印度尼西亞/蘇拉威西海的地質
蘇拉威西海 面積為 400,000 平方公里,平均水深略高於 5 公里,地殼厚度約為 6-7 公里(Murauchi 等人,1973 年)。該盆地東部與桑吉赫島弧和菲律賓南部接壤,南部與蘇拉威西島北臂接壤,西部與加里曼丹島接壤,北部與蘇祿群島接壤。俯衝發生在科塔巴託海溝(東北部)和蘇拉威西盆地南部(北蘇拉威西海溝)。
在卡里格 (1971) 的觀點中,蘇拉威西海是一個弧後盆地,而李和麥凱布 (1986) 將蘇拉威西盆地解釋為一個古老的大型海洋盆地的碎片,其中班達海、蘇拉威西海和蘇祿海只是殘餘部分,現在被活動碰撞帶和俯衝帶分割。他們識別出了走向 65oE 的磁異常 30-33,代表著 65-72 Ma 的地殼年齡,表明了馬斯特裡赫特期海床擴張。哈奇森 (1989) 同意李和麥凱布對海洋地殼玄武岩(燧石-閃長巖組合)的解釋,這種玄武岩在沙巴東南和蘇祿群島以及菲律賓的鄰近地區普遍隆起,並且在測年時,它們具有晚白堊世年齡,相當於異常 30-31。線條的年齡逐漸向西北方向減小,延續了在班達海中發現的平行模式。它們的平行性和規律性表明蘇拉威西海也代表了印度洋岩石圈的一部分,被困在更年輕的弧溝系統後面。西爾弗和蘭金 (1991) 為蘇拉威西海盆地提出了三種替代模型:一個較老海洋盆地的碎片(例如印度洋北部、西菲律賓海盆地或摩鹿加海)、一個弧後盆地或一個由大陸邊緣裂谷形成的盆地(例如東南亞)。霍爾 (1996) 提出了該地區構造歷史的模型,並指出蘇拉威西海盆地和西菲律賓海盆地以前是相連的。尼科爾斯和霍爾 (1999) 測試了該模型,並得出結論,基底年齡、化學成分和上覆地層序列的性質與蘇拉威西海和西菲律賓海盆地形成一致,它們在始新世中期(50-37 Ma)是同一個盆地的一部分。該盆地是由適應印度洋板塊北移的北傾俯衝帶後面的擴張形成的。蘇拉威西海-西菲律賓海盆地的擴張在始新世晚期停止,到漸新世晚期結束時,這兩個地區開始分離,首先是走滑斷層,然後是匯聚板塊邊界。
蘇拉威西海的地層基於 ODP 第 124 航次鑽探的兩個鑽孔(Rangin 等人,1990 年)。第一個鑽孔(767 號)位於盆地東北部最深的部分之一,水深 4900 米;連續取芯提供了從基底玄武岩開始的近 800 米沉積剖面。第二個鑽孔(770 號)位於隆起的基底的較淺區域,水深略高於 4500 米,距離 767 號鑽孔 50 公里。遇到了較薄的沉積層序(420 米),並且僅在下部 80 米處連續取芯,因為該鑽孔的主要目標是取樣基底岩石。以下地層描述摘自尼科爾斯和霍爾 (1999)。
始新世中期至中/上中新世
在兩個鑽孔中遇到的基底都是玄武岩,具有強烈的 MORB 親和性,岩石的地球化學表明了這一點(Silver 和 Rangin,1991 年;Spadea 等人,1996 年)。在 767 號鑽孔中鑽探的層序的下部由 80 米的棕色遠洋泥岩組成,其中含有放射蟲、魚齒和錳微結核。該單元的沉積速率很慢,為 2-6 米/Ma。在 770 號鑽孔中,類似厚度的地層也發現了相同的沉積速率,但認為沉積發生在較淺的水中,因為鈣質奈米化石的儲存表明沉積在碳酸鹽補償深度或其上方。始新世至漸新世蘇拉威西海的 CCD 將位於這兩個鑽孔之間的深度(Smith 等人,1990 年)。
中/上中新世
在 767 號鑽孔中鑽探的層序的特徵發生了明顯變化,大約在海床下 700 米處。棕色遠洋泥岩被生物擾動的灰綠色近岸泥岩取代,儘管在此處粘土礦物學沒有變化(Smith 等人,1990 年)。在海平面以下約 650 米處,層序中出現了第一個明顯的濁積岩。大多數再沉積單元由粉砂質泥岩組成,被解釋為遠端細粒濁積岩沉積物(Betzler 等人,1991 年),但也有一些較厚的單元(高達 3.6 米),它們由石英砂和粉砂組成,底部清晰,呈正常分級。這些石英砂岩中含有碳質物質,主要是以細分散的煤化植物殘骸的形式沿薄層出現,但也以較大的(超過 1 釐米)煤礫的形式出現。由於濁積岩的湧入,767 號鑽孔的沉積速率在這個地層段中比之前高了一個到兩個數量級(高達 109 米/Ma)。最有可能的石英濁積岩來源是加里曼丹島南部和東部的隆起地形,因為它們是當時與蘇拉威西海相鄰的唯一大面積大陸地殼。由於北蘇拉威西海溝在中新世晚期的形成,蘇拉威西島的測深變化導致濁積岩轉移到盆地的南部(Nichols 和 Hall,1999 年)。除了矽質碎屑濁積岩的湧入外,再沉積的石灰岩層約佔該地層段的 10%。這些石灰岩層厚度從幾釐米到幾十釐米不等,通常是分級的碳酸鹽粉砂岩和鈣質泥岩,其中含有少量陸源碎屑物質。這些碳酸鹽濁積岩含有有孔蟲和奈米化石,為該單元上部的年齡提供了限制。在 770 號鑽孔中既沒有發現富含石英的濁積岩,也沒有發現碳酸鹽濁積岩。這些再沉積單元的缺失可能是因為重力流限制在盆地的較深部分,儘管該鑽孔的間斷取芯可能意味著漏掉了濁積岩單元。
上中新世-全新世
767 號鑽孔中取芯的地層層序的上半部分是晚中新世至全新世。沉積物主要由近岸粉砂和粘土組成:粉砂由火山碎屑和晶體碎屑組成,粘土部分主要由蒙脫石組成。全新世地層剖面中出現薄的火山灰層。由於該盆地這部分一直處於 CCD 以下,直到現在,沉積物中的碳酸鹽含量非常低(3-4%:Smith 等人,1990 年)。這段時間的沉積速率為 33 至 60 米/Ma。770 號鑽孔的這段時間的取芯不完整,但回收的泥岩中含有比 767 號鑽孔更多的碳酸鹽,如奈米化石和泥灰岩。因此,在這段時期內,這個較淺鑽孔的沉積發生在 CCD 以上或接近 CCD。