西沙群岛西科1井晚中新世-上新世生物礁沉积的磁性地层学初步结果

2016-11-24王振峰张道军刘新宇尤丽罗威易亮祝幼华秦华峰谢强车志伟李忠权邓成龙朱日祥

地球物理学报 2016年11期

王振峰,张道军,刘新宇,尤丽,罗威,易亮,祝幼华,秦华峰,谢强,车志伟,李忠权,邓成龙,朱日祥

1 中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东湛江 5240572 同济大学海洋与地球科学学院，海洋地质国家重点实验室，上海 2000923 中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室，北京 100029 4 中国科学院南京地质与古生物研究所，资源地层学与古地理学重点实验室，南京 210008 5 中国科学院深海科学与工程研究所，海南三亚 572000 6 国家海洋局海口海洋环境监测中心站，海口 570311 7 中国科学院大学，北京 100049 8 成都理工大学，油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059 9 成都理工大学，国土资源部构造成矿成藏重点实验室，成都 610059

王振峰1,张道军1,刘新宇1,尤丽1,罗威1,易亮2,3*,祝幼华4,秦华峰2,谢强5,车志伟6,李忠权8,9,邓成龙3,7,朱日祥3

本文对西沙群岛西科1井钻孔岩心晚中新世-上新世生物礁沉积进行了详细的岩石磁学、磁性扫描与磁性地层学研究.结果显示，西科1井生物礁相沉积中的载磁矿物主要是磁铁矿.我们推测，这些磁铁矿的微小颗粒主要来自海水中含有的陆源物质，在生物生长过程中通过珊瑚体或其它寄生生物对海水的过滤与吸附作用保存在生物礁沉积中.进一步的磁性地层学研究及其与地磁极性年表的对比发现，在上新统莺歌海组、上中新统黄流组内部可获得多个年龄控制点，并对莺歌海组和黄流组的底界位置给出了初步制约.其中，莺歌海组记录了C2An.3n和C3n.4n，黄流组记录了C3An.2n至C5n.2n.虽然这一对比方案存在一定不确定性，但是在现阶段生物地层年代及其它年代学资料相对匮乏的情况下，我们认为本项研究的磁性地层学结果能为西沙群岛晚中新世以来的生物礁沉积提供更多可靠的年龄控制点，并为今后的区域地层对比提供磁性地层年代学依据.

南海；西沙群岛；生物礁沉积；岩石磁学；磁性地层学

1 引言

与新生代亚洲大陆大尺度构造变形相对应，西北太平洋在早中新世形成了诸多边缘海(Tamaki and Honza,1991).尽管对南海的形成与演化仍有许多争议，青藏高原隆升造成印支大陆沿哀牢山-红河断裂向东南挤出可能是引发南海海盆扩张的直接原因(Tapponnier et al.,1982;Briais et al.,1993).

根据地理位置和盆地性质可将南海海盆划分为南北盆地两部分，北部盆地可大致划分为古新统-下始新统、中始新统-下渐新统、上渐新统、下-中中新统及上中新统-第四系五个充填序列(李思田等,1998;闫义等,2005),南部盆地的序列填充与北部盆地相似，但研究程度明显偏低(钟广见和王嘹亮,1996).

对于南海新生代以来的一系列重要地质事件，它们发生的精确时限是什么？会产生怎样的环境效应？它们与青藏高原隆升、全球变化、东亚内陆地区的环境演化存在怎样的联系？这些都是值得深入研究的问题，而深入研究这些问题的前提是建立可靠的地层年代框架.近年来，我国的中、新生代陆相地层的磁性地层年代学研究不断取得重要进展(e.g.,Zhu et al.,2001;Deng et al.,2013)，成为建立我国陆相盆地长尺度年代地层框架的重要手段.然而，过去已开展的南海相关研究中，古地磁学研究主要用于重建南海周边新生代以来的构造演化历史.如陈忠等(1987)提出，古新世至早渐新世期间，华南微板块向南漂移了约9.5个纬度；渐新世中期至早中新世，它则向北漂移了约8个纬度.这一漂移对南海的第二期S-N向扩张起了重要控制作用.Fuller等(1991)综合了南海周边地区(包括菲律宾、婆罗洲、马来群岛等)的新生代古地磁数据，恢复了各次级板块的运动和旋转历史.金钟等(2004)依据南海海盆海山的古地磁特征分析了各子海盆的新生代构造演化.

相对于南海构造古地磁学研究，该地区的磁性地层年代学研究一直十分匮乏.李文勤和丛友滋(1989)研究了南海中部两支重力钻样品：KSO1，长710 cm，揭示出松山—布容地磁极性倒转、Jaramillo正极性亚时和Olduvai正极性亚时；KSO2，长40 cm，推测为年代8～5 Ma.赵泉鸿和汪品先(1999)指出，当时最成功的古地磁工作是南沙海区的17957站(长度14 m)，记录了松山—布容地磁极性倒转、Jaramillo正极性亚时和Cobb Mountain正极性事件.该站后来也是ODP184航次1143站的一个取样点.ODP184南海航次的执行，共获得6个站位17支高质量的沉积物岩心，其中12支完成了磁极性地层学研究.这12支岩心均记录了松山—布容地磁极性倒转，多数记录了Jaramillo正极性亚时，但仅有一支记录了高斯—松山地磁极性倒转(Wang et al.,2000)，总体结果不甚理想.最近，Wu等(2014)对1148站的样品进行了重新测试与整理，结合生物地层学和岩石地层学资料制约，构建了1148站23 Ma以来的磁性地层年代框架，从而提供了更多年代学制约.然而，这些研究远未能满足建立南海海盆沉积的区域地层年代学框架的需求.因此，在南海地区开展详细的磁性地层学工作，是研究区域构造演化、盆地沉积与充填过程及环境演变的重要基础，也是现阶段研究的薄弱环节.

西沙群岛位于南海西部陆坡区，西邻海南岛大陆架，北濒西沙海槽，东、南部与中沙海槽及南海盆地相接.在过去的研究中，由于生物礁相沉积的磁性较弱，古地磁结果往往不甚理想，地层的年代框架主要由生物地层学方法确定.然而，由于生物礁相沉积环境中保存的、可用于构建生物地层年代的化石较少，且已有的礁相沉积地层的年代构架较为粗略，多数仅能大致约束组的年代，无法为大区域的地层、构造、沉积、环境事件的对比提供精细的年代制约.近年来，由于岩石磁学和古地磁学理论和分析测试技术的不断完善与提高，对于保存较为理想的礁相沉积的磁性地层学研究已有了一些成功例子(Montaggioniand Braithwaite,2009;Lund et al.,2010).

本研究以西沙群岛新近完成钻探取芯的西科1井(XK-1)上部岩心为基础，开展详细的岩石磁学和磁性地层学研究.首先，通过详细的岩石磁学和磁性扫描研究，确定XK-1孔礁相沉积中的载磁矿物的特征与类型，进而分析南海生物礁沉积的剩磁获得机制.然后，对岩芯保存状况较好、适合古地磁学研究的若干层段开展详细的磁性地层学研究，建立钻孔的磁极性序列.最后，结合已有的区域地层年代学资料，尝试建立XK-1孔上部岩心的磁性地层年代学框架，为建立高分辨率的环境磁学序列、恢复西沙海域新近纪以来的环境变化提供年代学基础.

2 研究材料

中新世初期，西沙隆起区海域进入成礁时期，并在随后的～20 Ma期间始终保持成礁环境，形成了厚度达1200余米的礁相沉积物.XK-1位于西沙群岛的石岛，总体取芯率约80%.根据沉积相和区域地层分布，本文研究的上部岩芯可划分为4个组(朱伟林等,2015)：0～215 m为更新统-全新统永乐组，以生物礁灰岩发育为主要特征；215～375 m为上新统莺歌海组，为生物礁灰岩含生物碎屑滩沉积；375～577 m为上中新统黄流组，发育有云质礁灰岩、生物礁云岩；577 m以深为中中新统梅山组，以生物礁灰岩、生物碎屑灰岩为主.

图1 研究区概况与西科1井(XK-1)的位置Fig.1 Study area and location of Borehole XK-1

图2 XK-1孔代表性样品的磁滞回线(a—d)、ΔM曲线(e)和dΔM/dB曲线(f).磁滞回线最大外加磁场均为±1.0 T，并已经过顺磁校正.代表性样品的IRM获得曲线(g)、Day氏图(h)和矫顽力谱分析(i).SD，单畴；PSD，准单畴；MD，多畴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上部莺歌海组和黄流组生物礁沉积(时代跨度晚中新世至上新世)为研究对象，开展详细的岩石磁学、磁性扫描和磁性地层学研究.首先，从生物礁相沉积的不同类型样品中选取160份进行多参数岩石磁学研究，详细解析礁相沉积物中磁性矿物的组成、粒度特征以及剩磁载体的类型.其次，对3块典型礁相沉积样品进行磁性扫描，确定磁性颗粒在礁相沉积物中的赋存状态.最后，在岩芯较为完整、适合古地磁研究的层段，以0.2～0.5 m间距采集了323块样品进行详细的磁性地层学研究，并结合岩石地层学、生物地层学资料，建立岩心的磁极性序列，并与地磁极性年表进行了初步对比.

3 岩石磁学

在进行岩石磁学实验之前，我们首先对160份样品进行了磁化率测试.结果表明，这些样品的磁化率值大多接近常用的Bartington磁化率仪的本底值，说明礁相沉积物的磁性非常弱，无法获得岩心的磁化率变化序列，并且常用的低温超导磁力仪(如2G-755，2G-760)也可能无法有效测定样品的天然剩磁.因此，我们选择先在强磁场中对样品进行磁化后测量的岩石磁学方法，包括磁滞回线、等温剩磁获得曲线等，从而有效确定样品中磁性矿物的组成和粒度特征.

3.1 磁滞回线

磁滞回线的测试利用MicroMag 3900型振动样品磁力仪完成，最大外加磁场为±1.0 T.结果表明(图2)，在所选的160份样品中，150份样品均表现为强噪音叠加下的非正常磁滞回线(图2a)，仅有10份样品获得了较为稳定且平滑、闭合的磁滞回线；同时，这10份获得磁滞特征的样品，在钻孔内呈随机分布，未能观察到与沉积相存在明显的相关关系.因此，之后的岩石磁学分析将主要利用这10份样品进行.结果表明，这10份样品的磁滞特征没有明显差异，所有礁相沉积物的磁滞回线均在0.2～0.3 T闭合(图2b—2d)，说明西沙群岛XK-1孔礁相沉积物中磁性矿物是以低矫顽力的磁性组分为主.由磁滞回线推导出来的ΔM和dΔM/dB曲线(图2e—2f)可以用来区分不同磁组分的矫顽力谱，仅对剩磁载体反应灵敏，不反映超顺磁组分，因此可以用来区分多种因素导致的磁滞回线变形特征(He et al.,2012).西沙群岛XK-1孔礁相沉积样品的dΔM/dB曲线(图2f)的峰值位于10～20 mT和50～80 mT之间.这一结果进一步说明了西沙群岛礁相沉积物中低矫顽力的磁性组分占有主导地位.

3.2 等温剩磁获得曲线和矫顽力谱分析

等温剩磁(IRM)获得曲线与饱和等温剩磁(SIRM)的反向场退磁曲线能够提供矫顽力的信息(Deng et al.,2006)，这有助于进一步辨识西沙群岛XK-1孔礁相沉积物中磁性矿物的成分与颗粒大小.采用MicroMag 3900型振动样品磁力仪测量IRM获得曲线(最大外加磁场为1.0 T)及SIRM的反向场退磁曲线.

结果显示，所选的10份样品虽然来自不同的沉积相，但其IRM获得曲线及其反向场退磁曲线并无显著差异，而IRM0.3T/SIRM变化范围非常窄且接近1(0.95～0.99)(图2g)，这说明成分较为单一的低矫顽力组分(主要是磁铁矿)主导了样品的磁性特征，未观测到明显的高矫顽力磁性组分的存在，这与磁滞回线及其推导出来的ΔM和dΔM/dB曲线所揭示出的含有较粗颗粒磁铁矿的特征一致(图2f).Day氏图(Dunlop,2002)指示了ZK-1孔礁相沉积物中磁铁矿的平均粒度较粗，为较大的准单畴(PSD)至近似多畴(MD-like)颗粒(图2h).

沉积物中的磁性矿物通常是多种成分和粒度的组合，研究者因此利用数学方法将具有不同矫顽力特征的磁性矿物组分区分开来(Egli,2003).这里，我们利用Matlab 7.1对ZK-1孔样品的IRM获得曲线进行矫顽力分解(图2i).这种方法可以有效揭示沉积物中不同矫顽力的磁性矿物组分(He et al.,2012;Yi et al.,2014).结果表明，所选的10份样品均呈现单一矫顽力分量的特征，其峰值位于20～70 mT，代表磁铁矿的信号.这一结果与dΔM/dB曲线的结果(图2f)基本一致，反映了西沙群岛礁相沉积物中的磁性矿物主要为低矫顽力的磁铁矿.

4 样品表面磁性扫描

在明确西沙群岛礁相沉积物中的磁性矿物主要为准单畴至近似多畴的磁铁矿之后，我们希望能够进一步了解这些磁性颗粒在沉积物中赋存状态.然而，仍是由于磁性矿物含量过低，所选的10份样品无法进行常规的热磁分析(如-T曲线和J-T曲线).此外，对数百件岩石薄片的镜下鉴定也未发现明显的陆源碎屑(XK-1孔内部研究报告).因此，为进一步查明这些含量极低的磁性矿物在沉积物中的赋存状态，并由此推断可能的剩磁获得机制，我们选用磁性相对较强的三个样品，制成～3 mm厚度的光片，在捷克布拉格查理大学(Charles University in Prague)进行高精度磁性扫描，以揭示磁性颗粒在生物礁相沉积物中的赋存状态.

由于西沙群岛XK-1孔礁相沉积物的剩磁强度非常弱，同时由于环境噪音的影响，直接进行剩磁扫描无法得到有效的结果.因此，我们首先利用英制MMPM10型脉冲磁力仪对上述三份光片进行人工磁化，外加场强为3 T.然后，利用美制YSE高精度磁性扫描系统，对三份样品表面进行饱和场强下的二维剩磁扫描(图3).该仪器的磁性探头灵敏度为0.01 μT，探头与样品的空隙小于0.1 mm，操控台的空间分辨率(测试步长)为200 μm.结果表明，三份样品的剩磁二维特征基本一致，样品的大多数位置的剩磁数值均接近仪器的背景值，磁性颗粒仅在样品的个别位置出现，呈现出明显的点状分布.

图3 XK-1孔样品表面磁性扫描结果.(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

图4 XK-1孔代表性样品的系统退磁结果正交投影.空心和实心符号分别代表垂直面和水平面的投影.数字代表退磁步骤，详见图4a.样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

图5 (a)XK-1孔上部700m生物礁相沉积的岩石地层划分和古地磁结果；(b)莺歌海组古地磁结果及其与地磁极性年表的对比；(c)黄流组古地磁结果及其与地磁极性年表的对比.乐东组磁性地层学结果已发表(王振峰等,已接收)，地磁极性年表(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 磁性地层学研究

我们首先以0.2～0.5 m取样间距，对钻孔岩心保存较为完整的部分(280～310 m，370～390 m、430～580 m和620～640 m)钻取古地磁学样品，样品规格为直径2 cm、高2.5 cm的圆柱体，共获得样品323块.根据上文的岩石磁学结果，我们采用交变退磁的方法进行系统退磁.退磁步骤设定为0(天然剩磁)、5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80 mT.由于这些样品的天然剩磁强度多在10-9～10-10Am2之间，已与2G-760型低温超导磁力仪的背景值(10-11Am2)接近，因而无法满足退磁后对样品剩磁测量的需要.因此，我们选用2G公司新一代低温超导自动磁力仪(2G-rapid)进行剩磁测量，该仪器的测量灵敏度达到10-12Am2.代表性样品的退磁正交投影图(Zijderveld,1967)见图4.

系统的交变退磁结果表明，大部分样品的退磁曲线均呈较好的线性趋向原点，且剩磁衰减主要发生在20～60 mT之间，到70～80 mT时，样品的剩磁强度衰减至天然剩磁的5%～10%，这说明低矫顽力磁性矿物(主要是磁铁矿)是主要的剩磁载体.因此，我们选用20～60 mT的区间剩磁分量，利用“最小二乘法拟合”方法(Kirschvink,1980)进行直线段拟合，且所采用的退磁步骤不少于4个，同时要求拟合的误差，即最大角偏差(MAD)小于15°.最终获得了具有稳定特征剩磁的128块样品(约占总样品数的40%)，结果见图5.

6 讨论与结论

6.1 西科1井生物礁沉积的磁性矿物组成与剩磁机制探讨

综合分析磁滞回线、等温剩磁获得曲线及其反向场退磁曲线、矫顽力谱分析等多参数的岩石磁学特征和表面磁性扫描，结果表明，西沙群岛XK-1孔礁相沉积物的磁性矿物主要是粒度较大的准单畴至近似多畴的磁铁矿颗粒.由于显微镜下未发现陆源碎屑矿物的存在，而岩石磁学的结果又未指示这些颗粒较粗的磁铁矿呈现明显的生物成因特征，结合样品的磁化率和天然剩磁强度较低的性质，我们认为西沙群岛生物礁相沉积物中的磁铁矿颗粒主要来源于陆源碎屑，且含量很低.磁性扫描的结果显示这些磁铁矿颗粒仅在样品的个别位置富集，也说明了磁铁矿的含量极低.

Lund等(2010)对IODP 310航次在南太平洋塔希提岛钻取的碳酸盐岩沉积进行了详细的岩石磁学研究，他们认为，该碳酸盐岩沉积中的磁信号大部分与微生物岩(类叠层石)有关，并推测磁信号来源于生物过程对陆源碎屑磁性颗粒的捕获.XK-1井位于西沙群岛，远离东亚大陆和中南半岛等陆源碎屑供给区，生物礁相沉积物几乎全为珊瑚礁体或珊瑚礁碎屑堆积而成，且未发现微生物岩(类叠层石).尽管如此，两项研究中所获得岩石磁学特征十分接近，我们因此推测西沙群岛生物礁相沉积中的微小颗粒磁铁矿主要来源于海水中悬浮的极少量陆源物质，在生物生长过程中通过珊瑚体或其他寄生生物对海水中少量陆源物质的吸附或捕获保存在生物礁相沉积中，进而记录了当时的地磁场信号.明确这样一种剩磁获得机制，为进一步构建钻孔的磁极性序列和环境磁学序列并进行区域地层对比创造了条件.

6.2 西沙群岛生物礁相沉积物年代的磁性地层学初步制约

鉴于岩石地层学本身的特点，在区域地层年代框架的制约下对生物礁沉积仅能提供组一级地层单元的年代制约，在部分地层单元中可能获得段一级的年代控制.然而，对于时间跨度超过10 Ma的西科1井生物礁相沉积，仅有的少数几个年龄控制点无法满足区域地层对比对高精度年代地层学的需求.在未发现明显的火山灰层的情况下，虽然受到样品保存与取芯条件的制约，但是在现阶段的研究中，磁性地层学研究是能为西沙群岛的生物礁相沉积提供更多独立的年龄控制点的有效方法.

依据现有的区域岩石地层框架及其可能的时序界限(朱伟林等,2015)，我们在XK-1井四个组一级的地层单元(从上到下包括永乐组、莺歌海组、黄流组和梅山组)的岩石地层学资料对钻孔的年龄制约的基础上，对获得的磁极性序列与地磁极性年表(GPTS)(Hilgen et al.,2012)进行了初步对比(图5).

(1) 莺歌海组(图5b).根据岩石地层和生物地层划分，上新统莺歌海组底界位于孔深375 m处.根据永乐组的情况可外推，将上部的正极性时段N1与C2An.3n对比，这样，N1的底界相当于高斯正极性时(C2An)的底界(3.596 Ma).

如果上新统莺歌海组的底界年龄置于～5.33 Ma，则N2只能对应于C3An.1n(6.252～6.033 Ma)或更早的正极性时；但是这一对比方案暗示了上新统莺歌海组底部至上中新统黄流组顶部之间存在约1 Ma的沉积间断.另一方面，如果考虑岩石地层单元普遍的穿时性，莺歌海组底界的年龄可能晚于5.33 Ma，那么N2非常有可能对应于C3n.4n(5.325～4.997 Ma).由于生物地层资料匮乏，并且岩石地层学资料显示在370～390 m是一个相变过程(朱伟林等,2015)，我们倾向于将N2与C3n.4n(5.235～4.997 Ma)对应，但并不完全排除N2对应于C3An.1n(6.252～6.033 Ma)的可能性.

(2) 黄流组(图5c).上中新统黄流组岩芯保存最为完整，也是整孔古地磁测试获得数据最多的区间.根据区域地层中新统“三分法”划分方案，黄流组的底部(577 m)约为11.61 Ma，接近N9的底部.然而，如果直接对比，N9可能对应于C5n.2n(11.056～9.984 Ma)的底部，并由此推测N9下部约有0.5～1.0 Ma的沉积间断.另一方面，与莺歌海组底部的情况类似，如果考虑岩石地层单元普遍的穿时性，黄流组底界的年龄可能晚于11.61 Ma，那么N9则可能对应于C5n.2n(11.056～9.984 Ma)的中部，其下部并未重大的沉积间断.由于生物地层资料匮乏，并且考虑到上下地层之间的沉积速率均较为稳定，我们倾向于将N9与C5n.2n(11.056～9.984 Ma)对应，其下并未较大沉积间断的存在；N10和N11则分别对应于C5An.1n(12.174～12.049 Ma)和C5An.2n(12.474～12.272Ma)；其他正负极性时段的对比方案详见图5c.

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(本文编辑胡素芳)

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,张道军,刘新宇等.2016.西沙群岛西科1井晚中新世-上新世生物礁沉积的磁性地层学初步结果.地球物理学报，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.

国家科技重大专项(2011ZX05025-002)与中国海洋石油总公司(CNOOC-2013-ZJ-01)，国家自然科学基金(41402153，41272014，41030426)联合资助.

王振峰，男，教授级高工，主要从事综合层序地层学和石油地质学的研究.

*通讯作者易亮，男，副研究员，主要从事海洋沉积与年代学研究.E-mail:yiliang@tongji.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.