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南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征

张伙带 朱本铎 黄文星 刘丽强 陈泓君

张伙带, 朱本铎, 黄文星, 刘丽强, 陈泓君. 南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
引用本文: 张伙带, 朱本铎, 黄文星, 刘丽强, 陈泓君. 南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
ZHANG Huodai, ZHU Benduo, REN Jinfeng, HAN Bing, CHEN Hongjun. DISTRIBUTION OF GUYOTS ON THE NORTHWESTERN SLOPE OF SOUTH CHINA SEA AND THEIR TOPOGRAPHIC FEATURES[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
Citation: ZHANG Huodai, ZHU Benduo, REN Jinfeng, HAN Bing, CHEN Hongjun. DISTRIBUTION OF GUYOTS ON THE NORTHWESTERN SLOPE OF SOUTH CHINA SEA AND THEIR TOPOGRAPHIC FEATURES[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002

南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征

doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
基金项目: 

国土资源部海底矿产资源重点实验室开放基金课题 KLMMR-2015-A-05

国家自然科学基金 91428207

详细信息
    作者简介:

    张伙带(1985—), 女, 硕士,工程师, 主要从事海洋地质研究工作.E-mail:z183514387@126.com

  • 中图分类号: P736.4

DISTRIBUTION OF GUYOTS ON THE NORTHWESTERN SLOPE OF SOUTH CHINA SEA AND THEIR TOPOGRAPHIC FEATURES

  • 摘要: 西太平洋发育有大量的平顶海山,但在南海目前尚未见到关于平顶海山的详细报道。基于多波束测深数据,在南海西部陆坡识别出13个平顶海山和1个平顶海丘。平顶海山和海丘主要分布于西沙群岛和中沙群岛附近海底,以及海隆和海岭上。其中2个平顶海山为链状海山,位于中沙北海隆。南海西部陆坡的平顶海山和海丘山顶平台面积均超过3 km2,山顶水深范围184~631 m,位于陆坡中部的平顶海山和海丘山顶水深较小,而位于陆坡边缘的平顶海山山顶水深较大。通过对比西太平洋平顶海山,初步探讨了南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征指示的地质意义。
  • 图  1  研究区位置

    注:红色实线范围为研究区,黑色数字圈代表发育岛礁的海台,红色①屏南海山;②隐矶海山;③排波海山;④长风海山;⑤赵述海山;⑥滨媚海山;⑦银砾海山;⑧中建东海山;⑨甘泉东海丘;⑩滟波海山;B11飞霜平顶海山;B12江树海山;B13白沙平顶海山;B14芳甸海山

    Figure  1.  Location of the study area (within the red line)

    图  2  研究区14个平顶海山和海丘三维地形图(黑色粗线为地形剖面线位置)

    Figure  2.  Three-dimension topographic map of fourteen flat-top seamounts and knolls(the black lines refer to the terrain profile locations)

    图  3  西太平洋平顶海山地层序示意图(据文献[1])

    Figure  3.  Sketch map of strata of guyots in West Pacific revealed by drilling(from reference [1])

    图  4  研究区14个平顶海山和海丘的地形剖面(剖面位置见图 2,红色线段为平顶范围)

    Figure  4.  Topographic profiles of fourteen flat-top seamounts and knolls(profile location sea in figure 2, the red line refers to the scope of table)

    表  1  研究区14个平顶海山和海丘的地形参数

    Table  1.   he terrain parameters of fourteen flat-top seamounts and knolls in the study area

    序号 名称 位置 平面投影面积/km2 山顶平台面积/km2 山顶水深/m 基座水深/m 最大高差/m 走向
    1 屏南海山 平顶山峰1 16°51.2′N 114°50.9′E 197 7.5 469 2 266 2 266 NW
    平顶山峰2 16°49.5′N 114°56.9′E 202 12.5 498 2 409 2 409
    平顶山峰3 16°45.0′N 114°58.5′E 103 2.0 568 2 327 2 327
    平顶山峰4 16°39.2′N 115°04.3′E 138 7.3 585 2 476 2 476
    2 隐矶海山 17°02.6′N, 115°21.9′E 364 3.6 631 3 951 3 320 E—W
    3 排波海山 16°02.9′N, 113°53.8′E 284 12.3 357 2 416 2 059 NE
    4 长风海山 13°38.7′N, 112°21.0′E 5 148 3.6 315 3 506 3 191 NE
    5 赵述海山 17°22.5′N, 112°56.6′E 165 3.6 285 1 701 1 416 E—W
    6 东岛海山 16°30.3′N, 112°57.0′E 74 8.3 282 1 288 1 006 NE
    7 银砾海山 15°47.1′N, 112°41.5′E 190 10.4 276 2 328 2 052 NE
    8 中建东海山 15°09.8′N, 111°54.1′E 121 4.6 184 1 448 1 264 NW
    9 甘泉东海丘 16°52.6′N, 111°12.8′E 35 3.2 522 1 070 548 E—W
    10 滟波海山 11°0.6′N, 110°16.2′E 204 14 541 1 550 1 009 NE
    11 飞霜平顶海山 10°12.5′N, 110°42.3′E 946 40 482 3 380 2 898 NNW
    12 江树海山 10°53.0′N, 111°11.8′E 1 789 4 615 3 890 3 275 NE
    13 白沙平顶海山 09°57.4′N, 109°54.3′E 594 110 417 2 000 1 583 S—N
    14 芳甸海山 10°09.8′N, 110°18.3′E 950 32 410 2 310 1 900 NE
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-15
  • 刊出日期:  2017-08-28

南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征

doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
    基金项目:

    国土资源部海底矿产资源重点实验室开放基金课题 KLMMR-2015-A-05

    国家自然科学基金 91428207

    作者简介:

    张伙带(1985—), 女, 硕士,工程师, 主要从事海洋地质研究工作.E-mail:z183514387@126.com

  • 中图分类号: P736.4

摘要: 西太平洋发育有大量的平顶海山,但在南海目前尚未见到关于平顶海山的详细报道。基于多波束测深数据,在南海西部陆坡识别出13个平顶海山和1个平顶海丘。平顶海山和海丘主要分布于西沙群岛和中沙群岛附近海底,以及海隆和海岭上。其中2个平顶海山为链状海山,位于中沙北海隆。南海西部陆坡的平顶海山和海丘山顶平台面积均超过3 km2,山顶水深范围184~631 m,位于陆坡中部的平顶海山和海丘山顶水深较小,而位于陆坡边缘的平顶海山山顶水深较大。通过对比西太平洋平顶海山,初步探讨了南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征指示的地质意义。

English Abstract

张伙带, 朱本铎, 黄文星, 刘丽强, 陈泓君. 南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
引用本文: 张伙带, 朱本铎, 黄文星, 刘丽强, 陈泓君. 南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
ZHANG Huodai, ZHU Benduo, REN Jinfeng, HAN Bing, CHEN Hongjun. DISTRIBUTION OF GUYOTS ON THE NORTHWESTERN SLOPE OF SOUTH CHINA SEA AND THEIR TOPOGRAPHIC FEATURES[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
Citation: ZHANG Huodai, ZHU Benduo, REN Jinfeng, HAN Bing, CHEN Hongjun. DISTRIBUTION OF GUYOTS ON THE NORTHWESTERN SLOPE OF SOUTH CHINA SEA AND THEIR TOPOGRAPHIC FEATURES[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(8): 11-17. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.08002
  • 平顶海山主要发育于西太平洋。据更新至2017年6月的SCUFN地名词典,全球平顶海山共157个,其中太平洋139个,大西洋14个,印度洋4个。我国富钴结壳合同区就位于西太平洋麦哲伦海山链的采薇平顶海山群和嘉偕平顶海山群。ODP143和144航次在西北太平洋7个平顶海山开展了大洋钻探,揭示了平顶海山的沉积层序[1]。沉积层序表明平顶海山可能曾经位于浅水环境,海山被剥蚀夷平,海山顶面形成浅水碳酸盐岩台地或者生物礁盘,后来海山沉降,发育富钴结壳,并接受远洋沉积。在南海,目前尚未见过关于南海平顶海山的详细报道,仅在广州海洋地质调查局出版的《南海地质地球物理图系(1:200万)》中的地形图上标注过2个平顶海山,为南海西部陆坡的白沙平顶海山和飞霜平顶海山。这2个海山为较典型的平顶海山,但山顶平坦的海山是否就只有这2座,本文欲以南海西部陆坡为研究区,利用多波束测深数据,识别平顶海山,分析地形特征以及探讨其地质意义。

    • 南海是西太平洋最大的边缘海,北为华南地块,西为印支半岛,东以马尼拉海沟与菲律宾海板块相接,南隔印度尼西亚如岛与澳大利亚板块相撞。南海的形成经历了陆缘裂解、海底扩张[2, 3]。扩张洋盆的两侧,构成了共轭大陆边缘[3-5]。通过磁条带识别南海扩张的年龄一直存在争论[2, 6, 10]。南海IODP349钻探结果表明,南海东部次海盆扩张时间为33~15 Ma, 南海西南次海盆扩张时间为23.6~16 Ma[11, 12]。本文研究区位于南海西部陆坡(图 1)。研究区发育多个海台,海台上发育多个岛礁,形成西沙群鸟和中沙群岛。20世纪70年代以来,我国相继在西沙群岛实施了西永1井、西琛1井、西永2井、西石1井、西科1井和琛科1井的生物礁基础科学钻探,其中西永1井获得了巨厚生物礁实物样品并钻遇花岗片麻岩。2012—2013年,中海石油(中国)有限公司湛江分公司在石岛上实施了西科1井,获得了巨厚生物礁样品,并钻遇片麻岩和花岗岩。基岩锆石U-Pb年龄为144~158 Ma,为晚侏罗世构造—岩浆作用的产物[13]。钻探结果揭示西沙群岛发育上千米的巨厚生物礁,而礁珊瑚一般发育在水深50 m以浅,表明西沙海域曾经发生了上千米的缓慢沉降。

      图  1  研究区位置

      Figure 1.  Location of the study area (within the red line)

    • 多波束测深数据主要来自广州海洋地质调查局“海洋四号”调查船。“海洋四号”船采用美国SeaBeam公司的SeaBeam2112多波束测深系统,测量水深10~11 000 m,波束大小2.0°×2.0°,最大波束数151个。多波束数据原始数据经CARIS HIPS and SIPS 8.1软件进行新建船配文件、数据转换、潮汐改正、参数改正、建立BASE曲面、定位点编辑、测线滤波、曲面滤波等处理成200 m×200 m的网格数据进行统计。

    • 根据国际水道测量组织和政府间海洋学委员会在2008年11月颁布的《海底地名命名标准》[14],高差1 000 m以上的海底地理实体称为海山。高差1 000 m以下的海底地理实体称为海丘。顶部比较平坦的海山称为平顶山。但在标准里并无说明平坦顶部(下文称山顶平台)面积多大才是平顶海山。对于一些海山(如长风海山,图 2)而言,山顶平台面积小,占海山平面投影面积比例也小,称为“平顶海山”欠妥。但是尽管山顶平台面积小,也可能指示了区域沉降,具有重要的地质意义,因此纳入本文统计范围。

      图  2  研究区14个平顶海山和海丘三维地形图(黑色粗线为地形剖面线位置)

      Figure 2.  Three-dimension topographic map of fourteen flat-top seamounts and knolls(the black lines refer to the terrain profile locations)

      本文利用已有的多波束测深资料,处理成200 m×200 m的网格数据,在1:200万的地形图比例尺下进行识别。共识别出14个平顶海山和海丘,包括13个平顶海山(高差1 000 m以上,顶部平坦)和1个平顶海丘(高差1 000 m以下,顶部平坦)。

    • 14个平顶海山和海丘主要分布于西沙群岛和中沙群岛附近海底,以及中沙北海隆、盆西海岭和盆西南海岭上(图 1表 1)。其中屏南海山、隐矶海山、长风海山、银砾海山、滟波海山、飞霜平顶海山、江树海山、白沙平顶海山和芳甸海山等9个海山名称引自广州海洋地质调查局出版的《南海地质地球物理图系(1:200万)》地形图[15],其余海山名称为本文暂命名。其中2个平顶海山为链状海山(屏南海山和隐矶海山),均位于中沙北海隆。

      表 1  研究区14个平顶海山和海丘的地形参数

      Table 1.  he terrain parameters of fourteen flat-top seamounts and knolls in the study area

      序号 名称 位置 平面投影面积/km2 山顶平台面积/km2 山顶水深/m 基座水深/m 最大高差/m 走向
      1 屏南海山 平顶山峰1 16°51.2′N 114°50.9′E 197 7.5 469 2 266 2 266 NW
      平顶山峰2 16°49.5′N 114°56.9′E 202 12.5 498 2 409 2 409
      平顶山峰3 16°45.0′N 114°58.5′E 103 2.0 568 2 327 2 327
      平顶山峰4 16°39.2′N 115°04.3′E 138 7.3 585 2 476 2 476
      2 隐矶海山 17°02.6′N, 115°21.9′E 364 3.6 631 3 951 3 320 E—W
      3 排波海山 16°02.9′N, 113°53.8′E 284 12.3 357 2 416 2 059 NE
      4 长风海山 13°38.7′N, 112°21.0′E 5 148 3.6 315 3 506 3 191 NE
      5 赵述海山 17°22.5′N, 112°56.6′E 165 3.6 285 1 701 1 416 E—W
      6 东岛海山 16°30.3′N, 112°57.0′E 74 8.3 282 1 288 1 006 NE
      7 银砾海山 15°47.1′N, 112°41.5′E 190 10.4 276 2 328 2 052 NE
      8 中建东海山 15°09.8′N, 111°54.1′E 121 4.6 184 1 448 1 264 NW
      9 甘泉东海丘 16°52.6′N, 111°12.8′E 35 3.2 522 1 070 548 E—W
      10 滟波海山 11°0.6′N, 110°16.2′E 204 14 541 1 550 1 009 NE
      11 飞霜平顶海山 10°12.5′N, 110°42.3′E 946 40 482 3 380 2 898 NNW
      12 江树海山 10°53.0′N, 111°11.8′E 1 789 4 615 3 890 3 275 NE
      13 白沙平顶海山 09°57.4′N, 109°54.3′E 594 110 417 2 000 1 583 S—N
      14 芳甸海山 10°09.8′N, 110°18.3′E 950 32 410 2 310 1 900 NE

      14个平顶海山和海丘山顶水深范围184~631 m,基座水深范围1 070~3 951 m。西沙群岛和中沙群岛附近海底的平顶海山山顶水深较小,为184~357 m。靠近西沙海槽的甘泉东海丘山顶水深较大,为522 m。中沙北海隆和盆西南海岭上的平顶海山位于陆坡边缘,靠近南海海盆,山顶水深较大,为410~631 m。盆西海岭的平顶海山山顶水深较小,为315 m。总体而言,14个海山和海丘中,位于陆坡中部的海山和海丘山顶水深较小,而位于陆坡边缘的海山山顶水深较大。

      14个平顶海山和海丘山顶平台面积均超过3 km2,山顶平台面积最大的海山为位于盆西南海岭南部的白沙平顶海山,山顶平台面积达110 km2,占海山平面投影面积的19%。其次为同样位于盆西南海岭南部的飞霜平顶海山,山顶平台面积达40 km2,占海山平面投影面积的4%。这两个海山是研究区内唯一被正式命名为“平顶海山”的海底地理实体。但这两个平顶海山的山顶平台面积和其占海山平面投影面积的比例均远远赶不上西太平洋富钴结壳勘探合同区的采薇平顶海山(山顶平台面积约2 000 km2,占海山平面投影面积的35%),甚至低于采杞平顶海山(山顶平台面积约153 km2,占海山平面投影面积的13%)。说明研究区海山和海丘发育的山顶平台规模小。

    • 在西太平洋多个平顶海山顶部的大洋钻探揭示了平顶海山的地层发育特征,并由此推测平顶海山可能经历了出露水面、山顶被剥蚀夷平、山顶发育珊瑚礁、海山沉降几个阶段(图 3),最终形成平顶海山[1]。除了太平洋平顶海山外,其他海域几乎没有关于平顶海山的详细报道,假设其它海域的平顶海山如西太平洋平顶海山一样经历几个发育阶段,那么,平顶海山的存在就指示了区域沉降。本文基于上述假设,从平顶海山地形探讨南海西部陆坡的区域沉降。

      图  3  西太平洋平顶海山地层序示意图(据文献[1])

      Figure 3.  Sketch map of strata of guyots in West Pacific revealed by drilling(from reference [1])

    • 在南海西部陆坡识别出的14个平顶海山和海丘分布于陆坡多个位置,表明了多个位置均发生了沉降作用。它们的地形特征显示位于南海西部陆坡中部的海山和海丘山顶水深较小,而位于南海西部陆坡边缘的海山山顶水深较大。假设南海西部陆坡14个海山和海丘山顶平台上沉积物的厚度是相近的,这意味着位于南海西部陆坡边缘的区域沉降幅度较大。

      屏南海山和隐矶海山2个链状海山均发育尖顶山峰和平顶山峰,可能是因为当链状海山各山峰水深不一时,峰顶水深浅的山峰易出露水面被削平,峰顶水深大的山峰不易出露水面,仍在水底,没有被削平就沉降了。屏南海山发育的4个平顶山峰(图 4的AA’剖面)的顶部水深从西北往东南方向逐渐加大,表明屏南海山靠近陆坡边缘的山峰沉降幅度更大。

      图  4  研究区14个平顶海山和海丘的地形剖面(剖面位置见图 2,红色线段为平顶范围)

      Figure 4.  Topographic profiles of fourteen flat-top seamounts and knolls(profile location sea in figure 2, the red line refers to the scope of table)

      至于南海西部陆坡14个平顶海山和海丘是岩浆喷发形成还是陆壳基底断块作用形成,海山什么时候被削平,海山顶部发育礁灰岩程度如何,海山什么时候沉降,沉降速率如何,海山沉降是海平面变化成因还是构造成因等问题,根据现在的资料还难以回答,需要对海山开展进一步的调查研究。

    • 本文基于多波束测深数据,识别出南海西部陆坡发育14个平顶海山和海丘。在假设其他海域平顶海山与西太平洋平顶海山的形成过程相似,均会经历出露水面、山顶被剥蚀夷平、山顶发育珊瑚礁、海山沉降几个阶段,则认为平顶海山可指示区域沉降作用。通过多波束测深数据识别平顶海山,从地形角度探讨区域沉降作用,是一种新的尝试,可为今后在该区开展海山进一步的调查研究提供参考。

参考文献 (15)

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