中央峡谷是南海西部重要的沉积体之一，自2001年林畅松教授提出“盆地轴向大型下切谷和重力流体系”(即中央峡谷)之后深受广大学者关注^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]}，其物源问题是中央峡谷研究的关键基础科学问题之一，一直处于争论之中。起初认为该峡谷早期为东部物源，晚期为西部物源，主要是由于构造运动所引起^[1]；随着研究的深入，提出了一些新的观点，如来自陆坡附近^[2]、以红河物源为主^{[5, 7]}或以海南岛西部河流为主(仅为推测，无报道，图 1)等；而最新研究表明峡谷内部沉积物充填存在阶段性，早期是由西向东流动的，峡谷西侧物源起主导地位，晚期表现为沉积物侧向充填特征主要受到海南岛物源影响^[12]。此外一些学者认为其可能来自越南东部河流(仅为推测，无报道，图 1)。可见，目前对中央峡谷物源问题的探讨主要集中于物源方向上，并且最新的研究认为峡谷西部物源对峡谷早期充填具有重要的作用，而具体哪一条河流起主导作用并没有统一的认识。究其原因在于目前所用的分析方法主要是根据峡谷的走向以及少有的重矿物数据。然而，由于南海西部盆地中央凹陷带钻井较少、峡谷西部河流较多以及重矿物随搬运距离发生变化等因素，导致了利用重矿物的平面分布规律(如ZTR指数变化等)来判断物源难度增大。因此，本文针对目前中央峡谷物源分析方法的不足，主要采用稀土元素和锆石测年等较为成熟和先进的物源分析手段，并结合重矿物组合特征，分析了中央峡谷的物源特征，为中央峡谷后续研究奠定了扎实的基础。

图 1 研究区位置、中央峡谷特征及样点分布图 a.蓝色实线为流域主干河流，红色实线为流域边界线，黄色虚线箭头为湄公河可能决口位置，紫色实线为中央峡谷，白色矩形为图b位置，黄色圆点为取样位置点；b.黑色虚线箭头为潜在物源供给路径，黄色虚线为中央凹陷带范围，蓝色虚线为300 m水深线，绿色实线为剖面位置，AA’为剖面标注，黄色圆点为取样位置，HH等为样点名称。 Fig. 1 The study area,Central Canyon characteristics and distribution of samples

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莺歌海—琼东南盆地位于南海西北部，属于新生代被动大陆边缘盆地。盆地演化至今经历了裂谷期、漂移期和飘移后期。在上新世，于莺歌海盆地南部和琼东南盆地的中央凹陷带形成了中央峡谷。该峡谷呈“S”形，长约570 km，宽3~11 km(图 1)。本文所采集的中央峡谷样品为上新世早期沉积物，形成年龄为5.5~3.6 Ma之间。

近期研究表明，峡谷西侧的物源对中央峡谷的形成具有重要的贡献^[12]。在峡谷西部存在近源的海南岛物源、位于莺歌海盆地西北方向远源的红河物源、越南东部河流以及湄公河可能在历史时期发生决口在莺歌海盆地西部提供了湄公河决口物源(图 1)。解决哪个物源是中央峡谷的主要物源，是本文研究的重点。 2 物源分析 2.1 重矿物特征

HH井位于莺歌海盆地北部，代表红河沉积物的重矿物特征。图 2可见，红河沉积物具有较低的ZTR指数(13.1%)、较高的石榴石(15.9%)、较高的白钛矿(16.4%)和较高的磁铁矿(27.4%)，反应了红河沉积物区母岩为变质岩和中性或基性岩浆岩^{[7, 14]}。HN1井位于海南岛西部，反映了海南岛沉积物重矿物特征，ZTR指数很高(锆石含量非常高42.3%)石榴石含量较低，揭示出海南岛沉积物母岩区为酸性岩浆岩。中央峡谷上新世沉积物样品(图 2中C1~C4井)均表现为较低的ZTR指数和较高的石榴石含量，指示中央峡谷上新世沉积物母岩区以变质岩或基性岩为主，明显区别于海南岛酸性岩浆岩。因此，从中央峡谷重矿物组成来看，其与红河沉积物相似，说明中央峡谷上新世沉积物来自于红河水系。

图 2 中央峡谷重矿物组成特征 Fig. 2 The characteristics of heavy mineral composition in the Central Canyon

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稀土元素分析是物源分析中的一个重要研究方法，也是目前应用较广、应用效果较好的物源分析方法^{[15, 16, 17]}。本次研究采集了C1~C4、D1~D4、HH、以及HN1~HN2钻井样品，送往中国地质科学院矿产综合利用研究所进行测试分析，测试结果见图 3。从图 3a中可以看出，中央峡谷沉积物、莺歌海盆地D区沉积物以及红河物源沉积物在δEu和(La/Yb)_N关系图中投点集中在同一区域，说明中央峡谷、D区沉积物和红河沉积物来自于同一水系，即红河水系。此外，在图 3b稀土元素配分模式中同样可以看出，所测样品点明显可以划分为正Eu异常区和负Eu异常区：正Eu异常区主要集中在盆地的中央坳陷带，如HH点、D1~D4点以及C1~C4点均为正Eu异常；负Eu异常区位于正Eu异常区两侧，如HN1、HN2和湄公河决口沉积物。由此可见，中央峡谷上新世沉积物主要来自于红河水系。

图 3 a.(La/Yb)N与δEu关系图；b.稀土元素球粒陨石标准化配分模式 Fig. 3 a. (La/Yb)N-δEu diagram; b. Chondrite normalization of the samples,REE pattern

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利用锆石年龄的频谱特征进行物源区对比较为成熟。本次研究过程中针对中央峡谷上新世样品进行了取样、锆石挑选与测试工作。锆石的Shrimp U-Pb测年工作在北京离子探针中心完成，测试过程见文献20和21。对于测试结果，删除不谐和度大于20%的锆石年龄以确保数据的可用性。另外，本次研究中收集了越南东部河流、海南岛西部河流以及红河的锆石年龄用于对比分析，各流域及中央峡谷锆石年龄频谱特征见图 4。而对于红河来说，其在历史时期水系发生过重大变化，并有研究表明红河水系发生重大变化是在中新世^{[18, 19]}，故选取了红河晚中新世以前的锆石年龄谱(>17 Ma)和现今沉积物锆石年龄谱分别代表红河物源区特征。图 4为中央峡谷(5.5~3.6 Ma)和潜在物源区锆石年龄谱的平面分布特征，从图中可以看出，越南东部的现今一些河流，包括马江、蓝江、里河、秋滨河以及归仁河等的锆石年龄较为相似，年龄峰值均出现在400 Ma左右或小于400 Ma；马江、蓝江与里河中大于1 000 Ma的锆石不发育，而在秋滨河与归仁河中大于800 Ma的锆石不发育。从越南东部这些河流的锆石年龄分布来看与上新世的中央峡谷明显不同。因此，可以断定越南东部的河流不是这些沉积体的主要物源。

图 4 中央峡谷以及潜在物源锆石年龄频谱特征 注:红河(>17 Ma)数据来源于文献19；其他数据源于中海油湛江分公司(内部资料) Fig. 4 Zircon age spectrum of the Central Canyon and the potential provenance sediments

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另外，对于海南岛西部河流来说，锆石年龄的峰值主要出现在小于400 Ma的区间内，而大于400 Ma的锆石发育很少(黎河仅在1 200~1 600 Ma少量发育，感恩河仅在1 200 Ma左右少量发育)，故海南西部的河流也不是上述沉积体的主要物源。那么，红河是不是其主要物源呢？从现今红河的锆石年龄分布来看，锆石年龄的分布区间与中央峡谷同样表现出不同的分布特征，而对于古红河(>17 Ma)来说，两者吻合较好。

综合上述重矿物、稀土元素以及锆石年龄的对比分析结果可以看出，中央峡谷沉积物与红河物源沉积物最为相似，而与海南岛、越南东部河流差别明显。因此，推测中央峡谷沉积物主要来源于红河。 3 研究意义

红河是源于青藏高原东南缘的大型河流，其形成演化与高原隆升密不可分，并与长江的形成相关，而高原的隆升历史和长江的形成是学术界研究的热点问题，并且已有100余年的研究历史。然而，对于该问题尚没有统一的认识。从本文的分析结果来看，古红河(>17 Ma)和中央峡谷样品(5.5~3.6 Ma)锆石年龄相似而与现今明显不同，指示了红河在3.6 Ma以前并没有发生重大变化，而是在3.6 Ma至今某个时期红河水系发生了重大变化。有研究表明早期的金沙江是通过红河向南流入南海的，而后的某个时期金沙江发生改道流入长江，而使长江贯通，对于长江贯通时间也有研究表明发生在3.2 Ma^[21]，这与本文指出的时间相吻合。另外，实际深水油气勘探表明：与大河注入相关的浊流体系是油气勘探的重要目标，例如孟加拉扇等。而在我国的深水油气勘探实践中也证明了与珠江大河注入相关的白云深水扇具有重要的油气勘探价值。因此，是否与大河注入相关，决定了深水区是否存在大型碎屑储集体，进而决定了深水油气勘探的成败^[22]。上新世中央峡谷规模较大，其主要来源于红河，证明其与大河注入相关，这为中央峡谷成为深水区大型储集体提供了重要的物质基础，使其能够成为南海西北部深水油气勘探目标。

中央峡谷形态特殊、规模较大，其形成机制与控制因素是其研究的难点问题。中央峡谷主要物源区的确定，为解决该问题提供了新的思路和方向。另外，中央峡谷沉积物主要来源于红河，指示了在历史时期红河对南海西北部的影响不仅仅影响到莺歌海盆地，而且也影响到了琼东南盆地。因此，在利用红河沉积体系演化以及沉积物通量变化来分析高原东南缘隆升历史时，应将琼东南盆地以及中央峡谷沉积物卸载区一并考虑。 4 结论

(1) 从重矿物组合、稀土元素和锆石年龄谱特征来看，其均与红河物源相似，指示了红河是中央峡谷的主要物源，对中央峡谷的形成起到主导作用。

(2) 红河水系在历史时期曾经发生重大改变，这种改变可能发生在3.6 Ma至今的某个时期。

(3) 中央峡谷源于红河，与大河注入相关，并在琼东南盆地中央凹陷带形成大型储集体，为其成为深水油气勘探目标奠定了物质基础。