粒度參數(shù)波動頻率較大，平均粒徑為6.53～7.68Φ，分選系數(shù)為1.18～1.49，分選較差，偏度為?1.00～1.16，峰度為1.61～2.12。第Ⅲ層段（615～800 cm）不含砂組分，粉砂的平均含量為73%，黏土的平均含量為27%，各粒度參數(shù)變化較小，平均粒徑為7.18～7.53Φ，分選系數(shù)為1.21～1.32，偏度為0.99～1.04，峰度為1.63～1.76。

3.2 有孔蟲的氧同位素組成

SH-CL38站位有孔蟲的氧同位素組成為?2.66‰～0.27‰（圖2）。巖芯第Ⅱ?qū)佣危?85～615 cm）的氧同位素組成變化較大，在331 cm處為最低值（?2.66‰），619 cm處為最高值（0.27‰）。

3.3 AMS14C定年

根據(jù)AMS14C定年結(jié)果（表1）、浮游有孔蟲的氧同位素組成（圖2）并參照LR04站位氧同位素組成[35]構(gòu)建SH-CL38站位的年代框架。首先巖芯0～102 cm劃分為氧同位素1期，有孔蟲的δ18O值變化為?0.20‰～?2.53‰，代表著MIS1溫暖的沉積環(huán)境。130～132 cm層段的年齡為26348 cal.aBP，155～157 cm層段的年齡為37368 cal.aBP，平均沉積速率為2.27 cm/ka，因次將137 cm層位作為氧同位素2期和3期的界線。不過該巖芯MIS2層段的沉積物記錄較少，MIS3又未見底，因此，SH-CL38站位巖芯沉積物記錄的是50 kaBP以來的全新世沉積和晚更新世沉積。

表 1 SH-CL38站位的AMS14C定年結(jié)果Table 1 AMS14C dating results of SH-CL38 station

圖 2 巖性組分、粒度參數(shù)及有孔蟲氧同位素組成Fig.2 Lithological components, particle size parameters and foraminifera oxygen isotope compositions

值得注意的是，出現(xiàn)255～257和365～567 cm層位年齡數(shù)據(jù)均超過43500 cal.aBP、而405～407 cm層位的年齡變年輕僅為38340 cal.aBP的現(xiàn)象。462～464 cm以下的地層年齡均大于43500 cal.aBP，超過AMS14C的準(zhǔn)確定年范圍（表1），其余年齡利用Calib 6.01軟件中的Marine09數(shù)據(jù)庫將14C年齡校正為日歷年齡。

4 討論

4.1 SH-CL38站位的沉積特征

沉積物的粒度參數(shù)記錄了物質(zhì)搬運(yùn)、沉積、再懸浮以及再沉積的水動力特點(diǎn)，能夠反演沉積環(huán)境中的水動力條件和搬運(yùn)方式[36-37]。其中粒度參數(shù)的偏度和峰度能敏感地反映粒度粗細(xì)端元的變化，對區(qū)分不同搬運(yùn)動力和沉積環(huán)境有重要意義[38]。

SH-CL38站位巖芯沉積物的平均粒徑為6.53～7.68Φ，與神狐海域GMGS01區(qū)的4個站位平均粒徑分布范圍（6.2～7.9Φ）相似[28]。SH-CL38站位巖芯第Ⅰ層段（0～285 cm）砂組分的平均含量為2.71%，平均粒徑為6.62～7.18Φ，分選較差，有孔蟲的δ18O值為?2.53‰～?0.04‰，表明該層段屬于水動力較強(qiáng)的半深海沉積環(huán)境。雖然255～257 cm層段的年齡大于43500 cal.aBP，但該層段的粒度參數(shù)和巖性組成并沒有明顯變化。但在285 cm層位以后，沉積物的粒度明顯變細(xì)，分選系數(shù)和峰度值也變小，有孔蟲的δ18O值出現(xiàn)降低并波動變化（圖2），表明巖芯在285 cm層位沉積環(huán)境發(fā)生了變化。巖芯第Ⅱ?qū)佣危?85～615 cm）存在兩段明顯不同的粒度參數(shù)特征，據(jù)此分為285～505和505～615 cm兩個層段進(jìn)行研究。其中285～505 cm層段的沉積物顆粒較細(xì)，僅在361～371、383～399和407～425 cm等層位出現(xiàn)少量砂組分，粒度參數(shù)波動頻率大并出現(xiàn)峰值（圖2）。其中395 cm的平均粒徑為7.17Φ，459 cm的平均粒徑為7.68Φ，平均粒徑的變化呈現(xiàn)粒度向上變細(xì)的正粒序特征；沉積物的偏度在該層段的395和425 cm處出現(xiàn)負(fù)值；分選系數(shù)（1.27—1.49—1.18）和峰度（1.65—2.12—1.61）也呈現(xiàn)先增大后減小的韻律變化，并均于395 cm層位達(dá)最大值。505～615 cm層段的平均粒徑為7.05～6.53Φ，該層段平均粒徑變小，即顆粒較285～505 cm層段變粗；分選系數(shù)為1.32～1.48，分選變差；偏度變化較??；峰度為1.81～1.96。浮游有孔蟲的δ18O值在505～615 cm層段為?0.95‰～0.24‰，而在上部285～505 cm層段可達(dá)到?2.66‰～?0.80‰，出現(xiàn)一定的負(fù)異常現(xiàn)象，這比南海其他站位氧同位素變化幅度更大[39-40]。巖芯第Ⅲ層段（615～800 cm）的沉積物全部由粉砂和黏土組成，平均粒徑為7.18～7.53Φ，偏度、峰度變化均較?。▓D2），有孔蟲的δ18O值為?1.08‰～0.27‰，指示了水動力較弱的深海沉積環(huán)境。

濁流和海底滑塌都是海洋中常見的重力流活動，常表現(xiàn)為沉積物粒度的突然變化，因此，沉積物的粒度參數(shù)被認(rèn)為是識別濁流和海底滑塌最可靠的標(biāo)志[15]。李軍等[41]對沖繩海槽A23孔的研究認(rèn)為，沉積物粒度參數(shù)和粒度組成的突然變化代表了濁流沉積，通常具有粒徑變粗、分選變差、偏度出現(xiàn)負(fù)值及砂含量增加等特征，這與SH-CL38站位巖芯第Ⅱ?qū)佣萎惓３练e層的粒度參數(shù)變化相似。然而，巖芯第II層段的粒度分布并沒有呈現(xiàn)出濁流沉積典型的鮑馬序列特征。章偉艷等[11]指出并不是所有的濁流沉積層都能記錄完整的鮑馬序列。Shanmugam[42]對世界各海區(qū)長達(dá)6000多米的巖芯進(jìn)行了觀察和描述，認(rèn)為濁流沉積的判別標(biāo)志為顆粒向上變細(xì)的正粒序及沉積物底部發(fā)育沖刷構(gòu)造。SH-CL38站位巖芯第Ⅱ?qū)佣伟l(fā)育兩段粒度參數(shù)明顯不同的層段，其中385～395和459～555 cm層段沉積物的平均粒徑指示了向上變細(xì)的正粒序，285～505 cm層段的偏度出現(xiàn)兩次負(fù)值，分選系數(shù)和峰度呈現(xiàn)一定的韻律變化。浮游有孔蟲的δ18O值呈一定的負(fù)偏（圖2），加之，SH-CL38站位沉積物AMS14C年齡在巖芯第II層段還出現(xiàn)新老倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這些證據(jù)均表明巖芯第II層段受到了事件沉積的影響，發(fā)育非正常沉積層。zhao等[12]發(fā)現(xiàn)南海南部MD05-2895站位末次冰期的濁流沉積層也出現(xiàn)類似的粒度特征。

4.2 異常沉積層的判別及成因機(jī)制

海底峽谷沉積物的搬運(yùn)方式和沉積過程一直是深水沉積體系研究的關(guān)鍵[43]。南海北部陸坡神狐海域海底峽谷群的地質(zhì)構(gòu)造及水動力條件復(fù)雜，是研究深水沉積的理想地區(qū)[44]。研究表明，神狐海域峽谷群的11-17號海底峽谷沉積物搬運(yùn)的主要動力是由構(gòu)造作用控制的重力流沉積，如滑動、滑塌、碎屑流及濁流等[40]。

4.2.1 異常沉積層的判別

除巖性和粒度參數(shù)外，粒度的概率累積曲線可以反映沉積環(huán)境水動力的搬運(yùn)方式。當(dāng)粒度頻率曲線為正態(tài)分布時，概率累積曲線應(yīng)為一條直線。具有不同粒級組分時，概率累積曲線則表現(xiàn)為不同斜率相互疊加的直線段，斜率越大說明分選性越好，代表著推移、躍移和懸浮三種不同的搬運(yùn)方式[45-46]。SH-CL38站位的粒度頻率曲線多以單峰的正態(tài)分布為主，第Ⅰ層段多數(shù)峰寬且平緩，第Ⅱ?qū)佣斡辛６确植驾^為集中的高峰，也出現(xiàn)寬緩的單峰，第Ⅲ層段分選較好，為粒度分布較為集中且眾數(shù)小于10 μm的單峰?？梢妿r芯第Ⅰ層段和第Ⅲ層段的沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，第II層段沉積環(huán)境較為復(fù)雜。下文將重點(diǎn)討論巖芯第II層段（285～615 m）異常沉積層的沉積環(huán)境。由于第II層段存在兩段明顯不同的粒度參數(shù)特征，因此將第II層段分為兩部分進(jìn)行分析。

（1）285～505 cm層段

巖芯285～505 cm層段的粒度頻率曲線為粒度集中分布的單峰（圖3），眾數(shù)小于10 μm。概率累積曲線表現(xiàn)為斜率較緩的一段式和兩段式分布，分選較差，表明沉積物是以懸浮組分為主。其中395 cm層位的概率累積曲線為懸浮組分大于85%的一段式；369、409和425 cm層位的概率累積曲線表明沉積物的懸浮組分大于90%，分選較差，懸浮總體對應(yīng)的粒度區(qū)間較寬，主要粒徑為4～9Φ。

（2）505～615 cm層段

巖芯505～615 cm層段的粒度頻率曲線呈寬緩的單峰分布（圖4），眾數(shù)大于10 μm，顆粒較285～505 cm層段變粗。概率累積曲線呈以懸浮組分為主的兩段式分布，懸浮組分大于90%，主要粒徑為3～9Φ，呈現(xiàn)受重力流影響快速堆積的特征。

粒度C-M圖是研究沉積環(huán)境的理想指標(biāo)之一，其中C值是概率累積曲線上1%對應(yīng)的粒徑，M值是50%處對應(yīng)的粒徑[47]。濁流及重力流是攜帶物質(zhì)發(fā)生的快速搬運(yùn)沉積，沉積物幾乎都是以懸浮的搬運(yùn)方式為主，因此濁流沉積的樣品點(diǎn)一般在粒度C-M圖上落在懸浮區(qū)，與C=M基線平行并呈線性排列，不同于牽引流沉積的三段式[48-49]。在粒度CM圖上，285～505 cm層段的粒度M值為8～25，C值為200～400，C與M成比例增加，表現(xiàn)為近平行于C=M基線的遞變懸浮方式（圖5），為濁流沉積的典型特征，其他3個層段的樣品點(diǎn)均分散分布并主要位于深海靜水遠(yuǎn)洋懸浮區(qū)域。結(jié)合巖芯粒度參數(shù)變化及該站位位于峽谷脊部下游的深水環(huán)境，判斷巖芯285～505 cm層段發(fā)育濁流沉積，505～615 cm層段推測可能受重力流影響較大，但該層段的總體砂含量均較少，可能是由于濁流或重力流的幅度較小，僅影響了小范圍的沉積物。后續(xù)研究中我們會對異常層段的沉積物和正常層段沉積物的物源信息進(jìn)行對比，以期解決這個問題。

圖 3 SH-CL38站位369、395、409和425 cm處的粒度頻率曲線和概率累積曲線Fig.3 Particle size frequency curves and cumulative probability curves of SH-CL38 samples at 395 cm、407 cm、409 cm and 425 cm respectively.

圖 4 SH-CL38站位545 和615 cm處的粒度頻率曲線及概率累積曲線Fig.4 Particle size frequency curves and cumulative probability curves of SH-CL38 samples at 545 cm and 615 cm in depth

圖 5 SH-CL38站位的粒度C-M圖Fig.5 Grain size Distribution in C-M diagram of SH-CL38 samples

4.2.2 異常沉積層的成因探討

南海北部陸坡神狐海域海底峽谷的沉積物除受海平面變化、河流輸入等影響較大外，風(fēng)塵、海底底流及重力流活動也有重大貢獻(xiàn)[7]。研究站位位于峽谷脊部下游的深水環(huán)境，其中風(fēng)塵輸入對沉積物的影響較穩(wěn)定，而沉積物被底流持續(xù)改造一般會表現(xiàn)出牽引流的沉積特征，分選較好，且具有向上突變的接觸關(guān)系[50]。因此，風(fēng)塵和底流不足以引起SH-CL38站位巖芯第II層段粒度參數(shù)及有孔蟲δ18O值的異常變化。

（1）深水沉積作用

深海沉積作用類型多樣，沉積過程復(fù)雜[51]。南海北部峽谷內(nèi)的深水沉積主要為重力流、等深流和內(nèi)波作用[52]。重力流一般具有間斷性和爆發(fā)性，常伴隨大量碎屑物質(zhì)的快速堆積。等深流作用主要通過黑潮南海分支和中層環(huán)流水對沉積物進(jìn)行侵蝕搬運(yùn)，而內(nèi)波作用則是對底部沉積物進(jìn)行持續(xù)改造[40]。海洋沉積中，海底峽谷內(nèi)重力流和濁流頻發(fā)，濁流是最常見的重力流活動之一，多發(fā)育在陸架斜坡和深海盆地[53]。王一凡等[15]認(rèn)為珠江的河流會穿過南海北部陸架輸送大量陸源物質(zhì)搬運(yùn)至海底峽谷，常引起邊坡失穩(wěn)甚至造成沉積物滑塌，使峽谷內(nèi)成為濁流易發(fā)區(qū)。SH-CL38站位巖芯沉積物的顆粒較細(xì)，以黏土質(zhì)粉砂為主，而巖芯第II層段505～615 cm與發(fā)育濁流沉積的285～505 cm層段粒度參數(shù)明顯不同，顆粒明顯變粗，分選變差，以懸浮組分為主，推測可能是受重力流的影響發(fā)生了沉積物失穩(wěn)。該站位巖芯沉積物在海底峽谷內(nèi)不僅受南海中層與深層環(huán)流水的共同作用，還被重力流或濁流等深水沉積作用在很大程度上進(jìn)行分選改造，影響著沉積物的再搬運(yùn)和再沉積過程。

（2）海平面的變化

末次冰期以來，全球海平面的變化十分活躍（圖6），發(fā)生了多次海平面快速變化的事件，海平面最低可達(dá)到?130 m左右，直到全新世才逐漸趨于穩(wěn)定[54]。SH-CL38站位位于神狐海域海底峽谷群12號峽谷脊部的下游，巖芯第II層段異常沉積層（285～615 m）屬于末次冰期，全新世發(fā)育正常沉積。異常沉積層具有兩段明顯不同的粒度參數(shù)變化，本研究通過巖性、粒度參數(shù)及有孔蟲的δ18O值變化的綜合分析，認(rèn)為285～505 cm層段發(fā)育濁流沉積，而505～615 cm層段推測是受重力流影響發(fā)生的沉積物失穩(wěn)，為沉積物再搬運(yùn)和再沉積的產(chǎn)物。因此，我們推斷該站位的異常沉積層與海平面變化密切相關(guān)。海平面在末次冰期持續(xù)降低，大量陸源物質(zhì)被搬運(yùn)到南海北部陸坡沉積，同時海底峽谷較陡的地形也為濁流沉積提供了有利條件。海平面變化時期，沉積事件之間常相互影響，相互作用，海底峽谷內(nèi)頻繁發(fā)生重力流或濁流活動，濁流搬運(yùn)進(jìn)一步引起沉積物失穩(wěn)[55-56]。地球物理資料表明在海底峽谷下游沉積物經(jīng)常發(fā)生失穩(wěn)造成滑塌，從而引發(fā)濁流[45]。不過，海平面波動可能并不是直接因素，引發(fā)濁流通常是一些陣發(fā)性事件，如坍塌、海嘯、火山及地震等[57]。因此，結(jié)合SH-CL38站位末次冰期的沉積特征和對異常沉積層影響因素的綜合研究，我們認(rèn)為該站位發(fā)育的異常沉積受深水沉積作用和海平面變化的影響較大，其中285～505 cm層段發(fā)育濁流沉積，而505～615 cm層段可能是濁流或重力流引發(fā)的沉積物失穩(wěn)。

圖 6 西太平洋海平面變化圖[57-60]Fig.6 Sea-level changes with time in the Western Pacific[57-60]

5 結(jié)論

（1）SH-CL38站位發(fā)育約50 ka以來的沉積，沉積物為黏土質(zhì)粉砂，顆粒較細(xì)。根據(jù)巖性組成、粒度參數(shù)和有孔蟲氧同位素組成變化將該巖芯劃分為3個層段，其中第Ⅰ層段（0～285 cm）為水動力較強(qiáng)的半深海沉積環(huán)境；第Ⅱ?qū)佣危?85～615 cm）具有兩段明顯不同的粒度參數(shù)特征，浮游有孔蟲δ18O值出現(xiàn)負(fù)偏，AMS14C年齡也出現(xiàn)新老倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，表明該層段沉積環(huán)境復(fù)雜，發(fā)育異常沉積層；第Ⅲ層段（615～800 cm）為水動力較弱的深海沉積環(huán)境。

（2）該站位巖芯第Ⅱ?qū)佣危?85～615 cm）的異常沉積層根據(jù)粒度參數(shù)和有孔蟲δ18O值的變化分為285～505和505～615 cm兩個層段，結(jié)合概率累積曲線和粒度C-M圖進(jìn)一步分析其沉積環(huán)境，認(rèn)為285～505 cm層段發(fā)育濁流沉積，而505～615 cm層段推測可能是重力流引發(fā)的沉積物失穩(wěn)。

（3）通過對海底峽谷脊部下游SH-CL38站位的微觀地球化學(xué)分析，認(rèn)為在海底峽谷的復(fù)雜深水環(huán)境中，該站位巖芯第Ⅱ?qū)佣伟l(fā)育的異常沉積層不僅受到深水沉積作用的分選改造，而且還與末次冰期海平面的變化密切相關(guān)。