王振峰,張道軍,劉新宇,尤麗,羅威,易亮,祝幼華,秦華峰,謝強,車志偉,李忠權(quán),鄧成龍,朱日祥

1 中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東湛江 5240572 同濟大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，海洋地質(zhì)國家重點實驗室，上海 2000923 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，巖石圈演化國家重點實驗室，北京 100029 4 中國科學(xué)院南京地質(zhì)與古生物研究所，資源地層學(xué)與古地理學(xué)重點實驗室，南京 210008 5 中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所，海南三亞 572000 6 國家海洋局?？诤Ｑ蟓h(huán)境監(jiān)測中心站，?？?570311 7 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 8 成都理工大學(xué)，油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610059 9 成都理工大學(xué)，國土資源部構(gòu)造成礦成藏重點實驗室，成都 610059

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西沙群島西科1井晚中新世-上新世生物礁沉積的磁性地層學(xué)初步結(jié)果

王振峰1,張道軍1,劉新宇1,尤麗1,羅威1,易亮2,3*,祝幼華4,秦華峰2,謝強5,車志偉6,李忠權(quán)8,9,鄧成龍3,7,朱日祥3

1 中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東湛江 5240572 同濟大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，海洋地質(zhì)國家重點實驗室，上海 2000923 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，巖石圈演化國家重點實驗室，北京 100029 4 中國科學(xué)院南京地質(zhì)與古生物研究所，資源地層學(xué)與古地理學(xué)重點實驗室，南京 210008 5 中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所，海南三亞 572000 6 國家海洋局海口海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，海口 570311 7 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 8 成都理工大學(xué)，油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610059 9 成都理工大學(xué)，國土資源部構(gòu)造成礦成藏重點實驗室，成都 610059

本文對西沙群島西科1井鉆孔巖心晚中新世-上新世生物礁沉積進行了詳細的巖石磁學(xué)、磁性掃描與磁性地層學(xué)研究.結(jié)果顯示，西科1井生物礁相沉積中的載磁礦物主要是磁鐵礦.我們推測，這些磁鐵礦的微小顆粒主要來自海水中含有的陸源物質(zhì)，在生物生長過程中通過珊瑚體或其它寄生生物對海水的過濾與吸附作用保存在生物礁沉積中.進一步的磁性地層學(xué)研究及其與地磁極性年表的對比發(fā)現(xiàn)，在上新統(tǒng)鶯歌海組、上中新統(tǒng)黃流組內(nèi)部可獲得多個年齡控制點，并對鶯歌海組和黃流組的底界位置給出了初步制約.其中，鶯歌海組記錄了C2An.3n和C3n.4n，黃流組記錄了C3An.2n至C5n.2n.雖然這一對比方案存在一定不確定性，但是在現(xiàn)階段生物地層年代及其它年代學(xué)資料相對匱乏的情況下，我們認為本項研究的磁性地層學(xué)結(jié)果能為西沙群島晚中新世以來的生物礁沉積提供更多可靠的年齡控制點，并為今后的區(qū)域地層對比提供磁性地層年代學(xué)依據(jù).

南海；西沙群島；生物礁沉積；巖石磁學(xué)；磁性地層學(xué)

1 引言

與新生代亞洲大陸大尺度構(gòu)造變形相對應(yīng)，西北太平洋在早中新世形成了諸多邊緣海(Tamaki and Honza,1991).盡管對南海的形成與演化仍有許多爭議，青藏高原隆升造成印支大陸沿哀牢山-紅河斷裂向東南擠出可能是引發(fā)南海海盆擴張的直接原因(Tapponnier et al.,1982;Briais et al.,1993).

根據(jù)地理位置和盆地性質(zhì)可將南海海盆劃分為南北盆地兩部分，北部盆地可大致劃分為古新統(tǒng)-下始新統(tǒng)、中始新統(tǒng)-下漸新統(tǒng)、上漸新統(tǒng)、下-中中新統(tǒng)及上中新統(tǒng)-第四系五個充填序列(李思田等,1998;閆義等,2005),南部盆地的序列填充與北部盆地相似，但研究程度明顯偏低(鐘廣見和王嘹亮,1996).

對于南海新生代以來的一系列重要地質(zhì)事件，它們發(fā)生的精確時限是什么？會產(chǎn)生怎樣的環(huán)境效應(yīng)？它們與青藏高原隆升、全球變化、東亞內(nèi)陸地區(qū)的環(huán)境演化存在怎樣的聯(lián)系？這些都是值得深入研究的問題，而深入研究這些問題的前提是建立可靠的地層年代框架.近年來，我國的中、新生代陸相地層的磁性地層年代學(xué)研究不斷取得重要進展(e.g.,Zhu et al.,2001;Deng et al.,2013)，成為建立我國陸相盆地長尺度年代地層框架的重要手段.然而，過去已開展的南海相關(guān)研究中，古地磁學(xué)研究主要用于重建南海周邊新生代以來的構(gòu)造演化歷史.如陳忠等(1987)提出，古新世至早漸新世期間，華南微板塊向南漂移了約9.5個緯度；漸新世中期至早中新世，它則向北漂移了約8個緯度.這一漂移對南海的第二期S-N向擴張起了重要控制作用.Fuller等(1991)綜合了南海周邊地區(qū)(包括菲律賓、婆羅洲、馬來群島等)的新生代古地磁數(shù)據(jù)，恢復(fù)了各次級板塊的運動和旋轉(zhuǎn)歷史.金鐘等(2004)依據(jù)南海海盆海山的古地磁特征分析了各子海盆的新生代構(gòu)造演化.

相對于南海構(gòu)造古地磁學(xué)研究，該地區(qū)的磁性地層年代學(xué)研究一直十分匱乏.李文勤和叢友滋(1989)研究了南海中部兩支重力鉆樣品：KSO1，長710 cm，揭示出松山—布容地磁極性倒轉(zhuǎn)、Jaramillo正極性亞時和Olduvai正極性亞時；KSO2，長40 cm，推測為年代8～5 Ma.趙泉鴻和汪品先(1999)指出，當(dāng)時最成功的古地磁工作是南沙海區(qū)的17957站(長度14 m)，記錄了松山—布容地磁極性倒轉(zhuǎn)、Jaramillo正極性亞時和Cobb Mountain正極性事件.該站后來也是ODP184航次1143站的一個取樣點.ODP184南海航次的執(zhí)行，共獲得6個站位17支高質(zhì)量的沉積物巖心，其中12支完成了磁極性地層學(xué)研究.這12支巖心均記錄了松山—布容地磁極性倒轉(zhuǎn)，多數(shù)記錄了Jaramillo正極性亞時，但僅有一支記錄了高斯—松山地磁極性倒轉(zhuǎn)(Wang et al.,2000)，總體結(jié)果不甚理想.最近，Wu等(2014)對1148站的樣品進行了重新測試與整理，結(jié)合生物地層學(xué)和巖石地層學(xué)資料制約，構(gòu)建了1148站23 Ma以來的磁性地層年代框架，從而提供了更多年代學(xué)制約.然而，這些研究遠未能滿足建立南海海盆沉積的區(qū)域地層年代學(xué)框架的需求.因此，在南海地區(qū)開展詳細的磁性地層學(xué)工作，是研究區(qū)域構(gòu)造演化、盆地沉積與充填過程及環(huán)境演變的重要基礎(chǔ)，也是現(xiàn)階段研究的薄弱環(huán)節(jié).

西沙群島位于南海西部陸坡區(qū)，西鄰海南島大陸架，北瀕西沙海槽，東、南部與中沙海槽及南海盆地相接.在過去的研究中，由于生物礁相沉積的磁性較弱，古地磁結(jié)果往往不甚理想，地層的年代框架主要由生物地層學(xué)方法確定.然而，由于生物礁相沉積環(huán)境中保存的、可用于構(gòu)建生物地層年代的化石較少，且已有的礁相沉積地層的年代構(gòu)架較為粗略，多數(shù)僅能大致約束組的年代，無法為大區(qū)域的地層、構(gòu)造、沉積、環(huán)境事件的對比提供精細的年代制約.近年來，由于巖石磁學(xué)和古地磁學(xué)理論和分析測試技術(shù)的不斷完善與提高，對于保存較為理想的礁相沉積的磁性地層學(xué)研究已有了一些成功例子(Montaggioniand Braithwaite,2009;Lund et al.,2010).

本研究以西沙群島新近完成鉆探取芯的西科1井(XK-1)上部巖心為基礎(chǔ)，開展詳細的巖石磁學(xué)和磁性地層學(xué)研究.首先，通過詳細的巖石磁學(xué)和磁性掃描研究，確定XK-1孔礁相沉積中的載磁礦物的特征與類型，進而分析南海生物礁沉積的剩磁獲得機制.然后，對巖芯保存狀況較好、適合古地磁學(xué)研究的若干層段開展詳細的磁性地層學(xué)研究，建立鉆孔的磁極性序列.最后，結(jié)合已有的區(qū)域地層年代學(xué)資料，嘗試建立XK-1孔上部巖心的磁性地層年代學(xué)框架，為建立高分辨率的環(huán)境磁學(xué)序列、恢復(fù)西沙海域新近紀(jì)以來的環(huán)境變化提供年代學(xué)基礎(chǔ).

2 研究材料

中新世初期，西沙隆起區(qū)海域進入成礁時期，并在隨后的～20 Ma期間始終保持成礁環(huán)境，形成了厚度達1200余米的礁相沉積物.XK-1位于西沙群島的石島，總體取芯率約80%.根據(jù)沉積相和區(qū)域地層分布，本文研究的上部巖芯可劃分為4個組(朱偉林等,2015)：0～215 m為更新統(tǒng)-全新統(tǒng)永樂組，以生物礁灰?guī)r發(fā)育為主要特征；215～375 m為上新統(tǒng)鶯歌海組，為生物礁灰?guī)r含生物碎屑灘沉積；375～577 m為上中新統(tǒng)黃流組，發(fā)育有云質(zhì)礁灰?guī)r、生物礁云巖；577 m以深為中中新統(tǒng)梅山組，以生物礁灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r為主.

圖1 研究區(qū)概況與西科1井(XK-1)的位置Fig.1 Study area and location of Borehole XK-1

圖2 XK-1孔代表性樣品的磁滯回線(a—d)、ΔM曲線(e)和dΔM/dB曲線(f).磁滯回線最大外加磁場均為±1.0 T，并已經(jīng)過順磁校正.代表性樣品的IRM獲得曲線(g)、Day氏圖(h)和矯頑力譜分析(i).SD，單疇；PSD，準(zhǔn)單疇；MD，多疇Fig.2 (a—d) Hysteresis loops along with the (e) ΔM and (f) dΔM/dB curves;IRM acquisition (g),Day-plot (h) and coercivity distribution (i) for selected specimens from Borehole XK-1,which is calculated using the Matlab @ 7.1 program.The hysteresis loops and IRM acquisition were measured in fields up to ±1.0 T.Note that the hysteresis loopsin b—d were cut off at 0.3 T for reasons of clarity.SD,single domain;PSD,pseudo-single domain;MD,multidomain

本文以XK-1上部鶯歌海組和黃流組生物礁沉積(時代跨度晚中新世至上新世)為研究對象，開展詳細的巖石磁學(xué)、磁性掃描和磁性地層學(xué)研究.首先，從生物礁相沉積的不同類型樣品中選取160份進行多參數(shù)巖石磁學(xué)研究，詳細解析礁相沉積物中磁性礦物的組成、粒度特征以及剩磁載體的類型.其次，對3塊典型礁相沉積樣品進行磁性掃描，確定磁性顆粒在礁相沉積物中的賦存狀態(tài).最后，在巖芯較為完整、適合古地磁研究的層段，以0.2～0.5 m間距采集了323塊樣品進行詳細的磁性地層學(xué)研究，并結(jié)合巖石地層學(xué)、生物地層學(xué)資料，建立巖心的磁極性序列，并與地磁極性年表進行了初步對比.

3 巖石磁學(xué)

在進行巖石磁學(xué)實驗之前，我們首先對160份樣品進行了磁化率測試.結(jié)果表明，這些樣品的磁化率值大多接近常用的Bartington磁化率儀的本底值，說明礁相沉積物的磁性非常弱，無法獲得巖心的磁化率變化序列，并且常用的低溫超導(dǎo)磁力儀(如2G-755，2G-760)也可能無法有效測定樣品的天然剩磁.因此，我們選擇先在強磁場中對樣品進行磁化后測量的巖石磁學(xué)方法，包括磁滯回線、等溫剩磁獲得曲線等，從而有效確定樣品中磁性礦物的組成和粒度特征.

3.1 磁滯回線

磁滯回線的測試?yán)肕icroMag 3900型振動樣品磁力儀完成，最大外加磁場為±1.0 T.結(jié)果表明(圖2)，在所選的160份樣品中，150份樣品均表現(xiàn)為強噪音疊加下的非正常磁滯回線(圖2a)，僅有10份樣品獲得了較為穩(wěn)定且平滑、閉合的磁滯回線；同時，這10份獲得磁滯特征的樣品，在鉆孔內(nèi)呈隨機分布，未能觀察到與沉積相存在明顯的相關(guān)關(guān)系.因此，之后的巖石磁學(xué)分析將主要利用這10份樣品進行.結(jié)果表明，這10份樣品的磁滯特征沒有明顯差異，所有礁相沉積物的磁滯回線均在0.2～0.3 T閉合(圖2b—2d)，說明西沙群島XK-1孔礁相沉積物中磁性礦物是以低矯頑力的磁性組分為主.由磁滯回線推導(dǎo)出來的ΔM和dΔM/dB曲線(圖2e—2f)可以用來區(qū)分不同磁組分的矯頑力譜，僅對剩磁載體反應(yīng)靈敏，不反映超順磁組分，因此可以用來區(qū)分多種因素導(dǎo)致的磁滯回線變形特征(He et al.,2012).西沙群島XK-1孔礁相沉積樣品的dΔM/dB曲線(圖2f)的峰值位于10～20 mT和50～80 mT之間.這一結(jié)果進一步說明了西沙群島礁相沉積物中低矯頑力的磁性組分占有主導(dǎo)地位.

3.2 等溫剩磁獲得曲線和矯頑力譜分析

等溫剩磁(IRM)獲得曲線與飽和等溫剩磁(SIRM)的反向場退磁曲線能夠提供矯頑力的信息(Deng et al.,2006)，這有助于進一步辨識西沙群島XK-1孔礁相沉積物中磁性礦物的成分與顆粒大小.采用MicroMag 3900型振動樣品磁力儀測量IRM獲得曲線(最大外加磁場為1.0 T)及SIRM的反向場退磁曲線.

結(jié)果顯示，所選的10份樣品雖然來自不同的沉積相，但其IRM獲得曲線及其反向場退磁曲線并無顯著差異，而IRM0.3T/SIRM變化范圍非常窄且接近1(0.95～0.99)(圖2g)，這說明成分較為單一的低矯頑力組分(主要是磁鐵礦)主導(dǎo)了樣品的磁性特征，未觀測到明顯的高矯頑力磁性組分的存在，這與磁滯回線及其推導(dǎo)出來的ΔM和dΔM/dB曲線所揭示出的含有較粗顆粒磁鐵礦的特征一致(圖2f).Day氏圖(Dunlop,2002)指示了ZK-1孔礁相沉積物中磁鐵礦的平均粒度較粗，為較大的準(zhǔn)單疇(PSD)至近似多疇(MD-like)顆粒(圖2h).

沉積物中的磁性礦物通常是多種成分和粒度的組合，研究者因此利用數(shù)學(xué)方法將具有不同矯頑力特征的磁性礦物組分區(qū)分開來(Egli,2003).這里，我們利用Matlab 7.1對ZK-1孔樣品的IRM獲得曲線進行矯頑力分解(圖2i).這種方法可以有效揭示沉積物中不同矯頑力的磁性礦物組分(He et al.,2012;Yi et al.,2014).結(jié)果表明，所選的10份樣品均呈現(xiàn)單一矯頑力分量的特征，其峰值位于20～70 mT，代表磁鐵礦的信號.這一結(jié)果與dΔM/dB曲線的結(jié)果(圖2f)基本一致，反映了西沙群島礁相沉積物中的磁性礦物主要為低矯頑力的磁鐵礦.

4 樣品表面磁性掃描

在明確西沙群島礁相沉積物中的磁性礦物主要為準(zhǔn)單疇至近似多疇的磁鐵礦之后，我們希望能夠進一步了解這些磁性顆粒在沉積物中賦存狀態(tài).然而，仍是由于磁性礦物含量過低，所選的10份樣品無法進行常規(guī)的熱磁分析(如-T曲線和J-T曲線).此外，對數(shù)百件巖石薄片的鏡下鑒定也未發(fā)現(xiàn)明顯的陸源碎屑(XK-1孔內(nèi)部研究報告).因此，為進一步查明這些含量極低的磁性礦物在沉積物中的賦存狀態(tài)，并由此推斷可能的剩磁獲得機制，我們選用磁性相對較強的三個樣品，制成～3 mm厚度的光片，在捷克布拉格查理大學(xué)(Charles University in Prague)進行高精度磁性掃描，以揭示磁性顆粒在生物礁相沉積物中的賦存狀態(tài).

由于西沙群島XK-1孔礁相沉積物的剩磁強度非常弱，同時由于環(huán)境噪音的影響，直接進行剩磁掃描無法得到有效的結(jié)果.因此，我們首先利用英制MMPM10型脈沖磁力儀對上述三份光片進行人工磁化，外加場強為3 T.然后，利用美制YSE高精度磁性掃描系統(tǒng)，對三份樣品表面進行飽和場強下的二維剩磁掃描(圖3).該儀器的磁性探頭靈敏度為0.01 μT，探頭與樣品的空隙小于0.1 mm，操控臺的空間分辨率(測試步長)為200 μm.結(jié)果表明，三份樣品的剩磁二維特征基本一致，樣品的大多數(shù)位置的剩磁數(shù)值均接近儀器的背景值，磁性顆粒僅在樣品的個別位置出現(xiàn)，呈現(xiàn)出明顯的點狀分布.

圖3 XK-1孔樣品表面磁性掃描結(jié)果.(a) 624.6 m；(b) 37.5 m；(c) 508.9 mFig.3 Magnetic scanning on typical samples from 624.6 m (a),37.5 m (b) and 508.9 m (c),respectively

圖4 XK-1孔代表性樣品的系統(tǒng)退磁結(jié)果正交投影.空心和實心符號分別代表垂直面和水平面的投影.數(shù)字代表退磁步驟，詳見圖4a.樣品的磁偏角是任意的Fig.4 Orthogonal projections of representative alternating field demagnetization.The solid (open) circles represent the horizontal (vertical) planes.NRM is the natural remanent magnetization.Note that the magnetic declinations are arbitrary

圖5 (a)XK-1孔上部700m生物礁相沉積的巖石地層劃分和古地磁結(jié)果；(b)鶯歌海組古地磁結(jié)果及其與地磁極性年表的對比；(c)黃流組古地磁結(jié)果及其與地磁極性年表的對比.樂東組磁性地層學(xué)結(jié)果已發(fā)表(王振峰等,已接收)，地磁極性年表(GPTS)引自Hilgen et al.(2012)Fig.5 (a)Lithological changes and units,sampling positions and magnetic inclinations of the upper part of Borehole XK-1.(b) and (c)Paleomagnetic results and comparisons of the Yinggehai and Huangliu Formations to the GPTS (Hilgen et al.,2012),respectively.The magnetostratigraphic results of the Ledong Formation are after Wang et al.(in press)

5 磁性地層學(xué)研究

我們首先以0.2～0.5 m取樣間距，對鉆孔巖心保存較為完整的部分(280～310 m，370～390 m、430～580 m和620～640 m)鉆取古地磁學(xué)樣品，樣品規(guī)格為直徑2 cm、高2.5 cm的圓柱體，共獲得樣品323塊.根據(jù)上文的巖石磁學(xué)結(jié)果，我們采用交變退磁的方法進行系統(tǒng)退磁.退磁步驟設(shè)定為0(天然剩磁)、5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80 mT.由于這些樣品的天然剩磁強度多在10-9～10-10Am2之間，已與2G-760型低溫超導(dǎo)磁力儀的背景值(10-11Am2)接近，因而無法滿足退磁后對樣品剩磁測量的需要.因此，我們選用2G公司新一代低溫超導(dǎo)自動磁力儀(2G-rapid)進行剩磁測量，該儀器的測量靈敏度達到10-12Am2.代表性樣品的退磁正交投影圖(Zijderveld,1967)見圖4.

系統(tǒng)的交變退磁結(jié)果表明，大部分樣品的退磁曲線均呈較好的線性趨向原點，且剩磁衰減主要發(fā)生在20～60 mT之間，到70～80 mT時，樣品的剩磁強度衰減至天然剩磁的5%～10%，這說明低矯頑力磁性礦物(主要是磁鐵礦)是主要的剩磁載體.因此，我們選用20～60 mT的區(qū)間剩磁分量，利用“最小二乘法擬合”方法(Kirschvink,1980)進行直線段擬合，且所采用的退磁步驟不少于4個，同時要求擬合的誤差，即最大角偏差(MAD)小于15°.最終獲得了具有穩(wěn)定特征剩磁的128塊樣品(約占總樣品數(shù)的40%)，結(jié)果見圖5.

6 討論與結(jié)論

6.1 西科1井生物礁沉積的磁性礦物組成與剩磁機制探討

綜合分析磁滯回線、等溫剩磁獲得曲線及其反向場退磁曲線、矯頑力譜分析等多參數(shù)的巖石磁學(xué)特征和表面磁性掃描，結(jié)果表明，西沙群島XK-1孔礁相沉積物的磁性礦物主要是粒度較大的準(zhǔn)單疇至近似多疇的磁鐵礦顆粒.由于顯微鏡下未發(fā)現(xiàn)陸源碎屑礦物的存在，而巖石磁學(xué)的結(jié)果又未指示這些顆粒較粗的磁鐵礦呈現(xiàn)明顯的生物成因特征，結(jié)合樣品的磁化率和天然剩磁強度較低的性質(zhì)，我們認為西沙群島生物礁相沉積物中的磁鐵礦顆粒主要來源于陸源碎屑，且含量很低.磁性掃描的結(jié)果顯示這些磁鐵礦顆粒僅在樣品的個別位置富集，也說明了磁鐵礦的含量極低.

Lund等(2010)對IODP 310航次在南太平洋塔希提島鉆取的碳酸鹽巖沉積進行了詳細的巖石磁學(xué)研究，他們認為，該碳酸鹽巖沉積中的磁信號大部分與微生物巖(類疊層石)有關(guān)，并推測磁信號來源于生物過程對陸源碎屑磁性顆粒的捕獲.XK-1井位于西沙群島，遠離東亞大陸和中南半島等陸源碎屑供給區(qū)，生物礁相沉積物幾乎全為珊瑚礁體或珊瑚礁碎屑堆積而成，且未發(fā)現(xiàn)微生物巖(類疊層石).盡管如此，兩項研究中所獲得巖石磁學(xué)特征十分接近，我們因此推測西沙群島生物礁相沉積中的微小顆粒磁鐵礦主要來源于海水中懸浮的極少量陸源物質(zhì)，在生物生長過程中通過珊瑚體或其他寄生生物對海水中少量陸源物質(zhì)的吸附或捕獲保存在生物礁相沉積中，進而記錄了當(dāng)時的地磁場信號.明確這樣一種剩磁獲得機制，為進一步構(gòu)建鉆孔的磁極性序列和環(huán)境磁學(xué)序列并進行區(qū)域地層對比創(chuàng)造了條件.

6.2 西沙群島生物礁相沉積物年代的磁性地層學(xué)初步制約

鑒于巖石地層學(xué)本身的特點，在區(qū)域地層年代框架的制約下對生物礁沉積僅能提供組一級地層單元的年代制約，在部分地層單元中可能獲得段一級的年代控制.然而，對于時間跨度超過10 Ma的西科1井生物礁相沉積，僅有的少數(shù)幾個年齡控制點無法滿足區(qū)域地層對比對高精度年代地層學(xué)的需求.在未發(fā)現(xiàn)明顯的火山灰層的情況下，雖然受到樣品保存與取芯條件的制約，但是在現(xiàn)階段的研究中，磁性地層學(xué)研究是能為西沙群島的生物礁相沉積提供更多獨立的年齡控制點的有效方法.

依據(jù)現(xiàn)有的區(qū)域巖石地層框架及其可能的時序界限(朱偉林等,2015)，我們在XK-1井四個組一級的地層單元(從上到下包括永樂組、鶯歌海組、黃流組和梅山組)的巖石地層學(xué)資料對鉆孔的年齡制約的基礎(chǔ)上，對獲得的磁極性序列與地磁極性年表(GPTS)(Hilgen et al.,2012)進行了初步對比(圖5).

(1) 鶯歌海組(圖5b).根據(jù)巖石地層和生物地層劃分，上新統(tǒng)鶯歌海組底界位于孔深375 m處.根據(jù)永樂組的情況可外推，將上部的正極性時段N1與C2An.3n對比，這樣，N1的底界相當(dāng)于高斯正極性時(C2An)的底界(3.596 Ma).

如果上新統(tǒng)鶯歌海組的底界年齡置于～5.33 Ma，則N2只能對應(yīng)于C3An.1n(6.252～6.033 Ma)或更早的正極性時；但是這一對比方案暗示了上新統(tǒng)鶯歌海組底部至上中新統(tǒng)黃流組頂部之間存在約1 Ma的沉積間斷.另一方面，如果考慮巖石地層單元普遍的穿時性，鶯歌海組底界的年齡可能晚于5.33 Ma，那么N2非常有可能對應(yīng)于C3n.4n(5.325～4.997 Ma).由于生物地層資料匱乏，并且?guī)r石地層學(xué)資料顯示在370～390 m是一個相變過程(朱偉林等,2015)，我們傾向于將N2與C3n.4n(5.235～4.997 Ma)對應(yīng)，但并不完全排除N2對應(yīng)于C3An.1n(6.252～6.033 Ma)的可能性.

(2) 黃流組(圖5c).上中新統(tǒng)黃流組巖芯保存最為完整，也是整孔古地磁測試獲得數(shù)據(jù)最多的區(qū)間.根據(jù)區(qū)域地層中新統(tǒng)“三分法”劃分方案，黃流組的底部(577 m)約為11.61 Ma，接近N9的底部.然而，如果直接對比，N9可能對應(yīng)于C5n.2n(11.056～9.984 Ma)的底部，并由此推測N9下部約有0.5～1.0 Ma的沉積間斷.另一方面，與鶯歌海組底部的情況類似，如果考慮巖石地層單元普遍的穿時性，黃流組底界的年齡可能晚于11.61 Ma，那么N9則可能對應(yīng)于C5n.2n(11.056～9.984 Ma)的中部，其下部并未重大的沉積間斷.由于生物地層資料匱乏，并且考慮到上下地層之間的沉積速率均較為穩(wěn)定，我們傾向于將N9與C5n.2n(11.056～9.984 Ma)對應(yīng)，其下并未較大沉積間斷的存在；N10和N11則分別對應(yīng)于C5An.1n(12.174～12.049 Ma)和C5An.2n(12.474～12.272Ma)；其他正負極性時段的對比方案詳見圖5c.

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(本文編輯 胡素芳)

Preliminary results of rock magnetism and magnetostratigraphy for Late Miocene to Pliocene biogenetic reefs in the Xisha Islands,South China Sea

WANG Zhen-Feng1,ZHANG Dao-Jun1,LIU Xin-Yu1,YOU Li1,LUO Wei1,YI Liang2,3*,ZHU You-Hua4,QIN Hua-Feng2,XIE Qiang5,CHE Zhi-Wei6,LI Zhong-Quan8,9,DENG Cheng-Long3,7,ZHU Ri-Xang3

1 Zhanjiang Branch,China National Offshore Oil Corporation,Zhanjiang Guangdong 524057,China2 State Key Laboratory of Marine Geology,Tongji University,Shanghai 200092,China3 State Key Laboratory of Lithospheric Evolution,Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China 4 Key Laboratory of Economic Stratigraphy and Palaeogeography,Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China 5 Institute of Deep-sea Science and Engineering,Chinese Academy of Sciences,Sanya Hainan 572000,China 6 Haikou Marine Environment Monitoring Central Station,State Oceanic Administration,Haikou 570311,China 7 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China 8 State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China 9 Key Laboratory of Tectonic Controls on Mineralization and Hydrocarbon Accumulation,Ministry of Land and Resource, Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China

The South China Sea (SCS) in West Pacific Ocean is the largest marginal sea in Asia.Due to the unique location,its Cenozoic evolution has been attracting great attentions during the past decades.As one of the most debated issues,geochronological frameworks of the SCS basin have been widely investigated mainly based on geophysical data or regional unconformities.As one of two major types of depositions (terrigenous and marine biogenic) in this critical region,numerous coral reefs have been developed on the Xisha-Zhongsha terrain since the early Miocene.Previous studies of the Xisha carbonate platforms have mainly focused on the analyses of sedimentology,tectonics,and modern ecology,but little geochronological work,which ought to be an important component of such researches,has been performed.This lack of geochronological information significantly hinders our understanding of the initiation and development of these biogenic reefs.

South China Sea;Xisha Islands;Biogenetic reef;Rock magnetism;Magnetostratigraphy

王振峰,張道軍,劉新宇等.2016.西沙群島西科1井晚中新世-上新世生物礁沉積的磁性地層學(xué)初步結(jié)果.地球物理學(xué)報，59(11):4178-4187,

10.6038/cjg20161120.

Wang Z F,Zhang D J,Liu X Y,et al.2016.Preliminary results of rock magnetism and magnetostratigraphy for Late Miocene to Pliocene biogenetic reefs in the Xisha Islands,South China Sea.Chinese J.Geophys.(in Chinese),59(11):4178-4187,doi:10.6038/cjg20161120.

國家科技重大專項(2011ZX05025-002)與中國海洋石油總公司(CNOOC-2013-ZJ-01)，國家自然科學(xué)基金(41402153，41272014，41030426)聯(lián)合資助.

王振峰，男，教授級高工，主要從事綜合層序地層學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)的研究.

*通訊作者 易亮，男，副研究員，主要從事海洋沉積與年代學(xué)研究.E-mail:yiliang@#edu.cn

10.6038/cjg20161120

P318

2016-07-12，2016-08-26收修定稿

Herein,multi-parameter rock magnetic measurements,including isothermal remanent magnetization (IRM) acquisition,hysteresis loops and magnetic scanning,were performed on typical samples collected from Borehole XK-1 in the Xisha Islands.The results suggest the predominance of ferrimagnetic phases in the XK-1 biogenic reefs,and the average sizes of magnetic mineral grains are relatively coarse,falling within the pseudo-singledomain to multidomain-like grain-size region.Further mathematical partitioning demonstrates the predominance of low-coercivity component (mainly magnetite).Considering that the study area is far away from the East Asian continent and the growing process of the biogenic reefs,it is inferred that the main magnetic mineral in biogenetic reefs is magnetite,which is from terrestrial detrital materials and absorbed or filtered into the reef with its growth.

Further magnetostratigraphic study shows that the identified normal and reverse magnetozones can be correlated with geomagnetic polarity time scale (GPTS),providing several reliable age constraints for those reefs.It records C2An.3n and C3n.4n chrons in the Yinggehai Formation,and C3An.2n to C5n.2n chrons in the Huangliu Formation.Our new magnetostratigraphic findings have provided valuable geochronologic constraints for regional stratigraphic correlation and paleoenvironmental processes.