近日，中國科學院海洋研究所、美國路易斯安那州立大學、美國德州農(nóng)工大學、暨南大學、自然資源部第一海洋研究所等合作，在《地球與行星科學通訊》（Earth and Planetary Science Letters）上，發(fā)表了題為Birth of the Pearl River at 30 Ma: evidence from sedimentary records in the northern South China Sea的最新研究成果。

　　科研人員通過南海北部的陸源碎屑沉積記錄約束了3500萬年前以來研究區(qū)沉積物物源演化，揭示類似現(xiàn)代規(guī)模的珠江流域形成于約三千萬年前，源于青藏高原東南部隆升和中國東部地形倒轉。

　　約5500萬年前印度次大陸和歐亞大陸發(fā)生碰撞，導致喜馬拉雅-青藏高原階段性隆升，東亞地形格局和氣候模式也隨之發(fā)生劇烈變化，主要表現(xiàn)為從西低東高變?yōu)槲鞲邧|低和從行星風系變?yōu)榧撅L風系。在構造變形和氣候變化的共同影響下，東亞水系逐漸形成，同時塑造了陸上地貌并控制陸源物質向邊緣海的輸送?，F(xiàn)代珠江，發(fā)源于云貴高原，流經(jīng)華南地塊（包括華夏地塊和揚子地塊），自廣州匯入南海，是我國境內僅次于長江、黃河的第三長河。珠江演化歷史的研究表明珠江不同于東亞其他大河，珠江最初形成于華南地塊東南沿岸，隨后逐漸向西溯源侵蝕，形成發(fā)育過程可能與華南地塊構造演化密切相關，然而，由于以往研究材料和分析方法的限制，珠江流域在長時間尺度上的演化細節(jié)仍不清楚，特別是珠江流域何時及如何形成現(xiàn)代規(guī)模沒有明確認識。

　　南海作為西太平洋最大的邊緣海，自新生代陸緣張裂和海底擴張以來接受了大量來自周邊地塊河流搬運的陸源碎屑沉積物。這些巨厚、連續(xù)且良好地層年代約束的沉積物記錄了當時的古環(huán)境信息，因此成為研究構造時間尺度河流演化的重要材料?？蒲袌F隊以國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（IODP）368航次在南海北部鉆取的U1501站位（圖1）上部457米巖芯沉積物為研究材料，基于古生物地層、磁性地層和鍶同位素年代約束，通過粘土礦物學和Sr-Nd同位素地球化學等方法，首次闡明了南海北部晚始新世約3500萬年前以來粘土粒級陸源碎屑沉積物的物源和河流演化歷史。

　　分析結果顯示（圖2），南海北部U1501站位粘土粒級陸源組分的物源在3200萬年前至3000萬年前發(fā)生明顯變化。通過與周邊潛在源區(qū)端元對比，研究認為研究區(qū)沉積物在3200萬年之前主要是來自于華夏地塊東南沿岸以富蒙脫石和εNd值相對偏正為特征的風化產(chǎn)物，而從3000萬年前至今則轉變?yōu)閬碜杂谌A南地塊內部（揚子地塊為主）以富伊利石和εNd值相對偏負為特征的物質。華夏陸塊沿岸地區(qū)的基巖以古生代-中生代花崗巖和火山巖為主，組成受到古太平洋板塊俯沖的地幔物質顯著影響；而華南內陸即揚子地塊作為古老克拉通，以中生代沉積巖和變質巖為主。二者風化產(chǎn)物因而具有不同的放射性成因Nd同位素組成及粘土礦物組合。

　　科研人員采用εNd值、蒙脫石/（伊利石+綠泥石）比值和鉀長石含量等代用指標重建華南地塊風化產(chǎn)物向南海北部輸入變化，從而示蹤華南河流流域的連續(xù)演化歷史（圖3）。研究表明，華南河流流域在3200萬年前從主要發(fā)育于華夏地塊東南沿岸的小型河流開始向揚子地塊內部溯源侵蝕，并在約3000萬年前形成類似現(xiàn)代規(guī)模的格局，此后保持相對穩(wěn)定，即此時珠江的主體已經(jīng)基本形成并開始影響南海北部的源-匯沉積系統(tǒng)（圖4）。通過進一步綜合對比東亞區(qū)域的構造隆升、南海海底擴張和東亞季風演化歷史，該研究提出發(fā)生于晚始新世-早漸新世的青藏高原東南部隆升導致華南地塊的地形倒轉，并促進華南河流流域的向西溯源侵蝕和珠江主體的形成。

　　本研究基于南海北部晚始新世約3500萬年以來長期、連續(xù)且高分辨率的沉積記錄，迄今為止首次精確限定珠江的發(fā)育和形成歷史，明確了高原隆升驅動珠江演化，對加深理解新生代構造作用如何控制邊緣海沉積環(huán)境演化和陸上河流形成演變頗具意義。

　　研究工作得到中國大洋發(fā)現(xiàn)計劃、國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、山東省“泰山學者”建設工程和青島市“鰲山人才”引進計劃等的支持。

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圖3.晚始新世以來東亞構造-氣候及河流演化的海-陸記錄對比