摘要
南海大洋发现计划IODP349航次在南海东部次海盆钻探获取了U1431站位深海钻孔。这是南海深部盆地首次钻探穿过整个沉积序列到达玄武岩基底。基于本航次钻探的样品，前人研究主要关注玄武岩、碳酸盐岩脉等，而关于南海沉积历史过程中物源变化的研究相对较少。南海深部海盆的沉积记录蕴含着区域内中中新世以来沉积物的风化过程和演化历史等信息，完整的沉积序列为我们了解南海的深部沉积演化过程提供了素材。本文针对南海东部次海盆U1431站位的沉积演化历史，分析了该站位沉积物的主、微量(含稀土)元素、矿物组成和Sr-Nd同位素特征，主要得出以下认识： (1)沉积物样品的元素地球化学特征在垂向上呈现出明显的差异性。含火山碎屑的岩石单元Ⅵ和Ⅶ及55X-2层位中主、微量元素呈现出更大的波动性，亦表现出低的87Sr/86Sr(0.704089~0.708449)和正的εNd(0.9~4.9)，表明相对年轻的源区供给；而其余层位中元素特征波动很小，表现出较高的87Sr/86Sr(0.706002~0.720673)和负的εNd(-11.6~-3.4)。沉积物中的稀土元素受到水动力分选作用的影响，受控于部分重矿物如独居石等的存在。 (2)样品中化学风化蚀变指数(CIA)值为49~74，表明岩石单元Ⅵ和Ⅶ及1H-2层位的沉积物为弱化学风化，其余层位呈现出中等强度的化学风化。其余地球化学指标如长石风化指数(PIA)、Al/Na、Ti/Na、K/Na及K/Rb等亦得到了相同的结论。A-CN-K、AK-CN、A-CNK-FM等三角图及Th-Th/U表明样品中Ca相对亏损，部分岩石单元中K轻微亏损，含有火山碎屑的岩性单元Ⅵ和Ⅶ及55X-2层位中Fe、Mg组分相对富集。在化学风化过程中，所有样品中斜长石首先风化，而弱化学风化作用的沉积物样品中钾长石保存较好，大部分样品受到中等强度化学风化作用而使得钾长石轻微溶解，Fe、Mg组分受到相应物质来源输入的影响。 (3)主微量元素限制进一步表明岩石单元Ⅵ和Ⅶ及55H-2层位的源区组成包括不同程度的镁铁质组分，其余层位的源区主要为长英质组分。仅依靠主微量元素无法清晰判别源区组成。Sr和Nd同位素特征显示沉积物源区发生过明显改变。通过与周围潜在源区进行对比，推断12.829Ma至今，U1431站位的物源主要来自珠江流域，印支半岛、巴拉望亦提供了少量物质。吕宋岛自~9Ma向南海盆地输送极少量物质。其中12.5~7.4Ma，沉积物源区中的基性物质成分受到周围岩浆活动的显著影响。6.5Ma以后，台湾岛隆升剥蚀的陆源物质进入到中央海盆，成为源区之一。 (4)在上述研究基础上，结合前人对南海及其周边的构造演化研究，本文重建了区域内的沉积演化历史。南海扩张期结束后，盆地内小规模的岩浆活动形成广泛分布的海山。在构造平静期，来自珠江、印支半岛和巴拉望的物质通过洋流系统到达深海盆地。自12.5~7.4Ma的海山岩浆活动形成的物质显著影响了U1431站位。~9Ma，南海板块向东俯冲导致吕宋岛弧的火山活动，吕宋输送极少量物质到达深海盆地。~6.5Ma，吕宋岛弧与欧亚大陆碰撞导致台湾岛隆升，来自台湾岛的物质经洋流搬运至深海盆地；此外，弧陆碰撞使得巴士海峡逐渐变小，至3Ma形成今天的深水演化模式。 本文对南海东部次海盆U1431站位的沉积物进行了岩石地球化学研究，揭示了沉积物的元素地球化学变化和矿物学特征，明确了沉积物的化学风化程度及其控制因素；探讨了水动力分选作用对沉积物组成的影响，约束了本站位沉积物的源区组成，进而重建了区域内的沉积演化历史。
NETL