星羅棋布于南海的珊瑚礁是南海最重要且獨(dú)特的地質(zhì)體，在維護(hù)我國海洋領(lǐng)土完整、行使國家主權(quán)、資源供給及生態(tài)和氣候環(huán)境變化研究等方面一直發(fā)揮著重要作用。珊瑚島礁的發(fā)育演化和成因問題最早可追溯到1842年的達(dá)爾文沉降理論，迄今科學(xué)家們已提出了多種模式和理論，但仍存在許多爭議的問題或難以解釋的現(xiàn)象，如不同區(qū)域和類型島礁的發(fā)育過程和模式、環(huán)礁形成的主控因素等。 

　　在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)任務(wù)的支持下，中國科學(xué)院南海海洋研究所顏文研究員領(lǐng)導(dǎo)的“趙煥庭南海島礁科學(xué)鉆探研究攻關(guān)突擊隊(duì)”研究團(tuán)隊(duì)，以揭示珊瑚礁的形成過程和發(fā)育模式為主要科學(xué)目標(biāo)之一，2017年在南沙群島實(shí)施完成了“南科一井”科學(xué)鉆探。該井是南海南部第一口穿透礁體的全取芯科學(xué)深鉆，總進(jìn)尺2020.2米，取芯率達(dá)到91%，是目前世界島礁全取芯深度最大的科學(xué)鉆井。近期，研究團(tuán)隊(duì)在“南科一井”島礁發(fā)育演化方面的研究成果發(fā)表在國際著名地學(xué)期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology（《古地理學(xué)、古氣候?qū)W、古生態(tài)學(xué)》）和Journal of Geophysical Research: Earth Surface（《地球物理學(xué)研究雜志: 地球表面》）上。 

　　研究團(tuán)隊(duì)綜合南沙美濟(jì)環(huán)礁“南科一井”樣品的鍶、碳、氧同位素和礦物學(xué)、微體古生物學(xué)以及元素測試數(shù)據(jù)，分析探討了美濟(jì)環(huán)礁的形成和演化歷史，將該珊瑚島礁的演化劃分為多個(gè)階段，提出整個(gè)珊瑚島礁的發(fā)育過程可以用階段性侵蝕-沉積模式來解釋。研究認(rèn)為，熱帶地區(qū)的許多珊瑚礁可能并不會(huì)長期持續(xù)繁榮生長，發(fā)育過程中沉積間斷較頻繁出現(xiàn)甚至有時(shí)可能持續(xù)數(shù)個(gè)百萬年。 

　　針對第四紀(jì)以來的珊瑚礁發(fā)育過程，研究團(tuán)隊(duì)對美濟(jì)環(huán)礁上新世晚期（2.65Ma）以來的發(fā)育過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，重建了礁體地層的沉積過程和瀉湖的演變過程。研究認(rèn)為，環(huán)礁的形成是因暴露時(shí)期的空間差異性巖溶而致的中間低、周緣高的地形，而非珊瑚和珊瑚礁在平臺(tái)周緣的優(yōu)先生長。瀉湖內(nèi)接近海平面的點(diǎn)礁的形成，是基于珊瑚和珊瑚礁在瀉湖內(nèi)地形高點(diǎn)之上的優(yōu)先生長。研究成果為全球環(huán)礁成因提供了新認(rèn)識。  

　　本研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專項(xiàng)項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金以及王寬誠教育基金經(jīng)費(fèi)資助。同時(shí)，感謝參與“南科一井”野外科學(xué)鉆探的全體工程技術(shù)和科研工作人員。 

　　論文鏈接

　　圖1 南沙珊瑚島礁新生代中晚期以來發(fā)育的階段性侵蝕-沉積模式示意圖(Liu et al., 2022)。(a)上部和(b)下部分別表示珊瑚礁的橫剖面和縱剖面演化過程。虛線和實(shí)線等高線分別代表經(jīng)歷了大氣/海水環(huán)境長期暴露-侵蝕的珊瑚礁和沉積的珊瑚礁。 

　　圖2 經(jīng)“南科一井”美濟(jì)環(huán)礁東北-西南剖面的數(shù)值模擬結(jié)果及其驗(yàn)證(Liu et al. 2022)