珠江口外海域與珠江三角洲晚更新世以來的地層層序?qū)Ρ娶?/h1>
2015-11-13 02:34韋成龍余章馨
沉積學(xué)報 2015年4期
韋成龍 張 珂 余章馨 邱 燕
(1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局 廣州 510075;2.中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院 廣州 510275;3.廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點實驗室 廣州 510275)
0 引言
珠江三角洲是典型的河海交互帶及氣候變化敏感區(qū)。關(guān)于氣候變化、新構(gòu)造運動以及海平面變化所引起的岸線進退、沉積環(huán)境以及年代劃分等問題，歷來是學(xué)術(shù)界諸子百家論證的重點。
20世紀(jì)50年代后，大量的鉆探和沉積相分析顯示，珠江口分別存在更新世和全新世兩次海侵，組成了三角洲的主體。黃鎮(zhèn)國主編的《珠江三角洲形成發(fā)展演變》［1］，對三角洲的地層、時代、環(huán)境以及形成演化進行了系統(tǒng)論述;曾昭璇［2-3］從地貌學(xué)的角度，認為珠江三角洲屬于沖缺三角洲、灣頭三角洲;黃玉昆等［4］在對三角洲斷裂調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了斷塊型三角洲的論斷，認為珠江三角洲的形成與發(fā)育受控于北東、北西以及近東西向三組斷裂;三角洲邊界為切穿基底的區(qū)域性大斷裂，三角洲內(nèi)部隱伏于第四系之下的小斷裂則控制著斷陷區(qū)與斷隆區(qū)的地貌發(fā)育，諸如歷史水系改道、沉積層厚度大小和局部沉積序列變化、層狀地貌的展布等。陳國能等［5］通過鉆孔資料和野外調(diào)查，厘定了控制三角洲沉積和發(fā)育的斷裂框架，包括對獅子洋斷裂、白坭—沙灣斷裂、西江斷裂等斷裂的活動特征研究;藍先洪等［6-9］進行了大量的沉積地球化學(xué)研究，區(qū)分海、陸相沉積環(huán)境與氣候變化的關(guān)系;鄭卓等［10］利用鉆孔高分辨率孢粉恢復(fù)古植被，從而揭示古氣候變化。王建華等［11］基于高分辨率鉆孔取樣，使用黏土礦物、沉積粒度等分析方法來探究第四紀(jì)沉積特征及其所代表的古環(huán)境意義;Zong等［12］通過鉆孔和測年對全新世海面變化進行了重建;珠江三角洲的研究程度雖然比較高，但對于珠江三角洲下旋回年代歸屬尚無共識。黃鎮(zhèn)國等、馮炎基等通過對珠江三角洲數(shù)百個絕對年代數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，認為下旋回沉積物距今 4.6～3萬年［1，13］;而 Yim 等［14］、Zong 等［12］通過珠江口淺水灣多個鉆孔沉積物的光釋光、鈾系列等測年，認為下旋回沉積物距今達12萬年以上。這兩種認識時代相差1倍以上，兩個時期的海平面高度也有很大不同，勢必造成對構(gòu)造運動過程、幅度和速率的估計相差甚遠。如果珠江三角洲的下旋回時代為距今4.6～3萬年，為什么在此之前距今12萬年左右的更高海面時期反而沒有高海面的沉積記錄?如果珠江三角洲的下旋回時代為距今12萬年左右，這一時代與上旋回全新世1萬年之間近10萬年的時間間隔里，沉積物又發(fā)育在何處?要回答這些問題，顯然不能只關(guān)注現(xiàn)今的珠江三角洲地區(qū)，而需要將目光投向與珠江三角洲相連的南海北部陸架。通過珠江三角洲—南海北部大陸架進行綜合對比，追索海陸之間沉積特征的變化以及層序之間的關(guān)系，從海陸層序連續(xù)而非孤立的角度，揭示海陸進退的序列和影響范圍，認識珠江三角洲下旋回沉積的時代，使海陸研究形成接洽，從更廣的視角考察中、晚更新世以來南海北部海岸帶的海陸演化歷史，篩分地動型與水動型海平面變化，使珠江三角洲研究向前推進，是本文的目的所在。
1 地質(zhì)背景
1.1 珠江三角洲的沉積特征
黃鎮(zhèn)國等［1，15］研究認為，珠江三角洲從下到上可劃分為如下沉積層:
(1)石排組 一般埋深30 m，多為黃灰色砂礫或中粗砂，粗砂成分為石英，分選較差，為河流相沉積，不整合于基巖風(fēng)化殼之上，植物反映為冷期，為低海面時的沉積。
(2)西南組 一般埋深25 m，厚5～10 m，為深灰色粉砂質(zhì)黏土及含礫中粗砂或細砂，以海相沉積為主，間或河流相，分布較廣。
(3)三角組 一般埋深20 m左右，厚5 m左右，以花斑狀黏土或砂礫層為特征，花斑狀黏土一般發(fā)育在西南組之上，砂礫層則為河流相。
(4)橫欄組 一般埋深15 m，厚5～10 m，為深灰色淤泥或淤泥質(zhì)粉砂及中細砂，以海相為主，少量河流相，平行不整合于花斑狀黏土及河流相之上。
(5)萬傾沙組 一般埋深10 m，厚3～5 m，為灰黃色中細砂、砂礫，淺風(fēng)化黏土及含砂質(zhì)淤泥，以河流相沉積為主。
(6)燈籠沙組 一般埋深5 m，南部厚度(5～7 m)大于北部(3～4 m)，為深灰色粉砂質(zhì)淤泥及粉砂質(zhì)黏土，河海混合相。
上述(1)～(3)層代表下海侵旋回，(4)～(6)層代表上海侵旋回，后者無疑屬全新世，但前者的時代歸屬依然不清。
1.2 南海北部的沉積特征
廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在本文測線附近鉆有4井，分別為:ZQ1(21°29＇38″N，114°37＇23″E，水深 74.4 m，鉆深 110 m);ZQ2(21°35＇28″N，114°04＇35″E，水深 93.8 m，鉆深 121 m);ZQ3(20°57＇02″N，114°29＇52″E，水深 89.6 m，鉆深 120 m);ZQ4(21°0＇23″N，115°25＇23″E，水深 125.8 m，鉆深 121 m)。通過鉆井巖芯的巖相、微古生物、古地磁、同位素測年等分析，將其劃分為幾個巖石地層單位，自下而上分為:中更新統(tǒng)北衛(wèi)組，上更新統(tǒng)南衛(wèi)組，全新統(tǒng)北尖組［16，24］。
(1)中更新統(tǒng)北衛(wèi)組包括了海退—海侵—海退旋回。早期海退由濱岸相和濱海相細砂層組成，含少量有孔蟲及介形蟲;中期海侵層由灰色黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土、綠灰色細砂層組成，含底棲有孔蟲;晚期海退存在厚度不等的河床相礫石層或濱海相砂礫層，礫石層為灰黃色、黃褐色細礫，大小一般為3～8 mm，大者達28～30 mm，礫石成分主要為花崗巖、偉晶巖、石英巖等，但含較多的植物碎屑，其與上覆及下伏層均為侵蝕不整合接觸。
(2)上更新統(tǒng)南衛(wèi)組包括了海侵—海退—海侵—海退2個旋回。早期海侵海相層由灰色黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土、細砂等組成，含泥礫、貝殼碎片及底棲和浮游有孔蟲;早期海退在4個鉆孔中表現(xiàn)均不明顯，反映海面下降幅度不大;晚期海侵分布范圍爭議最大，有學(xué)者認為當(dāng)時海面比現(xiàn)今最少低20 m以上，而有的學(xué)者卻認為與現(xiàn)今海面相差無幾;晚期海退表現(xiàn)在上更新統(tǒng)南衛(wèi)組頂部，表現(xiàn)為厚度不等的灰黃色—灰色河床礫石層或濱海相含礫砂層、黏土質(zhì)粉砂層，礫石次圓狀，分選好，大小一般為5～8 mm，最大為20 mm，以花崗巖和偉晶巖為主，分布范圍很廣，向東南方向逐漸過渡到三角洲或濱海相沉積;不含有孔蟲及介形蟲化石;但卻廣泛發(fā)現(xiàn)冰期低海面標(biāo)志，諸如水下階地、沉溺的海灘巖和珊瑚礁等;14C測年結(jié)果指示屬于末次冰期極盛期大海退時的沉積，按照埋深和鉆孔位置的水深推算，海面位置大致位于-130～-150 m左右。
(3)全新統(tǒng)北尖組代表了冰后期的海侵。除微體古生物證據(jù)外，上述海侵在碳酸鈣含量、古鹽度和礦物特征等方面也有反映。海侵時，碳酸鈣、古鹽度增多，礦物中的海綠石、自生黃鐵礦增加。而海退時，碳酸鈣和古鹽度含量減少或完全缺失。但褐鐵礦含量則增加。
把上述海侵—海退旋回、已知同位素年代與深海氧同位素階段對比如下表1。
2 海域地層層序及體系域
2.1 海域?qū)有蛱卣?/h3>
用于本次研究的單道地震測線A，位于珠江口外香港島西南面25 km處，以149°方位往外延伸至水深320 m范圍，總長度240 km，跨越了珠江口海域(圖1)。
表1 珠江口海域鉆孔揭示的海侵—海退旋回、分層及與深海氧同位素對應(yīng)關(guān)系Table 1 Matching on transgressive-regressive cycles，layers and marine oxygen isotope stage by analysis of drilling data in continental shelf off the Pearl River Estuary
圖1 資料位置示意圖Fig.1 The data location map
金波等［17］認為，珠江口海域廣泛存在的海底不穩(wěn)定性地質(zhì)地貌類型，反映了海平面升降運動、區(qū)域新構(gòu)造運動以及海洋水動力作用的影響。海底不穩(wěn)定地質(zhì)類型主要有淺層斷層、埋藏古河道、淺層氣、泥底辟和活動沙波等。剖面上能清晰地分辨出反射層、含氣層、泥底辟、斷層、埋藏古河道等各類現(xiàn)象。例如，埋藏古河道，河谷深5～20 m，河床寬0.4～3 km(圖2)，河谷界面為連續(xù)強振幅反射，充填物反射結(jié)構(gòu)雜亂，不連續(xù)，不規(guī)則，無次序，表現(xiàn)出陸源碎屑充填特征。河谷谷坡局部出現(xiàn)斜交反射結(jié)構(gòu)，傾角較大，振幅和頻率也發(fā)生相應(yīng)改變。河谷充填物下部地震相速度相對較高，表明碎屑供應(yīng)豐富，屬河流相沉積。河谷充填物上部為平行或亞平行反射結(jié)構(gòu)，弱振幅，連續(xù)性好，反映了沉積環(huán)境較穩(wěn)定、水動力較弱的淺海相沉積。按反射結(jié)構(gòu)特征，識別出6個地震反射界面。
R0反射界面:是海底沉積物的上表面，代表海底。是一個高頻、強振幅、連續(xù)的反射界面，有明顯的地震波阻抗差異，形態(tài)上反映了海底的起伏。
R1反射界面:是海底以下第一個可完整連續(xù)追蹤的強相位，代表成層性好的表層淤泥沉積底界。在水深75 m以淺，R1界面起伏小，基本上與海底平行展布。在水深75 m以下，往東南部逐步變深，與下伏地層呈假整合和角度不整合接觸關(guān)系，在75～110 m水深范圍，該層位顯示有多條埋藏古河道或深切谷。
R2反射界面:是一個水平連續(xù)性的地震界面，中—高振幅。界面向西北部變淺，有時與基巖的上層界面混合在一起，難以辨認。在埋深120 m以淺(海水深度90 m加地層厚度30 m)，該反射界面消失，與上覆R1反射界面疊合。
R3反射界面:表現(xiàn)為明顯的侵蝕界面，是區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層中分布最廣的全區(qū)性強剝蝕面，代表了明顯的侵蝕間斷。
R4反射界面:表現(xiàn)為強反射界面，起伏不平，繞射明顯的地方代表了風(fēng)化、剝蝕的反射特征。
R5反射界面:在陸坡帶，該反射界面清晰。受震源反射能量限制，在測線中部及淺水部分的斷層發(fā)育地段，反射較模糊，總體上可以追蹤。該界面與海底大致呈平行關(guān)系，起伏較小。
2.2 地震層序及體系域識別
根據(jù)反射界面分布及層間結(jié)構(gòu)特征，可將地層從上到下依次分為A、B、C、D、E和F共6個地震層序，并在每個層序中識別出對應(yīng)的體系域(圖3)。其中，層序 A、B、C、D 為四級層序，而(AB)、(CD)、E、F 形成四個三級層序。
地震層序A:以席狀批蓋方式遍布至水深約75 m處，平均厚度在15～35 m，系河口灣—前三角洲相沉積及潮汐河口灣沉積，代表了現(xiàn)代三角洲的進積序列。鉆孔資料顯示該沉積層主要為一套高含水量、低能量、易侵蝕和易流動變換的表層沉積層，主要為砂、黏土質(zhì)砂、砂質(zhì)黏土、砂—粉砂—黏土、粉砂質(zhì)黏土。
圖2 單道地震剖面顯示的埋藏古河道Fig.2 The buried ancient valley on the single-channel seismic profile
圖3 珠江口海域?qū)有蚣绑w系域(剖面位置見圖1)Fig.3 The Stratigraphic sequence and system tracts in continental shelf off the Pearl River Estuary
層序A高位體系域(18 HST)(圖4):層序A與下伏地層為上超接觸和削蝕接觸，層序內(nèi)部地震反射以平行單一反射為主，顯示在該時期內(nèi)沉積速率較均一，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，海平面變化很小，屬高位體系域。與珠江口鉆孔資料比對，該層序應(yīng)為6 ka以來全新世高海面沉積，層序A之上為現(xiàn)代三角洲平原的現(xiàn)代土壤，與下伏的全新世海相層之間的界面黑色線為層序邊界SB;層序A與下伏層序的界線為最大洪泛面MFS。
地震層序B:顯示較強振幅反射，可見內(nèi)部結(jié)構(gòu)，小角度堆積疊加反射層。該層序以凹形充填方式，填積在末次冰期侵蝕切割的低洼谷地里，反射結(jié)構(gòu)多種多樣。底界面起伏，為一侵蝕不整合面，界面上有明顯的古河道、溝谷或其他凹凸不平的侵蝕痕跡，反映海侵河床充填層序，由于層序B部分被古河道的切割，形成極為明顯的不整合面，該層有時超覆尖滅。
層序B包括低位體系域(16 LST)、海侵體系域(17 TST):低位體系域在東南端的陸坡帶表現(xiàn)明顯，存在低位斜坡扇體;隨著海平面的上升，在陸架地區(qū)，沉積層以上超和削蝕方式覆蓋在下伏沉積層上，其底界面上有明顯的古河道、溝谷等痕跡，反映海侵河床充填層序，為海侵體系域。層序B與下伏層序的界線為層序邊界SB。
地震層序C:頂部遭受強烈剝蝕，其底界面以上超充填的方式，超覆在被侵蝕殘留的R2反射界面之上，最后尖滅于115 m地層深度范圍內(nèi)。內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)以雜亂充填為主，也有少量亞平行，波狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)性中等到差，強度不一。
圖4 珠江口海域測線A層序及體系域(剖面位置見圖1)Fig.4 The stratigraphic sequence and system tracts in continental shelf off the Pearl River Estuary
據(jù)鉆孔資料，層序C上段是上更新統(tǒng)晚期陸相沉積物，呈斷續(xù)分布，局部缺失，層厚較薄，巖性主要為軟—可塑狀黏土;層序C下段是上更新統(tǒng)中期海相沖積物，其巖性主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和軟—可塑狀黏土。
層序C包含了一套低位體系域(12 LST)—海侵體系域(13 TST)—高水位域(14 HST)(部分已被剝蝕)—海退體系域(15 FSST)完整海侵—海退層序序列(圖3):C層北北西段上界面被嚴(yán)重侵蝕，起伏不平，與下伏沉積層接觸關(guān)系為平行削蝕，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)較雜亂，有多條古河道痕跡(圖5)。可見C層北北西段為三角洲頂積層沉積，高程與當(dāng)時的相對海平面接近。C層中段可見有明顯朵葉體狀三角洲前積扇沉積(圖6)。C層南南東段沉積體為棗核狀結(jié)構(gòu)，與下界面下超接觸，代表了北北西段三角洲沉積結(jié)束之后相對海平面不斷下降，沉積中心不斷南移的過程。
圖5 層序C顯示的網(wǎng)狀河流反射特征Fig.5 The stratigraphic sequence C show the reflection characteristics of mesh rivers
圖6 層序C三角洲前積層(朵葉體)沉積反射特征Fig.6 The stratigraphic sequence C show the reflection characteristics of delta pre-laminated sedimentary layer
地震層序D:層內(nèi)為亞平行—平行反射，振幅強度由下至上逐步增強。自陸坡區(qū)往淺水區(qū)方向，厚度不均一。在陸坡區(qū)發(fā)育有低位斜坡扇體;在陸架區(qū)層序填充R3反射界面的古河道，其上受河道切割，厚度變薄;至近岸135 m地層深度范圍之上，厚度逐漸變大，最大厚度可達40 m。
層序D可分出北北西和南南東兩段:北北西段沉積層以上超和削蝕方式覆蓋在下伏沉積層上，其底界面上也可發(fā)現(xiàn)古河道痕跡，反映海侵河床充填層序，為海侵體系域(9 TST)至高位體系域(10 HST)的海侵過程。南南東段以下超方式覆蓋在下伏沉積層上，存在低位斜坡扇體，為海退體系域(11 FSST)。
與C層相比，D層具有不同特點。D層向北北西方向的延伸更遠，海侵—高位域?qū)雍穸却笥贑層的海侵—高位域?qū)樱m也有河流切割痕跡，但切割程度不如C層。這說明D層的海侵規(guī)模和相對海平面高程都遠大于C層。
地震層序E:層內(nèi)可進一步分出亞層，發(fā)育有較明顯的斜坡扇體、朵葉體。陸坡區(qū)、陸架區(qū)的地層反射特征清晰明顯，振幅強，可細分內(nèi)部亞層;近岸區(qū)受上部地層屏蔽，反射模糊，內(nèi)部層位連續(xù)性較差。
在南海北部陸架區(qū)，層序E與下伏地層為上超接觸和削蝕接觸，層序內(nèi)部地震反射以平行單一反射為主，顯示在該時期內(nèi)沉積速率較均一，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，相對海平面變化呈上升趨勢，為海侵體系域(5 TST)至高位體系域(6 HST)演化過程。隨著海平面下降，在陸坡區(qū)發(fā)育有前積扇及朵葉體，與下伏沉積層接觸方式為下超，屬海退體系域(7 LST)。
地震層序F:內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)以雜亂為主，也有少量亞平行、波狀結(jié)構(gòu)，反射層連續(xù)性較差，強度不均一。與E層結(jié)構(gòu)類似，層序F在北北西段表現(xiàn)為海侵體系域(1 LST)至高位體系域(2 HST)的海侵過程，在南南東段表現(xiàn)為海退體系域(3 FSST)。
地震剖面兩側(cè)的陸架鉆孔 ZQ1、ZQ2、ZQ3、ZQ4，記錄了約0～120 m地層的沉積相序［15］，可作對比參考。其中靠近測線的ZQ1和ZQ3兩個鉆孔所表明的海相—陸相沉積旋回，與地震剖面揭示的海侵—海退旋回基本吻合(圖3)。
3 陸地鉆孔地層層序
早在古希臘時期，著名學(xué)者亞里斯多德就提出過海陸可變的理念。由于第四紀(jì)海平面的波動變化，海陸位置在不斷地發(fā)生改變，因此，如果把現(xiàn)今海、陸剖面割裂開來看待，不可能很好地認識海平面變化、構(gòu)造運動以及所造成的環(huán)境變遷。20世紀(jì)80年代至今，珠江三角洲積累了大量的鉆孔資料。本文編制了A測線以北且與測線A相連的珠江三角洲鉆孔剖面，該剖面通過代表性文獻［10，14，18-23］中選取的 23 個鉆孔編制而成，剖面方向北北西—南南東向(圖7)。
從圖7看出，珠江三角洲的第四系多可分為4層，南部隨基巖面降低出現(xiàn)6層。四分地層從下到上特征如下:
(1)黃灰色中粗砂層，不整合接觸于基巖面之上，中粗砂的主要成分為石英砂，分選度磨圓度皆屬中等，為河床相沉積。該層相當(dāng)于石排組。
(2)底部黃灰色砂層被深灰色粉砂或黏土超覆，兩者為平行不整合接觸關(guān)系，南部地區(qū)深灰色沉積層多有海生貝殼，北部地區(qū)相應(yīng)層位含腐木層或陸生貝殼，反映該層南部偏海相，北部偏陸相。該層相當(dāng)于西南組。
圖7 珠江三角洲陸地聯(lián)孔剖面Fig.7 The Pearl River Delta wells profile
(3)深灰色粉砂層黏土層之上為花斑黏土層或砂礫層，花斑黏土由下伏地層風(fēng)化而成，而砂礫層多下切下伏地層，為平行不整合接觸，為河流相沉積。花斑黏土層與砂礫層代表了低海面時期珠江三角洲全境暴露剝蝕的地貌過程。該層相當(dāng)于三角組，而花斑黏土的形成與三角組的沉積大致同時。
(4)最上層為深灰色—黑色淤泥或淤泥質(zhì)粉砂層，平行不整合于下伏地層之上，層中含有牡蠣等海生貝殼，以海相為主，與橫欄、萬傾沙和燈籠沙等組相當(dāng)。
上述4套地層從下到上沉積相上有“陸—海—陸—?！钡淖兓?guī)律，其中，下層海相層沉積代表了珠江三角洲地區(qū)第一次海侵，上層海相層代表了珠江三角洲地區(qū)第二次海侵。珠江三角洲地區(qū)沉積主要記錄了中、晚更新世以來兩次海侵—海退旋回。第一次海侵向北延伸的范圍小于第二次海侵范圍。
4 討論
4.1 南海北部陸架地震剖面層序及體系域所反映的相對海平面變化歷史
一般來說，海洋水動力強度低于河流，在河流入海口河海交匯之處，水流速度驟減，河水搬運物會快速沉積于河口附近，形成沉積中心，只有極少量的沉積物會延伸到河口之外的區(qū)域。當(dāng)相對海平面穩(wěn)定時，河口處沉積可容空間穩(wěn)定，形成三角洲平原—三角洲水下前積扇的沉積結(jié)構(gòu);然而中更新世以來，氣候性全球海平面變化波動和區(qū)域新構(gòu)造的多樣性，造成區(qū)域性相對海平面處于不斷的升降循環(huán)中，保持靜止的情況沒有持續(xù)很長時間。通過對南海北部陸架地震波剖面層序和體系域的分析，也可以看出該區(qū)域相對海平面升降旋回、海侵—海退過程中河口沉積中心南北移動的演化歷史。
層序F為本文辨識出的最早沉積層，層序結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為先由海侵體系域到高位體系域由南向北的進積，之后海退體系域?qū)χ暗牡貙硬糠謩兾g，形成當(dāng)時的陸坡。層序F記錄了一次海侵—海退旋回過程。與F層的層序結(jié)構(gòu)類似，層序E在F層之上也形成一個海侵—海退旋回過程，從圖3可見，相對于F層來說，E層的海退體系域可細分出多個退積體，層層疊瓦式向南擴展，對本層較老地層的剝蝕更加強烈，陸坡沉積體發(fā)育規(guī)模大，可以推測E層的相對海面下降程度大于F層。
層序D頂面由南往北分別受到覆蓋層序C、B、A的侵蝕，南北兩段厚度大，中段薄。中段與北段表現(xiàn)出海侵到高位的趨勢，局部可見表進積的平行反射層理與表退積的斜交反射層里交錯反復(fù)(圖6)，說明在層序D形成的時代之內(nèi)，相對海平面也多有波動。海侵規(guī)模與E、F層所表現(xiàn)的類似。海退體系域受到C、B層海退體系域的強烈剝蝕。
層序C發(fā)育規(guī)模較小，但可明顯辨認出網(wǎng)狀河道填充、朵葉體前積層(圖5，6)等典型的三角洲沉積結(jié)構(gòu)，代表了當(dāng)時的三角洲位置和相對海平面位置。C層三角洲位于現(xiàn)今陸架剖面的中段，海侵規(guī)模遠小于D層與A層，最高海平面也遠低于D層與A層所對應(yīng)的海平面高程。
層序B緊接C層的海退體系域，覆蓋整個現(xiàn)代陸架，相對海面在低于下伏層序的低位之后迅速大規(guī)模海侵，到層序A所代表的高位體系域后相對靜止。A層得以沉積較厚的高位域加積層。
綜上，從相對海平面的高海面角度來看，F(xiàn)、E、D、A層具有高程類似的高海面，C層的高海面高程較低;從低海面角度來看，E、B兩層的海退體系域部分規(guī)模最大，相對低海面高程最低。
4.2 南海北部陸架地震剖面與現(xiàn)代珠三角鉆孔剖面的關(guān)系
由于中更新世以來相對海平面波動旋回，沉積中心的南北遷移，現(xiàn)代珠江三角洲沉積在本質(zhì)上與南海北部陸架沉積相同。現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)的沉積僅僅記錄了海平面變化的兩個旋回，而南海北部陸架則記錄了多次。那么珠江三角洲的兩次旋回在形成時代上與南海北部陸架是否有對應(yīng)關(guān)系呢?對應(yīng)于哪些層序呢?
通過編制珠江三角洲鉆孔—南海北部陸架地震波資料聯(lián)合剖面，可以對這些問題給予答案。珠江三角洲上旋回沉積形成于6000年以來的全新世高海面，三角洲鉆孔中的全新統(tǒng)與陸架地震波剖面的層序A有很好的對接符合性。層序A的形成時代無疑為全新世6000年以來，對應(yīng)三角洲的全新世旋回。
珠江三角洲下旋回應(yīng)該對應(yīng)于陸架的哪個層序?盡管在聯(lián)合剖面對接處存在橫切剖面的北東東向濱海斷裂帶的干擾，我們?nèi)匀豢梢詫@一問題進行合理的推斷。B層構(gòu)成現(xiàn)代陸架的海底，為A層全新世高海面之前的低位至海侵層，且低位域的相對海面為各層最低，對比中更新世以來全球海平面變化綜述性研究的結(jié)論［25］，可以認為B層的形成時代為末次冰期極盛期(距今18 ka)到全新世高海面形成(距今6 ka)這段時期之內(nèi)(即MIS2～MIS1)。
C層三角洲及海侵最大范圍都位于現(xiàn)代陸架的中段，沒有延伸到更北的區(qū)域，當(dāng)時的高海面高程較低，形成時代對應(yīng)末次冰期間冰階MIS3。既然MIS3時代的三角洲位于現(xiàn)代陸架中段，海侵沒有達到現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)，那么現(xiàn)代珠三角地區(qū)的下旋回其中的海相地層，則不可能為MIS3階段的產(chǎn)物。珠江三角洲下旋回頂部花斑黏土風(fēng)化層說明當(dāng)時珠江三角洲地區(qū)遭受風(fēng)化剝蝕，遠離海平面，該花斑黏土層對應(yīng)于陸架未延伸到三角洲地區(qū)的C、B兩層的時代(MIS4～MIS2)。
D、E、F三層皆上超于下伏地層之上，三層具有類似的、高程較高的高海面。D層上界面被侵蝕嚴(yán)重，不僅是C、B層MIS4～MIS2低海面時期河流下蝕的結(jié)果——層內(nèi)平行反射與斜交反射交替出現(xiàn)，代表MIS5a～MIS5e的高海面時期內(nèi)部次級海平面波動。其中MIS5e時期全球海平面高程高于全新世高海面約6 m，由于珠江三角洲下旋回其中的海相地層形成時代不可能是MIS3，則應(yīng)對應(yīng)于MIS5e時期，只有MIS5e的高海面能延伸到現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)，而陸架北部的高位體系域則極可能對應(yīng)于MIS5a或MIS5c(表2)。
E、F兩層記錄了MIS5之前中更新世相對海平面升降的歷史。層序A～層序F內(nèi)部各個體系域所對應(yīng)的年代如圖8所示。
珠江口外海域所記錄到的海侵—海退旋回多于珠江三角洲地區(qū)，但兩者都受到北東東向斷層切割和控制［5，26-28］，顯然，這與構(gòu)造下沉的大背景和第四紀(jì)海平面波動變化有關(guān)，即上述變化趨勢同時受控于地動型與水動型海平面變化，但由陸向海方向，構(gòu)造下沉幅度增加，下沉?xí)r間更早，下沉方向與南海擴張方向一致，可能是南海陸緣擴張的表現(xiàn)。
5 結(jié)論
(1)南海北部陸架的單道地震波剖面可以辨識出A～F這6套層序地層，每套層序中可辨識出體系域:層序A為高位體系域，層序B為低位體系域—海侵體系域，層序C～F每個層序中皆包含一組低位體系域—海侵體系域—高位體系域—海退體系域的完整相對海面變化旋回，層序C的海侵規(guī)模小于層序D、E、F。
表2 珠江三角洲與南海北部陸架中更新世晚期以來的沉積層序?qū)Ρ萒able 2 Correlation of the sedimentary sequence between the Pearl River Delta and its offshore continental shelf since the Late Middle Pleistocene
圖8 珠江三角洲—南海北部陸架層序發(fā)育模式圖Fig.8 The sketch map of stratigraphic sequence formation pattern from the Pearl River Delta to its offshore continental shelf
(2)對比珠江三角洲多井聯(lián)合層序地層與南海北部陸架層序地層，相對于珠江三角洲的兩個沉積旋回來說，南海北部陸架記錄了中、晚更新世以來多次的海平面波動旋回，珠江三角洲上旋回沉積對應(yīng)南海北部陸架層序A;下旋回沉積對應(yīng)于南海北部陸架層序D的高位體系域。
(3)層序C形成時代為MIS3，當(dāng)時的三角洲及海侵最大范圍都未到達現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)?，F(xiàn)代珠江三角洲下旋回海相地層不可能為MIS3時代的產(chǎn)物。
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韋成龍 張 珂 余章馨 邱 燕
(1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局 廣州 510075;2.中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院 廣州 510275;3.廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點實驗室 廣州 510275)
0 引言
珠江三角洲是典型的河海交互帶及氣候變化敏感區(qū)。關(guān)于氣候變化、新構(gòu)造運動以及海平面變化所引起的岸線進退、沉積環(huán)境以及年代劃分等問題，歷來是學(xué)術(shù)界諸子百家論證的重點。
20世紀(jì)50年代后，大量的鉆探和沉積相分析顯示，珠江口分別存在更新世和全新世兩次海侵，組成了三角洲的主體。黃鎮(zhèn)國主編的《珠江三角洲形成發(fā)展演變》［1］，對三角洲的地層、時代、環(huán)境以及形成演化進行了系統(tǒng)論述;曾昭璇［2-3］從地貌學(xué)的角度，認為珠江三角洲屬于沖缺三角洲、灣頭三角洲;黃玉昆等［4］在對三角洲斷裂調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了斷塊型三角洲的論斷，認為珠江三角洲的形成與發(fā)育受控于北東、北西以及近東西向三組斷裂;三角洲邊界為切穿基底的區(qū)域性大斷裂，三角洲內(nèi)部隱伏于第四系之下的小斷裂則控制著斷陷區(qū)與斷隆區(qū)的地貌發(fā)育，諸如歷史水系改道、沉積層厚度大小和局部沉積序列變化、層狀地貌的展布等。陳國能等［5］通過鉆孔資料和野外調(diào)查，厘定了控制三角洲沉積和發(fā)育的斷裂框架，包括對獅子洋斷裂、白坭—沙灣斷裂、西江斷裂等斷裂的活動特征研究;藍先洪等［6-9］進行了大量的沉積地球化學(xué)研究，區(qū)分海、陸相沉積環(huán)境與氣候變化的關(guān)系;鄭卓等［10］利用鉆孔高分辨率孢粉恢復(fù)古植被，從而揭示古氣候變化。王建華等［11］基于高分辨率鉆孔取樣，使用黏土礦物、沉積粒度等分析方法來探究第四紀(jì)沉積特征及其所代表的古環(huán)境意義;Zong等［12］通過鉆孔和測年對全新世海面變化進行了重建;珠江三角洲的研究程度雖然比較高，但對于珠江三角洲下旋回年代歸屬尚無共識。黃鎮(zhèn)國等、馮炎基等通過對珠江三角洲數(shù)百個絕對年代數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，認為下旋回沉積物距今 4.6～3萬年［1，13］;而 Yim 等［14］、Zong 等［12］通過珠江口淺水灣多個鉆孔沉積物的光釋光、鈾系列等測年，認為下旋回沉積物距今達12萬年以上。這兩種認識時代相差1倍以上，兩個時期的海平面高度也有很大不同，勢必造成對構(gòu)造運動過程、幅度和速率的估計相差甚遠。如果珠江三角洲的下旋回時代為距今4.6～3萬年，為什么在此之前距今12萬年左右的更高海面時期反而沒有高海面的沉積記錄?如果珠江三角洲的下旋回時代為距今12萬年左右，這一時代與上旋回全新世1萬年之間近10萬年的時間間隔里，沉積物又發(fā)育在何處?要回答這些問題，顯然不能只關(guān)注現(xiàn)今的珠江三角洲地區(qū)，而需要將目光投向與珠江三角洲相連的南海北部陸架。通過珠江三角洲—南海北部大陸架進行綜合對比，追索海陸之間沉積特征的變化以及層序之間的關(guān)系，從海陸層序連續(xù)而非孤立的角度，揭示海陸進退的序列和影響范圍，認識珠江三角洲下旋回沉積的時代，使海陸研究形成接洽，從更廣的視角考察中、晚更新世以來南海北部海岸帶的海陸演化歷史，篩分地動型與水動型海平面變化，使珠江三角洲研究向前推進，是本文的目的所在。
1 地質(zhì)背景
1.1 珠江三角洲的沉積特征
黃鎮(zhèn)國等［1，15］研究認為，珠江三角洲從下到上可劃分為如下沉積層:
(1)石排組 一般埋深30 m，多為黃灰色砂礫或中粗砂，粗砂成分為石英，分選較差，為河流相沉積，不整合于基巖風(fēng)化殼之上，植物反映為冷期，為低海面時的沉積。
(2)西南組 一般埋深25 m，厚5～10 m，為深灰色粉砂質(zhì)黏土及含礫中粗砂或細砂，以海相沉積為主，間或河流相，分布較廣。
(3)三角組 一般埋深20 m左右，厚5 m左右，以花斑狀黏土或砂礫層為特征，花斑狀黏土一般發(fā)育在西南組之上，砂礫層則為河流相。
(4)橫欄組 一般埋深15 m，厚5～10 m，為深灰色淤泥或淤泥質(zhì)粉砂及中細砂，以海相為主，少量河流相，平行不整合于花斑狀黏土及河流相之上。
(5)萬傾沙組 一般埋深10 m，厚3～5 m，為灰黃色中細砂、砂礫，淺風(fēng)化黏土及含砂質(zhì)淤泥，以河流相沉積為主。
(6)燈籠沙組 一般埋深5 m，南部厚度(5～7 m)大于北部(3～4 m)，為深灰色粉砂質(zhì)淤泥及粉砂質(zhì)黏土，河海混合相。
上述(1)～(3)層代表下海侵旋回，(4)～(6)層代表上海侵旋回，后者無疑屬全新世，但前者的時代歸屬依然不清。
1.2 南海北部的沉積特征
廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在本文測線附近鉆有4井，分別為:ZQ1(21°29＇38″N，114°37＇23″E，水深 74.4 m，鉆深 110 m);ZQ2(21°35＇28″N，114°04＇35″E，水深 93.8 m，鉆深 121 m);ZQ3(20°57＇02″N，114°29＇52″E，水深 89.6 m，鉆深 120 m);ZQ4(21°0＇23″N，115°25＇23″E，水深 125.8 m，鉆深 121 m)。通過鉆井巖芯的巖相、微古生物、古地磁、同位素測年等分析，將其劃分為幾個巖石地層單位，自下而上分為:中更新統(tǒng)北衛(wèi)組，上更新統(tǒng)南衛(wèi)組，全新統(tǒng)北尖組［16，24］。
(1)中更新統(tǒng)北衛(wèi)組包括了海退—海侵—海退旋回。早期海退由濱岸相和濱海相細砂層組成，含少量有孔蟲及介形蟲;中期海侵層由灰色黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土、綠灰色細砂層組成，含底棲有孔蟲;晚期海退存在厚度不等的河床相礫石層或濱海相砂礫層，礫石層為灰黃色、黃褐色細礫，大小一般為3～8 mm，大者達28～30 mm，礫石成分主要為花崗巖、偉晶巖、石英巖等，但含較多的植物碎屑，其與上覆及下伏層均為侵蝕不整合接觸。
(2)上更新統(tǒng)南衛(wèi)組包括了海侵—海退—海侵—海退2個旋回。早期海侵海相層由灰色黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土、細砂等組成，含泥礫、貝殼碎片及底棲和浮游有孔蟲;早期海退在4個鉆孔中表現(xiàn)均不明顯，反映海面下降幅度不大;晚期海侵分布范圍爭議最大，有學(xué)者認為當(dāng)時海面比現(xiàn)今最少低20 m以上，而有的學(xué)者卻認為與現(xiàn)今海面相差無幾;晚期海退表現(xiàn)在上更新統(tǒng)南衛(wèi)組頂部，表現(xiàn)為厚度不等的灰黃色—灰色河床礫石層或濱海相含礫砂層、黏土質(zhì)粉砂層，礫石次圓狀，分選好，大小一般為5～8 mm，最大為20 mm，以花崗巖和偉晶巖為主，分布范圍很廣，向東南方向逐漸過渡到三角洲或濱海相沉積;不含有孔蟲及介形蟲化石;但卻廣泛發(fā)現(xiàn)冰期低海面標(biāo)志，諸如水下階地、沉溺的海灘巖和珊瑚礁等;14C測年結(jié)果指示屬于末次冰期極盛期大海退時的沉積，按照埋深和鉆孔位置的水深推算，海面位置大致位于-130～-150 m左右。
(3)全新統(tǒng)北尖組代表了冰后期的海侵。除微體古生物證據(jù)外，上述海侵在碳酸鈣含量、古鹽度和礦物特征等方面也有反映。海侵時，碳酸鈣、古鹽度增多，礦物中的海綠石、自生黃鐵礦增加。而海退時，碳酸鈣和古鹽度含量減少或完全缺失。但褐鐵礦含量則增加。
把上述海侵—海退旋回、已知同位素年代與深海氧同位素階段對比如下表1。
2 海域地層層序及體系域
2.1 海域?qū)有蛱卣?/h3>
用于本次研究的單道地震測線A，位于珠江口外香港島西南面25 km處，以149°方位往外延伸至水深320 m范圍，總長度240 km，跨越了珠江口海域(圖1)。
表1 珠江口海域鉆孔揭示的海侵—海退旋回、分層及與深海氧同位素對應(yīng)關(guān)系Table 1 Matching on transgressive-regressive cycles，layers and marine oxygen isotope stage by analysis of drilling data in continental shelf off the Pearl River Estuary
圖1 資料位置示意圖Fig.1 The data location map
金波等［17］認為，珠江口海域廣泛存在的海底不穩(wěn)定性地質(zhì)地貌類型，反映了海平面升降運動、區(qū)域新構(gòu)造運動以及海洋水動力作用的影響。海底不穩(wěn)定地質(zhì)類型主要有淺層斷層、埋藏古河道、淺層氣、泥底辟和活動沙波等。剖面上能清晰地分辨出反射層、含氣層、泥底辟、斷層、埋藏古河道等各類現(xiàn)象。例如，埋藏古河道，河谷深5～20 m，河床寬0.4～3 km(圖2)，河谷界面為連續(xù)強振幅反射，充填物反射結(jié)構(gòu)雜亂，不連續(xù)，不規(guī)則，無次序，表現(xiàn)出陸源碎屑充填特征。河谷谷坡局部出現(xiàn)斜交反射結(jié)構(gòu)，傾角較大，振幅和頻率也發(fā)生相應(yīng)改變。河谷充填物下部地震相速度相對較高，表明碎屑供應(yīng)豐富，屬河流相沉積。河谷充填物上部為平行或亞平行反射結(jié)構(gòu)，弱振幅，連續(xù)性好，反映了沉積環(huán)境較穩(wěn)定、水動力較弱的淺海相沉積。按反射結(jié)構(gòu)特征，識別出6個地震反射界面。
R0反射界面:是海底沉積物的上表面，代表海底。是一個高頻、強振幅、連續(xù)的反射界面，有明顯的地震波阻抗差異，形態(tài)上反映了海底的起伏。
R1反射界面:是海底以下第一個可完整連續(xù)追蹤的強相位，代表成層性好的表層淤泥沉積底界。在水深75 m以淺，R1界面起伏小，基本上與海底平行展布。在水深75 m以下，往東南部逐步變深，與下伏地層呈假整合和角度不整合接觸關(guān)系，在75～110 m水深范圍，該層位顯示有多條埋藏古河道或深切谷。
R2反射界面:是一個水平連續(xù)性的地震界面，中—高振幅。界面向西北部變淺，有時與基巖的上層界面混合在一起，難以辨認。在埋深120 m以淺(海水深度90 m加地層厚度30 m)，該反射界面消失，與上覆R1反射界面疊合。
R3反射界面:表現(xiàn)為明顯的侵蝕界面，是區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層中分布最廣的全區(qū)性強剝蝕面，代表了明顯的侵蝕間斷。
R4反射界面:表現(xiàn)為強反射界面，起伏不平，繞射明顯的地方代表了風(fēng)化、剝蝕的反射特征。
R5反射界面:在陸坡帶，該反射界面清晰。受震源反射能量限制，在測線中部及淺水部分的斷層發(fā)育地段，反射較模糊，總體上可以追蹤。該界面與海底大致呈平行關(guān)系，起伏較小。
2.2 地震層序及體系域識別
根據(jù)反射界面分布及層間結(jié)構(gòu)特征，可將地層從上到下依次分為A、B、C、D、E和F共6個地震層序，并在每個層序中識別出對應(yīng)的體系域(圖3)。其中，層序 A、B、C、D 為四級層序，而(AB)、(CD)、E、F 形成四個三級層序。
地震層序A:以席狀批蓋方式遍布至水深約75 m處，平均厚度在15～35 m，系河口灣—前三角洲相沉積及潮汐河口灣沉積，代表了現(xiàn)代三角洲的進積序列。鉆孔資料顯示該沉積層主要為一套高含水量、低能量、易侵蝕和易流動變換的表層沉積層，主要為砂、黏土質(zhì)砂、砂質(zhì)黏土、砂—粉砂—黏土、粉砂質(zhì)黏土。
圖2 單道地震剖面顯示的埋藏古河道Fig.2 The buried ancient valley on the single-channel seismic profile
圖3 珠江口海域?qū)有蚣绑w系域(剖面位置見圖1)Fig.3 The Stratigraphic sequence and system tracts in continental shelf off the Pearl River Estuary
層序A高位體系域(18 HST)(圖4):層序A與下伏地層為上超接觸和削蝕接觸，層序內(nèi)部地震反射以平行單一反射為主，顯示在該時期內(nèi)沉積速率較均一，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，海平面變化很小，屬高位體系域。與珠江口鉆孔資料比對，該層序應(yīng)為6 ka以來全新世高海面沉積，層序A之上為現(xiàn)代三角洲平原的現(xiàn)代土壤，與下伏的全新世海相層之間的界面黑色線為層序邊界SB;層序A與下伏層序的界線為最大洪泛面MFS。
地震層序B:顯示較強振幅反射，可見內(nèi)部結(jié)構(gòu)，小角度堆積疊加反射層。該層序以凹形充填方式，填積在末次冰期侵蝕切割的低洼谷地里，反射結(jié)構(gòu)多種多樣。底界面起伏，為一侵蝕不整合面，界面上有明顯的古河道、溝谷或其他凹凸不平的侵蝕痕跡，反映海侵河床充填層序，由于層序B部分被古河道的切割，形成極為明顯的不整合面，該層有時超覆尖滅。
層序B包括低位體系域(16 LST)、海侵體系域(17 TST):低位體系域在東南端的陸坡帶表現(xiàn)明顯，存在低位斜坡扇體;隨著海平面的上升，在陸架地區(qū)，沉積層以上超和削蝕方式覆蓋在下伏沉積層上，其底界面上有明顯的古河道、溝谷等痕跡，反映海侵河床充填層序，為海侵體系域。層序B與下伏層序的界線為層序邊界SB。
地震層序C:頂部遭受強烈剝蝕，其底界面以上超充填的方式，超覆在被侵蝕殘留的R2反射界面之上，最后尖滅于115 m地層深度范圍內(nèi)。內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)以雜亂充填為主，也有少量亞平行，波狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)性中等到差，強度不一。
圖4 珠江口海域測線A層序及體系域(剖面位置見圖1)Fig.4 The stratigraphic sequence and system tracts in continental shelf off the Pearl River Estuary
據(jù)鉆孔資料，層序C上段是上更新統(tǒng)晚期陸相沉積物，呈斷續(xù)分布，局部缺失，層厚較薄，巖性主要為軟—可塑狀黏土;層序C下段是上更新統(tǒng)中期海相沖積物，其巖性主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和軟—可塑狀黏土。
層序C包含了一套低位體系域(12 LST)—海侵體系域(13 TST)—高水位域(14 HST)(部分已被剝蝕)—海退體系域(15 FSST)完整海侵—海退層序序列(圖3):C層北北西段上界面被嚴(yán)重侵蝕，起伏不平，與下伏沉積層接觸關(guān)系為平行削蝕，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)較雜亂，有多條古河道痕跡(圖5)。可見C層北北西段為三角洲頂積層沉積，高程與當(dāng)時的相對海平面接近。C層中段可見有明顯朵葉體狀三角洲前積扇沉積(圖6)。C層南南東段沉積體為棗核狀結(jié)構(gòu)，與下界面下超接觸，代表了北北西段三角洲沉積結(jié)束之后相對海平面不斷下降，沉積中心不斷南移的過程。
圖5 層序C顯示的網(wǎng)狀河流反射特征Fig.5 The stratigraphic sequence C show the reflection characteristics of mesh rivers
圖6 層序C三角洲前積層(朵葉體)沉積反射特征Fig.6 The stratigraphic sequence C show the reflection characteristics of delta pre-laminated sedimentary layer
地震層序D:層內(nèi)為亞平行—平行反射，振幅強度由下至上逐步增強。自陸坡區(qū)往淺水區(qū)方向，厚度不均一。在陸坡區(qū)發(fā)育有低位斜坡扇體;在陸架區(qū)層序填充R3反射界面的古河道，其上受河道切割，厚度變薄;至近岸135 m地層深度范圍之上，厚度逐漸變大，最大厚度可達40 m。
層序D可分出北北西和南南東兩段:北北西段沉積層以上超和削蝕方式覆蓋在下伏沉積層上，其底界面上也可發(fā)現(xiàn)古河道痕跡，反映海侵河床充填層序，為海侵體系域(9 TST)至高位體系域(10 HST)的海侵過程。南南東段以下超方式覆蓋在下伏沉積層上，存在低位斜坡扇體，為海退體系域(11 FSST)。
與C層相比，D層具有不同特點。D層向北北西方向的延伸更遠，海侵—高位域?qū)雍穸却笥贑層的海侵—高位域?qū)樱m也有河流切割痕跡，但切割程度不如C層。這說明D層的海侵規(guī)模和相對海平面高程都遠大于C層。
地震層序E:層內(nèi)可進一步分出亞層，發(fā)育有較明顯的斜坡扇體、朵葉體。陸坡區(qū)、陸架區(qū)的地層反射特征清晰明顯，振幅強，可細分內(nèi)部亞層;近岸區(qū)受上部地層屏蔽，反射模糊，內(nèi)部層位連續(xù)性較差。
在南海北部陸架區(qū)，層序E與下伏地層為上超接觸和削蝕接觸，層序內(nèi)部地震反射以平行單一反射為主，顯示在該時期內(nèi)沉積速率較均一，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，相對海平面變化呈上升趨勢，為海侵體系域(5 TST)至高位體系域(6 HST)演化過程。隨著海平面下降，在陸坡區(qū)發(fā)育有前積扇及朵葉體，與下伏沉積層接觸方式為下超，屬海退體系域(7 LST)。
地震層序F:內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)以雜亂為主，也有少量亞平行、波狀結(jié)構(gòu)，反射層連續(xù)性較差，強度不均一。與E層結(jié)構(gòu)類似，層序F在北北西段表現(xiàn)為海侵體系域(1 LST)至高位體系域(2 HST)的海侵過程，在南南東段表現(xiàn)為海退體系域(3 FSST)。
地震剖面兩側(cè)的陸架鉆孔 ZQ1、ZQ2、ZQ3、ZQ4，記錄了約0～120 m地層的沉積相序［15］，可作對比參考。其中靠近測線的ZQ1和ZQ3兩個鉆孔所表明的海相—陸相沉積旋回，與地震剖面揭示的海侵—海退旋回基本吻合(圖3)。
3 陸地鉆孔地層層序
早在古希臘時期，著名學(xué)者亞里斯多德就提出過海陸可變的理念。由于第四紀(jì)海平面的波動變化，海陸位置在不斷地發(fā)生改變，因此，如果把現(xiàn)今海、陸剖面割裂開來看待，不可能很好地認識海平面變化、構(gòu)造運動以及所造成的環(huán)境變遷。20世紀(jì)80年代至今，珠江三角洲積累了大量的鉆孔資料。本文編制了A測線以北且與測線A相連的珠江三角洲鉆孔剖面，該剖面通過代表性文獻［10，14，18-23］中選取的 23 個鉆孔編制而成，剖面方向北北西—南南東向(圖7)。
從圖7看出，珠江三角洲的第四系多可分為4層，南部隨基巖面降低出現(xiàn)6層。四分地層從下到上特征如下:
(1)黃灰色中粗砂層，不整合接觸于基巖面之上，中粗砂的主要成分為石英砂，分選度磨圓度皆屬中等，為河床相沉積。該層相當(dāng)于石排組。
(2)底部黃灰色砂層被深灰色粉砂或黏土超覆，兩者為平行不整合接觸關(guān)系，南部地區(qū)深灰色沉積層多有海生貝殼，北部地區(qū)相應(yīng)層位含腐木層或陸生貝殼，反映該層南部偏海相，北部偏陸相。該層相當(dāng)于西南組。
圖7 珠江三角洲陸地聯(lián)孔剖面Fig.7 The Pearl River Delta wells profile
(3)深灰色粉砂層黏土層之上為花斑黏土層或砂礫層，花斑黏土由下伏地層風(fēng)化而成，而砂礫層多下切下伏地層，為平行不整合接觸，為河流相沉積。花斑黏土層與砂礫層代表了低海面時期珠江三角洲全境暴露剝蝕的地貌過程。該層相當(dāng)于三角組，而花斑黏土的形成與三角組的沉積大致同時。
(4)最上層為深灰色—黑色淤泥或淤泥質(zhì)粉砂層，平行不整合于下伏地層之上，層中含有牡蠣等海生貝殼，以海相為主，與橫欄、萬傾沙和燈籠沙等組相當(dāng)。
上述4套地層從下到上沉積相上有“陸—海—陸—?！钡淖兓?guī)律，其中，下層海相層沉積代表了珠江三角洲地區(qū)第一次海侵，上層海相層代表了珠江三角洲地區(qū)第二次海侵。珠江三角洲地區(qū)沉積主要記錄了中、晚更新世以來兩次海侵—海退旋回。第一次海侵向北延伸的范圍小于第二次海侵范圍。
4 討論
4.1 南海北部陸架地震剖面層序及體系域所反映的相對海平面變化歷史
一般來說，海洋水動力強度低于河流，在河流入海口河海交匯之處，水流速度驟減，河水搬運物會快速沉積于河口附近，形成沉積中心，只有極少量的沉積物會延伸到河口之外的區(qū)域。當(dāng)相對海平面穩(wěn)定時，河口處沉積可容空間穩(wěn)定，形成三角洲平原—三角洲水下前積扇的沉積結(jié)構(gòu);然而中更新世以來，氣候性全球海平面變化波動和區(qū)域新構(gòu)造的多樣性，造成區(qū)域性相對海平面處于不斷的升降循環(huán)中，保持靜止的情況沒有持續(xù)很長時間。通過對南海北部陸架地震波剖面層序和體系域的分析，也可以看出該區(qū)域相對海平面升降旋回、海侵—海退過程中河口沉積中心南北移動的演化歷史。
層序F為本文辨識出的最早沉積層，層序結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為先由海侵體系域到高位體系域由南向北的進積，之后海退體系域?qū)χ暗牡貙硬糠謩兾g，形成當(dāng)時的陸坡。層序F記錄了一次海侵—海退旋回過程。與F層的層序結(jié)構(gòu)類似，層序E在F層之上也形成一個海侵—海退旋回過程，從圖3可見，相對于F層來說，E層的海退體系域可細分出多個退積體，層層疊瓦式向南擴展，對本層較老地層的剝蝕更加強烈，陸坡沉積體發(fā)育規(guī)模大，可以推測E層的相對海面下降程度大于F層。
層序D頂面由南往北分別受到覆蓋層序C、B、A的侵蝕，南北兩段厚度大，中段薄。中段與北段表現(xiàn)出海侵到高位的趨勢，局部可見表進積的平行反射層理與表退積的斜交反射層里交錯反復(fù)(圖6)，說明在層序D形成的時代之內(nèi)，相對海平面也多有波動。海侵規(guī)模與E、F層所表現(xiàn)的類似。海退體系域受到C、B層海退體系域的強烈剝蝕。
層序C發(fā)育規(guī)模較小，但可明顯辨認出網(wǎng)狀河道填充、朵葉體前積層(圖5，6)等典型的三角洲沉積結(jié)構(gòu)，代表了當(dāng)時的三角洲位置和相對海平面位置。C層三角洲位于現(xiàn)今陸架剖面的中段，海侵規(guī)模遠小于D層與A層，最高海平面也遠低于D層與A層所對應(yīng)的海平面高程。
層序B緊接C層的海退體系域，覆蓋整個現(xiàn)代陸架，相對海面在低于下伏層序的低位之后迅速大規(guī)模海侵，到層序A所代表的高位體系域后相對靜止。A層得以沉積較厚的高位域加積層。
綜上，從相對海平面的高海面角度來看，F(xiàn)、E、D、A層具有高程類似的高海面，C層的高海面高程較低;從低海面角度來看，E、B兩層的海退體系域部分規(guī)模最大，相對低海面高程最低。
4.2 南海北部陸架地震剖面與現(xiàn)代珠三角鉆孔剖面的關(guān)系
由于中更新世以來相對海平面波動旋回，沉積中心的南北遷移，現(xiàn)代珠江三角洲沉積在本質(zhì)上與南海北部陸架沉積相同。現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)的沉積僅僅記錄了海平面變化的兩個旋回，而南海北部陸架則記錄了多次。那么珠江三角洲的兩次旋回在形成時代上與南海北部陸架是否有對應(yīng)關(guān)系呢?對應(yīng)于哪些層序呢?
通過編制珠江三角洲鉆孔—南海北部陸架地震波資料聯(lián)合剖面，可以對這些問題給予答案。珠江三角洲上旋回沉積形成于6000年以來的全新世高海面，三角洲鉆孔中的全新統(tǒng)與陸架地震波剖面的層序A有很好的對接符合性。層序A的形成時代無疑為全新世6000年以來，對應(yīng)三角洲的全新世旋回。
珠江三角洲下旋回應(yīng)該對應(yīng)于陸架的哪個層序?盡管在聯(lián)合剖面對接處存在橫切剖面的北東東向濱海斷裂帶的干擾，我們?nèi)匀豢梢詫@一問題進行合理的推斷。B層構(gòu)成現(xiàn)代陸架的海底，為A層全新世高海面之前的低位至海侵層，且低位域的相對海面為各層最低，對比中更新世以來全球海平面變化綜述性研究的結(jié)論［25］，可以認為B層的形成時代為末次冰期極盛期(距今18 ka)到全新世高海面形成(距今6 ka)這段時期之內(nèi)(即MIS2～MIS1)。
C層三角洲及海侵最大范圍都位于現(xiàn)代陸架的中段，沒有延伸到更北的區(qū)域，當(dāng)時的高海面高程較低，形成時代對應(yīng)末次冰期間冰階MIS3。既然MIS3時代的三角洲位于現(xiàn)代陸架中段，海侵沒有達到現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)，那么現(xiàn)代珠三角地區(qū)的下旋回其中的海相地層，則不可能為MIS3階段的產(chǎn)物。珠江三角洲下旋回頂部花斑黏土風(fēng)化層說明當(dāng)時珠江三角洲地區(qū)遭受風(fēng)化剝蝕，遠離海平面，該花斑黏土層對應(yīng)于陸架未延伸到三角洲地區(qū)的C、B兩層的時代(MIS4～MIS2)。
D、E、F三層皆上超于下伏地層之上，三層具有類似的、高程較高的高海面。D層上界面被侵蝕嚴(yán)重，不僅是C、B層MIS4～MIS2低海面時期河流下蝕的結(jié)果——層內(nèi)平行反射與斜交反射交替出現(xiàn)，代表MIS5a～MIS5e的高海面時期內(nèi)部次級海平面波動。其中MIS5e時期全球海平面高程高于全新世高海面約6 m，由于珠江三角洲下旋回其中的海相地層形成時代不可能是MIS3，則應(yīng)對應(yīng)于MIS5e時期，只有MIS5e的高海面能延伸到現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)，而陸架北部的高位體系域則極可能對應(yīng)于MIS5a或MIS5c(表2)。
E、F兩層記錄了MIS5之前中更新世相對海平面升降的歷史。層序A～層序F內(nèi)部各個體系域所對應(yīng)的年代如圖8所示。
珠江口外海域所記錄到的海侵—海退旋回多于珠江三角洲地區(qū)，但兩者都受到北東東向斷層切割和控制［5，26-28］，顯然，這與構(gòu)造下沉的大背景和第四紀(jì)海平面波動變化有關(guān)，即上述變化趨勢同時受控于地動型與水動型海平面變化，但由陸向海方向，構(gòu)造下沉幅度增加，下沉?xí)r間更早，下沉方向與南海擴張方向一致，可能是南海陸緣擴張的表現(xiàn)。
5 結(jié)論
(1)南海北部陸架的單道地震波剖面可以辨識出A～F這6套層序地層，每套層序中可辨識出體系域:層序A為高位體系域，層序B為低位體系域—海侵體系域，層序C～F每個層序中皆包含一組低位體系域—海侵體系域—高位體系域—海退體系域的完整相對海面變化旋回，層序C的海侵規(guī)模小于層序D、E、F。
表2 珠江三角洲與南海北部陸架中更新世晚期以來的沉積層序?qū)Ρ萒able 2 Correlation of the sedimentary sequence between the Pearl River Delta and its offshore continental shelf since the Late Middle Pleistocene
圖8 珠江三角洲—南海北部陸架層序發(fā)育模式圖Fig.8 The sketch map of stratigraphic sequence formation pattern from the Pearl River Delta to its offshore continental shelf
(2)對比珠江三角洲多井聯(lián)合層序地層與南海北部陸架層序地層，相對于珠江三角洲的兩個沉積旋回來說，南海北部陸架記錄了中、晚更新世以來多次的海平面波動旋回，珠江三角洲上旋回沉積對應(yīng)南海北部陸架層序A;下旋回沉積對應(yīng)于南海北部陸架層序D的高位體系域。
(3)層序C形成時代為MIS3，當(dāng)時的三角洲及海侵最大范圍都未到達現(xiàn)代珠江三角洲地區(qū)?，F(xiàn)代珠江三角洲下旋回海相地層不可能為MIS3時代的產(chǎn)物。
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