南海东北部晚第四纪地层不整合的发现及其地质意义

王树民　陈泓君　钟和贤

摘要　根据D1A段单道地震剖面反射特征发现了南海东北部晚第四纪地层不整合，并被第四系浅钻ZK3孔岩心的岩性、古生物和测年所证实。上部不整合造成中更新统顶部至上更新统上部间的缺失。该不整合主要是由于末次冰期盛冰期海平面下降形成，其次是受末次冰期前局部构造变动的影响。据测年推算.15.6ka B.P.海平面相对现代海平面下降了146m，当时的古海岸线位于距今海岸约170km处。这就为南海东北部末次冰期盛冰期海平面下降幅度提供了实际证据。

关键词　南海东北部　晚第四纪　地层不整合　末次冰期盛冰期　海平面变化

本文资料主要来自1999年12月完成的“F50（汕头）1:100万海洋区域地质调查与编图”项目中海洋地质补充调查成果。补充调查在该区除了按规范进行海底地质取样外，还完成了四个第四系浅钻和两条模拟单道地震剖面测量（图1）。在D1单道地震剖面的D1A段和ZK3浅钻中发现了中更新世晚期与晚更新世早、中期地层不整合。这个不整合对南海东北部晚第四纪地质研究具较大意义。本文是在对D1A段单道地震剖面的解释和对ZK3孔岩心样品测试的基础上，进一步论述这个不整合的特征、形成时间及其形成原因。

图1　D1A单道地震剖面和ZK3钴孔位置图

Fig.1　Location of single seismic profile D1A and core ZK3

1　不整合的特征

这个不整合不仅在单道地震剖面中有非常明显的反映，而且在ZK3孔岩心的岩性、古生物、测年中得到证实。

1.1　不整合在地震反射界面中的反映

D1A段单道地震剖面位于台湾浅滩以西外陆架至上陆坡部位，水深为45～375m。在获得清晰反射记录中，自上而下可划分出6个主要反射界面（R0～R5）和相应的地震层组（A～F）.在R2～R3和R3～R4间，还可以划分出 、 、 三个次要界面（图2）。在41点、46点和53点的反射界面中，很明显地发现了R1切割了R2，形成了本区规模较大的地层不整合（上部不整合）；在48～51点间，又明显地发现R2切割了 和 形成下部局部不整合（图2），显示了上、下界面的交角达10°左右（图3）。

1.2　不整合在ZK3孔岩心中的岩性、古生物及测年中的反映

1.2.1　不整合面为明显的岩性界面

地震剖面显示的上部不整合被ZK3孔揭露，孔深11.7m为不整合面。该面上覆沉积层为粘土质粉砂，其中粉砂质量分数约54.6%，粘土约33.3%；碎屑中有丰富的贝壳碎片，还有少量的黄铁矿（0.032%）和海绿石（0.005%）。下伏沉积层为粉砂质细砂，其中细砂含量约51.7%，粉砂约29.9%；碎屑中有贝壳碎片和完整贝壳，也有少量黄铁矿（0.022%）和海绿石（0.007%）。下伏沉积层具有明显的微斜层理，与上覆沉积有明显的构造差异。可见，这个不整合为明显岩性差异界面，而且钻孔揭露的深度与地震解释界面（R1）较为吻合。

1.2.2　不整合面为古生物不连续面

为了满足1:100万编图，对ZK3孔岩心进行较大间距的古生物分析，其中在孔深8.0m和12.5m处做了有孔虫和钙质超微化石鉴定（由广州海洋地质调查局实验测试中心承担）。鉴定结果为：8.0m处的浮游有孔虫含量为42.03%，钙质超微化石为NN21带；12.5m处的浮游有孔虫含量为15.15%，钙质超微化石为NN19带（图4）；据此并结合岩性可推测，上部不整合面（R1）的上覆沉积为水较深的浅海环境；下伏沉积为水较浅的滨海环境。其间钙质超微化石缺失了NN20带，到底是由于不整合导致沉积间断，还是由于取样间距过大造成的？结合岩性特征分析，很可能是不整合造成。可见，不整合面也为古生物不连续面。

1.2.3　不整合缺失一段时间的地质记录

为了对本区第四纪地层进行划分，还对ZK3孔岩心用14C和热释光法作年龄测定（由中国科学院广州地球化学所承担）。其中在孔深4.0m、8.0m、12.5m和18.0m处分别测得年龄为（14730±330）a、（15.2±1.2）ka、（212.5±17.3）ka和（288.5±23.0）ka。用沉积速率法分别计算了上部不整合面上、下点的年龄值。结果为：不整合面上点年龄为15.6ka，下点年龄为201.0ka。可见，该不整合面以上为晚更新世晚期以来的沉积，以下为中更新世晚期以前的沉积，其间缺失了中更新世晚期顶部至晚更新世早、中期的沉积，即大致缺失了185.4ka的地质记录。

综上所述，由单道地震发现的南海东北部晚第四纪地层不整合，与ZK3孔岩心岩性、古生物、测年所表现出的特征较为一致。据此，尽管对ZK3岩心取样间距较大，但仍可肯定这个不整合的存在，并能大致确定它的形成时间。

图2　D1A单道地震剖面解释图

Fig.2　Single seismic profile D1A interpretation

R0～R5—地震反射界面； —Qhbj—上更新统南卫组上段至全新统北尖组； —中更新统北卫组上段、中段、下段；Qp1—下更新统；Ⅰ—第一级陆坡；Ⅱ—第二级陆坡；Ⅲ—第三级陆坡；Ⅳ—第四级陆坡；

50m—ZK3井终井深度；11.7m—不整合并深；－146m—古海岸线距今海面深度

图3　D1A单道地震剖面显示的倾斜不整合

Fig.3　Showing tilted unconformity of single seismic profile D1A

图4　ZK3孔综合柱状图

Fig.4　Core ZK3 gcneral column

2　南海东北部晚第四纪地层不整合的地质意义

众所周知，一般的地层不整合是由于地质构造运动造成，海区第四纪地层不整合主要是由于海平面变化造成。海区第四纪海平面变化与古气候和新构造运动密切相关。下面仅就上述的不整合讨论南海东北部末次冰期盛冰期海平面位置及其形成原因。

2.1　南海东北部末次盛冰期古海面高度

某一地质时期的古海面可用沉积、古生物、海底古地貌和古岸线等确定。南海东北部晚更新世晚期的古岸线，据D1A单道地震剖面（图2）分析，应在上部不整合面（R1）顶超的最低点（53点）附近，距今岸线约170km。该点现代水深为131m,R0～R1的沉积层厚约15m，即当时古海面位于现代海面—146m；其形成时间，应在据ZK3孔确定的15.6ka以前。关于玉木冰期盛冰期海平面的下降幅度，国内外学者做过较多研究，认为黄海和渤海沿海地带距今20.0～15.0ka的古海平面在－150～－160m左右（赵希涛等，1979），南海北部约在－130m左右（冯志强等，1996）。可见，本区末次冰期盛冰期海平面下降幅度及形成时间与以往推测的较为接近，这就为南海北部玉木盛冰期最低海面位置提供了实际证据。

2.2　南海东北部晚第四纪海平面变化的原因

第四纪全球海平面变化主要与全球性的古气候变化相关，其次还受构造运动和沉积物压实影响。据R.F.Flint（1971）计算，末次冰期盛冰期时，全球冰约71.36×106km3（折合成水），冰后期融化了47.3×106km3，可使海面上升132m，若考虑海底均衡下降1/3，则可使海面上升92m。上述本区末次冰期海平面下降了146m，是相对现代海平面的综合海平面变化，其主要原因，据所推算的形成时间无疑是由于末次冰期盛冰期造成的，但也不可避免地受到构造作用和沉积物压实的影响，若假设这些影响也约占1/3，那么实际海平面下降约为97m。据ZK3孔推算，上部不整合缺失了201.0～15.6ka的沉积，这一时期已超出末次冰期下限；而且D1A剖面ZK3孔处B层（R1～R2）厚为2.4m，而37点和42点处B层厚约18m。显然，201.0ka后至末次冰期前是有沉积的，不同地段B层厚度不同是由于断层（F）及局部地壳升降差异影响，使下降盘保留了较多的沉积。因此，可以推测本区古海面变化中明显地受到局部构造变动的影响。同样，下部倾斜不整合的形成也可能受到更早期构造影响。

据新构造运动研究，晚第四纪南海北部沿岸以地壳断块差异运动和间歇升降为主，而且是西弱东强，据此及D1A剖面所表现的现象，推测本区在末次冰期之前地壳有一次振荡运动，使地层发生轻微褶皱和断裂作用，然后由于末次冰期海平面变化才造成地层被剥蚀而形成不整合。类似这样的过程，在这以前还可能有几次，从图2可以看出，南海东部陆架和陆坡从早更新世以来至少经过四个阶段，由于海平面多次变化和地壳运动，沉积物逐步向海方向进积而形成的（图2、图5）。

3　结论

（1）南海东北部晚第四纪以来地层存在两个较明显的不整合，其中以中更新统顶部与上更新统上部不整合最明显，且规模较大。这个不整合不仅在单道地震反射波中有清楚的反映，而且被ZK3孔岩心的岩性、古生物和测年资料所证实。

图5　南海东北部晚第四纪地层不整合演化简图

Fig.5　A sketch map showing the uncomformable evolution of the Late Quaternary strata in northeastern South China Seas

（2）该不整合主要是由于末次冰期盛冰期海平面下降造成，其次是受末次冰期以前地壳差异升降造成地层轻微褶皱和断裂的影响。本区在15.6ka海平面相对现代海平面下降146m，当时的古海岸线位于距今海岸线约170km处。这就为本区末次冰期盛冰期海平面下降幅度提供了实际证据。

参考文献

1.中国科学院南海海洋研究所海洋地质构造研究室.1988.南海地质构造与陆缘扩张.北京：科学出版社，307～312.

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3.黄玉昆，邹和平，张珂.1995.新构造学.广州：广东省地图出版社，229～249.

4.冯志强，冯文科，薛万俊等，1996，南海北部地质灾害及海底工程地质条件评价.南京：河海大学出版社，17～49.

5.杨子赓主编.2000，海洋地质学.青岛：青岛出版社，283～301.

THE FOUNDATION OF LA TE QUATERNARY STRATA UNConFORMITY AND THEIR GEOLOGICAL SIGNIFICANCE IN THE NORTHEASTERN SOUTH CHINA SEAS

Wang Shumin Chen Hongjun Zhong Hexian

（Guangzhou Marine Geological Survey,MLNR,Guangzhou,510760,China）

Abstract

According to the reflection characters of D1A segment in the single seismic profile,we discover the late Quaternary strate unconformity in northeastern South China Seas,which is confirmed by the lithology,palseobiology and age of borehole ZK3.The upper unconformity engenders the sediment absence of top middle Pleistocene to top upper Pleistocene.It formed firstly by the sea level falling during pleniglacial of kataglacial;secondly,affected by the local tectonic variance before the kataglacial.The sea level has fallen relatively 146m to modern sea level in 15.6 ka B.P.,when the paleocoast-line sited off 170km to modern coast-line at that time,and provided the evidence of the falling of sea level during pleniglacial in northeast area of the South China Seas.

Key words:northeastern South China Seas;late Quaternary;stratal unconformity;kataglacial and pleniglacial;sea level changes

注释