5月18日，記者從中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所獲悉，在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)任務(wù)的支持下，該所研究員顏文和黎剛領(lǐng)導(dǎo)的“海洋環(huán)境地球化學(xué)”等研究團(tuán)隊(duì)，在南沙珊瑚島礁鉆探與構(gòu)造演化研究方面取得系列進(jìn)展。相關(guān)研究成果相繼發(fā)表于《美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)刊》《沉積地質(zhì)學(xué)》《亞洲地球科學(xué)》。
厘清南海的構(gòu)造演化歷史對(duì)于認(rèn)識(shí)板緣型邊緣海成因、完善板塊構(gòu)造理論具有重要意義。南沙地塊的裂離與南海海盆擴(kuò)張是緊密相連的構(gòu)造演化過(guò)程。近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)家在南海海盆（IODP 349航次）和北部陸緣（IODP 367和368/368X航次）領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施的國(guó)際大洋鉆探逐漸揭示了南海海盆的擴(kuò)張歷史。然而，由于南海南部構(gòu)造地層學(xué)研究程度較低，尤其缺乏科學(xué)深鉆，對(duì)于南沙地塊裂離的時(shí)代和過(guò)程了解非常有限。
據(jù)了解，由顏文和黎剛領(lǐng)導(dǎo)的“海洋環(huán)境地球化學(xué)”等研究團(tuán)隊(duì)，以厘清南沙地塊裂離歷史為主要科學(xué)目標(biāo)之一，2017年在南沙群島南緣珊瑚島礁實(shí)施完成了“南科一井”科學(xué)鉆探。該井是目前南海南部第一口穿透礁體的全取芯科學(xué)深鉆，總進(jìn)尺2020.2米，取芯率達(dá)到91%，成為目前南海乃至世界島礁全取芯深度最大的科學(xué)鉆井。
研究團(tuán)隊(duì)在“南科一井”下部300多米厚的碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)了大量顏色鮮艷的雜色沉積，如此密集的雜色沉積層在南海珊瑚礁鉆井中鮮有報(bào)道。研究團(tuán)隊(duì)圍繞“雜色沉積的致色機(jī)理及其成因”系統(tǒng)開展了微觀巖相學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)分析，證實(shí)“南科一井”雜色沉積層致色的主要因素是微量的赤鐵礦，其形成主要源于礁體暴露后大氣降水淋濾和富集碳酸鹽礦物晶格中的Fe。“南科一井”中大量雜色次生碳酸鹽巖的形成是由于美濟(jì)環(huán)礁長(zhǎng)期暴露剝蝕而造成的。研究指出，“南科一井” 雜色沉積成因的揭示對(duì)于認(rèn)識(shí)珊瑚島礁演化和南沙地塊的構(gòu)造歷史具有非常重要的價(jià)值。
為厘清珊瑚島礁抬升-剝蝕的歷史及其與南沙地塊構(gòu)造演化的關(guān)系，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)“南科一井”珊瑚礁碳酸鹽巖開展了高密度的Sr同位素測(cè)年，結(jié)合國(guó)際新興的碳酸鹽巖激光原位U-Pb年代和有孔蟲生物地層，深入解析了中新世南沙地塊俯沖-碰撞過(guò)程及其對(duì)南沙群島南緣珊瑚島礁發(fā)育演化的影響。研究確定“南科一井”538.6 米處的暴露面附近約九百萬(wàn)年的地層缺失主要與南沙地塊和沙巴-巴拉望島弧碰撞相關(guān)，指出南海南部陸緣從俯沖碰撞轉(zhuǎn)為構(gòu)造沉降發(fā)生在距今11 個(gè)百萬(wàn)年，明顯晚于南海海盆擴(kuò)張結(jié)束的時(shí)間（15 個(gè)百萬(wàn)年）。“南科一井”新的年代地層學(xué)研究更新了前人所認(rèn)為的“南海南部弧-陸碰撞的結(jié)束是直接由南海海盆擴(kuò)張結(jié)束所導(dǎo)致”的觀點(diǎn)，并推斷南海南部中中新世的構(gòu)造轉(zhuǎn)型可能主要與呂宋島弧向北遷移有關(guān)。
同時(shí)，為樹立南沙海域第一口島礁標(biāo)準(zhǔn)地層剖面，研究團(tuán)隊(duì)還開展了高分辨率巖芯掃描、地球化學(xué)、礦物學(xué)分析以及大量巖石薄片鑒定，以“南科一井”的地層序列首次命名了南沙海域碳酸鹽巖漸新世以來(lái)6個(gè)主要地層單元。集合了古生物地層、Sr同位素地層以及最新的激光U-Pb定年方法，多方法確定了南沙群島首個(gè)珊瑚礁新生代碳酸鹽巖地層的年代框架，將為研究南海南部碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育演化奠定基礎(chǔ)。
該研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A 類）、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專項(xiàng)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)以及王寬誠(chéng)教育基金經(jīng)費(fèi)資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1130/B36365.1
https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2021.105933
https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2022.105202
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