Distribution of lipid compounds in the sediments of the East Pacific Rise near 13°N and its implications for hydrothermal activity
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摘要: 深海热液区的热液物质喷发扩散会对周围海底的沉积物产生影响，研究沉积物中类脂物有助于进一步了解热液活动对其产生的影响。对东太平洋海隆西翼13°N附近E271和E272站位沉积物中的正构烷烃和脂肪酸进行了气相色谱-质谱（GC-MS）分析。在两个站位的沉积物中检测到链长C11—C35的正构烷烃，其以双峰型分布为主，其中短链烷烃和长链烷烃分别指示了海洋细菌等微生物、陆源高等植物和热液物质的输入，且陆源输入主要来自大气输送的美洲物质。进一步，通过分析沉积物中正构烷烃的含量及组成，结果表明E272站位的沉积物经历了早期成岩作用。在两站位的沉积物中均检测到32种脂肪酸，其链长为C8—C24不等，总脂肪酸含量分别为93.55和50.71～87.05 μg/g。同时，通过探讨沉积物中特征脂肪酸的组成和分布证实其受到了热液活动的影响。Abstract: The eruption and diffusion of hydrothermal materials will affect the surrounding sediments, and the study on the lipid in the sediments affected by hydrothermal activity is helpful to understand the influence of hydrothermal activity on sediments. In this research, N-alkanes and fatty acids in the sediments from E271 and E272 stations on the west flank of the East Pacific Rise near 13°N are analyzed by gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS). C11—C35 N-alkanes, which are mainly distributed in a bimodal pattern, are detected in the sediments, in which short-chain alkanes and long-chain alkanes indicate the inputs of marine bacteria, terrestrial higher plants and materials from hydrothermal activities, respectively. Terrestrial materials are mainly from the American continent transported by wind. Furthermore, the composition and distribution of n-alkanes in the sediments suggest that the sediments of E272 station have experienced early diagenesis. 32 types of fatty acids are detected in the sediments from the stations of E271 and E272, which ranged from C8 to C24, and the total fatty acid contents of the two stations are 93.55 and 50.71～87.05 μg/g, respectively. The composition and distribution of characteristic fatty acids in the sediments exhibit the characteristics of hydrothermal input, indicating that the sediments have been affected by hydrothermal activities.
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Keywords:
- N-alkanes /
- fatty acids /
- diagenesis /
- hydrothermal activity
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随着深水沉积勘探领域的不断升温，深水沉积构造成为近年来海洋地质沉积构造的研究热点及油气增储上产的主力来源，并由此推动了深水沉积理论体系的快速发展[1]。海底扇作为大型深水沉积构造单元，在巴西、墨西哥湾以及西非等地区展现出优秀的油气产出能力，其中，深水水道沉积作为海底扇的重要组成部位，已经被证实在海底扇的油气富集作用中起到关键作用[2-4]。目前对重力流水道研究以露头及地震资料为主，通过沉积学方法及地球物理方法对其进行表征，进而定性分析其形成过程、主控因素及形态结构演化模式，但缺乏就水道自身的形态分析及对其剖面和平面形态内在联系的定量研究[5-7]。
上印度扇是现代近海盆地中最大的沉积体之一，其深水区是现今国际上油气勘探的热点区域，同时也是深水沉积勘探研究的优良区域，在其扇体内部形成了多期次、多级次、多叠覆的水道堤岸体系，是研究不同级次水道堤岸体系时空演化模式的最佳区域[8-9]。前人对上印度扇开展了较多的地层与沉积特征调研，从其形成历程、物源输送、构造演化以及沉积特征等角度进行了分析，但仍缺少对地层中沉积体系的精细化认识[10-12]。本文以地震地层学分析理论及技术作为研究基础，使用新采集的高精度二维地震资料及解释成果，选取区内三条具备典型水道沉积特征测线为材料，根据上印度扇水道堤岸体系的实际发育情况，研究上印度扇中新世以来的水道−堤岸体系几何学特征及形成演化，明确了上印度扇水道−堤岸体系在不同时期的沉积特征，为后续确定上印度扇油气勘探有利目标提供新的思路。
1. 研究区概况
1.1 区域地理位置
印度扇是发育在巴基斯坦—印度被动大陆边缘西侧的海底扇体（图1），纵向展布距离达1.6×103 km，宽约1.1×103 km，覆盖面积约1.25×105 km2，扇体范围内最大沉积厚度约11 km，是世界上第二大海底扇。物源主要来自印度河流域，可进一步将印度扇分为上扇、中扇、下扇[11-12]。研究区位于印度扇近海盆地，隶属巴基斯坦专属经济区内，属于上印度扇，水深400～3000 m，印度扇近海盆地自北向南可划分为默里脊、派肯坳陷和索拉斯特拉隆起3个次一级构造单元[8]。
1.2 区域地质背景
印度板块的形成与演化自侏罗纪末期冈瓦纳大陆的裂解开始，随后印度板块发生漂移并向着北东方向开始移动，研究区所处的现印度河盆地区域从非洲大陆裂离，至中生代形成裂陷盆地；在白垩世晚期，印度板块漂移到留尼汪热点之上，发生了长时间的火山喷发活动，在板块西南部形成大面积溢流相的德干玄武岩覆盖层，同时由于留尼汪地幔柱的形成，印度板块加速北移；古新世期间，印度板块火山活动减少，火成岩台地上开始发育生物礁，至始新世早期一直处于缓慢沉降状态。之后自始新世起，由于印度板块与欧亚板块的碰撞，大量碎屑沉积物注入印度板块近海盆地中，印度扇开始沉积发育[8-9, 13]。
根据目前已有的上印度扇海上钻井结果，结合区域重磁资料和构造演化历史，上印度扇陆域发育有中生界侏罗系、下白垩统、上白垩统，海域则缺少中生界钻井资料；海域及陆域均发育新生界古近系古新统、始新统、渐新统，新生界新近系中新统、上新统和新生界第四系更新统、全新统（图2）[12, 14]。
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中生界主要为印度板块脱离联合古陆过程中发生的裂陷式沉积，范围相对局限，主要发生在研究区的东部和北部，岩性种类较为复杂，晚白垩世时期由于构造活动强烈，火山活动频繁，发育有特征性火山岩沉积地层，沉积地层被火山岩侵入明显，上白垩统下段地层二分性明显，下部为泥岩，上部为厚层砂岩；下白垩统以泥岩为主，全区广泛分布，是印度河盆地重要的生油岩，在陆架边缘发育三角洲前缘和斜坡扇砂岩，为下印度河盆地重要储集砂岩[14]。新生界地层广泛发育碳酸盐岩台地，在喜马拉雅山脉隆升后注入大量碎屑沉积，古新世至始新世期间为上印度扇碳酸盐岩台地形成并增厚的过程，随着海平面持续上升，原有的火山岩台地被海水覆盖，赋予了碳酸盐岩台地沉积的条件，沉积过程较为稳定[15-16]。渐新世时期发生退积，在上印度扇北部残留地层中见部分渐新统岩性，主要以灰岩和泥灰岩为主，尚未有井位钻遇渐新统地层[12]。中新世发育大型复合河道体系，岩性以砂岩、粉砂岩、泥页岩为主，早中新世晚期见有明显海平面下降，河道下切深度明显增加，在印度扇北端喜马拉雅山脉抬升剥蚀产生的大量沉积物质供应下，印度扇近海盆地沉积厚度大幅增加[17]。上新世至全新世期间上印度扇区域内未有大型构造活动，盆地内部持续沉降碎屑物质，水道−堤岸体系不断加积，在地震反射界面可见明显侧向迁移[18]。
2. 材料与方法
2.1 研究数据
本文所用数据收集自近年来最新采集的地震资料，采样间隔为2 ms，道间距31.25 m，覆盖次数96次，炮间距为12.5 m，地震剖面以SEG-D8058格式记录。在记录的地震剖面中，地震振幅强弱大致反映了沉积物的岩性[19]。
以近、中、远物源端为空间变量，以中新世、上新世、更新世至今3个时期为时间变量，在研究区内测线中分别在近端、中端、远端选取三条水道−堤岸体系发育结构最为清晰的地震剖面，对中新世以来上印度扇的内部结构、水道−堤岸体系演化进行分析解释（图3、图4）。
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图 3 研究区水道−堤岸体系识别及划分示意图（中端西侧）Figure 3. Identification and division of the channel-levee system in the study area (the western side of the middle end)![]()
图 4 研究区水道−堤岸体系识别及划分示意图（中端东侧）Figure 4. Identification and division of the channel-levee system in the study area (the eastern side of the middle end)2.2 研究方法
2.2.1 水道−堤岸体系识别方法
本次研究参考Deptuck 等 （2003）定义的水道−堤岸体系概念，根据区域地质背景以及实际地震资料解释成果，将研究区地震剖面数据中具备标准重力流水道结构单元（自然堤岸、水道沉积等）提取出来并进行统计划分[9]。
水道−堤岸体系由时间上连续发育的单期水道、堤岸沉积组成，在地震剖面中表现出典型的“U”型或“V”型形态结构特征（图5），内部地震相较为均一，具有完整的水道沉积、内堤岸、外堤岸及侵蚀基底结构，单期水道在空间上呈垂向或侧向叠置并连续展布，不存在强连续地震同相轴或地层分隔，在顶、底界面为局部下切侵蚀界面[20-21]。水道−堤岸体系可以独立发育或处于更高级次的复合体系内部，独立发育的水道−堤岸体系表明上游发育下切水道但规模有限，活动时间较短，沉积过程中水道被淹没或物源停止输送导致废弃[22]。据此，在地震反射单元中依照属性值特征、形态结构来识别解释水道−堤岸体系。
2.2.2 水道−堤岸体系划分方法
依照地震反射特征以及岩性分层来划分水道−堤岸体系内部结构之间的差异性：水道沉积呈中—强振幅、低连续性杂乱反射特征，可依据强振幅、连续下凸同相轴划分不同期次水道充填；内堤岸以弱振幅、低连续性特征为主，主要发育在水道带内中下部位置；外堤岸内幕结构清晰，同相轴连续性较强，可根据强振幅、高连续同相轴划分不同沉积期次[23]。此外，单期水道经外力因素影响常表现出多期叠覆的特征，在垂向及侧向均有偏移叠加倾向（图6），因此，在划分不同级次水道−堤岸体系时应当注意水道内部地震杂乱反射的垂向连续性及延伸性。
2.2.3 参数统计
依据深水沉积理论中关于重力流水道的沉积特征描述[25]，水道−堤岸体系在单期沉积形成时的初始阶段，其宽度与厚度常表现出强烈的正相关性，而伴随水道−堤岸体系的延伸，在远端处则表现出明显的负相关性，故对水道−堤岸体系进行宽度、厚度及宽厚比统计工作，所获得的结果可以帮助解释研究区内近、中、远端水道−堤岸体系的沉积结构发育情况。
本次研究主要进行测量统计的关键参数有：
（1）水道−堤岸体系厚度，水道沉积单元在垂向上从最高堤岸脊到水道底部的垂直距离；
（2）水道−堤岸体系宽度，水道沉积体外堤岸两侧末端之间的水平距离；
（3）水道−堤岸体系宽/厚比，水道−堤岸体系的宽度与厚度值之间的比值。
根据测量统计得到的水道−堤岸体系的宽度、厚度及宽厚比值，可以从整体上总结出水道−堤岸体系在发育过程中的规模以及下切侵蚀程度的变化，从水道−堤岸体系的几何学形态变化及其演化来得到水道−堤岸体系的演化模式。
3. 结果与讨论
在深水水道内部结构、剖面形态的相互影响及外部构造活动、火山活动的制约作用共同控制下，水道沉积的发育程度往往有着显著的差异性[26]。前人研究在深水沉积学理论中将外部影响因素对水道沉积演化过程中的控制作用已经给出较多描述，但对水道沉积内部结构、形态的发育程度等自身因素与其沉积演化的关系尚未有明确解释[22]。因此，本次通过定量分析研究，获取高精度的水道−堤岸体几何学数据以进行统计学分析，为后续完善深水沉积理论及油气勘探方向优选提供思路。
3.1 水道−堤岸体系结构单元识别特征
在对3个沉积时期地震剖面观察与分析的基础上，将各时期水道−堤岸体系结构单元进行精细解释，比对不同时期水道−堤岸体系的形态差异，为细化几何学特征分析提供依据[19, 21]。
（1）中新世
根据中新世时期典型水道−堤岸体系地震资料解释（图7a），可识别出下切水道、内堤岸与外堤岸单元，下切水道单元内地震以强—弱振幅、低连续—杂乱反射为主，可依据强振幅、连续下凸同相轴划分不同期次水道充填；内堤岸单元以弱振幅、低连续反射特征为主，主要发育在水道−堤岸体系内部中下位置；外堤岸内幕结构清晰，同相轴连续性较强，可根据强振幅、高连续同相轴划分不同沉积期次。
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图 7 中新世以来典型水道−堤岸体系地震剖面Figure 7. Seismic profile of typical channel-levee system since the Miocene（2）上新世
从典型地震剖面来看（图7b），该期内以多期叠置的水道−堤岸体系为主，发育有中新世以来规模最大、内幕结构最丰富的水道−堤岸体系。下切水道内幕地震反射同相轴垂向上可见侧向迁移摆动，发育规模由早到晚逐渐变窄；内堤岸结构单元发育，由于水道摆动在垂向上形成多套叠置关系；外堤岸单元内幕强振幅连续同相轴发育，存在广泛砂泥交互。
（3）更新世至今
更新世至今为印度扇发育的衰退期，该期内水道−堤岸体系在整体上仍表现为多期叠置发育（图7c），但单期内下切水道更窄、堤岸沉积厚度加大。如图所示，下切水道单元窄而深，地震同相轴以强振幅、低连续—杂乱反射为主，垂向上侧向迁移摆动；内、外堤岸结构较为发育，外堤岸以宽泛弱振幅、中—高连续地震同相轴为主，表明内幕岩性组成均一。
3.2 几何学特征
据新采集的二维地震剖面中水道−堤岸体系参数统计的结果（表1），除中新世由于大量沉积碎屑倾泻于近端导致其近端处的厚度增加外，上新世、更新世至今两个时期内水道−堤岸体系的发育情况均表现出清晰的几何学“折返”特征，即水道在由近至远端的规模先增大后减小。时间尺度方面，在近端、中端和远端的水道沉积发育情况也表现出曲折的变化关系。
表 1 中新世以来水道−堤岸体系平均宽度、平均厚度、平均宽厚比Table 1. The average width, thickness, and width-thickness ratio of the channel-levee system since the Miocene平均宽度/m 平均厚度/m 平均宽厚比 近端 中端 远端 近端 中端 远端 近端 中端 远端 更新世至今 5328 19087 13003 547 738 524 9.9 24.7 26.2 上新世 4564 17608 11734 438 571 559 12.3 33.3 22.0 中新世 10520 19755 14182 629 543 452 16.1 37.8 35.2 3.2.1 不同空间位置水道−堤岸体系几何学特征
中新世时期来自北部的巨量山脉隆升摩擦碎屑给予近物源端丰富的沉积物质；上新世时期由于陆架向海推移，更多的粗粒沉积能够到达中物源端位置并堆积；更新世至今，区域性沉积模式逐渐稳定，水道−堤岸体系内部结构单元展布范围增加[12]。距物源区远近在很大程度上影响着水道−堤岸体系的演化成熟度，因此，将时间作为固定量，将距物源端远近为变量，研究水道−堤岸体系在不同空间位置的形态、规模特征变化。
（1）中新世水道−堤岸体系
中新世时期水道−堤岸体系与上新世、更新世至今两个时期的几何学特征存在明显差异（图8），中物源端处水道−堤岸体系的平均宽度相较于近物源端处大幅提高，但平均沉积厚度反而明显减小；远物源端处仍表现出参数纬度上的回缩，但其平均宽度仍大于近物源端处（图8a）。该时期内水道−堤岸体系在近端与中端处均发育宽度更大、平面展布更广的水道滞留沉积，推断原因为中新世早期相对海平面的下降，使得陆架边缘环境具有不稳定性，陆架坡折区由于海底滑塌作用发育规模大小形态不一的海底峡谷，切割早期高位域时期沉积的陆架三角洲，开辟了上印度扇近海盆地内水道的物源通道。在上陆坡处由于陆坡较陡，主要发育侵蚀性水道，且物源随深水重力流冲击拓宽水道，至下陆坡部位，由于海底坡度变缓，水道沉积满溢外堤，侵蚀性减弱而沉积作用加强，在中物源端及远物源端发育更大规模的水道−堤岸体系。
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图 8 不同空间位置水道−堤岸体系几何学特征差异Figure 8. Geometric characteristics in different spatial positions of the channel-levee system（2）上新世水道−堤岸体系
上新世时期，陆坡峡谷区整体向盆地推进，同时供源峡谷数量增多，规模明显扩大[12]。盆地内水道−堤岸体系整体上呈NE-SW向展布，水道−堤岸体系在中物源端处的平均宽度为17608 m，平均厚度571 m，高于近端与远端的宽度与厚度（图8b）；远物源端处仅有宽度回落幅度较大，平均厚度相比于中物源端处仅略有缩减，且远物源端处水道−堤岸体系的形态似扁平透镜体，水道滞留沉积较薄，在整体上仍表现出形态先增大后减小的折返特征。从整体上看，上新世水道−堤岸体系以水道结构单元为主，平面展布范围较大，砂质沉积范围广，且中物源端的高宽厚度主要以下切水道内部砂质沉积为主。
（3）更新世至今水道−堤岸体系
更新世至今，供源峡谷在数量上有所减少[13]，盆地内水道−堤岸体系在数量上虽然有所减少，但单期次水道−堤岸体系在规模上进一步扩大。在中物源端处的水道−堤岸体系宽度与厚度的参数纬度均远超近物源端处（图8c），其平均宽度自近物源端水道的5328 m发展至中物源端处19087 m，平均厚度自近端547 m至中端738 m，而在远物源端处两个参数相比中端均大幅回落，厚度略薄于近物源端，平均宽度稍大于近物源端处，在规模上表现出典型的折返形态。相较于前两个时期，该时期内水道结构单元展布最广，平面分布范围最大，砂质沉积范围最大。
3.2.2 不同时期水道−堤岸体系几何学特征
在不同期次内发生的专属地质活动影响着水道−堤岸体系的形成，因此，将距物源区远近作为固定量，时间期次为变量，研究水道−堤岸体系在同一地理位置的不同时期所形成的形态、规模特征。
（1）近物源端水道−堤岸体系
近物源端处的水道−堤岸体系几何学特征差异图（图9a）显示，中新世时期水道−堤岸体系的平均宽度为10520 m，平均厚度为629 m，均远超上新世与更新世的平均宽厚数值，这一特征与该时期陆域边缘碰撞产生的大量碎屑沉降对应[15]。在中新世时期近物源端获得更大数量级的碎屑物质，因此形成的水道−堤岸体系在3个期次内规模最大、展布最广；上新世在近物源端处形成的水道−堤岸体系平均厚度又薄于更新世至今时期，推断是由于上新世5.1 MaBP前的海平面快速上升造成了该时期内沉积厚度的差异特征，该期内水道−堤岸体朵体构造的形成位置以及水道延伸距离更远证明了这一点。
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图 9 不同时期水道−堤岸体系几何学特征差异Figure 9. Geometric characteristics in different periods of the channel-levee system development（2）中物源端水道−堤岸体系
中物源端处自中新世至今的水道−堤岸体系平均宽度变化幅度不大（图9b），但平均厚度稳定增加，水道−堤岸体系在此处的沉积演化较为稳定，来自峡谷的物源供给持续且充足，在上新世时期来自陆源的碎屑供应通道增加了两条峡谷来源通道，在上新世末期消失。在中物源端处，水道−堤岸体系的最厚时期为中新世（19755 m），最薄时期为上新世（17608 m），但上新世时期同时也发育了最多的水道−堤岸体系，上新世晚期盆地内共沉积了9条规模不等的水道−堤岸体系。
（3）远物源端水道−堤岸体系
根据远物源端水道−堤岸体系几何学特征差异（图9c），中新世、上新世、更新世至今时期内的水道−堤岸体系在远物源端处均表现出沉积厚度增加的趋势，但平均宽度在总体上略有下降。由于喜马拉雅山脉隆起产生的巨量碎屑持续供应，印度扇近海盆地的沉积物质来源充足，且远物源端处海底坡度较缓，满溢水道泥质沉积丰富，外堤厚度较大，水道−堤岸体在尾端易形成朵体。
3.2.3 几何学数据统计结果分析
根据统计结果，建立不同时期各个位置水道−堤岸体系平均宽度与厚度模式图（图10），可以更加直观地比较上述差异及特征。
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图 10 不同时期各个位置统计结果模式图Figure 10. Statistical models of different positions and different periods在空间尺度方面，近物源端处的中新世时期水道−堤岸体系平均宽度与厚度明显大于上、更新世时期，在中、远物源端则相反。中新世时期由于海平面下降，使得陆架边缘环境具有不稳定性，陆架坡折区由于海底滑塌作用发育规模大小形态不等的海底峡谷，切割早期高位域时期沉积的陆架三角洲，在近物源端由于坡度较陡，主要发育了侵蚀型水道−堤岸体系，至远物源端，由于地形坡度变缓，水道沉积侵蚀性减弱，沉积作用加强，同时由于粗粒碎屑大量堆积于近物源端，在远物源端发育大规模多期次水道−堤岸体系复合结构，远物源端处沉积物发生卸载，部分能量较强的水道携带沉积物继续向深海流入，部分能量较弱的则会散开沉积，从而形成大规模叠置的朵体沉积。
在时间尺度方面，不同时期各个位置的水道−堤岸体系几何学特征变化较为明显，上印度扇内部自中新世到更新世至今呈现出由“单期水道-扁长型”到“多期水道-厚窄型”的演化特点（图7）。中新世水道−堤岸体系多以单期发育为主，水道及天然堤内部结构简单，不同期次水道−堤岸体系空间上相互分隔且距离较远；上新世水道−堤岸体系多以多期叠置为主，水道及天然堤内部可根据下切侵蚀面或强振幅连续界面划分出不同期次，不同二级体系空间上往往发生一定程度叠置；更新世至今水道−堤岸体系规模进一步扩大，以多期叠置为主，内堤岸结构清晰，不同水道−堤岸体系在空间上叠置程度加大。
3.3 上印度扇水道−堤岸体系演化阶段
在海平面周期性升降旋回的不同阶段，深水沉积的沉积供应类型与数量存在差异。一个理想的深水沉积层序具有4个阶段：海退期、低位域期、海侵期、高位域期，上印度扇水道−堤岸体系的演化过程亦受海平面升降约束，在其几何学特征中可以看出深水沉积的阶段性表现。
3.3.1 中新世
综合多类地质、地球物理资料，包括二维多道地震测线（网格密度5 km×5 km、9 km×9 km）剖面解释、钻井数据（Kekra-1、Pak G2-1井）以及对其宽厚参数的统计分析等[14, 27-28]，对中新世上印度扇水道−堤岸体系几何学特征、平面展布进行了分析。其中，二维地震资料分别采集自20世纪90年代和21世纪初，地震数据覆盖了陆坡至盆地超深水环境（200～3500 m以上）。
（1）中新世前期
中新世早期（图11a），深水水道体系主要发育于研究区西北部（靠近陆缘一侧），水道−堤岸体系的平均宽度、厚度较小，砂质沉积较少，相互之间的规模有所差异，在近物源端偶见大规模水道沉积，整体轴向呈NE-SW向。
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图 11 中新世水道−堤岸体系平面展布图Figure 11. The development of the channel-levee system in the Miocene（2）中新世中期
中新世中期，来自峡谷的砂质沉积物持续供给，研究区内发育有6条水道−堤岸复合体系（图11b），数量较早期翻倍，上印度扇深水水道沉积体系正式开始形成，且整体向研究区东部发生明显迁移，呈NW-SE向展布。
（3）中新世晚期
该时期研究区内共发育4条水道−堤岸体系（图11c），数量较中期相对减少，但每个水道−堤岸体的规模较前期增大，宽度与厚度出现明显增加，在参数统计中出现个别水道宽、厚远超平均值的现象，水道沉积中砂质碎屑明显增多。在空间上进一步发生逆时针偏转，呈NNW-SSE向。
中新世时期为印度扇发育的初始时期，印度板块与欧亚板块加速挤压碰撞，碎屑物质通过印度河充注阿拉伯海。除此之外，由于海平面下降以及印度河汛期洪水，渐新世时期于陆架边缘处形成的退积沉积物失稳，以滑动-滑塌-碎屑颗粒流的形式沿陆坡进入上印度扇。上印度扇在中新世时期沉积速率持续增加，在晚中新世达到（20～30）×103 km3/Ma，对该时期内的水道−堤岸体系的沉积演化产生深刻影响[12]，在近物源端与远物源端形成了中新世以来最为宽厚的水道−堤岸体系（图12a）。
3.3.2 上新世
综合前人对印度扇沉积演化的研究[8, 29]，结合参数统计数据分析，上新世时期陆坡峡谷区整体向上印度扇推进，提供陆源碎屑供给的峡谷数量增加，且陆源碎屑数量、规模明显增大，中新世中后期停止、较少供源的峡谷重新开启供源，并且在数量上增多，为上印度扇西北部水道−堤岸体系的形成提供了丰厚物质来源。因此上新世时期盆地内水道−堤岸体系的数量、规模较中新世时期有所扩大，在中物源端形成水道−堤岸体系体量上的峰值（图12b），是上印度扇水道沉积的快速发育期。
3.3.3 更新世至今
通过对研究区内测线L1至测线L3剖面中水道−堤岸体系的参数统计数据进行分析，综合区域地质演化情况[16, 30-32]，由于构造活动趋于稳定，在更新世至全新世期间通过河流输运沉积物质不断累积，水道−堤岸体系的沉积演化多为继承发育，在峡谷-陆坡-盆地存在多条大规模水道−堤岸体系，研究区内的水道−堤岸体系在叠合的基础上表现出更高的宽厚比，在中物源端水道−堤岸体系的宽厚比平均值达到中新世以来的峰值。另一方面，由于水道沉积的顺畅发育，沉积物质经历较长距离搬运，重力流沉积物的粒度在远物源端整体偏细，水道−堤岸体系也在远物源端发生分叉，大量细粒沉积物溢出水道形成较宽的外堤岸，故远物源端宽厚比表现出增大的趋势（图12c），但水道沉积整体仍发育良好。
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图 12 不同时期水道−堤岸体系宽厚比浮动条形图Figure 12. Floating bar chart in width-depth ratio of different periods channel-levee system综上，上印度扇水道−堤岸体系的形成主要经历了3个演化时期：① 中新世时期，水道−堤岸体数量较少，延伸距离短，近物源端接收大量碎屑沉降形成规模较大水道−堤岸体系；② 上新世时期，峡谷供源增加，水道数量、规模增大，延伸距离更远，水道滞留砂质沉积范围占比快速增加；③ 更新世至今，水道数量有所减少，但单一水道−堤岸体系规模更大，下切水道平面分布最宽，水道−堤岸体系在此时期内平稳沉积，叠覆堆积形成复合体系。
据此，上印度扇水道−堤岸体系的形成历程为：“单期水道-侧向迁移-扁长型发育”到“多期水道-垂向叠置-厚窄型”。研究区内水道−堤岸体系在3个时期内的发育演化具有相似的过程，由单一深水水道沉积经过迁移、叠合、继承发育成为复合型水道−堤岸体系，单期水道沉积之上不断发生水道叠覆，多期叠覆后外堤岸宽度逐渐减小，进一步限制了水道在平面上的宽度，使得多期水道累积后形成“厚窄型”的整体形态（图13）。
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图 13 中新世以来上印度扇整体水道−堤岸体系沉积演化模式Figure 13. Sedimentary evolution model of the Upper Indian fan integral channel-levee system since the Miocene4. 结论
（1）根据地震剖面识别出的水道侵蚀界面，上印度扇中新世以来的水道−堤岸体系大致可划分为3期：中新世、上新世和更新世至今。其中，水道−堤岸体系在中新世中期发生逆时针扭转，水道整体向NW-SE向偏转，期间主要以单期发育为主，水道沉积内部结构简单，未见其他期次下切侵蚀面，内堤岸发育不完全，外侧主要以天然堤横向拓展为主；上新世水道−堤岸体系垂向多期次叠覆较多，内堤岸发育，水道滞留沉积厚度增加；更新世至今水道−堤岸体系的规模进一步扩大，水道多以叠置继承沉积存在，内部堤岸结构清晰。
（2）水道−堤岸体系在形成初期往往形成宽度、厚度均较大的形态，在后续的继承发育过程中，后期叠覆水道−堤岸体系受到早期水道结构的限制，宽度往往与初期水道宽度相似。而上印度扇水道−堤岸体系在3个阶段的发育初期均表现出宽度大、深度小的发育特点，依据几何学特征分析，中新世以来上印度扇水道−堤岸体系的发育存在清晰的几何学“折返”特征，在形成过程中表现出由“宽浅型”结构向“窄深型”结构发育的深水沉积特征。
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图 2 E271、E272站位沉积物中典型正构烷烃各链长分布图
Figure 2. Distribution patterns of chain lengths of typical n-alkanes in sediments from the E271 and E272 stations
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图 3 E271、E272站位沉积物中脂肪酸类型占比分布图
Figure 3. The proportion of fatty acid types in the sediments from E271 and E272 stations
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表 1 沉积物中正构烷烃的参数
Table 1 Parameters of n-alkanes in sediments
正构烷烃参数 计算方法 指示意义 CPI[32]（碳优势指数） CPI1=1/2（ΣC17～21（奇）/ΣC16～20（偶）+ΣC17～21（奇）/ΣC18～22（偶）） CPI1、CPI2、CPI分别指示前峰群、后峰群和整体正构烷烃的碳优势，进一步指示沉积物质来源。 CPI2=1/2（ΣC29～35（奇）/ΣC28～34（偶）+ΣC29～35（奇）/ΣC30～36（偶）） CPI=1/2（ΣC17～35（奇）/ΣC16～34（偶）+ΣC17～35（奇）/ΣC18～36（偶）） ACL[18-20]（平均链长） ACL=（Σ[Cj]×i）/（Σ[Ci]） 反映一定碳数范围内正构烷烃含量分布集中的碳数链长，指示陆源与海源的相对输入情况。 ΣT/ΣM[33] ΣT/ΣM=ΣC25～35/ΣC15～21 消除粒度和沉积速率的影响，指示陆源相对于海源的输入情况。 
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表 2 沉积物中正构烷烃和脂肪酸的参数
Table 2 Parameters of n-alkanes and fatty acids in sediments
样品编号 正构烷烃（ALK） 脂肪酸（FA） TALK/ (μg/g) CPI1 CPI2 CPI ACL ΣT/ΣM TFA/ (μg/g) SFA/% MUFA/% PUFA/% C22:1n9/% E271 2.21 0.97 1.29 0.72 29.64 4.18 93.55 50.59 36.62 12.78 29.02 E272-1 1.85 0.88 2.09 1.02 27.03 3.77 59.71 52.13 36.90 10.97 27.79 E272-2 1.10 0.72 1.90 0.93 25.21 2.03 58.68 53.04 35.69 11.27 32.38 E272-3 2.95 0.68 1.66 0.81 29.62 3.21 58.63 47.46 40.77 11.77 15.39 E272-4 1.39 0.85 2.17 1.67 25.31 1.88 87.05 68.98 21.54 9.48 19.31 E272-5 1.77 0.84 0.47 0.38 25.95 1.92 75.38 63.55 26.07 10.38 32.25 E272-6 1.69 0.73 1.45 1.16 24.06 1.14 85.18 50.30 39.05 10.65 32.27 E272-7 1.32 0.88 2.27 1.39 24.74 1.68 50.71 45.85 40.78 13.37 25.55 E272-8 0.85 1.00 2.88 1.55 24.32 1.90 55.12 56.07 33.25 10.68 23.06 E272-9 0.86 1.70 1.14 0.97 26.06 2.97 52.66 58.05 30.58 11.36 27.11 E272-10 1.24 1.14 0.72 1.09 26.42 2.53 63.65 54.45 34.69 10.85 17.11 E272-11 1.46 0.95 1.20 0.79 26.02 2.72 70.61 66.03 23.25 10.72 31.51 E272-12 2.03 0.74 0.97 0.79 25.69 2.05 69.46 50.27 39.30 10.44 34.74 E272-13 2.24 0.72 0.86 0.72 26.09 2.33 72.31 44.74 43.59 11.67 28.27 注：TALK：正构烷烃总含量；TFA：脂肪酸总含量；SFA：饱和脂肪酸；MUFA：单不饱和脂肪酸；PUFA：多不饱和脂肪酸。
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表 3 太平洋喷口流体、硫化物、生物和沉积物的总脂肪酸含量
Table 3 Total fatty acid contents in sediments, vent fluid, sulfide, and bacteria mat from the Pacific Ocean
地区 样品类型 总脂肪酸含量/(μg/g) 东太平洋海隆13°N热液区[15] 喷口流体 1.8～6.1，均值3.3 喷口水颗粒物 41.4～73.8 热液沉积物 1.14 洋脊附近4～40 km的沉积混合物 0.46～1.37 东太平洋赤道中部140°W[54] 表层沉积物 1.2～32.2 东太平洋北部胡安·德富卡洋脊[13,55] 热液喷口泥质沉积物磷脂脂肪酸（PLFA） 247 活动烟囱硫化物 2.21～4.07 中太平洋海隆175°E、15°S～48°N[41,56] 海底表层沉积物 1.82～23.8，均值7.93 西太平洋马努斯热液活动区[14] Calyptogena（热液区蛤）群落和白色菌席 131 菌席内部（靠近管状蠕虫群落） 184 西太平洋伊豆-小笠原热液活动区[14] 活动烟囱底部，菌席（无明显的生物群落） 13.2 菌席处（无明显生物群落） 42.2 西太平洋冲绳海槽Iheya海脊[14] 与死亡的Calyptogena群落相距20 m的地方 15.7
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