西北次海盆-西沙海槽区深水重力流及等深流沉积样式及其控制因素分析

Based on high resolution 2D/3D seismic, welling and drilling data, the complexes of deep-water depositional systems developed on the Northwest Sub-Basin to Xisha Trough area are analyzed, and the internal architecture as well as the plane distribution of the various deep-water depositional systems are summarized. Using CTD and current data as well as deep sea sediment sample data, 3D process-based modelling is applied to investigate numerical current simulation and sediment dynamics of contouritic deposition. Through the combination of deep-water sedimentology analysis and numerical simulation, the controlling factors on the development of varied deep-water depositional systems, as well as the relationship between deep-water depositional processes and bottom current activities, are identified. Therefore, this study is expected to provide new insights for the multidisciplinary understandings of the depositional framework and associated deep-sea circulation over the South China Sea continental margins.

本项目拟以西北次海盆-西沙海槽区深水重力流与等深流沉积体系为研究对象，基于高分辨率二维和三维地震、测井、钻井等地球物理和地质资料的精细解剖，刻画重力流和等深流（底流）沉积体系内部构成、空间展布及沉积组合样式。同时，依据南海北部区域历史温、盐、海流等物理海洋学资料，以及沉积物捕捉器和重力柱状样等深海沉积资料，诊断、模拟现今研究区深海洋流环流模式及泥砂输运过程。通过深水沉积体系精细解剖与物理海洋数值模拟结合，综合探讨研究区复杂地形地貌和底流样式条件下，重力流与等深流沉积形成演化与海洋地质环境变迁及深水底流活动可能存在的联系及响应。本项目能够为深水沉积学和物理海洋学多学科联合研究提供典型范例，所获认知可望能为南海大陆边缘深水沉积及深层海流演变的关键科学问题提供新认识。

本课题以海洋地震沉积学和物理海洋数值模拟理论为指导，研究西北次海盆-西沙海槽区深水沉积体系类型及其内部构成；该区深水沉积体系空间展布；复杂海底地形下深水底流活动数值模拟以及深水沉积精细解剖—重力流与等深流沉积共存的综合解释。项目经过三年执行，主要获得如下进展及认识：（1）研究区重力流沉积体系主要包括（a）起始于琼东南盆地西缘、经西沙海槽进入西北次海盆的琼东南盆地中央峡谷体系西沙海槽段，（b）西北次海盆海底扇体系，以及（c）西北次海盆西北陆缘陆坡限制型（无头型）峡谷（一统峡谷群和北西沙峡谷群）及滑移、滑塌沉积。主要发育的地震成因相包括深切的峡谷底、浊积水道、水道-天然堤复合体、浊积席状砂、远端朵叶体、块体流沉积和半远洋沉积；底流沉积体系主要包括底流沉积台地（西北陆坡区）和海山相关底流沉积体系（海山附近）。主要发育的地震成因相包括无沉积区、底流水道、犁沟、环槽、丘状漂积体、黏附型漂积体。（2）物理海洋3D基于过程的模拟方法结果显示，研究区受到南海中层水团（水深范围~300-1000/1500 m，整体呈反气旋方向）和南海深层水团（水深范围~1000/1500 m以下，整体呈气旋方向）底流行为影响。该区深水底流沉积过程主要受（a）南海中层水、深层水团自身演化条件、（b）海底地形坡度、（c）海底凸起/下凹地形、（d）科氏力效应和（e）周期性事件型海洋过程（如深水潮汐和中尺度涡旋）这四方面因素制约。（3）建立了中央峡谷-西沙盆底扇形成演化模式，总结中央峡谷多段式发育、多物源供给、多阶段充填特点，认为西部沉积物源供给的变化既是决定中央峡谷体系充填构成的主要因素，也是决定西北次海盆海底扇体系发育规模大小的关键因素。.基于本课题工作，揭示了南海西北陆缘深水重力流-底流沉积体系的复杂性和成因机制并系统地论证了南海中/深层环流活动对深水底流沉积体系的作用机制，阐明了复杂海底地形变化和多尺度海洋过程（深水潮汐和中尺度涡旋涡旋）强烈影响甚至主导中/深层环流内的区域性深水底流行为、进而影响深水底流沉积过程的动力学机制，为探索南海南北大陆边缘盆地构造演化差异性对油气成藏条件控制以及构造活化对琼东南盆地深水沉积体系发育的影响积累了大量资料和技术基础，为现代海洋过程和历史地质记录之间搭建桥梁并为海洋沉积与物理海洋多学科交叉建立契机。