陳俊錦，劉時橋，汪斯毓，張歡，秦永鵬，陳萬利，2，吳時國

1. 中國科學院深海科學與工程研究所/海南省海底資源與探測技術重點實驗室，海南 三亞 572000

2. 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海），廣東 珠海 519082

3. 中國科學院大學，北京 100049

4. 中國地質調查局?？诤Ｑ蟮刭|調查中心，海南 ?？?571127

重力流沉積廣泛發(fā)育于全球大陸邊緣深水區(qū)，是將沉積物從淺水陸架向深水盆地搬運的重要沉積過程，在“源-匯”研究中占有重要地位，且與油氣和天然氣水合物成藏具有密切的關系［1-3］。重力流沉積可以重塑大陸邊緣海底形態(tài)、控制陸坡盆地的沉積構造［4-6］以及觸發(fā)海嘯等深水地質災害［7-9］。重力流沉積的形成通常與地震、構造運動（火山活動、泥底辟/鹽底辟）、海平面變化、沉積物快速沉積、天然氣水合物分解、海嘯和風暴等事件密切相關，是多種因素共同作用的結果［10-13］。

二維/三維地震和多波束等地球物理方法是識別重力流沉積的重要手段，重力流沉積以雜亂或透明的地震反射為特征［14］。前人通過大量巖心和露頭資料對硅質碎屑巖重力流沉積進行了研究，建立了重力流沉積模式［15-16］，為深水重力流勘探奠定了基礎。隨著高精度地球物理資料的廣泛應用，重力流沉積能被很好地識別出來，對重力流沉積的研究也越來越深入［17-19］。目前國際上關于碳酸鹽臺地周緣斜坡沉積體系的研究主要集中在大巴哈馬灘［20-25］、馬爾代夫［26-27］、澳大利亞東北部［28-29］等地區(qū)。大型碳酸鹽臺地可以通過重力流將大量沉積物運輸?shù)狡渲芫壭逼律希练e形成的碳酸鹽巖層序由重力流沉積（濁流、碎屑流）組成，由于地層巖化的差異性斜坡會發(fā)生失穩(wěn)［25］，重力流沉積沿臺地周緣斜坡向深海盆地搬運，這些重力流沉積對碳酸鹽臺地的發(fā)育演化具有重要的指示意義。然而，關于碳酸鹽臺地周緣重力流沉積的研究還十分匱乏，重力流沉積模式及成因機制也缺乏深入認識。多波束地形可清晰顯示中沙海槽兩側發(fā)育大量海底峽谷和水道，說明中沙海槽是主要的重力流沉積場所，中沙碳酸鹽臺地與西沙隆起碳酸鹽臺地是中沙海槽重力流沉積的主要物源，重力流沉積的發(fā)育主要受到臺地沉積物供給等因素的影響。

本文對中沙海槽最新獲取的二維多道地震資料進行解釋，結合鄰區(qū)鉆井資料建立中沙海槽的層序地層格架，在層序地層格架的約束下，對各個地震相類型進行解釋并識別重力流沉積，揭示中沙海槽重力流沉積的地震反射特征和時空分布特征，結合區(qū)域構造和沉積演化過程，討論了重力流沉積的控制因素。

1 區(qū)域地質背景

南海處于歐亞、印度-澳大利亞及太平洋板塊的交匯地帶，是西太平洋最大的邊緣海之一，面積約為350 萬km2，其形成演化受控于洋、陸板塊的相互作用，經歷了多期伸展作用和海底擴張［30-31］，在拉張斷塊肩部和構造高位上發(fā)育了大量碳酸鹽臺地，蘊含豐富的油氣資源［32-33］。

中沙地塊位于南海北部下陸坡-洋殼盆地過渡帶（圖1），是華南陸緣新生代伸展減薄、南海海盆多期擴張作用下伸展裂離形成的微陸塊，三面被海盆環(huán)繞［34］，其特殊的地質背景對南海構造演化、沉積學和古海洋學研究具有重要意義［35］。1987 年“中德南海聯(lián)合航次”SONNE SO49 在中沙臺地北部和西北次海盆獲取了三條多道地震剖面SO49-17、SO49-18 和SO49-25，根據(jù)IODP367和368 航次U1499 鉆孔識別了地震層序（圖1a）［36］。西沙海域西科1 井巖石學分析表明西沙隆起的結晶基底為晚侏羅世角閃斜長片麻巖［37］，前人認為西沙與中沙為同一地塊，具有相似的基底結構和沉積蓋層的特征［38-39］，但中沙地塊聲學基底的性質和組成仍不清楚，推測中沙地塊基底由前新生代的變質巖、花崗巖和玄武巖等組成。中沙微陸塊與南海南部禮樂盆地的磁性基底和深部結構特征非常相近，在南海海盆拉張之前二者可能為同一塊體，地殼厚度約20～25 km［40-41］。中沙臺地是中沙海域獨特的大型碳酸鹽臺地，面積約23 500 km2，直接發(fā)育于中沙隆起之上，完全被淹沒于海面以下，由許多水深10～20 m 的暗沙和礁灘組成［42］。Huang 等［43］結合中沙環(huán)礁的地震數(shù)據(jù)和西沙海域的鉆井資料，揭示了中沙環(huán)礁的地層發(fā)育演化及其沉積模式。

中沙海槽東接中沙臺地，西鄰西沙隆起，南臨中沙南盆地，北靠西北次海盆，面積約5.78 萬km2，呈NE-SW 向展布，水深范圍為2 600～3 200 m，地形上主要表現(xiàn)為低陷的長條帶狀（圖1）。中沙海槽發(fā)育于裂陷期拉張塊體之上，上地殼高度減薄，莫霍面從兩側約20 km 向中心逐漸上升到約17 km，基底深約6 km，中心區(qū)的沉積厚度最大，東北部的沉積厚度較小，主要沉積了中新統(tǒng)以上的海相地層，不存在中生界沉積層，西南部海盆和海山發(fā)育，地形起伏變化大，中北部以深海平原為主［35，44-45］。中沙海域目前還沒有鉆井，只能利用其周圍鄰近地區(qū)已有的鉆井資料開展井震聯(lián)合解釋，包括南海北部陸緣瓊東南盆地的YC35-1-2 井［46］，西沙海域永興島的西永1 井和西永2 井［47-49］、石島的西科1 井和西石1 井［50-52］、琛航 島 的 西 琛1 井 和 琛 科2 井［49，53］，以 及 洋 盆 區(qū)IODP349 航次U1431 鉆孔［54-55］和IODP367、368 航次U1499鉆孔［36］等（圖1a）。本文根據(jù)西科1井資料［50］以及前人在西沙和中沙碳酸鹽臺地的層序地層和地震層序地層劃分方案［43，48，52］（圖2），對中沙海槽新生代地層進行了劃分和厘定，得出研究區(qū)重力流沉積的地震反射特征和時空分布特征，進而對重力流沉積的控制因素進行分析，建立中沙海槽重力流沉積模式。

圖1 研究區(qū)地形地貌和地震測線位置圖Fig.1 Topographic map and position of seismic tracks in the study area

2 數(shù)據(jù)與方法

本文研究主要基于中國地質調查局海口海洋地質調查中心的中沙群島海域海洋區(qū)域地質調查所采集的二維多道地震數(shù)據(jù)。震源為GI 槍組合震源，總容量為8 849 cm3，震源沉放深度為5 m，震源炮間距為25 m，最小偏移距150 m。信號接收系統(tǒng)為360 道的Seal 型24 位數(shù)字電纜，道間距6.25 m，電纜沉放深度為6 m。本航次在中沙群島海域采集了約1 922 km 的二維多道地震數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)處理使用PARADIGM2017 地震資料處理系統(tǒng)完成，地震數(shù)據(jù)解釋使用GeoEast 軟件。本研究使用的多波束測深數(shù)據(jù)可清晰顯示研究區(qū)的海底地形地貌，由于西沙和中沙臺地水深較淺，島嶼區(qū)域船舶無法到達而缺少多波束測深數(shù)據(jù)，利用全球衛(wèi)星水深數(shù)據(jù)填補。

3 結 果

3.1 層序地層劃分

通過地震剖面中侵蝕削截、上超、下超、頂超、波組特征差異等典型地震反射特征，運用地震地層學基本原理，根據(jù)前人對西沙和中沙碳酸鹽臺地層序地層的劃分方案（圖2），在新采集的中沙海槽多道地震剖面上，識別出了6個主要的地震層序界面（Tg，T60，T50，T40，T30 和T20），以及海底地震反射界面SB，劃分了6 個地震層序（Sq1，Sq2，Sq3，Sq4，Sq5和Sq6），見圖3。

圖2 中沙海槽層序地層框架劃分及海平面變化曲線Fig.2 Sequence stratigraphic framework and sea-level curve in Zhongsha Trough

3.1.1 Sq1 晚漸新世層序 中沙海槽晚漸新世層序（Sq1）為斷陷期的沉積產物，覆蓋在變質結晶基底之上，在火山隆起區(qū)或構造高位受到嚴重剝蝕而缺失。Sq1 頂?shù)捉缑嬗蒚60 和Tg 所限定。Tg界面為新生代底界，界面以中-弱振幅、中-低頻、中-低連續(xù)為主要特征，界面之上地層沿Tg上超終止，界面之下為雜亂反射基底，受構造和巖漿活動影響起伏明顯，局部見削截。T60界面為新近系和古近系的分界，是斷坳轉換面，界面呈弱-中振幅、中-低頻、中-低連續(xù)、雙相位的地震反射。Sq1 地震相整體以中-弱振幅、中-低頻、不連續(xù)的雜亂反射為特征（圖3）。

3.1.2 Sq2 早中新世層序 中沙海槽早中新世層序（Sq2）發(fā)育范圍擴大，為坳陷期的沉積產物，在火山隆起區(qū)或構造高位受到嚴重剝蝕而缺失。Sq2 頂?shù)捉缑嬗蒚50 和T60 所限定，沿T60 上超終止，T50界面為新近系和古近系的分界，局部高位缺失，界面呈中-弱振幅、中-低頻、中-低連續(xù)的地震反射。Sq2 地震相整體以席狀、亞平行、中-弱振幅、中-低頻、中-弱連續(xù)反射為特征（圖3）。

3.1.3 Sq3 中中新世層序 中沙海槽中中新世層序（Sq3）普遍分布，為坳陷期的沉積產物。Sq3頂?shù)捉缑嬗蒚40 和T50 所限定，T40 界面為下中新統(tǒng)和中中新統(tǒng)的分界，界面表現(xiàn)為中-強振幅、高頻、高連續(xù)、雙相位的地震反射，在構造高位見上超削截。Sq3 地震相整體以亞平行、中-低振幅、中頻、中-高連續(xù)反射為特征，相較于Sq2 內部反射波組頻率增高、連續(xù)性變好（圖3）。

3.1.4 Sq4 晚中新世層序 中沙海槽晚中新世層序（Sq4）廣泛發(fā)育，為區(qū)域沉降期的沉積產物。Sq4 頂?shù)捉缑嬗蒚30 和T40 所限定，T30 界面為中新統(tǒng)和上新統(tǒng)的分界，界面表現(xiàn)為中-弱振幅、中-低頻、中-高連續(xù)的地震反射在構造高位見上超削截。Sq4 地震相整體以高振幅、高頻、中-高連續(xù)反射為特征，反射同向軸總體上相對平直、穩(wěn)定，局部在重力滑塌作用下呈雜亂-空白的地震反射（圖3）。

3.1.5 Sq5 上新世層序 中沙海槽上新世層序（Sq5）廣泛發(fā)育，為區(qū)域沉降期的沉積產物，斷裂不發(fā)育。Sq5 頂?shù)捉缑嬗蒚20 和T30 所限定，T20 界面為上新統(tǒng)和第四系的分界，界面表現(xiàn)為中-強振幅、高頻、高連續(xù)、雙相位的地震反射。Sq5 地震相整體以亞平行、中-強振幅、高頻、中-高連續(xù)反射為特征，局部在重力滑塌作用下呈雜亂-空白的地震反射（圖3）。

3.1.6 Sq6 第四紀層序 中沙海槽第四紀層序（Sq6）分布廣泛，為區(qū)域沉降期的沉積產物。Sq6頂?shù)捉缑嬗蒘B 和T20 所限定，SB 界面為第四系頂界面，表現(xiàn)為強振幅、高頻、高連續(xù)、雙相位反射特征，隨海底起伏變化。Sq6 地震相整體以平行-亞平行、中-弱振幅、中頻、中-高連續(xù)反射為特征，局部在重力滑塌作用下呈雜亂-空白的地震反射（圖3）。

圖3 中沙海槽ZSHC01測線地震層序劃分（測線位置見圖1b）Fig.3 Seismic stratigraphy of the ZSHC01 track in the Zhongsha Trough(The location of the track is shown in Fig.1b)

3.2 地震相類型

根據(jù)地震反射同相軸的內部反射結構和外部幾何形態(tài)，在中沙海槽中心區(qū)和斜坡區(qū)共識別出了9種地震相類型。

中沙海槽中心區(qū)表層地震相主要為連續(xù)、強振幅的平行反射，解釋為半深海沉積（圖4A）；波狀、中-強振幅、連續(xù)的平行反射，解釋為等深流沉積（圖4B）；局部被中-強振幅、雜亂反射（圖4C）和弱振幅、半透明、雜亂反射（圖4D）錯斷，解釋為塊體搬運沉積。在中心區(qū)較深地層區(qū)域地震相主要表現(xiàn)為波狀、中-弱振幅、連續(xù)的平行反射（圖4E）和波狀、中-強振幅、連續(xù)的平行反射（圖4F），解釋為濁流沉積，局部被強振幅、雜亂反射（圖4C）和弱振幅、半透明、雜亂反射（圖4D）錯斷，解釋為塊體搬運沉積。中沙海槽北部發(fā)育流體逃逸通道，地震相表現(xiàn)為垂向不連續(xù)、中振幅、平行-亞平行反射（圖4G）。中沙海槽內部巖漿活動頻繁，火山隆起地震相表現(xiàn)為強振幅、雜亂反射（圖4H），其基底呈中-強振幅、雜亂反射的地震相（圖4I）。

中沙海槽東部斜坡區(qū)地震相表現(xiàn)為弱振幅、半透明、雜亂的地震反射（圖4D），解釋為塊體搬運沉積，由中沙臺地重力流形成，從中沙臺地邊緣向中沙海槽中心遷移。中沙海槽西部斜坡區(qū)地震相主要為中-強振幅、連續(xù)、平行反射（圖4F），解釋為等深流沉積，較東部斜坡區(qū)受重力流沉積影響較弱。

圖4 中沙海槽地震相類型Fig.4 The type of seismic facies in Zhongsha Trough

4 中沙海槽重力流沉積

由于研究區(qū)缺少巖心資料，無法準確確定重力流沉積的形成時間。根據(jù)中沙海槽中地震測線的分布，我們將中沙海槽分為南部和北部來進行對比研究（圖1b）。我們根據(jù)層序地層學原理，結合層序年代格架和地震相特征，對中沙海槽重力流沉積的分布、發(fā)育規(guī)模和期次進行了討論，建立了重力流沉積模式，結果表明中沙海槽重力流沉積的發(fā)育具有階段性特征，且南部和北部重力流沉積的發(fā)育時期具有差異性。

4.1 沉積特征

4.1.1 南部重力流沉積特征 中沙海槽南部自晚中新世以來（T40 之上）的層序呈高振幅、中-高連續(xù)地震反射特征，而晚中新世之前（T40 之下）的層序呈低振幅、弱連續(xù)地震反射特征（圖5），反映了T40界面上下沉積物性質的明顯差異，沉積環(huán)境發(fā)生了明顯的變化，中沙海槽南部從晚中新世開始大量發(fā)育了重力流沉積。中沙海槽南部共識別出了8 套MTDs，根據(jù)層序年代格架將MTDs劃分為上新世MTDs（MTD1、MTD2、MTD3 和MTD4）和第四紀MTDs（MTD5、MTD6、MTD7和MTD8）（圖5，圖6和表1）。

表1 中沙海槽南部MTDs特征Table 1 Characteristics of MTDs in the southern part of Zhongsha Trough

MTD1 發(fā)育于上新世底部，呈弱振幅、半透明、雜亂地震反射特征，頂?shù)捉缑孑^清晰，厚度由北東向南西減薄，底部發(fā)育侵蝕溝槽（圖5）。MTD2發(fā)育于上新世底部，位于MTD1南部，呈弱振幅、半透明、雜亂地震反射特征，側向寬度最大，厚度較薄且均勻，頂?shù)捉缑孑^清晰，其南端覆蓋在火山隆起之上，呈上凸形態(tài)（圖5）。MTD3發(fā)育于上新世頂部，覆蓋在MTD1 之上，呈弱振幅、半透明、雜亂地震反射特征，頂?shù)捉缑媲逦涞撞烤哂忻黠@的侵蝕溝槽（圖5）。MTD4 位于剖面南端，發(fā)育于上新世頂部，呈中-弱振幅、雜亂地震反射特征，在火山隆起處覆蓋在MTD2 之上，平均厚度最小，頂?shù)捉缑媲逦▓D5）。MTD5發(fā)育于第四紀底部，覆蓋在MTD2 之上，呈中-弱振幅、雜亂地震反射特征，頂界面清晰，底界面模糊，中間厚兩側?。▓D5）。MTD6 位于剖面最北端，發(fā)育于第四紀頂部，呈中-強振幅、雜亂地震反射特征，側向覆蓋于第四紀等深流沉積之上，中間厚兩側薄，側向寬度最小，頂?shù)捉缑媲逦▓D5）。MTD7 發(fā)育于第四紀頂部，呈中-強振幅、雜亂地震反射特征，在側向上呈蝌蚪狀，南西厚，北東薄，頂?shù)捉缑媲逦?，內部夾帶殘留塊體，其地震反射軸與周圍相比明顯連續(xù)（圖5）。MTD8位于研究區(qū)最南端，發(fā)育于第四紀，呈中-弱振幅、雜亂地震反射特征，平均厚度最大，頂?shù)捉缑孑^清晰（圖6）。

圖5 中沙海槽南部ZSHC01測線重力流沉積分布Fig.5 Distribution of gravity flow deposits on the ZSHC01 track in the southern part of Zhongsha Trough

綜上所述，上新世MTDs 具有弱振幅、半透明、雜亂地震反射特征，發(fā)育范圍較集中，側向寬度較大，第四紀MTDs 具有中-弱/中-強、雜亂地震反射特征，發(fā)育范圍較分散，側向寬度較小，但平均厚度較大。由于多點式的沉積物來源，且經過長距離的搬運，MTDs的內部結構發(fā)育程度較差，僅底部侵蝕溝槽較為發(fā)育，頂?shù)捉缑孑^清晰。

中沙海槽南部地震剖面上能清晰地識別出晚中新世和上新世的兩期重力流沉積，均呈北東-南西減薄的楔狀體，往南西方向尖滅（圖6）。晚中新世重力流沉積具有中-強振幅、較連續(xù)地震反射特征，上新世重力流沉積具有中-強振幅、雜亂地震反射特征，兩期重力流沉積之間發(fā)育了一套具弱振幅、半透明地震反射特征的沉積層，與重力流沉積的強反射特征具有明顯差異，可能為半深海沉積。這表明中沙海槽南部重力流沉積在晚中新世和上新世較為發(fā)育，期間發(fā)生了一次間斷，可能受沉積物供給變化的影響。

圖6 中沙海槽南部ZSHC01測線重力流沉積分布Fig.6 Distribution of gravity flow deposits on the ZSHC01 track in the southern part of Zhongsha Trough

中沙海槽南部北西向地震剖面上識別出了晚中新世和上新世的三期重力流沉積（圖7），具有強振幅地震反射特征，其中，兩期為中沙臺地來源重力流沉積，一期為西沙隆起來源重力流沉積。中沙臺地來源的兩期重力流沉積分別發(fā)育于晚中新世和上新世，具有中-強振幅地震反射特征，厚度由南東至北西方向減薄，這兩期重力流沉積之間發(fā)育了呈弱振幅地震反射特征的半深海沉積。西沙隆起來源重力流沉積發(fā)育于上新世（圖7），覆蓋在晚中新世中沙臺地來源重力流沉積之上，具有強振幅地震反射特征，其厚度由北西至南東方向減薄。

圖7 中沙海槽南部ZSHC02測線重力流沉積分布（測線位置見圖1b）Fig.7 Distribution of gravity flow deposits on the ZSHC02 track in the southern part of Zhongsha Trough(The location of the track is shown in Fig.1b)

4.1.2 北部重力流沉積特征 中沙海槽北部重力流沉積發(fā)育特征和發(fā)育時期與南部具有明顯的差異。中沙海槽北部重力流沉積在早中新世和中中新世均有發(fā)育，集中于火山隆起兩側的低位區(qū)，呈半透明、雜亂地震反射特征。自晚中新世（T40之上）以來重力流沉積逐漸停止發(fā)育，僅發(fā)育了等深流沉積，呈中-強振幅、連續(xù)、平行的地震反射特征，覆蓋在早期的重力流沉積之上。受巖漿活動影響發(fā)育了大量斷層，在火山隆起區(qū)由于斜坡較陡，沿其側翼發(fā)生了滑塌（圖8）。

圖8 中沙海槽北部ZSHC03測線重力流沉積分布（測線位置見圖1b）Fig.8 Distribution of gravity flow deposits on the ZSHC03 track in the northern part of Zhongsha Trough(The location of the track is shown in Fig.1b)

自晚中新世相對海平面上升，中沙臺地逐漸被淹沒，中沙臺地北部于晚中新世開始發(fā)生臺地后退［43］，與中沙海槽北部重力流沉積向等深流沉積過渡的時期相對應，表明中沙臺地北部由于臺地后退，沉積物來源減少，向中沙海槽北部搬運的重力流沉積也大量減少，逐漸過渡到穩(wěn)定的深水環(huán)境，在底流作用下發(fā)育了等深流沉積。

4.2 沉積模式

在早—中中新世期間，早中新世相對海平面為高位，碳酸鹽生產力較高，中沙臺地開始發(fā)育了數(shù)百米的碳酸鹽巖，中中新世相對海平面轉變?yōu)榈臀?，但生物礁在不斷縱向生長，斜坡逐漸變陡，重力流沉積沿其周緣斜坡不斷向中沙海槽搬運（圖9a）。由于中沙臺地北部的碳酸鹽巖發(fā)育較早［43］，因此中沙海槽北部開始發(fā)育了大量重力流沉積，其南部此時還尚未發(fā)育重力流沉積，可能由于中沙臺地南部的碳酸鹽生產力較弱，重力流僅搬運至斜坡處而未能抵達中沙海槽。

在晚中新世-上新世期間，相對海平面為高位，碳酸鹽生產力較高，生物礁持續(xù)生長，但此時中沙臺地北部發(fā)生臺地后退[43]，形成了一個階地，重力流沉積主要搬運到階地上，因此，中沙海槽北部自晚中新世以來重力流沉積逐漸停止發(fā)育，在穩(wěn)定的深水環(huán)境下受底流影響主要發(fā)育了等深流沉積，覆蓋在早期的重力流沉積之上。而中沙海槽南部于晚中新世開始主要發(fā)育了重力流沉積，在晚中新世和上新世期間較為繁盛，MTDs側向寬度較大（圖9b）。中沙臺地北部的臺地后退原因還有待進一步開展研究，可能受構造作用、海平面上升和古季風增強等因素影響。

自第四紀以來，整體上繼承了晚中新世-上新世的發(fā)育模式，雖然相對海平面轉變?yōu)榈臀?，但仍有生物礁持續(xù)生長至今[43]，受臺地后退影響，重力流沉積僅在中沙海槽南部持續(xù)發(fā)育，但MTDs的發(fā)育較為分散，側向寬度較?。▓D9c）。

5 重力流沉積成因機制

MTDs 形成的必要條件主要包括：足夠的坡度、豐富的沉積物來源以及一定的觸發(fā)機制［57-58］。MTDs 的形成通常受地震、構造運動、海平面變化、沉積物快速沉積、天然氣水合物分解等因素的相互作用［59-61］。結合中沙海槽的獨特地理位置，主要從沉積物來源、相對海平面變化、碳酸鹽生產力、巖漿活動等方面來分析中沙海槽重力流沉積的形成原因。

5.1 沉積物來源

中沙臺地北部以西北次海盆與南海北部陸坡相隔，受南海北部陸源碎屑物質的影響非常微弱，長期處于適宜碳酸鹽巖和生物礁生長的環(huán)境中。中沙海槽東部與中沙臺地相接，中沙臺地周緣斜坡陡立，為重力流的形成和搬運提供了良好的條件，發(fā)育了大量海底峽谷和海底滑坡（圖1）。由圖6 和圖7 中的重力流沉積楔狀體的厚度減薄方向（SE-NW 向）可推斷重力流沉積的運動方向大致為南東到北西向，即中沙臺地為中沙海槽重力流沉積的主要物源區(qū)。中沙臺地新近紀以來沉積了超過1 km 厚的海相碳酸鹽巖層序［43］，臺地不斷縱向生長，坡度變陡，在這樣的環(huán)境下極易于觸發(fā)重力流，形成海底滑坡，且向周緣斜坡下切侵蝕形成大量海底峽谷。重力流沿中沙臺地周緣斜坡向深海搬運，在中沙海槽中發(fā)育了大量重力流沉積（圖9）。

圖9 中沙海槽重力流沉積模式Fig.9 Gravity flow sedimentary model of the Zhongsha Trough

中沙海槽西部與西沙隆起相鄰，西沙隆起碳酸鹽臺地自早中新世開始發(fā)育，晚中新世開始受海平面變化和區(qū)域性構造沉降作用的影響逐漸被淹沒［47-48］，但有部分臺地現(xiàn)今仍發(fā)育有環(huán)礁，如西沙隆起東南部的浪花礁與東島環(huán)礁。多波束地形顯示，浪花礁與東島環(huán)礁發(fā)育有通向中沙海槽的海底峽谷（圖1），說明目前中沙海槽內有來源于西沙隆起碳酸鹽臺地的重力流沉積。結合地震資料上識別出來的上新世重力流沉積（圖7），表明西沙隆起也是中沙海槽重力流沉積的物源之一。

5.2 相對海平面變化

南海北部經歷了頻繁的相對海平面變化，許多學者認為重力流沉積的形成與海平面的周期性波動具有密切聯(lián)系［62-63］。在海平面上升或海平面高位期，由于碳酸鹽臺地的平頂區(qū)在海平面高位期的生產面積比海平面低位期大，沉積物較豐富，碳酸鹽臺地平頂區(qū)的沉積物會不斷向周緣斜坡區(qū)輸送［64］。西沙海域新生代碳酸鹽臺地從早中新世以來開始發(fā)育，受相對海平面變化和基底構造共同控制，經歷了萌芽期、繁盛期、衰退期和淹沒期等演化階段［47-48，65］。中沙臺地可能與西沙臺地具有相似的發(fā)育演化史，中沙臺地受同裂期構造沉降作用和裂后期熱沉降作用的影響，相對海平面逐漸上升［43］。在沉積物供應充足的條件下，較高的相對海平面會造成中沙臺地坡折帶頻繁發(fā)生遷移，改變了沉積物內聚力和地層壓力等參數(shù)，使斜坡沉積物失穩(wěn)而形成大量重力流沉積。

5.3 碳酸鹽生產力

高碳酸鹽生產力有利于碳酸鹽臺地的垂向快速生長和側向進積生長，造成大量的沉積物在碳酸鹽臺地周緣斜坡堆積，為重力流沉積的發(fā)育提供了物質基礎。高碳酸鹽生產力會還使碳酸鹽堆積速率增大，沉積物處于欠壓實狀態(tài)，使得孔隙水壓力增高，沉積物抗剪強度降低［66］。DSDP573和574鉆孔資料顯示，中央赤道太平洋在中新世以來具有較高的碳酸鹽堆積速率［67］。南海北部ODP 1148 站位是南海大洋鉆探中取芯最長、年代最老的站位，記錄了24 Ma以來的碳酸鹽百分含量和碳酸鹽堆積速率的起伏變化，南海北部整體上在24 Ma 以來具有較高的碳酸鹽生產力［68-69］。因此，中沙臺地中新世以來的高碳酸鹽生產力可以使大量沉積物堆積在臺地周緣，在促進重力流沉積發(fā)育的過程中扮演重要的角色。

5.4 巖漿活動

巖漿活動會使大陸邊緣沉積物失穩(wěn)從而觸發(fā)海底滑坡，影響海底滑坡的分布，例如夏威夷群島大規(guī)模的Nuuanu和Alika海底滑坡由火山活動觸發(fā)［70］。通過高精度地球物理資料研究發(fā)現(xiàn)，南海北部陸緣在裂后期（32 Ma 以來）存在強烈的巖漿活動，主要分布于晚中新世至第四紀地層［71-73］。中沙臺地內部的沉積構造整體上相對穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)明顯的巖漿活動，但中沙臺地周緣斜坡區(qū)巖漿活動強烈，發(fā)育了許多深大斷裂［34，45］。中沙臺地周緣斜坡的大量巖漿和斷裂活動，極有可能是將重力流沉積從臺地周緣斜坡向深海盆地搬運的觸發(fā)機制之一，中沙海槽中也發(fā)育了大量海底火山（圖3和圖8），控制重力流沉積的分布。

6 結 論

1）利用新獲取的二維多道地震資料在中沙海槽識別出Tg（古近紀底）、T60（早中新世底）、T50（中中新世底）、T40（晚中新世底）、T30（上新世底）、T20（第四紀底）6個地震層序界面，劃分為6個地震層序：Sq1（古近系）、Sq2（下中新統(tǒng)）、Sq3（中中新統(tǒng)）、Sq4（上中新統(tǒng)）、Sq5（上新統(tǒng)）和Sq6（第四系）。

2）中沙海槽南部和北部的重力流沉積發(fā)育特征具有差異性：中沙海槽南部的重力流沉積主要發(fā)育于晚中新世至今，在晚中新世和上新世分布范圍較廣，且于上新統(tǒng)和第四系識別出了多期塊體搬運沉積體系；而中沙海槽北部的重力流沉積主要發(fā)育于早中新世和中中新世，晚中新世至今主要發(fā)育了等深流沉積，覆蓋在早期的重力流沉積之上，與中沙臺地北部晚中新世臺地后退的時期相對應。

3）沉積物來源和相對海平面變化可能是中沙海槽重力流沉積發(fā)育的主要控制因素，碳酸鹽生產力和巖漿活動也間接影響了中沙海槽重力流沉積的發(fā)育。