青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系

毕东杰，张道军，翟世奎*，刘新宇，修淳，张爱滨，曹佳琪

(1.中国海洋大学 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2.中国海洋大学 海洋地球科学学院，山东 青岛 266100；3.中海石油(中国)有限公司 湛江分公司研究院，广东 湛江 524057)



青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系

毕东杰1，2，张道军3，翟世奎1，2*，刘新宇3，修淳1，2，张爱滨1，2，曹佳琪1，2

(1.中国海洋大学 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2.中国海洋大学 海洋地球科学学院，山东 青岛 266100；3.中海石油(中国)有限公司 湛江分公司研究院，广东 湛江 524057)

本文基于琼东南盆地15口钻井和西沙石岛岛礁“西科一井”的钻井资料，结合过井地震剖面，系统分析了琼东南盆地沉降(沉积充填)和西沙岛礁生长速率及其变化特征，探讨了青藏高原隆升与琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系，三者在发育时间和发育过程上表现出高度的一致性，且南海古海水中Sr同位素组成变化也表现出对青藏高原隆升速率变化很好的响应。相对于深水区，浅水区的沉积物堆积速率及其变化能够更好地反映盆地的沉降速率及其变化。琼东南盆地的沉降(沉积物堆积)和西沙岛礁的发育过程均可以分为3个阶段，分别对应于青藏高原的3个隆升期，时间自老到新分别为：23～16 Ma BP、16～5.5 Ma BP、5.5 Ma BP至今。相比而言，岛礁的发育过程与青藏高原的隆升之间的耦合关系更为密切。在青藏高原的快速隆升期，相应发生盆地沉降(沉积充填或沉积物堆积)和岛礁生长速率的加快，同时对应发生了南海海水87Sr/86Sr比值的增大，说明青藏高原隆升可能是影响琼东南盆地乃至整个南海沉降(沉积充填)、岛礁发育和古海水Sr同位素组成变化的主要因素。

青藏高原隆升；琼东南盆地沉降；西沙岛礁发育；耦合关系

1 引言

青藏高原隆升是印度板块和欧亚板块碰撞的结果。早在20世纪90年代，潘桂棠等[1]、李廷栋[2]就认为青藏高原的隆升可分为不同的隆升阶段。虽然青藏高原多阶段隆升模式已经得到广泛认可，但就各隆升阶段的时限和速率却一直存在争议[3—9]。钟大赉和丁林[10]根据磷灰石的裂变径迹测年资料，提出青藏高原隆升具有多阶段性(45～38 Ma BP、25～17 Ma BP、13～8 Ma BP、3 Ma BP至今)、不等速性，其中3 Ma BP至今隆升最为强烈。罗照华等[11]根据对青藏高原新生代幔源岩浆活动的研究，追索青藏高原的形成演化历史，认为约45 Ma BP、27 Ma BP和4 Ma BP是3个重要的演化时间节点，约45 Ma BP是高原形成的启动时间，约27 Ma BP是高原真正形成的时间，4 Ma BP至今是青藏高原隆升速度和幅度的最大阶段。Wang等[12]通过对青藏高原不同地区新生代地层低温热年代学记录、沉积记录和构造变形记录的系统总结与研究，提出存在60～35 Ma BP、25～17 Ma BP、12～8 Ma BP(藏南18～13 Ma BP)和大约5 Ma BP至今4个主要强构造隆升剥露阶段，其中18～13 Ma BP和5 Ma BP至今都表现为快速隆升。最近Jiang和Li[13]基于对塔里木盆地南部的高分辨率地震剖面和钻孔资料分析，提出了青藏高原幕式隆升的新模式——青藏高原形成以来其隆升过程可分为3个阶段，并给出了各阶段隆升速率的准确数据：其认为在大约23 Ma BP，青藏高原北部从海平面附近开始隆升；在约10 Ma BP第一幕运动结束；在大约5 Ma BP至今青藏高原边缘开始快速隆升。综上所述，青藏高原真正形成(约23 Ma BP)以来，其“三段式”的隆升过程及约5 Ma BP以来的快速隆升已得到较高的认可。

南海是在区域拉张背景下形成的海盆。根据南海张裂事件，可将现今南海地区在新生代的发展演化划分为扩张前初始裂陷、同扩张裂陷、扩张后沉降3个时期，对应的地质时代分别为古新世—中始新世、晚始新世—早中新世及中中新世—现今[14]。新近纪以来南海北部陆缘盆地进入裂后期，大多数盆地裂后不整合面均为23 Ma BP(珠江口盆地约32 Ma BP时进入裂后沉降期，明显早于其他凹陷)：裂后早期(早中新世-中中新世)以热沉降作用为主，相应地沉降速率缓慢，沉积厚度相对小；中中新世(约5.5 Ma BP)之后，进入裂后快速沉降期。南部多数盆地大约在15.5 Ma BP进入扩张后沉降期，在5.5 Ma BP之后进入快速沉降阶段[14—19]。

南海生物礁主要分布于南海西部陆架陆坡区，包括湄公、万安、中建南等盆地和中、西沙隆起。已有研究表明，在西沙地区，中新世碳酸盐岩礁盘直接坐落在前寒武纪变质岩之上，说明中新世以前该区一直处于较稳定的陆地环境。在早中新世(约23.03 Ma BP)西沙隆起开始出现海侵，在前寒武纪基底之上直接发育了珊瑚礁和台地碳酸盐岩地层，经历了早、中、晚中新世3个成礁期[20]。在晚中新世中晚期，西沙隆起遭受淹没事件，形成软白垩层。自上新世(约5.3 Ma BP)以来该区生物礁大量发育，形成著名的永乐、宣德和宣德东3个大型复合环礁[21]。

综上所述，青藏高原隆升、南海盆地沉降和西沙岛礁发育均开始于23 Ma BP前后，属于同时期的构造与沉积事件，并且都在5.5 Ma BP前后经历了一次重要变化。三者在发育时间和发育过程上所表现出的一致性，必然是内在成因联系的结果。本文基于最近几年在南海所打钻井和西沙石岛碳酸盐岩礁体钻探的相关资料，结合区域地震剖面，系统地分析了琼东南盆地沉降(积)速率、西沙岛礁的发育生长速率和青藏高原隆升速率之间的对应关系，旨在探讨青藏高原隆升与琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系。

2 区域地质概况及资料的获取

南海位于欧亚板块东南部，其东以马尼拉海沟与菲律宾海板块相接，西以印支半岛与印度板块为邻，南隔印度尼西亚群岛与澳大利亚板块相接，其形成演化与周边的欧亚板块、太平洋板块和印度—澳大利亚板块及其之间的相互作用密切相关，是太平洋和特提斯两大体系联合和叠合影响的地区，被国内外学者誉为“地球上最好的天然实验室”[22—26]。南海周边陆地发育众多河流，河流所携带的泥沙为沉积盆地的沉积充填提供了物源，并对海底地貌产生重要的影响。湄公河、红河、珠江是注入南海北部的3条输沙量最大的河流，其中湄公河输沙量最大。3条主要河流的输沙量约占进入南海的河流输沙量的80%以上[27—28]。此外，受青藏高原隆升影响导致的沉积物源供应量的增加也不能忽视[29—30]。

琼东南盆地(图1)位于海南岛东南部(16°30′～18°50′N ，108°45′～113°30′E)，呈北东向延伸，其东西长约290 km，南北宽约181 km，面积约60 000 km2，最大沉积厚度达12 km，是一个新生代陆缘拉张型盆地。

在最近十几年中，我国先后在琼东南盆地做了大量的地质地球物理勘探工作，并且打了10多口钻井，尤其是在2010—2015年期间又在盆地深水区打了5口钻井(图1)。钻探结果表明，盆地基底主要由前新生代火成岩、变质岩及沉积岩组成。盆地充填序列主要由新生界地层组成，自下往上依次为始新统，渐新统崖城组和陵水组，中新统三亚组、梅山组和黄流组，上新统莺歌海组以及第四系乐东组地层[19,31—34]。盆地具有“下断上坳”的典型被动大陆边缘构造层序样式[35]。在地震剖面上，依据T60裂后不整合面，盆地新生代演化可划分为同裂陷阶段和裂后阶段[16]。上述地球物理勘探和钻探工作不仅为本研究奠定了基础，而且提供了宝贵的第一手资料。本文利用上述钻井资料，结合本区的过井地震剖面，首先识别出了一系列的主要地层界面，并提取其井深、沉积厚度和年代数据，进而分析琼东南盆地沉降(沉积充填)速率的变化。

图1 琼东南盆地及钻井位置图(底图据中海油湛江分公司修改)Fig.1 The Qiongdongnan Basin and drilling positions (modified from the data of Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.)

西沙群岛位于南海西北部，大体包括15°30′～17°12′N，110°10′～112°50′E的区域，面积约50×104km2。西沙海区分布大小约40个岛屿或浅滩，其陆地总面积居南海四大群岛之首。西沙群岛主体由永乐环礁、宣德环礁、东岛环礁、华光礁、浪花礁、玉琢礁、北礁和盘石屿组成。石岛(16°50′45″N，112°20′50″E)是西沙群岛宣德环礁上的一个小岛，与永兴岛在同一个礁盘上(图2)。中海石油(中国)有限公司湛江分公司自2012年起，历经近两年时间在石岛岛礁上打了“西科一井”，在井深1 257.52 m处钻遇基底，平均取心率近80%，是迄今为止西沙群岛钻井最深和取心率最高的科学钻井。高取心率的完整岩心为我们恢复岛礁的发育历史和沉积古环境提供了保障。岩心主要由碳酸盐岩组成，可以明显地区分出7层白云岩层[36]。矿物学与地球化学分析数据表明，元素(常量、微量和稀土元素)含量及各种地球化学指标都与矿物组成无明显相关性[37]，说明成岩或白云岩化作用没有造成元素含量和地球化学指标的明显变化，岩心碳酸盐岩保存了成岩作用初期的地球化学特征，这为恢复和研究岛礁发育过程中的元素地球化学特征和同位素组成奠定了基础。

3 技术方法与结果

3.1 琼东南盆地沉降(沉积物充填堆积)速率

盆地沉降和沉积物的充填堆积通常是同步事件。尽管控制沉积物沉积速率的因素众多(如沉积物供给、海平面升降、气候变化等)，但盆地沉降速率是沉积物充填和堆积速率的最主要的控制因素。就琼东南盆地而言，尽管由于盆地内地形地貌的变化造成了沉积层厚度分布很不均一，但总体上讲沉积物充填和堆积速率仍主要受控于盆地的构造沉降速率和沉积物的供给速率。青藏高原的隆升直接或间接地为盆地提供了充足的沉积物源，尤其是盆地浅水区可近似地作为补偿沉积区，其沉积物的堆积速率主要受盆地沉降速率的影响。因此，通过实测和计算盆地中沉积物的堆积速率及其变化可以定性地反演盆地的沉降速率及其变化。

图2 西沙岛礁分布及“西科一井”钻井位置图Fig.2 The distribution of the Xisha Islands and the location of the Well Xike-1

将研究区15口钻井按水深情况分为浅水区(水深小于300 m)钻井和深水区(水深大于300 m)钻井，再将浅水区钻井按所处基底地貌和地理位置的不同进一步分为崖城区钻井和宝岛松涛区钻井。根据15口钻井资料[38]，做出井深-年代图(图3和图4)，曲线的斜率则表示钻井所在位置的沉积物堆积速率，亦可以近似地反映盆地的沉降速率。其中曲线均选择最佳多项式拟合曲线，R2值(决定系数或拟合度，下同)绝大多数都大于0.99。由图3和4可以看出，位于浅水区(宝岛松涛区、崖城区)的10口钻井所反映的沉积物堆积速率变化明显，而位于深水区的5口钻井中只有位于中央峡谷的L和N两口钻井沉积物的堆积速率有较为明显变化，其余3口钻井所反映的沉积物堆积速率变化不大，这显然主要是受沉积物源条件影响的结果。琼东南盆地中央峡谷内的沉积充填具有特殊的形式和过程，其充填具有突发事件(浊积)和阶段性[39—40]，不能反映盆地沉降和沉积充填的过程。由图4还可以看出，位于深水区中央峡谷之外的3口钻井(K、M和O钻井)所揭示的沉积充填速率基本没有明显的变化，只是在最近大约5 Ma BP以来有明显增快的趋势(K和M钻井)，说明深水区为非补偿沉积区，其沉积充填速率主要受沉积物供给的影响，不能反映盆地沉降速率的变化。位于盆地周边的浅水区可近似作为补偿沉积区，沉积物供应充足，其沉积物堆积速率变化主要受盆地构造沉降速率变化的控制。因此，浅水区的沉积物堆积速率变化相对可以更好地反映盆地不同时期整体沉降速率的变化。

图3 琼东南盆地浅水区沉积物堆积速率变化图Fig.3 Sediment accumulation rates in the shallow water area of the Qiongdongnan Basin

图4 琼东南盆地深水区沉积物堆积速率变化图Fig.4 Sediment accumulation rates in the deepwater area of the Qiongdongnan Basin

图5 琼东南盆地回剥构造沉降线(据杨军等[41]修改，其中点P1、P4位于崖城区；点P7、P8、P10位于宝岛松涛区)Fig.5 The curves of back-stripping tectonic subsidence, the Qiongdongnan Basin(modified from Yang Jun et al.[41], P1 and P4 are located in Yacheng area; P7，P8 and P10 are located in Baodao Songtao area)

杨军等[41]选取跨越琼东南盆地主要凹陷的地震剖面上的代表点位，利用回剥技术计算了这些点的回剥构造沉降。选取其中与本文浅水区井位相近的5个点位(图5)作对比分析。可以发现，回剥构造沉降线与上述浅水区沉积物堆积速率变化曲线大体一致。因此，浅水区的沉积物堆积速率变化可以很好地反映盆地不同时期的沉降速率的变化。

综上所述，浅水区钻井沉积物堆积速率可以更好地反映盆地的沉降速率。琼东南盆地的沉降速率变化明显地分为3个阶段(图3)：23～16 Ma BP为一期沉降阶段，表现为沉降速率相对较大，且变化明显；16～5.5 Ma BP为相对缓慢沉降阶段，沉降速率变化不明显；5.5 Ma BP至今为盆地的快速沉降阶段，沉降速率较大但变化不明显。

3.2 西沙岛礁生长速率

生物礁主要由生物生长及死后的骨骼堆积而成，控制其生长或发育的条件主要与造礁生物的生存环境条件(如海水的温度、盐度和溶解氧的含量；海水深度、透光度和海平面的升降变化；季风、海流、热带气旋和太阳辐射等)有关[42—45]。造礁生物对生存环境条件要求严格，水温在20～30℃，水深不超过100 m，盐度在3.5左右，水体洁净，无污浊或泥沙，透光性强。南海北部大陆坡较宽缓，不利于陆源碎屑向深海盆地搬运[46]。就西沙石岛地区而言，远离大陆且气候水温适宜，利于生物礁的生长发育，水深和海平面的升降变化成为控制生物礁发育的主要因素，而两者又受控于南海盆地的沉降[47]和全球气候变化。

根据西沙石岛岛礁“西科一井”岩心地层分层方案(表1)，提取各分层界面的井深和年代数据绘制出井深-年代图(图6)。各地层界面均得到钻井岩心古生物、古地磁、元素及其同位素等资料的确认或佐证[48—54]。

图6 西沙岛礁生长速率变化图Fig.6 The growth rates of the Xisha Islands’ reefs

采取多项式拟合技术得到生物礁的生长速率变化曲线(图6)，其R2值为0.991 9。可以看出，西沙岛礁的生长发育过程明显的分为3个阶段：23～16 Ma BP为快速生长一期，表现为岛礁生长速率较大；16～5.5 Ma BP为相对稳定的缓慢生长期；5.5 Ma BP至今为快速生长二期，表现为岛礁生长速率明显加快。

表1 “西科一井”岩心地层分层方案(由中海石油(中国)有限公司湛江分公司提供)

对比图3和图6可以看出，西沙石岛岛礁的生长发育过程与琼东南盆地的沉降之间具有较好的时段对应关系，盆地沉降速率变化与岛礁生长速率变化趋势也基本一致。事实上，钻至岛礁基底的“西科一井”揭示，生物礁自距今大约23 Ma才开始发育，发育早期经历了岸礁、堡礁、再到岛礁的过程(另有专文讨论)，说明石岛岛礁是在原陆地基地之上随着区域沉降或海平面的相对上升而逐渐发育增长的[55]。“西科一井”揭示的碳酸盐岩岩心厚约1 257 m，说明钻井所在的石岛海区的基底在过去的23 Ma期间沉降了约1 250 m，同样说明了盆地(区域)沉降与生物礁生长发育之间“此消彼长”的耦合关系。

3.3 南海海水Sr同位素组成

Sr是海水中的主要元素或常量元素(含量大于1 mg/L)，主要有两个来源：以河流为主要载体自陆地输入海洋的壳源Sr和通过以海底水岩界面物质交换为主要形式输入海水中的幔源Sr，前者的87Sr/86Sr比值在0.711 9左右，后者的87Sr/86Sr比值约为0.703 5，大洋海水中的87Sr/86Sr比值介于二者之间。另外，海洋沉积物经成岩作用后淋滤出来Sr的87Sr/86Sr比值约0.708 5[56]。大洋海水中87Sr/86Sr比值的变化主要取决于各个输入源通量的变化，是时间的函数[57]。全球性地质事件的发生会改变不同来源的Sr在海水中所占的比例，引起海水中Sr同位素比值的改变。造礁生物(如钙藻、珊瑚虫等)能够将海水中的Sr结合到碳酸盐骨骼中，从而记录下其形成时海水中Sr的同位素组成。

西沙石岛岛礁“西科一井”岩心矿物学与地球化学分析数据表明，元素(常量、微量和稀土元素)含量及各种地球化学指标都与岩心的矿物组成无明显相关性[36]，说明成岩或白云岩化作用没有造成元素含量和地球化学指标的明显改变，岩心碳酸盐保存了岛礁生成过程中的地球化学特征。因此，岩心碳酸盐中的87Sr/86Sr比值可以代表礁体生成时碳酸盐岩的Sr同位素组成，其变化可反映南海古海水中Sr同位素组成的变化。“西科一井”岩心112个样品的87Sr/86Sr比值变化于0.708 21～0.709 58之间，平均值0.708 96，介于“壳源”和“幔源”之间，接近现今大洋海水的87Sr/86Sr比值(约0.709 17)，其变化趋势与大洋海水的87Sr/86Sr比值变化类同(图7)，进一步说明岩心碳酸盐样品记录了南海古海水的87Sr/86Sr比值变化。

图7 中新世以来大洋与南海海水87Sr/86Sr比值变化(大洋海水87Sr/86Sr比值区间据McArthur等[58])Fig.7 The comparison of 87Sr/86Sr ratios between the ocean and the South China Sea water (the 87Sr/86Sr ratios of the ocean from McArthur et al.[58])

4 主要问题讨论

4.1 青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系

前述结果表明，琼东南盆地沉积物堆积速率(反应盆地沉降速率)变化与西沙岛礁生长速率变化都具有明显的“三段式”演化过程。将二者与同期构造事件——青藏高原的隆升过程作对比(图8，图中青藏高原隆升曲线亦选取一条最佳多项式拟合曲线，R2值为1)，可以清楚地见到三者的速率变化曲线具有很好的相似性，均大致分为3个阶段：23～16 Ma BP为西沙岛礁的快速生长一期、琼东南盆地一期沉降阶段和青藏高原一期隆升阶段；16～5.5 Ma BP为西沙岛礁相对稳定缓慢生长期、琼东南盆地相对缓慢沉降阶段和青藏高原相对稳定隆升阶段；5.5 Ma BP至今为西沙岛礁快速生长二期、琼东南盆地快速沉降阶段和青藏高原快速隆升阶段。岛礁的3个发育阶段和盆地的3个沉降阶段都和青藏高原的3个隆升阶段一一对应，三者间具有很好的一致性或耦合关系。仔细对比分析发现，相对于琼东南盆地沉降(沉积物充填堆积)速率变化与青藏高原隆升过程的对应关系，西沙岛礁的发育生长过程与青藏高原隆升之间的耦合关系更为紧密。这种耦合关系只是事实的宏观体现，其内一定蕴含着成因上的驱动机制。孙志国等[59]通过对青藏高原隆升与西沙珊瑚礁沉积的对比研究，也曾经提出上新世以来青藏高原隆升幅度与西沙珊瑚礁沉积厚度、青藏高原隆升速率与西沙珊瑚礁沉积速率有很好的相关性，并将这种相关性的原因归结于地壳的均衡作用。所有的地球表面景观无不是岩石圈板块运动的结果，而岩石圈运动的驱动力来自更深部的地幔。因此，关于琼东南盆地沉降速率变化、西沙岛礁的生长发育和青藏高原隆升过程三者之间耦合关系的成因机制必须从地球内部动力学和大地构造的角度去寻求答案，正有待于进一步的相关研究。

图8 青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间耦合关系图(青藏高原隆升速率变化数据源于Jiang和Li[13])Fig.8 The coupling relationships among the Qinghai-Tibet Plateau uplifting, the Qiongdongnan Basin subsiding and the Xisha Islands’ reefs developing (the data of the Qinghai-Ti-bet Plateau uplifting rates from Jiang and Li[13])

图9 南海古海水87Sr/86Sr比值变化速率与青藏高原隆升速率之间的对应关系(青藏高原隆升速率变化数据源于Jiang和Li[13])Fig.9 The correspondence between the change of the South China Sea water 87Sr/86Sr ratios and the Qinghai-Ti-bet Plateau uplifting rates (the data of the Qinghai-Tibet Plateau uplifting rate from Jiang and Li[13])

4.2 南海海水Sr同位素组成对青藏高原隆升的响应

对比南海和大洋87Sr/86Sr比值的变化(图7)可以看出，自中新世到第四纪南海海水的87Sr/86Sr比值总体略高于同期大洋海水，这应是南海相对于开阔大洋处于相对封闭环境的体现，同时也是同期大型构造事件——青藏高原隆升对南海古海洋环境影响的具体表现。通过生物礁碳酸盐岩反映出的南海海水87Sr/86Sr比值自中新世以来在不同时期的增长速率存在有显著差异(图9)。在第四纪87Sr/86Sr比值增速最大，可达1.86×10-4Ma-1，早中新世87Sr/86Sr比值上升速率居次，为1.14×10-4Ma-1，晚中新世87Sr/86Sr比值上升速率最慢，仅为4.49×10-5Ma-1。上述87Sr/86Sr比值上升速率的变化与青藏高原隆升速率的变化有着很好的对应关系(图9)，即：青藏高原的快速隆升期对应于南海海水的87Sr/86Sr比值快速增长期。上述事实说明，青藏高原的快速隆升将更多的壳源Sr输入南海海水中，导致87Sr/86Sr比值相应快速增大。南海海水中的Sr同位素组成演化与青藏高原隆升之间同样具有很好的对应关系。总之，已有事实表明：青藏高原隆升与琼东南盆地沉降、西沙岛礁发育和南海海水中Sr同位素组成变化之间存在有良好的一致性耦合关系。

5 结论

(1)琼东南盆地浅水区的沉积物堆积速率变化可以更好地反映盆地不同时期的整体沉降速率变化。盆地的沉降和西沙礁体的发育都可以分为3个阶段，二者之间存在有明显的“此消彼长”的对应关系。

(2)西沙生物礁的3个发育阶段、琼东南盆地的3个沉降阶段都和青藏高原的3个隆升阶段相对应，即：23～16 Ma BP为西沙岛礁的快速生长一期、琼东南盆地一期沉降阶段对应于青藏高原一期隆升阶段；16～5.5 Ma BP为西沙岛礁相对稳定缓慢生长期、琼东南盆地相对缓慢沉降阶段和青藏高原相对稳定隆升阶段；5.5 Ma BP至今为西沙岛礁快速生长二期、琼东南盆地快速沉降阶段和青藏高原快速隆升阶段。三者之间具有很好的一致性耦合关系。相比较而言，生物礁的发育过程与青藏高原隆升之间的耦合关系更为密切。

(3)南海海水中87Sr/86Sr比值略高于同期大洋海水中的87Sr/86Sr比值，但变化趋势一致。自早中新世以来，南海海水中87Sr/86Sr比值的变化(增长)速率与同期青藏高原的隆升速率之间有着很好的响应关系，说明青藏高原的快速隆升将更多的壳源Sr输入南海海水中，导致87Sr/86Sr比值相应快速增大。

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The coupling relationships among the Qinghai-Tibet Plateau uplifting, the Qiongdongnan Basin subsiding and the Xisha Islands’ Reefs developing

Bi Dongjie1,2, Zhang Daojun3, Zhai Shikui1，2, Liu Xinyu3, Xiu Chun3, Zhang Aibin1，2, Cao Jiaqi1，2

(1.TheKeyLabofSubMarineGeosciencesandProspectingTechniques,MinistryofEducation,OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China; 2.SchoolofMarineGeosciences,OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China; 3.ZhanjiangBranchInstituteofChinaNationalOffshoreOilCorporation(CNOOC)Limited,Zhanjiang524057,China)

Based on the drilling data of the 15 wells in the Qiongdongnan Basin and “Xike-1”well in the Shi Island of Xisha Islands, combining with the seismic section through those wells, this passage systematically analyzed the subsiding (sediments filling) rates of Qiongdongnan Basin, the developing rates of the Xisha Islands’ reefs and their variation features. Additionally, the coupling relationships among the Qinghai-Tibet Plateau uplifting, the Qiongdongnan Basin subsiding and the Xisha Islands’ reefs developing were also discussed. The former three exhibit a high degree of consistency in development time and process. The ancient seawater Sr isotopic composition of the South China Sea composition provides an important evidence for this consistency. The changes of the sediment accumulation rates in the shallow water can better reflect the changes of the basin subsiding rates in comparison to the deep water. The processes of Qiongdongnan Basin subsiding (sediments accumulation) and Xisha Islands’ reefs developing can both be divided into three stages, corresponding to the three phases of the Qinghai-Tibet Plateau uplifting, they are: 23-16 Ma BP, 16-5.5 Ma BP, 5.5 Ma BP-today respectively in chronological order. In comparison, the coupling relationship between the reefs developing process and Qinghai-Tibet Plateau uplifting is more closely. In the rapid uplifting stage of the Qinghai-Tibet Plateau, the basin sedimentary filling (sediments accumulation) rates and the reefs growth rates accelerated correspondingly, and87Sr /86Sr ratios of the South China Sea increased. It indicates that the Qinghai-Tibet Plateau uplifting is the main factor that impacted the basin subsidence (sedimentary fill), reefs development and ancient seawater Sr isotopic composition in the Qiongdongnan Basin even the entire South China Sea.

Qinghai-Tibet Plateau uplifting; Qiongdongnan Basin subsiding; Xisha Islands’ reefs developing; coupling relationships

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.01.006

2016-03-02；

2016-05-17。

国家科技重大专项课题(2011ZX05025-002-03);中海石油(中国)有限公司专项课题(CCL2013ZJFNO729)。

毕东杰(1992—)，男，山东省章丘市人，主要从事海洋地质学研究。E-mail：bidjouc@sina.com

*通信作者：翟世奎(1958—)，男，山东省聊城市人，教授，博士生导师，主要从事海洋地质学研究。E-mail：zhai2000@ouc.edu.cn

P736.1

A

0253-4193(2017)01-0052-12

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