南海生物礁是什麼

❶ 我國南海有哪些海洋資源

3. 豐富的礦產資源
1）油氣資源
南海陸架新生代地層厚約2000～3000米，有的達6000～7000米。第三紀沉積有海相、陸相及海陸交互相，具有良好的生油和儲油岩系。有三角洲、生物礁、古潛山等多種儲油類型。珠江口大型沉積盆地面積約15萬平方千米，沉積厚度為幾千米，盆地中心達7500-11000米，沉積岩主要由上、下第三系組成，有良好的生油層、儲油層和成群的構造圈閉。北部灣盆地4萬多平方千米，沉積厚度為數千米，最大7000米，且生油、儲油條件好，水淺、離岸近，是油氣豐富的地區；鶯歌海盆地面積約7萬平方千米，沉積厚度達6000-7000米，主要為第三系地層，有8個二級構造和兩個礁塊帶。1977年-1980年，中國石油部門對上述3個盆地分別進行鑽探，獲得了工業油氣流；1980年開始，中國又與法國、英國、美國等合作打出若干口原油質量好、比重輕、含硫低的高產油氣井。從長遠看，南海深水石油儲油潛力比東海、黃海都要大。南海石油潛力最大的地段是中國台灣和海南島之間的大陸架一帶；另外，越南到加里曼丹島之間的最寬陸架區，其中生代和第三紀的沉積厚度很大，已探明石油儲量為6.4億噸，天然氣儲量9800億立方米，是世界海底石油的富集區。某些國外石油專家認為，僅南沙海域的石油資源量可達418億噸，南海可能成為另一個波斯灣或北海油田。
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南海天然氣資源相當豐富。在我國10個主要的沉積盆地中，以珠江口和鶯歌海盆地資源豐度最高，在我國已發現的天然氣儲量中，南海西部海域佔50%。僅臨近海南島的鶯歌海盆地就探明儲氣量達2147億立方米，而整個南海至少可以找到250個油氣田，有12個可望成為大型油氣田，其中儲凄涼達968億立方米的崖13-1氣田已經投產，並向廣東和香港供氣。
1998年的統計資料顯示，南海周邊國家已在南沙海域鑽探了1000多口油氣井，找到了97個油田和含油構造，95個氣田和含氣構造，其中位於我國斷續線以內的油田28個，氣井225個；石油總產量每天達兩百多萬桶，主要開采國家為馬來西亞（每天75萬桶）、越南（35萬桶）、印度尼西亞（21萬桶）、汶萊（19萬桶）、泰國（17萬桶）；天然氣產量達25100億立方英尺（馬來西亞14370億立方英尺，汶萊3340億立方英尺）。
1998年，我國在南海海域的石油產量達1362萬噸（其中南海東部產量1255萬噸，南海西部107萬噸），是我國最大的海上油田。隨著開發力度的加大，南海石油產量將進一步增長。南海地區將成為我國未來的主要能源供應來源。

2）南海周邊三省區礦產資源品種繁多，部分礦種蘊藏量在全國具有重要地位。
全國已經探明有工業儲量的148種礦產中，海南島已探明具有一定開發利用價值的礦產有57中；探明有各級儲量規模的礦床126個，其中大型礦床31個，中型礦床31個，小型礦床64個。在國內佔有重要位置的優勢礦產主要有玻璃石英砂、天然氣、鈦鐵礦、鋯英石、藍寶石、水晶、三水型鋁土、油頁岩、化肥灰岩、沸石等10多種。其中石祿鐵礦的鐵礦儲量佔全國富鐵礦儲量的70%，品位也居全國第一；鈦礦儲量佔全國的70%；鋯英石儲量佔全國的60%。此外，黃金、水泥灰岩、花崗石材、礦泉水等分布較集中，礦種相對配套，開采方便，所以具有重要的開發價值。
廣東目前已找到礦產116種，探明儲量的有89種，產地1400多處。廣東的高嶺土、泥炭、冶金用粗面岩、鍺、碲等礦產儲量全國第一。
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廣西是有色金屬的富集區，素有「有色金屬之鄉」的稱好，已發現的礦種有近百種。探明儲量的有70多種，儲量居全國前十位的有53種，銦儲量居世界第一，比世界其他國家儲量的總和還要多；錳、錫礦儲量均佔全國總量的1/3；釩、鎢、鋅、銻、銀、鋁、滑石等在全國佔有重要地位。此外，廣西河流眾多，落差大，水流急，水能資源豐富。

3）未來新能源-可燃冰
可燃冰是甲烷和水結合而成的水合物，在海底的低溫和壓力下，甲烷被包進水分子中，形成一種冰冷的白色透明結晶，稱為「甲烷水合物」，由於它外表看上去像冰，但又具易燃特性，能像蠟燭一樣燃燒，故又稱為「可燃冰」。目前，可燃冰主要分布在東、西太平洋和大西洋西部邊緣，是一種極具發展潛力的新能源，但由於開采困難，海底可燃冰至今仍原封不動地保存在海底和永久凍土層內。可燃冰有望取代煤、石油和天然氣，成為21世紀的新能源。科學家估計，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當於4000萬平方公里，是迄今為止海底最具價值的礦產資源，足夠人類使用1000年。全球迅速發展下，石油和天然氣成為人類不可或缺的必需品，但據資料顯示，目前全世界已探知的原油約佔地球總原油量的80%，已探明的天然氣約占總儲量的60%，消耗速度很快，能源危機像懸在人類頭頂的一把劍，尋找新能源成為當務之急。較早前，加拿大一艘漁船在出海捕魚時，無意中發現一塊巨大的海底可燃冰（學名：天然氣水合物），再次引起科學家對開發這種新能源的興趣，並希望能在10至30年內進行商業開采，使可燃冰能取代煤、石油和天然氣，成為21世紀的新能源。
可燃冰由海洋板塊活動而成。當海洋板塊下沉時，較古老的海底地殼會下沉到地球內部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣湧上表面。當接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產生化學作用，就形成水合物。可燃冰有很強的吸附天然氣能力，1個體積單位的可燃冰可以分解為164個單位的天然氣及0.8個單位的水，也就是說1立方米的可燃冰釋放出來的能量，相當於164立方米的天然氣。由於可燃冰燃燒時不會產生殘余物，而且使用方便、清潔衛生，能減少環境污染，因此，科學家們一致認為：可燃冰可能成為人類新的後續能源，幫助人類擺脫日益臨近的能源危機。目前，國際間公認全球的可燃冰總能量，是地球上所有煤、石油和天然氣總和的2至3倍。
科學家估計，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當於4000萬平方公里，是迄今為止海底最具價值的礦產資源，足夠人類使用1000年。
長期以來，有人認為亞熱帶地區的我國南海海域不可能存在「可燃冰」，因為這里沒有凍土帶。然而，不久前，廣州地質調查局利用地震波探測海底地表反射，發現了中國南海區域有「可燃冰」存在。由於特殊的物理性能，天然氣和水可以在溫度攝氏2度至5度內結晶，而南海海底600米至2000米以下的溫度和壓力都很適合「可燃冰」的生成。據估計，我國南海海底有巨大的「可燃冰」帶，能源總量估計相當於中國石油總量的一半。

❷ 南海盆地生物礁形成條件分析

生物礁由生物生長堆積而成，其形成條件與造礁生物的生存環境相關，主要包括：①海水的溫度、鹽度和溶解氧的含量；②海水深度、透光度和海平面的升降變化；③季風、海流、熱帶氣旋和太陽輻射（Steers J A et al.,1977；鍾晉梁等，1996）。南海處於赤道以北的低緯度地區（中國科學院《中國自然地理》編輯委員會，1979；韓舞鷹等，1984），具備生物礁形成的①和③兩項基本條件。但是，海水深度、透光度和海平面的升降變化在南海不同海域和不同發育時期具有一定的變化，受控於南海盆地形成和演化。因此，南海盆地的構造演化過程和特徵決定了生物礁的形成和發育趨勢。

6.1.1.1 南海盆地構造演化對影響生物礁形成的地形地貌和物源供給格局的約束

整體上看，南海盆地的形成處於岩石圈伸展減薄的統一構造背景之下，經歷了古新世－早漸新世斷陷、晚漸新世－中中新世洋殼擴張和晚中新世－全新世區域熱沉降等演化過程（圖6.1），控制著南海海域次一級含油氣盆地的形成和演化，同時伴隨著生物礁的生成和發展。

古新世－中始新世南沙地塊尚未從華南地塊分離出來，而是共同作為古南海北部的大陸邊緣（Steers J A et a1.,1977；鍾晉梁等，1996；中國科學院《中國自然地理》編輯委員會，1979；韓舞鷹等，1984；魏喜等，2005、2006）。珠江口、瓊東南、中建南、南薇西、北康、禮樂、西北巴拉望以及民都洛－帕奈等盆地均靠近華南大陸一側，是在岩石圈伸展和拉張背景下形成的一系列地塹和半地塹。此時西沙與華南相連，是華南大陸的一部分，是瓊東南盆地東南側地勢較高的盆緣隆起帶。該期全區處於古南海北部大陸邊緣，整體沉積環境是南海北陸，如珠江口盆地為陸相環境，而禮樂灘為海相環境。中始新世晚期，南海發生新生代以來第二次張裂活動（西衛運動），海水逐漸從東南側灌入。後來受全球海平面下降影響，南海海域大部分沉積盆地露出水面，遭受風化剝蝕。

晚始新世－早漸新世南海海盆開始擴張，南沙地塊逐漸離開華南大陸，形成南海海灣（圖6.1）。珠江口和瓊東南兩個盆地繼續處於華南大陸邊緣，物源方向仍為北西向，主要為陸相環境。但早漸新世斷裂活動增強，地形高差增大，盆地南側及其凹陷區發生海侵。中建南盆地表現為陸相湖盆向大陸邊緣海盆的逐漸過渡，海盆范圍明顯擴大，北、西、南為物源區，海水由東南和東北側侵入（黃企洲等，1994）。西沙仍處於隆起狀態，遭受風化剝蝕，是瓊東南和中建南盆地的物源補給區。此時南沙地塊是古南海和新南海之間的一個半島，物源自半島中央高部位向南北兩側供給。南薇西盆地以海陸交互相沉積為主。早漸新世，海侵范圍擴大，盆地快速沉降，除西北部為陸相環境外，其他地區均為海相環境（韓舞鷹等，1984）。北康盆地沉積了一套陸相－海相砂泥質沉積岩，自東向西依次為半深海、淺海、濱海、三角洲和沖積平原（施和生等，2003；夏戡原，1996）。禮樂盆地和曾母盆地沉積了濱海－淺海－半深海相的碎屑岩和生物礁灰岩（徐行等，2002；鍾建強等，1994；陳玲，2002;Nguyen Trong Tin et al.,1995）。

圖6.1 南海不同演化階段含油氣盆地位置和海域范圍示意圖

（據魏喜等，2005）

①～⑩分別是珠江口、瓊東南、鶯歌海、中建南、南薇西、北康、曾母、禮樂、北巴拉望、萬安等盆地；SCS、DG、RB和NPB分別為華南陸坡、南沙危險灘、禮樂灘和北巴拉望

晚漸新世－中中新世，由於洋殼擴張，南沙地塊從華南大陸裂離，並定位於目前位置。該期各盆地均為海相環境，但物源方向發生顯著變化。珠江口和瓊東南盆地繼承西北側物源，由於海水進一步由南向北入侵，東沙隆起逐漸遠離物源，有利於生物礁生長。如珠江口盆地東沙隆起從早中新世到中中新世末生物礁從隆起的邊緣到隆起的高部位逐層呈階梯狀分布（圖6.4），說明海水逐漸加深（鍾晉梁等，1996）。西沙隆起區也逐漸下沉，形成水下高地，是生物礁生長的有利場所。南沙地塊由於逐漸向低緯度地區漂移，遠離物源，因此，為台地碳酸鹽岩和生物礁相沉積創造了條件。如禮樂盆地沉積了淺海碎屑岩、碳酸鹽岩和生物礁灰岩（韓舞鷹等，1984）。曾母盆地南部為淺海－半深海相砂泥岩、台地相碳酸鹽岩和生物礁灰岩。亞洲最大的L氣田就是該期形成的生物礁（Nguyen Trong Tin et a1.,1995）。早中新世萬安盆地的伸展作用誘發海侵，開始沉積淺海砂泥相、台地灰岩相、生物礁相和半深水偏泥相（黃企洲等，1994；施和生等，2003）。

晚中新世以後南海盆地停止擴張，南海海域各含油氣盆地已處於現今位置（圖6.1）。該期區域性差異升降明顯，沉降、沉積中心由東北向西南轉移，致使晚中新世以來的地層在西南方向明顯加厚。沉積格局與以前相比發生明顯改變，表現為自海盆周緣向中心地勢逐漸降低，沉積活動以周圍大陸為源區，以珠江（北部）、紅河（西北部）、湄公河（西南部）、拉讓河和巴蘭河（南部）等主要水系為搬運動力的格局（圖6.2）。

圖6.2 南海盆地生物礁發育趨勢

（據魏喜等，2006）

①～⑤分別是珠江、紅河、湄公河、拉讓河和巴蘭河等三角洲；⑥是南沙海槽

另外，在南海盆地的形成過程中，由於岩石圈伸展減薄，誘發地慢岩漿上侵，形成水下火山高地，為生物礁的形成創造了地形地貌條件（圖1.1）。

6.1.1.2 大型三角洲制約生物礁的生成和分布

南海北、西、南三側的珠江、紅河、湄公河、盧帕爾河、拉讓河和巴蘭河等大型水系地質時期長期存在，成為陸源碎屑物質機械搬運的主要動力，相應的形成南海著名的大型三角洲，如（古）珠江三角洲、（古）湄公三角洲、（古）拉讓三角洲和（古）巴蘭三角洲等。研究表明，南海海域生物礁的生長發育明顯受河流三角洲的制約。在遠離陸地和不被河流三角洲波及處，物源供給有限，是台地碳酸鹽岩和生物礁形成的有利地區（張莉等，2003）。如南海西南部海域生物礁在拉讓河和巴蘭河兩大三角洲之間發育有南康大型生物礁群，在拉讓河三角洲西側發育有納土納生物礁群。但在三角洲波及部位生物礁不發育（圖6.2、圖6.3）。

圖6.3 南海西南部海域碳酸鹽台地和生物礁與河流三角洲沉積的消長關系

（據魏喜等，2006）

6.1.1.3 海平面升降控制生物礁類型和發育規模

圖6.4 東沙隆起碳酸鹽台地和生物礁的沉積演化

（據魏喜等，2005）

海水浸退速度影響著生物礁的生長和類型。海平面緩慢上升，生物礁以加積和進積為主，形成補丁礁、台地邊緣礁和塊礁，在台地一側常伴隨生物灘相。如果海平面快速上升，僅在個別高地發育生物礁，以加積為主，形成塔礁和環礁。當相對海平面上升速度更快時，生物礁便被海水淹死，形成泥晶灰岩和泥岩緻密段。達到最大海泛面後，相對海平面開始緩慢下降生物礁以向海進積為主，形成水退岸礁，呈楔狀，具下超結構。當相對海平面快速下降時，導致生物礁暴露水面而遭受風化剝蝕和淡水淋濾溶蝕。這種條件下，可以在礁前盆地形成低位扇。同時，海侵方向決定生物礁的生成順序，如珠江口盆地東沙隆起從早中新世到中中新世末隨著海水逐漸加深，生物礁從隆起的邊緣到隆起的高部位逐層呈階梯狀分布（施和生等，2003）（圖6.4）。南海盆地形成至今經歷了禮樂、西衛、南海、南沙等構造運動，引起多次相對的海平面升降，形成了豐富多彩的生物礁群系。

南海盆地廣泛分布著生物礁。南海演化決定了生物礁形成具有南早北晚，東早西晚的發育規律（龔再升等，1997；呂炳全等，2002）。如南海東南部的巴拉望盆地在晚始新世便有生物礁生成，而北部的珠江口－瓊東南盆地直到晚漸新世－中新世以後才開始形成生物礁（圖6.5）。整體上看，南海盆地中新世以後為生物礁繁盛期。生物礁分布受南海不同海域的構造特徵制約。其中，深海盆洋殼區、海溝海槽區和大型三角洲波及區缺乏生物礁生長發育的地貌、水深、海水純凈度等條件，不利於生物礁生長發育；而北、西、南陸架和陸坡除三角洲波及區外多具良好的生物礁生成環境，是生物礁發育有利地區（圖6.2）。

圖6.5 南海不同盆地台地碳酸鹽岩和生物礁發育特徵對比

❸ 生物礁性質

現代生物礁造礁生物主要是珊瑚，因此又稱為珊瑚礁。古代生物礁造礁生物比較復雜，除珊瑚外還有其他不同的造格架生物，且不同時代造格架生物類型有所不同（齊文同，2002;Fagerstrom J A,1987；王國忠等，1991；丁連芳等，1991;Stiller F,1999；范嘉松等，1985；余素玉，1982）。

（1）前寒武紀以藍綠藻為主要生物，形成疊層石。

（2）早古生代寒武紀以古杯類為主要造格架生物；奧陶紀以海綿和苔蘚蟲為主要造格架生物，晚期伴生有珊瑚、棘皮類和藍綠藻。

（3）古生代中期以層孔蟲和珊瑚占優勢，並出現棘皮類、藍綠藻和紅藻。

（4）晚古生代石炭紀早期以苔蘚蟲占優勢，並有棘皮類；中晚期以葉狀藻為主；二疊紀生物門類較多，有鈣質海綿、苔蘚蟲、水螅類、棘皮類、藍綠藻和紅藻等。

（5）三疊紀中晚期至新生代，造礁生物單一，以六射珊瑚為主，局部海域以牡蠣或藻類為主。在白堊紀，厚殼蛤類佔一定優勢。

由此可見，在生物礁演化的整個地質歷史時期，三疊紀是一個劃時代的重要時期。早三疊世時期，世界各地均未發現生物礁。以此為界，以前的各個時代造礁生物種類繁多，而以後的各個時代造礁生物較為單一，以六射珊瑚為主，僅在局部海域出現藻類和牡蠣。圖3.1是新生代仍然發育的造格架生物的演化特徵。

西沙海域生物礁發育於晚新生代，根據西沙群島琛航島西琛1井鑽探研究結果（許紅等，1989），主要造礁生物為造礁鈣藻（表3.1），其次為六射珊瑚、八射珊瑚、海綿和軟體類等。附礁生物豐富，特別是底棲大有孔蟲（表3.2）。西琛1井造礁鈣藻化石可分為三類，即紅藻門殼狀珊瑚藻、有節珊瑚藻和綠藻門仙掌藻，共9屬43種，含量20%～80%（表3.1）。這些藻類貫穿於生物礁發育的始終，具有較強的抵抗風浪能力，在生物礁剖面中厚度巨大，超過200m。根據生物礁的生物組成，確定西沙海域晚新生代生物礁主要是植物藻礁，其次為珊瑚礁。

南海北部的珠江口和鶯歌海盆地的生物礁具有類似的造礁和附礁生物（許紅等，1989）。如珠江口盆地的惠州33—1—1井，造礁生物主要是紅藻，達10屬41種，其次為六射珊瑚、苔蘚蟲和海綿等；鶯歌海盆地鶯6井主要造礁生物是珊瑚藻，發現8屬21種。說明南海晚新生代植物藻礁可能普遍存在，而珊瑚礁相對較少。

圖3.1 新生代仍然發育的造格架生物的演化特徵

（據齊文同，2002，整理）

表3.1 西沙海域西琛1井的造礁鈣藻化石

續表

續表

（據許紅等，1989，整理）

❹ 南海第三紀生物礁及其含油氣性

邱燕

摘要本文收集我國和周邊國家大量的油氣勘探資料，綜合分析南海沉積盆地第三紀生物礁的分布、類型和岩性特徵，探討了珠江口盆地、鶯歌海盆地、瓊東南盆地、萬安盆地、曾母盆地和巴拉望盆地生物礁的含油氣性，認識到良好的生、儲、蓋組合和運、圈、保各項條件較好又能彼此配合，可使盆地具很好的含油氣性，而礁體儲油物性和生油岩的好壞又是含油氣性評價的關鍵因素，有利的圈閉條件和運移條件也是重要的影響因素。通過分析熱認為，本區各盆地第二紀生物礁的含油氣性可分為三等：珠江口盆地和曾母盆地最好，萬安盆地和巴拉望盆地次之，鶯歌海盆地和瓊東南盆地較為遜色。

關鍵詞南海第三紀生物礁含油氣性生、儲、蓋特徵運移、圈閉和保存條件

1引言

生物礁油氣藏是一種典型的岩性油氣藏，因具有物性好、產能高、採收率高及勘探開發成本低等特點而倍受人們重視。最近數十年來世界上許多國家由於礁油藏的開采而一躍成為重要的產油國。近十年礁油氣藏尤其是海上生物礁油氣田的開采，使人們越來越重視生物礁及其油氣資源的研究，各種研究技術和理論也日臻完善。

20世紀50年代末，南海周邊國家在納土納盆地、曾母盆地、巴拉望盆地等區發現了生物礁。1979～1983年，南海石油公司在珠江口盆地發現和圈定了4.4×10⁴km²的碳酸鹽岩台地、1.76×10⁴km²的生物灘及百餘個各種類型的第三紀生物礁體^[1]。阿吉普石油公司於1984年鑽探惠州33-1-1井，獲411.7m³/日高蠟原油，由此發現南海北部陸架第一個生物礁油氣田。數十年的勘探在南沙地區至少發現了30多個礁型油氣田，在曾母盆地南康台地發現18個大型生物礁油氣田。可見南海第三紀生物礁具有優越的成烴—成藏條件。

南海多種類型生物礁的發育及世界各國對南海礁油藏的勘探和開發，使該區成為得天獨厚的研究生物礁及其油氣資源效應的理想場所。本文選擇南海新生代沉積盆地第三紀生物礁做深入細致的分析，認識不同盆地生物礁發育結構及其含油氣性，為開拓油氣勘探新領域，進而為邊緣海含油氣盆地資源遠景評價提供科學依據。

2研究方法

2.1生物礁的鑒別和層序地層分析

在浩瀚的海洋中，含油氣盆地的勘探和研究主要依賴於地球物理資料。生物礁在地震時間剖面上的反射非常特徵，較易識別，因此准確識別生物礁在地震剖面上的反射特徵是研究生物礁的前提。

生物礁的鑒別首先是圈定碳酸鹽岩的分布范圍，再利用地震剖面和鑽井資料綜合確定生物礁體。碳酸鹽岩在地震剖面上表現為強振幅、連續性好、波形穩定的強反射界面^[2]。來自生物礁的各種地震參數諸如振幅、頻率、連續性等均與圍岩不同，導致生物礁在外形、頂面、內部、底部、礁體周緣等部位的反射有其特殊性。根據反射形態可區分環礁、塊礁、補丁礁、台地邊緣礁和塔礁等不同類型的礁體。

應用層序地層學分析盆地的構造、沉積、岩性、岩相等地質條件，確定生物礁的生長特徵及其盆地發育、構造地層的關系^[3]也是生物礁分析的關鍵。

2.2鑽井資料分析

利用鑽井資料鑒定各類造礁生物及生態特徵，識別造礁生物及附礁生物的種屬與結構特徵，研究生物礁儲層的孔隙類型、孔隙度和滲透率，同時分析與之有關的油源岩和蓋層特徵。主要手段為岩心觀察、岩石薄片分析、古生物分析、岩石化學分析和測井資料分析等。

2.3生、儲、蓋、運移、圈閉、保存條件分析

生儲蓋條件及其組合、運移、圈閉、保存條件的好壞直接影響盆地的含油氣性。豐富的生油母質（乾酪根）是生成油氣的物質基礎，乾酪根類型可分為三類——腐泥型、腐植型和過渡型；儲集層的基本特徵是孔隙性和滲透率，決定孔隙性和滲透率的根本因素是孔隙結構：蓋層直接影響油氣在地殼中聚集和保存條件，而油氣運移又是形成油氣聚集的不可缺少的環節；圈閉是油氣藏形成的基礎，一般以圈閉的成因來劃分油氣藏類型。

3結果與討論

3.1生物礁分布、類型與岩性特徵

南海中新世時期由於氣候、環境及古地理等條件的改變，使陸源碎屑沉積減少，碳酸鹽岩和生物礁的發育在許多盆地的沉積中佔了主導地位。這些第三紀生物礁後來成為油氣聚集的有利場所。截至目前，南海已發現第三紀生物礁的盆地有鶯歌海、瓊東南、珠江口、萬安、曾母和巴拉望等盆地（圖1）。

3.1.1鶯歌海盆地生物礁

鶯歌海盆地生物礁一般生長在濱海地帶，主要類型為邊緣堤復合礁。鶯6井岩心分析資料表明，在1742～1768m井段中鑽遇四層灰白色砂礫岩和四層白雲岩化紅藻－苔蘚蟲灰岩的礁相沉積。礁體側翼指狀部位的造礁生物主要為結殼紅藻和苔蘚蟲，二者形成纏繞結構，白雲岩化程度自上而下逐漸加深，化石結構被破壞，在薄片中偶見僅可辨認的殘體。

3.1.2瓊東南盆地生物礁

該盆地生物礁呈分散而孤立的礁灘出現，分布范圍受基底斷裂控制，一般發育在箕狀斷陷的隆起部位。礁的類型主要有補丁礁、環礁、台地邊緣礁等。造礁生物以結殼紅藻和苔蘚蟲為主。鶯9井於井深2671m處鑽遇26m厚的灰白色和淺褐色砂質生物碎屑灰岩與紫紅色生物碎屑灰岩的互層，生物碎屑佔34%～35%，以珊瑚、苔蘚、海綿為主。

圖1南海新生代盆地生物礁分布圖

Fig.1Distribution of Tertiary reefs in the Cenozoic Basins

3.1.3珠江口盆地生物礁

珠江口盆地生物礁主要發育在神狐暗沙隆起和東沙隆起一帶的碳酸鹽岩台地區，生物礁數量多、類型豐富，塔礁、台地邊緣礁（圖2）、塊礁等類型最為常見^[4]。

圖2珠江口盆地流花－惠州礁群部分生物礁反射特徵

Fig.2The seismic reflections of the several reefs in Liuhua-Huizhou area of Zhujiangkou Basin

上圖流花4-1台地邊緣礁反射特徵

下圖惠州33-1塔礁反射特徵

由於該盆地生物礁類型多種多樣，發育時間較長，礁體在生物組成、岩石學特徵等方面均有差異。生物組成有紅藻、綠藻、原生動物、海綿動物、腔腸動物、苔蘚、腕足類、軟體動物和節肢動物等十大門類。生物礁灘的岩石類型主要有粘結灰岩、顆粒灰岩、泥粒灰岩和粒泥灰岩四大類型^[5]。

3.1.4萬安盆地生物礁

該盆地生物礁主要分布在盆地中部和南部，生物礁類型以台地邊緣礁最為典型，其次是塊礁、塔礁^[2]、補丁礁等。礁體被厚度小於5m、含大量浮游有孔蟲的泥粒—粒泥灰岩深水碳酸鹽岩所覆蓋。

鑽井岩心揭示生物礁體岩性特徵一般為：下部生物碎屑粒泥灰岩和泥粒灰岩，屬於水深10～50m或大於50m的碳酸鹽岩台地和生物礁灘相沉積；上部骨骼狀生物碎屑粒泥灰岩和泥灰岩，屬生物礁相，是在水深10～50m或小於10m中沉積的礁體^[6]。

3.1.5曾母盆地生物礁

曾母盆地生物礁發育於西部台地和南康台地一帶。典型的L塔礁位於西部台地的斜坡邊緣。該生物礁主體部位呈北西走向，面積達500km²以上。293m長的岩心確定其岩性特徵為：紅珊瑚、藻粘結灰岩和粒狀灰岩，紅珊瑚、藻棘皮類泥粒灰岩和粒泥灰岩，紅藻—棘皮類軟體動物類泥粒灰岩，浮游有孔蟲類一介形蟲類泥粒灰岩^[7]。

南康台地主要發育較大的台地邊緣礁、塔礁和塊礁。台地邊緣礁主要分布於東側，形成鑲邊構造；塊礁特徵是頂平、面積大，可達100～300km²，厚度則超過1000m，發育於中部地區；塔隆面積小，最大不超過30km²，翼陡，發育於高地和窪地之間。珊瑚蟲和珊瑚藻為主要造礁生物，形成礁體的抗浪骨架。較多的生物礁相在成岩過程中因白雲岩化而演變為粒狀白雲岩，或由於淡水的作用而成為白堊狀或印模狀灰岩^[8]。

3.1.6巴拉望盆地生物礁

該盆地生物礁分布在內淺海台地和外淺海台地，礁類型主要是塔礁。礁體厚度大、物性較好。礁灰岩為珊瑚、紅藻、大有孔蟲組成的骨屑泥粒灰岩、骨屑粒狀灰岩和泥粒灰岩。粘結灰岩含豐富的復體珊瑚（外包紅藻）和大有孔蟲、苔蘚動物、軟體動物。部分生物礁相灰岩分再造礁和未改造礁相，再造礁相為白色微晶骨屑灰岩夾粉砂岩、燧石和礫狀物質；未改造礁相為白色—米黃色部分重結晶的微晶骨屑灰岩，無陸源物質夾層。

3.2生物礁含油氣性

良好的生、儲、蓋組合和運、圈、保各項條件發育較好又能彼此配合，可使盆地具有很好的含油氣性^[9]。

3.2.1珠江口盆地礁油氣藏形成條件

珠江口盆地具厚度達萬米的新生代沉積地層，生物礁非常發育且類型豐富，有著較好的油氣藏形成條件。

生油條件

盆地具有始新統文昌組、漸新統珠海恩平組和下中新統珠江組三套生油層。文昌組湖相褐色頁岩屬最好生油岩，生油母質為腐泥和偏腐泥混合型乾酪根，TOC（總有機碳）豐度為1.72%，成熟度較高，生油潛力大。珠海恩平組為湖沼相和濱海相泥岩，生油母質為腐殖泥混合型乾酪根，成熟度較高，TOC豐度1.03%～1.16%，屬次最好生油岩。珠江組為海相生油岩，生油母質以腐殖型乾酪根為主，成熟度一般較低，屬較好生油岩。將三套生油層的油源條件進行比較，文昌組生油層最好，可生成大量油氣，後兩套生油層可能有一定的生氣能力。

儲油條件

該盆地生物礁大部分於早中新世發育在東沙隆起和神狐暗沙隆起上。礁灰岩有的厚達307～563m。在生物礁發育井段，常規測井中的自然伽馬曲線顯示為低值，略顯起伏狀^[10]；在地層傾角測井資料處理的蝌蚪圖上，生物礁灘相地層表現為不規則雜亂狀（圖3）；微掃描測井曲線處理的圖像表明，礁灰岩圖像呈團塊狀，黑白團塊大小不一，形狀極不規則，反映以

圖3礁灘的傾角矢量特徵圖（流花4-1-1井）

Fig.3Vector characters of dip angle of the reef in Liuhua 4-1-1 well珊瑚、紅藻為主的孔、洞型儲集層特徵；灘相灰岩圖像呈斑點狀，白色斑點呈次圓或橢圓形，分布較均勻，反映有孔蟲及生物碎屑組成的孔隙特徵。該盆地流花11-1大型礁油田儲層灰岩中，厚度563.1m的儲層其類型為有孔蟲—珊瑚藻泥粒灰岩，孔隙類型有粒間孔、粒內孔、晶間孔、溶洞和裂縫，孔隙度5.6%～22.9%，滲透率50×10^-3～260×10^-3μm²。據總的岩心分析，該盆地礁儲層平均孔隙度為14.4%～29.3%，滲透率平均為65.6×10^-3～830.4×10^-3μm²，次生溶孔、溶縫發育，產層具有高產能力。

蓋層條件

中中新世上珠江組為一套海進泥質，地層最大厚度895m，一般500m左右，泥岩含量均佔60%以上。除盆地西北邊緣及古珠江三角洲核部以外，泥岩單層最大厚度可達94m，橫向上連續性好，是一個良好的區域性蓋層。珠江口盆地的生物礁大多發育於早中新世，部分中中新世，與之形成了良好的儲蓋組合。

圈閉條件

該盆地生物礁圈閉一般為礁塊無定形岩性圈閉。礁的圈閉可分為三類：①單純生物礁岩性圈閉，多為在基岩隆起上發育的礁塊，如惠州33-1就是早中新世早期發育的礁塊（圖4），礁油藏主要分布在珠江組底部174.5m厚的生物礁灰岩中，灰岩縱向裂縫發育程度不同，油層厚度70.5m。值得注意的是，此類基岩隆起上發育的構造主要是披覆背斜，因此還可以有砂岩儲層形成的圈閉，如圖4惠州33-1含油構造中礁油藏之下的珠海組還有兩個砂岩油藏；②岩性生物礁圈閉，礁沉積之後上覆細粒沉積，這類組合可形成進一步的遮擋，從而增加圈閉的高度和體積，形成岩性—生物礁圈閉；③構造—生物礁圈閉，生物礁形成之後，又疊加以構造運動，由此而形成此類圈閉。

運移條件

主要為不整合面運移和斷面運移，此外儲集層運移也是珠江口盆地縱橫向運移的主要通道。位於文昌組和恩平組生油層之上、上珠江組區域蓋層之下的珠海、下珠江組均為海相粗屑沉積，這種特定的地質條件在橫向上可造成間接的連通，形成儲層運移通道。3.2.2鶯歌海盆地生物礁含油氣性

盆地的生油門限均在3020m以下，上第三系有機質豐度較低，主要靠下第三系生油。梅山組二段是典型的海相烴源岩，有機碳平均值1.95%，以Ⅱ型乾酪根為主，屬較好的烴源岩。礁儲層類型主要為點礁和台地邊緣礁，礁岩的儲油物性偏低，孔隙度5.40%～14.43%，變化幅度較大；滲透率最大16.94×10^-3μm²，多數為0.12×10^-2μm²，屬低滲透率儲層。究其原因一是白雲岩化不明顯；二是礁體沒有暴露接受淋濾作用形成良好的次生孔隙。鶯歌海盆地油氣從盆地的中央坳陷往兩側運移，發育礁群的二級構造單元鶯東斜坡帶恰位於運移途中，因此較易形成油氣聚集，但是由於儲層條件偏差，難以形成高產油氣田。

3.2.3瓊東南盆地礁油氣藏形成條件

瓊東南盆地生油門限與鶯歌海盆地相似，也在3020m以下，下第三系為主要生油層。崖南凹陷崖城組泥岩有機碳含量1.16%，以Ⅱ—Ⅲ型乾酪根為主，煤系有機碳含量為39.25%，以鏡煤質為主，屬Ⅲ乾酪根；陵水組有機碳平均值0.6%，以Ⅱ2型乾酪根為主，陵水組煤岩有機碳平均值52.53%，以Ⅲ型乾酪根為主。下第三系生油岩的分布受斷裂所控制，一般發育在凹陷中，而這些凹陷往往是分割性的。導致油氣藏的形成首先是生油凹陷內部，其次是緊鄰生油凹陷凸起區的礁油藏。高水位期形成的陵二段海相泥岩為蓋層。礁岩的儲油物性也較低，物性參數與鶯歌海盆地類似，孔隙度3.78%～14.11%，變化幅度較大；滲透率0.987×10^-3～16.95×10^-3μm²。值得注意的是，盡管瓊東南盆地生物礁群與珠江口盆地礁群的生長位置都在同一條北東向的隆起帶上^[11]，但瓊東南盆地迄今為止尚未發現可與珠江口盆地媲美的大型礁油氣田。推測與該盆地的油源岩較不發育、礁體儲油物性較差有關。

圖4惠州33-1含油構造綜合圖

Fig.4Oil-bearing structure of Huizhou 33-1 Reef

A—84～0.78測線地震時間剖面；B—

（石灰岩油層頂）構造圖；C—惠州33-1-1井油層柱狀圖

3.2.4曾母、萬安、巴拉望盆地含油氣性

這三個盆地均位於南海南部，具有不同的石油地質條件。

生油岩

三個盆地的烴源岩多發育於漸新統，源岩一般為濱淺海和湖沼相的泥頁岩，少數為泥灰岩；有機質屬Ⅱ—Ⅲ型，陸生植物碎屑豐富，以樹脂母質為主，具中至好的生烴能力；且處於成熟—高成熟階段，可生成大量油氣；烴源岩排烴效率較高。巴拉望盆地生油岩為晚漸新早中新世以及中中新世灰岩和鈣質頁岩，屬內陸架潮下帶淺海相沉積，主要是生油，TOC豐度0.33%～2.48%；曾母盆地生油岩為漸新世—中新世泥岩沼澤沉積，大部分為煤層和頁岩^[12]，盆內具有三個生烴區：康西坳陷、南康台地和巴林堅區，康西坳陷是主要生烴區，以生氣為主。各盆地生油岩特徵評價見表1。

表1南海南部若干盆地烴源岩特徵及評價

儲集岩和蓋層

巴拉望盆地主要是漸新統礁儲層，尼多灰岩為典型的礁型油田。其他盆地的礁儲層主要發育於中—中新統，曾母盆地的礁儲層特徵為上部礁灰岩，下部台地灰岩沉積序列，以糖粒狀白雲岩物性最好。各盆地礁儲層的儲集性能良好，孔隙度一般為15%～30%，滲透率高達3.94×10^-3μm²，儲集空間主要為次生孔隙。次生孔隙有三種成因：淡水淋濾、CO₂溶解和化；次生孔隙發育程度與原生結構有很大關系，以生物灰岩最好，粒狀灰岩次之。

各盆地具有良好的區域性蓋層和局部蓋層。上新統和第四系為穩定沉降的濱淺海半深海細粒碎屑岩沉積，泥岩厚度大，分布廣泛，在萬安、曾母盆地中可達1000～5000m。而漸新統—中新統中的泥岩夾層則是油氣儲層的局部蓋層。

儲集岩和蓋層特徵如表2所示。

表2南海南部若干盆地儲集層和蓋層特徵

圈閉類型

圈閉類型主要有生物礁岩性圈閉、碳酸鹽岩—生物礁圈閉、斷塊生物礁圈閉等^[12]。巴拉望盆地以生物礁岩性圈閉為主。曾母盆地圈閉類型較豐富，如F6氣田為塔礁礁隆，屬生物礁岩性圈閉（圖5），礁的頂面與上覆頁岩之間有沉積間斷，該圈閉面積達66.8km²，孔隙度20%～30%，滲透率（1～5）×10^-3μm²，可采儲量估算為62.7×10⁸m³（3.4×10¹²cf）。另一氣田F23為塊礁，兩側被斷層所限，屬斷塊—礁隆圈閉（圖6），礁圈閉面積36.5km²，天然氣可采儲量估算為526.7×10⁸m³（1.86×10¹²cf）。

圖5F6塔礁圈閉特徵

Fig.5Trap character of F6 pyramidal reef

運移條件

各盆地具有較強的構造分割和沉積差異性，運移通道主要是斷層和不整合面，以垂向運移和短距離側向運移為主。萬安盆地斷層的形成早於排烴期，盆內發育有五個不整合面，可成為油氣運移的有利通道；曾母盆地三組斷裂和不整合面為油氣運移創造了有利條件。但是南海南部的盆地由於缺乏諸如珠江口盆地那種由儲集層形成的大型通道，故運移條件較差，因此油氣運移距離較短，遠離源岩的圈閉大多為無效圈閉［14]，如萬安盆地雖以側向運移為

圖6F23塊礁圈閉特徵

Fig.6Trap character of F23mass reef主，但該盆地西南部一些較大型礁圈閉附近因沒有良好的生烴凹陷，經鑽探證實不含油氣。圈閉所含的油氣類型取決於附近的烴源，如曾母盆地南康台地礁隆為含氣圈閉，而巴拉望盆地的礁隆則為含油圈閉^[15]。

分析上述各項條件可以認為，南海南部各盆地生物礁具有較好的含油氣性，以曾母盆地為最好，萬安盆地和巴拉望盆地次之。

綜上所述，南海北部珠江口盆地具有良好的生物礁油氣藏形成條件，而鶯歌海和瓊東南盆地的礁油藏形成條件較為遜色；南部曾母盆地的烴源岩評價較高，因此該盆地具有良好的含油氣性；相比之下，巴拉望盆地和萬安盆地的烴源岩評價較低，因此其含油氣性也相應較差；盡管萬安盆地的生物礁發育廣泛，因運移條件的限制，礁油氣藏僅集中分布在油源岩附近。可見，生物礁的含油氣性除了與良好的儲層和有利的圈閉條件有關外，烴源岩發育的好壞以及相應的運移條件也是關鍵因素。

4結語

南海北部珠江口盆地具有良好的生物礁油氣藏形成條件，而鶯歌海盆地和瓊東南盆地的礁油氣藏含油氣性較為遜色，主要影響因素是礁體儲油物性的差異和烴源岩發育程度；南部曾母盆地的生油岩評價較高，圈閉類型豐富，儲層與運移條件也較其他盆地優越，因此該盆地具有良好的含油氣性；相比之下，巴拉望盆地和萬安盆地的生油岩評價較低，因此其含油氣性也相應較差。盡管萬安盆地的生物礁發育廣泛，因運移條件的限制，礁油氣藏僅集中分布在烴源岩附近，可見，生物礁含油氣性的評價與礁體儲油物性和生油岩的發育關系較大，有利的圈閉條件與運移條件也是重要因素。

通過對礁油氣藏的形成條件分析，南海各盆地生物礁油氣藏的含油氣性可以分為：珠江口盆地和曾母盆地的生物礁油氣藏具有良好的含油氣性，萬安盆地和巴拉望盆地次之，而鶯歌海盆地和瓊東南盆地生物礁的含油氣性最為遜色。

❺ 什麼是礁石

礁石，指高出海蝕平台的海蝕殘留體。

礁石可為生物礁體組成，也可為火山岩體或大陸岩體延伸於水下所組成，因其分布於海中或靠近海岸，對沿海漁業及航行都不利。礁石上面也經常長滿了海礪和貝殼，若礁石的規模很大，則稱島嶼。

礁石的類型：

1、暗礁

低潮時部分或全部出露的石礁岩組成的寬曠平地叫焦坪，礁坪的特點是有淺凹地、淺溝、鍋穴和礁斑，這些都是由珊瑚碎屑和珊瑚砂及生物貝殼所組成。

2、堡礁

生長在離岸較遠的海上，它像城堡一樣，圍繞在陸地周圍，所以稱它為堡礁。堡礁與陸地之間隔著一個寬度幾公里至數十公里的水域，這個水域基本上被珊瑚礁圍著，所以稱它為瀉湖。瀉湖原指水較淺的海灣，被泥沙淤積口門，封閉成湖泊，但漲潮時能與海洋相通。

3、環礁

在分布形態上與堡礁相似，但它不是圍著陸地或在接近陸地的海洋里生長，一般是大洋中形成一個珊瑚島礁群的體系。發育完整的環礁，包括四周的礁環、中間的潛水瀉湖和瀉湖裡的幾個珊瑚島組成。像環形那樣分布的礁群，周邊的直徑從幾公里到幾十公里不等。

(5)南海生物礁是什麼擴展閱讀：

科學研究：

南海珊瑚島礁資源極為豐富，實時、快速、高效、准確地獲取大范圍珊瑚島礁地貌遙感信息具有現實意義。研究提出了一種雙尺度轉化下的模型與數據混合驅動的島礁地貌信息提取框架，並設計了珊瑚島礁地貌分類體系及相應技術流程。

首先採用自上而下模型驅動的GVF Snake模型進行宏觀地理分帶的粗分割，然後採用自下而上數據驅動的雲影極值抑制下多閾值OTSU分類演算法進行微觀地貌類型的精細分類，最終利用區域生長演算法提取離散分布的暗沙、暗灘等淺水地貌單元。

針對西沙永樂環礁利用CBERS-02B數據進行實驗，精度驗證表明:珊瑚島礁地貌遙感信息提取方法總體精度優於經典數據驅動的監督分類演算法，且具有抗噪能力強、顧及空間拓撲關系、自動靈活等特點。

❻ 南海全新世珊瑚礁ESR和鈾系年齡的研究

業渝光和傑刁少波劉新波高鈞成杜亞經

（地質礦產部海洋地質研究所）（中國計量科學研究院）

提要川ESR和鈾系方法對兒個南海珊瑚礁淺鑽的樣品進行了年齡測定，實驗結果表明這兩種方法測定的年齡基本一致，這些珊瑚礁形成十全新世早期。在用附加劑量法求取總劑量值時，不論樣品飽和的磁效應如何，採用指數方程擬合均可取得較好的效果。研究中發現樣品的天然FSR信號強度 I0和樣品磁飽和劑量時的ESR信號強度 I_max之比可以很好地反映a輻射效率——k值的大小，川文中提出的方程確定 k值可以提高海洋碳酸鹽 ESR測年的精度。

珊瑚礁的放射性同位素年齡測定對古氣候學、古海平面變化和構造運動等研究有著重要意義。自M.1keya1983年首次應用電子自旋共振（ESR）方法測定日本琉球群島海成階地珊瑚的年齡以來，越來越多珊瑚礁的ESR年齡見諸於報道，現已成為測定珊瑚礁年齡的主要手段之一。地質礦產部海洋地質研究所生物礁課題組於1989年春曾在海南島和西沙群島施工了幾口淺鑽，我們用這些樣品進行了ESR和鈾系年齡的測定，個別樣品也做了¹⁴C年齡的測定。ESR方法是一項新的測年技術，本文除了報道這些樣品的測定結果及其地質意義外，還就ESR測年方法本身的一些技術問題進行了較深入的研究和探討。

1樣品及其礦物成分

樣品均為珊瑚礁，取自海南島和西沙東島的幾口淺鑽的岩心，鑽孔的具體位置和地質背景，文獻[9]已做了詳細報道不再贅述。所有的樣品都用口本理學D/max-rA轉靶X射線衍射儀確定了礦物成分，具體數據見表1。

表1珊瑚礁樣品的取樣地點和礦物成分（w_B/%)Table 1 Locations and mineral compositions of samples of coral reefs(w_B/%）

續表

由表1可見絕大多數樣品的文石含量大於95%，基本符合鈾系測年的要求。個別樣品方解石含量較高，海南島樣品都帶有少量石英，西沙東島樣品則帶一些磷灰石。

2實驗及結果

樣品的預處理同文獻[10]所述，在瑪瑙研缽中粉碎，篩取65～120目的部分測定ESR波譜，小於120目的做X射線衍射分析，其餘部分做鈾系測年。

鈾系測年用a譜法，化學流程同文獻[11],a譜的測試是由金硅面壘探測器和多道分析器組合的a譜儀（北京核儀器廠生產）完成的。

ESR波譜的測定是在中國計量科學院進行的，使用的儀器是日本JEOL公司的JES-FEIXG ESR波譜儀，測定條件是，室溫，X波段，微波功率 2mW，磁場調制0.05mTpp．，磁場掃描范圍336±5mT。每個樣品在相同條件下連續測定記錄3次ESR波譜，然後取其記錄的平均值作為ESR的信號強度。典型的ESR波譜圖如圖1所示。這個波譜圖與前人所做的波譜圖完全相同，gc=2.0007是公認珊瑚礁的測年信號，我們亦選用它作為測年的信號。

每個樣品等分5～6份，採用附加劑量法（γ人工輻照）得到一組人工輻照劑量和ESR信號強度的數據點，在微型計算機上用指數方程進行擬合，求出總劑量，大多數樣品擬合的相關系數都在0.999以上（見表2）。

用無限介質模式計算了樣品的內部劑量，並且考慮到鈾系不平衡的影響，具體做法同文獻[12]中所討論的一樣。在珊瑚礁中²³²Th含量很低，這也是鈾系測年的基本出發點之一。K的含量也較少，據多個中子活化分析和原子吸收法分析測定的結果，K含量小於0.015%。因此，²³²Th和K對樣品的貢獻忽略不計，只考慮鈾的貢獻。

由於這些樣品取自淺鑽，宇宙射線對樣品有一定的影響，隨著樣品的埋深，宇宙射線的影響逐漸減少。J.R.Prescott等（1982）認為宇宙射線的貢獻在深度100g/cm²以上時有較大的減少，然後以100g/cm²減少8.5%的關系線性減少。本文宇宙射線貢獻的計算基本上同文獻[13]一樣。碳酸鹽密度為2.6g·cm^-3，孔隙度取50%，海平面宇宙射線年輻射劑量率為0.35mGy/a。

表2樣品的ESR和鈾系年齡及有關參數Table2ESR and U-series ages of samples and relevant parameters

註：TD為總劑量；D_eT為宇宙射線的貢獻；D_ainT,D_βinT和D_oinT分別為樣品內a、β和γ輻射的貢獻；D_in為樣品內平均年輻射劑量率。

圖1樣品的ESR波譜圖Fig.1ESR spectra of sample

測定的結果及有關參數列在表2中，鈾系和ESR年齡間的關系標繪在圖2中。

圖2ESR和鈾系年齡對比圖Fig.2Comparision of ESR ages and U-series ages

3討論

3.1地質意義

南海珊瑚礁前人已做過許多工作，無論是¹⁴C還是鈾系年齡數據都表明南海珊瑚礁形成於全新世，夏明等根據鈾系年齡認為南海珊瑚礁形成年代為距今7000a左右，沙慶安等根據¹⁴C年齡推斷海南島小東海珊瑚礁最早建造可能始於距今8000a前後。我們測定的鈾系和ESR年齡與前人結論完全一致，南海珊瑚礁形成於全新世早期。兒種獨立的年代學方法都能得出一致的結果；南海確有全新世珊瑚礁。

D.Johnson等（1984）曾在澳大利亞中央大堡礁布里托馬特礁南端一個大潟湖的迎風面上打了兩個鑽孔，全新世珊瑚礁（25.5m）是大堡礁中迄今記錄到的最厚的礁體，它覆蓋在更新世礁灰岩的風化面上，岩石學、地球化學和年代學的研究都表明它形成於距今9000a前。中太平洋馬紹爾群島埃尼威托克環礁，類似於布里托馬特礁，PAR-16孔3.7m和7.9m處的¹⁴C年齡分別為6705a和7145a，澳大利亞南大堡礁的獨樹礁鑽孔孔深8m處¹⁴C年齡為7400a。這些水下礁的年代和我們測定南海珊瑚礁淺鑽樣品的ESR和鈾系年齡一致，可以對比。這說明全球的氣候變化影響著海平面的變化和珊瑚礁的生長，盡管世界各地的海平面變化幅度不一，各珊瑚礁的地質構造不同，但總的變化有某種一致的趨勢；反映出全新世早—中期全球海平面較高，上升速率較快，珊瑚礁亦較發育。

3.2ESR和鈾系年齡

由表2和圖2中可看出ESR和鈾系年齡基本一致，只是多數ESR年齡偏老。值得提出的是E-U-5樣品，鈾系比ESR年齡老。這個樣品的礦物學測定表明方解石含量較高，文石含量較低，這說明它處於化學開放體系，在淡水作用下文石質的珊瑚礁大部分轉變為方解石質，在此過程中²³⁴U被氧化形成溶於水的雙氧鈾離子。與占據著穩定晶格位置的238U相比，²³⁰U優先進入水相，結果使²³⁰Th/²³⁴U的比值增大，而使²³⁰Th年齡偏老。從三亞一孔的整個年代順序來看，這個樣品的ESR年齡也比鈾系可靠些。U.Radtke等（1988）在研究巴貝多珊瑚礁的ESR測年時曾指出，重結晶現象似乎對ESR年齡僅有有限的影響，文石含量低至60%的樣品與文石含量為95%～100%樣品的ESR年齡相比，並沒有顯示出年輕的傾向。看來在化學開放體系中的ESR年齡似乎比鈾系年齡還要可靠些。

對ESR和鈾系方法來說，幾千年是它們測定的年齡上限，由於年齡輕，樣品中由²³⁴U衰變形成的²³⁰Th積累少，有可能影響²³⁰Th/²³⁴U方法的精度。為了檢驗其可靠性，我們把剩餘的6g由 100%文石質組成的E-U-8樣品又用稀釋技術做了一個¹⁴C測年，測定結果為5110±270a，這表明ESR和鈾系年齡還是可靠的。統計發表的18對新赫布里底和巴貝多珊瑚礁的ESR和鈾系年齡，其中16對ESR年齡比鈾系年齡偏老些，出現這種現象的原因有待於進一步的研究。

3.3指數擬合與線性擬合

在用附加劑量法求取樣品的總劑量時，有人採用線性方程擬合，有人採用指數方程擬合。A.F.Skinner(1988）曾對7個樣品同時採用兩種方法似合並做了對比，在這些樣品中指數擬合求取的總劑量要比線性擬合求取的總劑量小一些，一般不大於10%。然而我們在測定全新世和晚更新世珊瑚礁及晚更新世風成灰岩的ESR年齡時，發現不同的樣品磁飽和效應相差極大，採用線性擬合和指數擬合求取的總劑量值大不一樣。邢如連和原思訓等也觀察到這種現象，磁性飽和劑量大的樣品，兩種方法擬合求取總劑量的值相差無幾，如表2中西石U1樣品；磁性飽和劑量小的樣品採用線性擬合的結果要比指數擬合的結果大得多，也就是說由此求得的ESR年齡要大得多。

因此，我們認為對於珊瑚礁樣品採用指數方程擬合為好，不論其磁性飽和劑量大小都可取得較理想的效果，由表2的擬合曲線相關系數γ來看，指數擬合也比線性擬合為好，一般都在0.999以上。但是需要指出的是，在實際應用時磁性飽和劑量有可能都用增加人工輻照劑量的方法取得，大都通過一組ESR信號強度和輻照劑量的數據點用計算機做最佳擬合迭代確定。數據點不同，擬合求取的總劑量值還是有些差異，所以後幾個數據點的輻照劑量應取得大一些，這樣可使求取總劑量的誤差大大減少。

3.4a輻射效率——k值的確定

由於各個樣品的磁飽和效應不盡相同，各個樣品k值的確定亦應不同。在目前發表的文獻中，各個作者對k值的選取是不一致的，Ikeya取k為0.15～0.2,Skinner取k為0.1。Radtke等在巴貝多珊瑚礁86樣品中做了5個k值的測定，取其平均值為0.06，但他們自己也承認這個值偏低，因為鈾衰變鏈有效的a效率可能比用單一能量的a源（4.1MeV）確定的值要高20%～30%。總的來說珊瑚礁的k值范圍較窄，一般在0.1～0.2之間，由於a劑量率在整個內部劑量率中所佔的比重很大，k值的選取不當對ESR年齡的求取也有較大的影響，其關系如圖3所示。

我們在研究中發現樣品的天然ESR信號強度I。和樣品在磁飽和劑量時的ESR信號強度I_max之比可以很好地反映k值的大小，I₀/I_max和k值之間線性關系相當明顯，這兩項參數在ESR測年中都可很方便地得到。我們根據幾個保持化學封閉體系的樣品E-U-3′，E-U-7,E-U-8和西石U-1的ESR年齡和I₀/I_max回歸求取k值的線性方程

圖3同一內部劑量時k值和年齡問的關系圖Fig.3The dependence of thek-value upon the ESR ages in identical interior dose

k=4.386×I₀/I_max+0.095

線性相關系數γ達到0.999。用這個方程求出各個樣品中的k值。我們認為這個方程可以用於海洋碳酸鹽的ESR測年中k值的求取，當然這個方程還有待於更多的鈾系年齡對比過的ESR年齡及 I₀/I_max的數據進一步地完善和驗證。

4結語

從南海珊瑚礁淺鑽樣品的¹⁴C、鈾系年齡和ESR年齡基本一致表明，這些珊瑚礁和世

界一些地方的珊瑚礁一樣都是形成於全新世時早期、有助於全球古氣候和海平面變化的研究。ESR方法是測定珊瑚礁年齡的一個十分有效的手段。

在用ESR方法測定珊瑚礁的年齡時，無論磁飽和效應大或小的樣品採用指數方程擬合求取總劑量值，都可以取得令人滿意的效果。

樣品的天然ESR信號強度與磁性飽和劑量時的ESR信號之比和a輻射效率——k值之間的線性關系相當明顯，可以很方便地求取各個樣品中的k值，有利於ESR測年精度的提高。

張明書副研究員提供樣品和有關地質資料，在此表示衷心的感謝！

（地質論評，1991，第37卷，第2期，165～171頁）

❼ 南海海盆的形成時間和成因機制

南海盆地處於歐亞板塊的東南邊緣，是歐亞、印度、澳大利亞和太平洋等幾大板塊相互作用十分強烈的地區，因此，其形成演化備受國內外地質學家的廣泛重視，並提出多種觀點。主要有：

（1）南海的形成與印度－歐亞板塊碰撞引起的印支地塊擠出逃逸有關（Tapponnier et al.,1986）。

（2）南海的形成與青藏高原軟流圈物質東南向流動引起的深部過程有關（Fukao et a1.,1994;Tam aki,1995；鄧晉福等，1996;Flower et a1.,1998）。

（3）南海的形成與板塊俯沖引起的弧後擴張有關（Karig,1973;Ben-Avraham et a1.,1973;Hilda et a1.,1977；郭令智等，1983）。

（4）南海的形成與古南海俯沖拖曳作用有關（Howllo—way,1982;Taylor et al.,1980、1983;Robert Hall,1996、2002）。

這些觀點從不同側面探討了南海的形成和演化。筆者認為，南海所處大地構造位置復雜，很難用簡單的成因模式加以解釋。實際上，南海盆地處於區域大的板塊相互作用的強烈碰撞活動帶上，是在歐亞、印度、澳大利亞、菲律賓和太平洋等幾大板塊整體會聚和擠壓的背景下形成的，是在大尺度板塊整體匯聚和擠壓背景下的局部伸展擴張（魏喜等，2005）（圖1.9）。它與印度－歐亞板塊碰撞引起的深部軟流圈物質向東南方向流動，紅河斷裂和南海西緣斷裂走滑活動，禪泰和印支等微板塊旋轉和逃逸，以及軟流物質在南海地區底辟上拱等密切相關，是全球板塊構造的一個樞紐帶和調節帶。它既是全球板塊構造運動的產物，同時也在某種程度上記錄了板塊運動的過程。在這個區帶內，多個岩石圈伸展減薄帶和擠壓會聚帶相間分布，岩漿活動和陸殼增生並存。說明伸展與擠壓同時存在，是地慢流體和板塊碰撞的響應和表現。這種現象也見於地中海地區（鄧晉福等，2004）。

圖1.9 南海盆地形成的構造背景

（據Robert Hall,1996，略有修改）

箭頭代錶板塊運動方向；雙箭頭代表岩石圈伸展方向；其他圖例參見Robert Hall（1996）

關於南海海盆的形成時間前人做了不少工作，但目前尚無統一觀點。Taylor和H ayes（1980,1983）利用中美合作調查的綜合地球物理資料以及前蘇聯科學家觀測的重力資料，在該海盆中部發現波長30～60km、異常值為15×10^-5～30×10^-5m/s²的重力異常帶，走向NE，他們認為是擴張中心，並根據對比出5a～11號磁異常條帶，確定海底擴張年齡在25～17Ma之間。陳聖源（1987）利用中美合作調查的綜合地球物理資料，在西南次海對比出M7～M 11號磁異常條帶，認為海底擴張年齡在126～119Ma之間。呂文正（1987）在西南次海對比出27～32號磁異常條帶，認為第一次海底擴張發生在晚白堊世（76～63Ma）。姚伯初（1991）根據海盆中磁異常條帶的走向，與區域地質構造和沉積構造層組合進行對比，推測西南海盆的海底擴張時間為始新世。陸鈞等（2003）利用中美合作第二階段調查的地磁資料，採用高通濾波方法，去掉洋殼層2A 之下地殼中磁性體的影響，對比出18～23號磁異常條帶，推測西南次海海底擴張年代為晚始新世到早漸新世（42～35Ma）。何廉聲（1987）認為南海在中新生代發生過兩次海底擴張，第一次發生在白堊紀，產生了西南海盆；第二次發生在晚漸新世至早中新世，產生了中央海盆。H ayes（1987、1990）和Briais（1993）利用多波速測深資料分析了海底地形地貌特徵，並和地磁異常資料進行綜合對比分析，在西南海盆中對比出5c～6b號磁異常條帶，據此認為海盆的海底擴張年代為24～15.5Ma。劉海齡（1998）認為中央次海盆開始擴張時間為晚白堊世，伸展方式同西南次海盆，證據是禮樂半地塹盆地發育上白堊統和始新統，但目前洋殼基底之上覆蓋中新統，根據現存的地磁異常條帶計算的年齡為32～17 Ma（Tapponnier et a1.,1986）。這可能是後期作用疊加和改造，如斷塊差異升降運動顯著，落差達3km，使早期特徵不易識別。

整體上看，南海經歷了多期擴張，這點上多數人是認同的。根據南海地層結構、地震反射特徵和區域地質資料可知，南海盆地的形成處於岩石圈伸展減薄的統一構造背景之下，是印度－歐亞板塊碰撞，導致青藏高原隆升而形成山峰和岩石圈根，引起軟流物質向東南流動。同時由於太平洋、菲律賓、澳大利亞、印度和歐亞板塊的相聚俯沖運動，軟流物質在南海盆地地區圈閉上涌，導致岩石圈減薄和裂開。南海盆地的形成經歷了古新世－早漸新世斷陷、晚漸新世－中中新世洋殼擴張和晚中新世－全新世區域熱沉降等演化過程。古新世－中始新世南沙地塊尚未從華南地塊分離出來，而是共同作為古南海北部的大陸邊緣（Steers J A et al.,1977；鍾晉梁等，1996；中國科學院《中國自然地理》編輯委員會，1979；韓舞鷹等，1984；魏喜等，2005、2006）。珠江口、瓊東南、中建南、南薇西、北康、禮樂、西北巴拉望以及民都洛－帕奈等盆地均靠近華南大陸一側，是在岩石圈伸展和拉張背景下形成的一系列地塹和半地塹。此時西沙與華南相連，是華南大陸的一部分，是瓊東南盆地東南側地勢較高的盆緣隆起帶。晚始新世－早漸新世南海海盆開始擴張，南沙地塊逐漸離開華南大陸，形成南海海灣。珠江口和瓊東南兩個盆地繼續處於華南大陸邊緣，物源方向仍為北西向，主要為陸相環境。晚漸新世－中中新世，由於洋殼擴張，南沙地塊從華南大陸裂離，並定位於目前位置。該期各盆地均為海相環境，但物源方向發生顯著變化。晚中新世以後南海盆地停止擴張，南海海域各含油氣盆地已處於現今位置。該期區域性差異升降明顯，沉降、沉積中心由東北向西南轉移，致使晚中新世以來的地層在西南方向明顯加厚。到上新世，現代南海輪廓基本形成。伴隨著南海擴張，古南海逐漸關閉，南沙陸塊東南緣向加里曼丹島和巴拉望島下面消減俯沖，最後兩陸塊拼合到一起，目前的南沙海槽就是南沙陸塊俯沖的古海溝，沿南沙海槽分布有蛇綠岩套（古南海洋殼的殘余）。

綜上，印度、歐亞、澳大利亞、菲律賓和太平洋等板塊的相互作用，導致岩石圈的增厚或減薄，形成青藏高原等山峰和山根，以及南海、蘇祿海和蘇拉威西海等邊緣海。同時也改變了全球大氣環流，引起古氣候變化。特別是澳大利亞板塊脫離南極後，環南極冷氣流形成，南半球氣候變冷，南極冰蓋形成。伴隨著南極冰蓋的形成，淡水向極地遷移，引起全球性海平面下降和海水濃度增加。

西沙海域生物礁是南海形成演化的產物，因此，礁相碳酸鹽岩的礦物組成、主要造岩氧化物、微量元素和同位素特徵無疑會記錄該時期上述地質過程。同時，在南海及周邊地質演化過程中，陸源物質（包括有機和無機）充填到南海盆地，為南海各含油氣盆地的形成創造了條件。

❽ 生物礁成礁模式

許紅等（1989）曾對中國海域及鄰區含油氣盆地生物礁的成礁模式做過探討，提出3種成礁模式，即：

（1）清水型（鹹水型）成礁模式。屬於純海相沉積環境的產物，具隱晶灰岩（礁後亞相）→礁灰岩（礁核亞相）→粒屑灰岩、生物碎屑灰岩（礁前亞相）等完整的生物礁相系列。表現為遠離物源區，水體清潔透明，沉積環境一般較穩定。這類生物礁一般具有完整的生長發育期，單體面積和厚度較大，分布廣，類型多，微相齊全。如珠江口盆地斜坡型塔礁、台地邊緣礁和塊礁。

（2）清水－渾水型（淡化鹹水型）成礁模式。為近岸海相沉積環境的產物，具砂岩、砂質灰岩、礁灰岩交互層（礁後亞相）→礁灰岩（礁核亞相）→粒屑灰岩（礁前亞相）等礁相系列。具近岸、近物源區、靠陸一側水體混濁，而遠離物源一側水體清澈能量較大的特點。這種環境下，礁源碳酸鹽岩與陸源碎屑岩易於發生混合沉積作用（Hays J D et al.,1969）。當沉積區具有活躍的水動力條件和干濕交替的氣候條件時，礁體和硅質沉積體之間可能形成相互控制的形態學和動力學關系，同時形成混合沉積。縱向上表現為較厚砂岩層與礁灰岩相互疊置；橫向上表現為指狀接觸貫通。這類生物礁也具有完整的生長發育期，數量也較多，成排成帶分布，但單體面積和厚度中等，類型一般較少。如鶯歌海盆地的邊緣堤——堡礁。

（3）渾水型（咸化淡水型）成礁模式。這是一種陸相咸化湖泊條件下生物礁的成礁模式，具有近物源、水體動盪、渾濁的特點。這類生物礁一般不具備完整的生長發育期，數量少，單體面積和厚度小，類型一般較少。如渤海灣盆地的礁型灘壩和東營凹陷濱南堤復礁。

西沙海域生物礁的形成整體上符合清水型（鹹水型）成礁模式，但其構造位置比較特殊，是陸坡之外的孤立台地，因此，成礁環境獨特，可以作為一種新的成礁模式（圖6.9）。

圖6.9 西沙海域生物礁形成模式

圖中T40、T60、T70分別代表上中新統、下中新統和漸新統底界

西沙海域西部盆地區漸新世和早—中中新世為斷階高點成礁。除漸新世晚期發生海退外，整體海侵規模較大。生物礁主要在相對較高部位發育，生物礁孤立分布。晚中新世以後為緩坡帶成礁。經過早期沉積充填，地形起伏變小，形成大面積緩坡帶。因此，為斜坡台地碳酸鹽岩和生物礁灘相的大規模發育創造了條件。由於海平面多次升降，形成多期台地碳酸鹽岩和生物礁灘的疊覆，並表現為晚期生物礁隨著層位變新而向隆起高部位遷移（圖2.14）。

西沙海域東部島礁區為環礁成礁。該區處於南海西北部陸坡的較高部位，中新世以後整體上處於海侵成礁，海退暴露的環境下，生物礁追隨海平面生長，因此，生物礁岩石較純，形成多個環礁（圖1.2，圖6.9）。盡管相對海平面多次升降，但整體上，海水逐漸加深，相對海平面表現為逐漸上升，礁體由早到晚表現為由岸礁→堡礁→環礁，再由單個巨型環礁，演化為多個大型環礁，再分化為更多的小型環礁，有的現在已發展為獨立小礁體（如金銀礁）。

❾ 西沙海域生物礁的形成

6.1.2.1 成礁環境

南海盆地不同構造位置成礁環境有一定差別。珠江口和鶯歌海盆地處於南海北部陸架位置，屬陸架海環境，生物礁分布受陸架形態和物源區影響明顯（圖6.2,6.6），形成相應類型的生物礁，如台地邊緣礁（鶯瓊盆地北緣生物礁和珠江口盆地東沙隆起LH4—1生物礁）、塊礁（珠江口盆地東沙隆起LH11—1生物礁）和塔礁（珠江口盆地HZ33—1生物礁）等。與珠江口和鶯歌海盆地不同，西沙海域是陸緣之外的孤立台地，不受大陸物源影響，表現為陸緣海環境，形成陸緣海生物礁。生物礁的形成和演化主要受海平面控制（圖5.2）。其中，東部島礁區生物礁生長在台地的較高部位，具有低水位暴露，高水位成礁的特點；西部盆地區生物礁發育於斷階高部位或碳酸鹽岩斜坡向東部島礁區逐漸變淺的部位，具有低水位成礁，高水位淹沒的成礁特點，成礁環境相當於浪擊面之上接近水面的淺水台地斜坡帶。西沙海域這種特殊的強風浪成礁環境易於形成「鈣藻長垣」，並且使得各種古海洋信息被保存下來。根據西琛1井660 塊有生物化石系統鑒定（韓春瑞等，1990；王玉凈等，1996；邱燕等，2001；張明書等，1987；張明書等，1989；李雲通，1984；王崇友，1984；張明書，1990；許紅等，1989），該井中新世生物礁地層中主要為底棲大有孔蟲和底棲介形類，很少見浮游有孔蟲，也不存在鈣質超微化石，說明海水較淺。

圖6.6 南海南部曾母盆地礁相碳酸鹽岩和砂泥質沉積地層的消長關系

6.1.2.2 成礁基

圖6.7 珠江口盆地東沙碳酸鹽台地和生物礁分布略圖

（資料來源於中國海洋油氣勘探總公司）

成礁基是生物礁形成的重要條件之一。西沙海域位於南海盆地西部生物礁發育區的北側，包括東部島礁區和西部盆地區。東部島礁區生物礁礁盤直接坐落於西沙前寒武紀變質岩基底之上。由於西沙古老變質岩基底表面具有高低不平的性質，為生物礁形成創造了地形地貌條件。因而，中新世至今歷經2000萬年，在這個統一的龐大礁基上發育出大大小小共40 多個島礁或沙洲（圖1.2）。鑽探結果表明，西沙海域東部島礁區前寒武紀變質岩基底之上的蓋層全部為較純的礁相碳酸鹽岩，說明該區一直處於較純凈的成礁環境。西沙海域西部盆地區處於西沙隆起的西部斜坡帶向瓊東南盆地延伸部位，早期生物礁成礁基可能為變質岩基底，而後期生物礁成礁基均為新生代沉積岩，如碳酸鹽岩台地等（圖2.5）。在南海北部的其他地區，成礁基具有相似的特點，如珠江口盆地生物礁的成礁基為統一的碳酸鹽岩台地（圖6.7），分布面積為4.4×10⁴km ²（金慶煥，1989；許紅等，1989）。但也有不同之處，如鶯－瓊盆地中新世生物礁直接生長在斷裂上升盤的基底面上（包括白堊系及其他老地層），呈帶狀分布（曾鼎乾，1986）。

6.1.2.3 成礁期

西沙海域古近紀晚期以來生物礁有漸新世、早中新世、中中新世、晚中新世、上新世和第四紀等多個成礁期。但東部島礁區和西部盆地區略有不同，前者缺失早期的漸新世生物礁，而後者缺失晚期的第四紀生物礁。島礁區生物礁成礁期已被西永1井和西琛1井鑽探研究成果證實（曾鼎乾，1981）（表6.1）。而盆地區得到了地震勘探的印證（圖2.2至2.13，圖5.2）。與西沙海域相比，珠江口盆地生物礁形成時期相當於西部盆地區，即在晚漸新世生物礁在神狐暗沙－白雲凹陷一帶就已開始生成。早中新世之後，生物礁向東－東北方向擴展，分布最廣，數量最多。根據珠江口盆地東沙隆起鑽探結果，生物礁至少經歷5個發育期（圖6.4）。鶯歌海盆地受地形地貌和物源控制，成礁期最為局限，成礁期以中中新世為主，這一結論已由鶯6井鑽探證實（王國忠，2001）。

表6.1 西永1井和西琛1井晚新生代生物礁成礁期

❿ 生物沉積作用和生物沉積物

由生命活動直接或間接造成的物質遷移和聚集作用稱生物沉積作用。從現在掌握的資料看，至少從太古宙中晚期開始生物就已遍布在了世界各地的海水中，可能不晚於泥盆紀生物已蔓延到了陸地。現在在地下1000m以下的深度也仍然有生命存在。生物的廣泛時空分布意味著它必定既是狹義、也是廣義沉積作用中的能動因素。地球上的任何生物，包括人類在內，都是生物沉積作用的主體，而在地質歷史中具有重要造岩意義的生物還是植物、水生無脊椎動物和細菌。無論在分布時空還是在個體數量上其他生物都不能與它們相比。

（一）生物沉積作用方式或途徑

生命的實質就是生物能動地利用外部物質和能量在分子到整個個體的多個層次上進行自我復制。生命活動綿延不絕，生命現象千奇百怪，但從沉積學角度看，它主要通過三種方式或途徑來實現物質的遷移和聚集。

1.生物化學

從本質上講，生物個體內由生命活動製造任何有機質或礦物質的方式都是生物化學方式。例如植物通過光合作用將CO₂和H₂O合成為碳水化合物，動物通過消化食物、吸取水分、利用離解離子合成自己的軟體、骨骼、外殼等。生物死亡後，其遺體就成了生物性沉積。陸生和部分水生植物的堆積可轉化成泥炭或煤，許多動物的骨骼或外殼可形成生物礁或貝殼灘等。生物化學涉及到復雜的物質相態和能量的轉化，往往不符合一般無機化學的作用規律。例如在同一環境中，不同生物製造的鈣鎂碳酸鹽骨骼或外殼可以是文石質，也可以是低鎂方解石或高鎂方解石質（但無白雲石質）；硅質生物可以在離子濃度很低的水體中有效吸取硅製造硅質骨骼、磷質生物可吸取鈣和磷製造磷酸鈣質骨骼，許多藻菌類體內的微量元素濃度可以是它周圍海水中濃度的幾百到幾十萬倍；當生物吸取相同元素（如O、C等）時，還會對其中的重同位素，如¹⁸O或輕同位素如¹²C吸取得更多一些從而造成生物體與環境之間的同位素分餾；某些生物（主要是微生物）可以吸取放射性元素鈾，半導體元素鍺、硒，貴重金屬金、銀等。盡管這個過程的許多細節還不清楚，但在地表物質的重組中，生物化學無疑起到了固定或富集某些成分的特殊作用，其沉積學意義是十分巨大的。

2.改變環境的物化條件

在生物從環境中吸取或向環境中排放某些成分的同時它也在改變環境條件，結果可能會加速某些化學反應的進程或控制某些反應的進行方向，在等低藍綠藻和細菌等微生物的生命活動中這一點顯得尤為突出。例如低等藍綠藻行光合作用消耗CO₂可使環境水體pH值上升；細菌分解有機質排放NH₃可提高pH值，排放CO₂、H₂S、H₂可降低pH值；在封閉環境中細菌對氧的消耗可降低Eh值等。可以認為，在所有依賴一定pH值或E_h值的天然化學反應中，微生物都可以成為活的催化劑。這種受生物影響或控制的無機化學過程被看成是間接的生物化學作用。許多化學沉積物，如海湖環境中從水中析出的許多泥級CaCO₃質點、沼澤環境中的黃鐵礦、圍繞生物軟體形成的硅質結核等都與這種作用有著千絲萬縷的聯系。

3.機械捕集或粘結

這是低等藻類（如藍綠藻）和某些細菌（可合稱為藻菌類）獨有的作用方式。這類生物都是原核或真核的單細胞球狀體或簡單多細胞絲狀體或棒狀體，體表帶有一層粘性很強的透明有機質衣鞘，可以捕集或粘結水介質中的細小質點。當粘結物多到一定程度，妨礙了它們的正常生活時，它們就分裂出新的個體而將老的衣鞘遺棄。實際上，上述低等藻類通過間接生物化學作用促使環境水體析出的泥級CaCO₃質點有些就被粘結到自己的衣鞘上。無數個藻體附著在地表（近岸地面或水下）生長繁殖可形成大面積的藻席（algal mat），附著在其他顆粒上可形成藻包殼（algal coating），自由藻體相互粘結則可形成游移狀藻團（algallump），相應的也就富集了這些泥級CaCO₃質點。有些厭氧鐵細菌依靠氧化Fe^2＋所釋放的能量生活，有些具硅質骨骼的藻類（如金藻）營光合作用釋放O₂使Fe^2＋轉變成Fe^3＋，它們都可粘結沉澱出來的高鐵氧化物形成鐵質或鐵與硅質的共同沉積。類似作用對其他難溶礦物的化學沉積可能也有重要意義。這種兼有間接生物化學和粘結的沉積作用具有非常久遠的地質歷史，很可能在生命誕生的同時或初期就已開始了，地球上已知最古老的生命遺跡就是通過這種方式被保存在38億年前的鐵質岩中，而且相同的作用一直到今天仍在繼續。

除了上述三種方式以外，生物還可通過對先成沉積物的鑽孔、擾動，對骨骼、泥砂性食物咀嚼、消化時的機械研磨，對流水、波浪等的阻擋等方式實現或影響沉積作用進行。

在三大類沉積作用中，生物沉積作用無疑是一種較為特殊的沉積作用。

（二）生物沉積物

生物的廣泛時空分布和多種沉積作用方式使得許多沉積物或多或少、或直接或間接與生命活動有關，但並不是所有這些沉積物都可稱為生物沉積物。按照現在比較流行的觀點，這里只將主要由原地生物遺體、遺跡及其相關產物構成的沉積物才視為生物沉積物，而將主要由游移的生物硬體、糞粒、藻團等構成的沉積物看成是復合沉積作用的結果。那些由間接生物化學方式形成的沉積物則仍屬化學沉積物的范疇。

在普通沉積岩石學中，典型的生物沉積物主要指生物礁和藻疊層。

1.生物礁（organic reef）

通常所說的生物礁是指以原地生長繁殖的造礁生物為格架，另有喜礁生物或其他相關沉積物共同參與形成的具有抗浪作用的水下隆起（厚度大於它的同期沉積）。成因相同，但缺少抗浪作用的低矮舒緩的水下隆起稱生物丘（bioherm）。若隆起也不明顯，只呈大致扁平的透鏡狀或寬板狀的生物沉積則稱生物層（biostrome）。然而，隆起高低很難有客觀的劃分標准（有人曾根據統計提出以高/寬＞1/30作為生物礁的標准），所以從沉積學角度出發，許多人將生物丘就看成是生物礁的同義語，甚至將生物層也看成是一種生物礁，稱為層礁（stratigraphic reef）。不管隆起高低或術語使用上有何差異，它們在生物原地生長繁殖這一點 上則是共同的。

生物礁有許多類型，如按主要造礁生物就有珊瑚礁、海綿礁、苔蘚蟲礁等。在沉積學中，更多地還是按礁的外部形態和發育的環境位置來劃分，較為常見的有點礁、塔礁、環礁、岸礁和堡礁等。點礁（patchreef）也翻譯為斑礁或補丁礁，是一種小型、孤立的礁體，直徑多不超過1km，常發育在淺海或深湖中，也可能只是某個大型礁體（如環礁）的一個構成部分。塔礁（pinnacle reef）也是孤立的，高可超過100m，頂部平坦，面積可在2km²以上，出現在深水環境，是伴隨海底不斷沉降形成的。環礁（atoll）大體呈圓台狀，礁體沿台頂周邊發育而將台頂圍成一個潟湖，台頂直徑可從1km到超過130km，發育在大洋或陸架上的開放海域中。岸礁（shore reef）又稱裙礁（apron reef），是一種與海岸相連，又與海岸隔有淺的水道或潟湖的小型礁體，礁頂寬度可超過1km，漲潮時沒入水下，退潮後又可露出水面，它的向海邊緣常是一個陡的斜坡。堡礁（barrier reef）實際是一個大致平行海岸的狹長礁帶，與岸之間隔有一個相當深度和寬度的潟湖。澳大利亞東北部昆斯蘭海岸附近有現今最大的堡礁，長達1200km。我國南海水域分布有許多珊瑚礁，其中主要是點礁和環礁，但研究程度還不高。

在縱剖面中可以看出一個典型生物礁大體可分成三個部分：基底、礁核和礁翼（圖15－21）。

◎ 基底（base）：是構築礁體的底座，通常是海底某個比較穩固的突起部位，如各種機械性堆積的灘、丘、壩等，有時是海底火山錐。基底的形成大多與造礁生物無關。

◎ 礁核（reef core）：是在基底上構築起來的礁體的核心部分。垂向上，礁核可顯示一定的分帶（或分層）現象，反映了生物礁的成長過程。下部常常是障積生物層。所謂障積生物是指那些有柄的或呈枝狀形態的生物，如海百合、枝狀珊瑚、各種骨骼鈣藻等，當它們像小樹林一樣在基底上成片生長時，從中流過的海水就會受到阻擋而減速，水中攜帶的泥晶等細碎屑物質就會沉積下來。這種由障積生物和被障積的泥晶等細屑物質構成的沉積層就稱障積生物層，它所具有的結構就稱障積結構（baffle texture）。就體積而言，障積生物層或障積結構中的障積生物並不多，常以泥晶等細碎屑物質為主。緊接障積生物層之上的是粘結生物層。粘結生物又稱結殼生物，特指那些粘附在其他物體或生物表面的呈紋層狀、皮殼狀或薄板狀生長的生物群，如低等藍綠藻、某些骨骼藍藻、結殼有孔蟲、厚蛤類等。某些床板珊瑚、層孔蟲等在發育初期也是結殼狀的。在障積生物層沉積的晚期，結殼生物就已開始出現，以後才逐漸繁盛起來。在結殼間隙常有很多由生物鑽孔、啃食或排泄形成的砂泥級大小的結殼生物碎屑或糞粒，但在它們上面又會形成新的生物結殼，如此反復就形成了結殼生物層，該層具有的結構就稱粘結結構（binding texture）。客觀上，結殼生物層對穩固各種細碎質點及其下面的障積性泥晶起著重要作用。最上面的是骨架生物層。該層最重要的特徵是含有原地增殖的生物骨架。這類生物稱為骨架生物，如塊狀層孔蟲、各種叢生的群體珊瑚、海綿、水螅、苔蘚蟲、古杯、鈣藻等。骨架生物世世代代的原地繁衍和復雜隨機的生長習性常常會造成大量間隙或孔洞，裡面可沉積泥晶或生物碎片，也可棲息喜礁生物，如底棲有孔蟲、腕足、海百合、海膽、軟體動物等。在孔洞內壁，孔洞充填物和骨架生物遺體表面也可繼續發育生物結殼，而生物的鑽孔和啃食作用也到處盛行。這種由原地生物骨架和相關作用產物共同構成的沉積稱骨架生物層，它所具有的結構就稱生物骨架結構（skeletal texture）。值得注意的是，在古代生物礁中，骨架生物層中的生物骨架常常只有10％左右，最多也不過50％，有些還只是一些骨架的痕跡，這可能與當時骨架生物的生長密度以及被其他生物的破壞程度和沉積後被改造的程度有關。骨架生物層是生物礁鼎盛發育時的產物，它在很大程度上可決定整個生物礁的成長規模。礁核中的所有障積生物、粘結生物和骨架生物都可稱為造礁生物。

在礁體頂部，在骨架生物層之上連續沉積的非礁沉積層稱礁蓋（reef cap），它不是礁體的構成部分，但對礁體終止發育的原因卻有重要的指示性意義。

圖15－21 生物礁理想剖面示意圖

◎礁翼（reef flank）：隨著骨架生物層的成長，生物礁的抗浪作用也逐漸增強，由此就產生了生物礁的礁翼。所謂礁翼是指與礁核呈指狀穿插並部分覆蓋在礁核之上的礁的裙邊部分。礁翼的形成和構成物質與礁體的發育環境位置有關。像廣海中的塔礁或大型潟湖中的點礁，四周水深、風浪等條件基本一致，礁翼就具有空間上的對稱性，主要由礁核骨架生物層被風浪擊打破碎形成的礁屑（reef debris）就地堆積而成。礁屑一般大小混雜，最粗可達巨礫級，但自上而下有變小的趨勢。礁屑常被看成是礁體抗浪作用的證據。在相對淺水的上部礁翼中可能沒有或很少有泥晶，礁屑可呈顆粒支撐，向下泥晶增多可變為基質支撐。整個礁翼厚度向外變薄，逐漸過渡為外圍沉積（圖15 －21）。另外一些礁體，如岸礁、堡礁等，其向海一側坡度較陡，水體較深又迎風，波浪作用較強，向陸一側坡度較緩，水體較淺又背風，波浪作用較弱，兩側礁翼有很大差別。迎風側的礁翼稱礁前（fore reef），背風側的礁翼稱礁後（back reef）。礁前與上述對稱礁翼相似，也由礁屑和泥晶構成。礁後常由較細小的礁屑、生物碎屑、內碎屑、鮞粒、藻粘結顆粒或純的泥晶構成。礁後沉積物與生物礁之間沒有專屬性，在其他非礁環境中也可形成，只是在這里處在了礁體背風側而已。在體積上，礁翼常可佔到整個礁體的70％～90％，礁核只佔10％～30％。

作為一種生物沉積，生物礁的發育要受背景條件的嚴格控制。適宜礁體發育的環境條件是，水體溫暖、清澈、循環良好、水深適宜，如現代珊瑚礁就主要分布在熱帶、亞熱帶、水溫常年保持在18～30℃、鹽度正常的水域。在水溫較低、較高或常常混有較多陸源碎屑的渾濁水體或停滯水體中，造礁生物就難以繁殖或存活。水深條件主要靠礁體所在部位的基底沉降速度與生物礁的增長速度（或生物繁殖速度）保持大體平衡來保證。在任何情況下，海湖水面都是礁體向上生長的極限，只有基底不斷沉降，礁體才會不斷向上生長，但沉降速度也不能長時間超過礁體生長速度，否則水深將不斷加大，礁體發育也會受到抑制或完全終止。實際上，由於水溫和食物豐度等方面的原因，礁體頂部的水深最大隻有幾十米，許多隻有幾米或更淺。在地質歷史中，常常可以見到一些生物礁、生物丘或生物層只由障積生物層和粘結生物層或僅由障積生物層構成，其中的重要原因就是背景條件不宜。

2.藻疊層（stromatolite）

由低等藍綠藻（或許還有低等的紅藻、綠藻或異養細菌）在某個固定基底上周期性繁殖而堆疊的紋層狀沉積物稱為藻疊層，外觀上就象鋪成的墊子而被稱作藻席，固結以後就稱為疊層石，它具有的構造就是疊層構造。前面已經介紹過，疊層構造中的藻紋層按有機質的多少可分為富藻層和貧藻層，實際上，這些有機質常常是以藻跡形式出現的。所謂藻跡就是被遺棄的、粘結有大量泥晶的藻衣鞘或死亡的藻體。在顯微鏡下，藻跡常呈幾乎不透明的細小斑點或細絲、細棒，邊緣透明度稍高，大小在幾微米到幾十微米左右。由它們聚集成的富藻層實際並無截然的上下邊界，橫向上的顯微厚度也起伏不定，甚至局部可有斷開或上下富藻層的相互接觸。相鄰的上下富藻層之間沒有藻跡或只有很少藻跡的層即為貧藻層，主要由礦物晶體構成。但是，並不是所有藻跡都能完好保存下來，其中一部分可能會成片腐爛消失，這將在富藻層中造成一些形狀不規則的空洞（稱藻腐孔），繼而再被成岩礦物充填形成顯微鳥眼構造。當埋藏溫度升高時，藻跡中的有機質將逐漸降解而相互融合，富藻層將由一些細小的有機質斑塊或條帶構成，其中的藻跡基本上不復存在。降解嚴重時，殘余有機質還會以瀝青形式進入到周圍的晶間接觸界面或裂隙中，富藻層的層狀形態也將逐漸消失而代之以殘余有機質的網脈狀分布（圖15－22）。

圖15－22 常見藻疊層的顯微特徵（湖北宜昌，寒武系疊層石灰岩，單偏光，d＝2mm）

在功能上，藍綠藻也是一種典型的結殼生物，在生物礁的發育中對泥晶的沉澱、富集和固定可起重要作用。如同在生物礁中一樣，藻疊層或疊層石的結構也稱粘結結構。在潮下淺水區，當密集的柱狀、枝狀藻疊層隨基層沉降而不斷向上生長時也可以形成一種特殊的生物礁，稱藻疊層礁或簡稱藻礁（algal reef）。相應地，呈丘狀或層狀產出的藻疊層也可看成是一種生物丘（藻丘）或生物層（隱藻生物層）。

在地質歷史中，被藻菌類粘結的礦物成分是隨時代而變的，因而所形成的藻疊層或疊層石的礦物成分就有很大差別。大致在中元古代以前形成的疊層石主要是鐵質的（最常見赤鐵礦質），部分是硅質的，以後主要被白雲石質取代，而自寒武紀開始到現在則主要是鈣質的了（寒武紀早期有少量磷酸鹽質）。雖然有些硅質、白雲質或磷質藻疊層有可能是交代鈣質疊層石形成的，但當缺少任何交代證據、藻菌類的細胞構造保存完好時，它們的原生沉積成因就很難被否定，尤其是形成於地球早期的鐵質、硅質疊層石現在已經成了窺探當時生物、海洋和大氣的一個重要窗口。