申啸天，简星

“乡愁是一湾浅浅的海峡，

我在这头，

大陆在那头。”

——余光中

余光中诗句中这湾连接两岸，勾起浅浅乡愁的海峡就是位于东海大陆架上的台湾海峡。它的东侧连接“宝岛”台湾，西侧依偎八闽大地福建，是连通我国东海与南海的重要通道（图1）。台湾海峡整体是一条NE-SW走向的狭长水道，长约400 km，南宽北窄。在我国东南沿海的沉积体系中，台湾海峡不仅是陆源入海物质的汇，同时也是连接陆地与临近深海的输运通道。台湾海峡的沉积源-汇系统研究对深入理解我国东南沿海沉积体系有着重要的作用。

图1 台湾海峡背景概况。

一、台湾海峡沉积体系的独特之处

台湾海峡两侧分布着多个河流体系，由于不同的构造、气候、岩性、人类活动背景，这些河流体系有着截然不同的特征。台湾岛西部发育10余条山溪性小河流，例如浊水溪、高屏溪、大甲溪等。这些河流多数发源于中央山脉，流经西部麓山带和海岸平原进入台湾海峡，具有河流长度短，流域面积小，高程变化大的特征。由于频繁的地震活动（图1）和台风事件，以及台湾地表主要暴露易剥蚀的基岩（新生界沉积岩和低级变沉积岩），台湾河流的沉积物输出具有瞬时大通量的特征，且沉积物的组成受到气候、构造和岩性的共同控制（Kao and Milliman, 2008; Bi et al., 2015）。海峡西侧是“八山一水一分田”的福建，福建地形以山地、丘陵为主，发育多条中小型的山溪性入海河流，例如闽江、九龙江、晋江等。福建构造相对稳定，基岩岩性以结晶岩（变质基底和花岗质岩石）为主，还有元古界和古生界沉积地层以及侏罗系-白垩系陆相火山岩系地层。福建河流沉积物输出通量相对较低，受东亚季风的影响而具有季节性的变化特征（Jian et al., 2020）。受南下的浙闽沿岸流的影响，长江也可以作为源区为台湾海峡提供大量沉积物。海峡两侧河流体系迥异的地质背景可能引起入海沉积物组成上的差异，为我们研究台湾海峡沉积物的来源提供了理想条件。 

台湾海峡的“狭管效应”造就了强潮环境。东海与南海的水团在台湾海峡相汇，在季风的影响下，台湾海峡的水团运动有显著的季节性差异（Jan et al., 2002）。秋冬季，浙闽沿岸流向南流入台湾海峡，夏季浙闽沿岸流减弱，黑潮分支从海峡南侧流入海峡内部占据主导（图1）。台湾海峡的海底地形有“三凹两高”的特点（图2）。“三凹”分别为观音凹陷、乌丘凹陷和澎湖水道，前两者水深可达60 m，而澎湖水道水深可超过100 m。“两高”分别为台湾浅滩（也称台湾滩）和台中浅滩（也称云漳隆起），两者水深较浅，一般为20-40 m。特殊的地形特征不仅影响了海峡内部水团的运动，同时也对碎屑沉积物的输运产生了影响。

图2 台湾海峡地形图。 

从“源”到“汇”，台湾海峡的独特之处使得台湾海峡成为亚热带山地流域-近海陆架沉积源-汇系统研究的理想场所。 

二 、台湾海峡表层沉积物类型及研究方法

20世纪50—60年代，我国学者已对近海陆架沉积物类型进行了调查。台湾海峡北部主要以泥质沉积为主，而海峡中-南部主要为粗粒沉积物（秦蕴珊, 1963）。国外学者Niino 和 Emery （1961）提出这种陆架上的粗粒沉积物可能是更新世低海平面时期形成的滨海沉积，被称为残留沉积（relict sediment）。 随后几十年国内外学者对台湾海峡表层沉积物的组成和来源进行了进一步的研究，对台湾海峡内部的沉积区进行了详细的研究和划分。近二十年来，台湾海峡北部的泥质沉积区受到学界广泛关注，矿物学及地球化学分析结果均证明了这些泥质沉积物主要来源于长江以及台湾河流（Xu et al., 2009; Horng and Huh, 2011）。而目前对于海峡中-南部砂质沉积物的碎屑组成以及其物源研究相对滞后，砂质沉积物是否都是残留沉积、现代沉积物进入海峡后如何分布、砂质沉积物的来源及其控制因素仍需要深入的探索。

为解决以上问题，本研究选取闽江、韩江、九龙江和漳江以及浊水溪的砂质沉积物样品作为可对比的源区信号，并在台湾海峡中-南部采集了表层砂质沉积物样品。基于海峡两侧流域不同的基岩岩性背景，砂质沉积物中的骨架颗粒组成和重矿物组合是理想的物源指标，碎屑颗粒的结构特征数据可作为判断物源的重要补充。 

三 、台湾海峡两侧流域砂质沉积物差异性

与预期假设一致，台湾海峡两侧流域砂质沉积物在组成和结构上有显著的差异（图3，图4）。海峡西侧，闽江、韩江、九龙江和漳江沉积物的骨架颗粒以石英和长石为主（两者占比之和平均为86%），岩屑含量较低。而台湾浊水溪沉积物中岩屑平均含量为70%，石英和长石的含量仅占28%，且岩屑的种类主要为低级变沉积岩岩屑，形状以短柱状为特征（图3C）。从结构上看，福建河流沉积物分选性中等，颗粒以次棱角状为特征（图3A, B），而浊水溪沉积物分选性差，颗粒磨圆度差异较大，从棱角状到圆状。由于流域岩性的差异，不同河流沉积物中重矿物组合存在一定差异（图4B）。闽江沉积物中透明重矿物以角闪石和石榴石为主，韩江沉积物以锆石和电气石为主，成分成熟度较闽江更高。而浊水溪沉积物中重矿物以石榴石为主，绿泥石、电气石次之。

图3 典型样品偏光显微镜下照片（A–E在正交光下拍摄，F–H在单偏光下拍摄）。

样品来源：A-闽江；B-韩江；C-浊水溪；D-乌丘凹陷；E-台湾浅滩；F-台湾浅滩南测；G-韩江；H-闽江。矿物缩写：Qtz-石英；Pl-斜长石；Kfs-钾长石；Ls-沉积岩岩屑；Lms-低级变沉积岩岩屑；Lm-变质岩岩屑；Zrn-锆石；Rt-金红石；Tur-电气石；Grt-石榴石；Hbl-角闪石。由于薄片厚度偏厚，导致E图中石英干涉色呈一级黄色。

图4 砂质沉积物骨架颗粒组成（A）及重矿物组合（B）。 

四、台湾海峡表层砂质沉积物组成的空间多样性

台湾海峡表层砂质沉积物的组成呈现出了显著的空间多样性（图4）。根据沉积物的骨架颗粒组成，结合海底地形，我们将海峡分为四个沉积区：①台湾海峡中西部；②台湾海峡西南缘；③台湾浅滩；④台湾浅滩南侧（图4A）。台湾海峡中西部沉积物骨架颗粒以石英和岩屑为主，平均值分别为42%和40%，且岩屑类型与浊水溪沉积物中相似，均以短棒状的变沉积岩岩屑为主（图3D），而重矿物组合以变质成因的绿泥石为主（平均为31%）。台湾海峡西南缘沉积物与福建河流沉积物在组成和结构上较为相似，均以石英和长石为主，两者占比之和为78%~86%，平均为83%。台湾浅滩上的表层沉积物特征显著，以粗粒且磨圆较好的石英颗粒为主，石英的平均占比可达90%以上，且重矿物以稳定性较高的电气石和锆石为主。台湾浅滩南侧沉积物含有较高含量的石英（32%-49%，平均为42%）和岩屑（15%-51%，平均为35%），岩屑类型以变沉积岩岩屑为主。 

五、海底地形对砂质沉积物组成及物源的控制作用

台湾海峡中南部分布有台中浅滩、台湾浅滩、乌丘凹陷，地形复杂多样，对砂质沉积物的分布产生重要的影响。乌丘凹陷沉积物中有大量来自台湾河流的变沉积岩岩屑。浅地层剖面仪的观测结果显示台中浅滩西南缘发育有斜坡沉积（clinoform）（图5），而台中浅滩的沉积物主要由浊水溪进行供给（Liu et al., 2008），因此台中浅滩扮演着输运通道的角色，将台湾浊水溪的沉积物输送至乌丘凹陷。台湾浅滩上的沉积物以极高的成分成熟度和结构成熟度以及较粗的粒径为特征（图3E），推测该区域沉积物为晚更新世低海平面时期由福建河流供给沉积形成，即残留沉积。台湾浅滩较浅的地形使得该区域水动力条件较强，高分辨率海底地形观测发现台湾浅滩上分布有大型的沙波，且沙波会在风暴或台风的影响下移动，从而对表层沉积物进行强烈的改造（Bao et al., 2020; Zhou et al., 2020）。残留沉积物经过强烈的改造作用后，沉积物成熟度进一步提高，应称之为残余沉积（palimpsest sediment）。

图5 台中浅滩西南缘斜坡沉积的浅地层剖面观测证据（引自Liu et al., 2008）。 

六、结论与启示

台湾海峡表层砂质沉积物组成呈现出空间多样性，这种多样性与台湾海峡复杂的海底地形有关（图6）。台湾浊水溪现代的沉积物能被输运并堆积在乌丘凹陷，台中浅滩在其中发挥着通道的角色。由于较浅的地形，台湾浅滩残留沉积地层在现代较强的水动力条件下被改造，从而形成高成熟度的残余沉积物。

图6 台湾海峡表层沉积物运输与沉积模式（改自Shen et al., 2021）。 

台湾海峡砂质和泥质沉积物具有不同的输运-沉积模式及控制机制（图6），海峡北部的泥质沉积物输运受到海流主导，南下的浙闽沿岸流以及北上的黑潮分支将长江和浊水溪的沉积物携带至海峡北部混合并堆积，而海峡南部的砂质沉积物组成和分布主要受到海底地形的制约。研究结果加深了复杂背景下陆架沉积过程的理解，对近现代或深时沉积源-汇系统研究均具有启发意义，对亚热带近海砂矿潜力评估等应用研究也提供了一定的理论支撑。

本文第一作者为厦门大学海洋与地球学院博士研究生，第二作者为厦门大学海洋与地球学院副教授。本文系作者的理解与解读，相关问题交流可通过邮箱22320220156370@stu.xmu.edu.cn（申啸天）或xjian@xmu.edu.cn（简星）联系。更多详情请进一步阅读下列参考文献。

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