楊 振，張光學(xué)，張 莉，夏 斌

(1.國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州 510075;2.中山大學(xué)海洋學(xué)院，廣州 519082)

西沙海域新近紀(jì)生物礁的發(fā)育演化及控制因素

楊 振1，張光學(xué)1，張 莉1，夏 斌2

(1.國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州 510075;2.中山大學(xué)海洋學(xué)院，廣州 519082)

南海北部西沙海域發(fā)育大量的生物礁，活躍于整個(gè)新近紀(jì)，蘊(yùn)含有豐富的油氣資源。對(duì)西沙海域高精度地震數(shù)據(jù)及鉆井?dāng)?shù)據(jù)的研究表明，早中新世時(shí)期，少量的生物礁初始發(fā)育于地勢(shì)高點(diǎn)之上。至中中新世早期，生物礁進(jìn)入了全面發(fā)育階段，礁體類型眾多，如點(diǎn)礁、臺(tái)地邊緣礁、塔礁等，廣泛分布于西沙隆起西部的斜坡之上。在發(fā)育過(guò)程中，隨著水體的加深，生物礁逐漸向隆起等地勢(shì)高部位遷移。至中中新世晚期，進(jìn)入衰退階段，以馬趾礁、臺(tái)地邊緣礁為代表，主要分布于西沙隆起之上。晚中新世以來(lái)，生物礁的發(fā)育進(jìn)入了淹沒階段，并以垂向生長(zhǎng)的環(huán)礁為代表，主要分布于西沙隆起之上的島礁周緣。構(gòu)造作用和相對(duì)海平面變化為西沙海域新近紀(jì)生物礁發(fā)育演化的主要控制因素，其中構(gòu)造斷裂產(chǎn)生的構(gòu)造高點(diǎn)控制生物礁初始發(fā)育的位置，后期基底構(gòu)造沉降和相對(duì)海平面變化控制了生物礁發(fā)育演化的各個(gè)階段，三級(jí)相對(duì)海平面周期性浮動(dòng)也影響了生物礁旋回性的退積過(guò)程。

生物礁;發(fā)育模式;控制因素;新近紀(jì);西沙海域

生物礁為固著底棲生物原地生長(zhǎng)而形成的一種特殊的碳酸鹽巖建造，具有良好的儲(chǔ)集性能，在油氣勘探中占有重要的地位［1－2］。生物礁的生長(zhǎng)發(fā)育與地質(zhì)環(huán)境、構(gòu)造背景密切相關(guān)。我國(guó)南海得益于優(yōu)越的地理位置和適宜的氣候條件，生物礁廣泛發(fā)育于海盆周緣的斷陷盆地之中，蘊(yùn)含豐富的油氣資源。至今，已在南海發(fā)現(xiàn)30多個(gè)中新世的生物礁油氣田［3－4］。西沙海域自早中新世以來(lái)，也發(fā)育了大量的生物礁。前人根據(jù)單井巖心和有限的2D地震資料等信息，對(duì)該區(qū)的生物礁進(jìn)行了識(shí)別，并依據(jù)相對(duì)海平面變化初步建立了碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育模式［5］。同時(shí)依據(jù)野外露頭，對(duì)于西沙群島周緣的生物礁也開展了沉積學(xué)方面的研究［6］。受限于地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)和鉆井的缺乏，尚未理清新近紀(jì)生物礁的時(shí)空分布，對(duì)其發(fā)育過(guò)程也有待于加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)西沙海域高精度地震數(shù)據(jù)的精細(xì)解釋及利用波阻抗反演等技術(shù)手段，首次刻畫了各時(shí)期生物礁的分布，劃分其發(fā)育演化階段，建立其發(fā)育模式，討論了構(gòu)造活動(dòng)和相對(duì)海平面變化的控制作用。以上工作的開展，對(duì)下一步開展西沙海域生物礁儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西沙海域位于南海北部陸坡之上，水深變化較大，從暴露的西沙群島逐漸過(guò)渡到水深超過(guò)3 km的深海盆(圖1a)，大地構(gòu)造隸屬于中—西沙地塊。古近紀(jì)早期，隨著南海北部陸緣張裂、巖石圈減薄及隨后海底的擴(kuò)張等構(gòu)造活動(dòng)的進(jìn)行，該地塊逐漸從華南地塊中裂離出來(lái)［7－10］。漸新世末期(23.3 Ma)，西北次海盆的海底擴(kuò)張停止，擴(kuò)張脊躍遷至中央海盆和西南次海盆［11－12］，同時(shí)中—西沙地塊的裂離活動(dòng)結(jié)束，到達(dá)了現(xiàn)今的位置(圖1b)。對(duì)瓊東南盆地古近紀(jì)斷裂組合樣式的研究結(jié)果表明:這種裂離過(guò)程明顯受到了研究區(qū)西側(cè)紅河走滑斷裂的影響［13］。在此進(jìn)程中，研究區(qū)發(fā)育大量的北東向斷裂，形成了瓊東南盆地、中建南盆地、廣樂隆起、西沙隆起、雙峰盆地等5個(gè)主要構(gòu)造單元，造就了盆地—隆起—深海盆這一特殊陸坡的地貌形態(tài)。

圖1 南海北部沉積盆地分布(a)及西沙海域構(gòu)造區(qū)劃、地震測(cè)線(b)Fig.1 Sedimentary basins in the northern South China Sea(a)and tectonic division and seismic lines in the Xisha sea area(b)

全區(qū)的構(gòu)造演化以23.3 Ma(T6)為界，可劃分為裂陷期和裂后期2個(gè)演化階段。裂陷期為斷裂活動(dòng)的主要時(shí)期，這些斷裂控制盆地、隆起等構(gòu)造單元分布的格局，自下而上沉積了湖相的嶺頭組、海陸過(guò)渡相的崖城組和海相的陵水組等地層。自早中新世開始，西沙海域進(jìn)入裂后期的構(gòu)造演化階段，熱沉降為其主要的表現(xiàn)形式［14－16］。根據(jù)沉降速率的差異，以10.5 Ma(T4)為界面將裂后期進(jìn)一步劃分為熱沉降階段和加速沉降階段［17］，然而西沙海域上新世以來(lái)緩慢的構(gòu)造沉降與同期瓊東南盆地北側(cè)斜坡的快速沉降有一定的差異［4］。自下而上沉積濱淺?！肷詈Ｏ嗟娜齺喗M、梅山組、黃流組等和半深?！詈Ｏ嗟您L歌海組和樂東組等新近紀(jì)地層(圖2)。

2 生物礁的地震識(shí)別

生物礁的地震識(shí)別主要是依據(jù)礁體的外形、頂?shù)捉缑娴姆瓷涮卣?、?nèi)部反射結(jié)構(gòu)以及與周緣地層的接觸關(guān)系等特點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別［5，18］。不同的生物礁具有不同的生長(zhǎng)形態(tài)，各自對(duì)應(yīng)的反射結(jié)構(gòu)也不盡相同，同時(shí)因分類依據(jù)和研究目的的不同導(dǎo)致了生物礁分類的多樣性［1，19］。本文根據(jù)生物礁發(fā)育的位置和生長(zhǎng)形態(tài)對(duì)其進(jìn)行分類。通過(guò)對(duì)西沙海域地震測(cè)線精細(xì)的解讀，利用對(duì)生物礁最為敏感的波阻抗反演等地震屬性進(jìn)一步確認(rèn)，在研究區(qū)識(shí)別出點(diǎn)礁、臺(tái)地邊緣礁、塔礁、馬趾礁及環(huán)礁等6種類型的生物礁。

圖2 西沙海域綜合地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of the Xisha sea area

2.1 點(diǎn)礁

外形呈丘形，兩翼近對(duì)稱，頂部為連續(xù)的強(qiáng)反射，內(nèi)部反射較弱或呈空白反射，底部與下伏地層界限不明顯(圖3a)。在波阻抗反演剖面上，點(diǎn)礁表現(xiàn)為頂部高阻抗，而內(nèi)部阻抗低，橫向上連續(xù)性較差(圖3b)。這類礁體規(guī)模較小，空間展布為1～2.5 km，主要發(fā)育于西沙隆起西部邊緣或西部斜坡的斷層上盤之上。

2.2 臺(tái)地邊緣礁

整體呈丘形，頂部為連續(xù)的強(qiáng)反射，內(nèi)部為雜亂反射，有時(shí)可見1～2個(gè)同向軸，強(qiáng)反射的外形易區(qū)分于周緣弱反射的地層(圖4a，5)。臺(tái)地邊緣礁的阻抗整體較強(qiáng)，底部與下伏強(qiáng)阻抗地層的界面不明顯(圖4b)。臺(tái)地邊緣礁主要發(fā)育于臺(tái)地邊緣，其規(guī)模因臺(tái)地邊緣地形特點(diǎn)差異而不同，橫向上展布為2～5 km不等。在其生長(zhǎng)過(guò)程中，部分礁體碎屑受重力作用滑塌而堆積于坡腳，形成反射雜亂的礁前滑塌(圖5)。該類礁體廣泛分布于西沙隆起西部邊緣。

2.3 塔礁

整體呈現(xiàn)塔形，地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)丘形強(qiáng)反射的垂向疊加。單個(gè)丘體內(nèi)部為雜亂的弱反射，底部近空白反射，頂部反射較強(qiáng)與上覆地層的界面明顯。塔礁橫向上約2.5 km，而垂向高度可達(dá)1 km，表明其具有多期持續(xù)生長(zhǎng)的特點(diǎn)，同時(shí)也反映其生長(zhǎng)速度與相對(duì)海平面的上升速度一致(圖4a)。在波阻抗反演剖面上，不同期次生長(zhǎng)塔礁的阻抗具有明顯的差異(圖4b)。第一期生長(zhǎng)的塔礁與周緣的臺(tái)地邊緣礁具有相似的頂部強(qiáng)阻抗，底部阻抗弱的特征;第二期的阻抗整體較弱，而頂部的阻抗相對(duì)較強(qiáng)，這可能由于第二期塔礁的快速生長(zhǎng)而導(dǎo)致其與周緣地質(zhì)體的較小阻抗差所引起。由于塔礁主要發(fā)育靠近臺(tái)地邊緣部位，較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境導(dǎo)致其側(cè)翼通常會(huì)有水道伴隨發(fā)育，表現(xiàn)為強(qiáng)振幅“U”型反射，同時(shí)呈現(xiàn)出向地勢(shì)高部位遷移的特征，表明在其發(fā)育時(shí)期，海平面是在持續(xù)上升的。該類礁體廣泛分布于西沙隆起西部斜坡之上。

2.4 馬趾礁

馬趾礁為大量點(diǎn)礁空間上有規(guī)律的分布而形成馬趾狀的礁體。單個(gè)礁體與點(diǎn)礁具有相似的地震相，整體為丘形，頂部為連續(xù)的強(qiáng)反射體，內(nèi)部反射雜亂，底部反射較弱，兩翼近對(duì)稱，同時(shí)周圍地層出現(xiàn)上超(圖5)。單個(gè)礁體的直徑在5 km左右，空間展布可達(dá)20 km以上，該類礁體主要發(fā)育于西沙隆起之上。

圖3 西沙隆起西部斜坡典型的點(diǎn)礁地震剖面及其波阻抗反演剖面Fig.3 Typical seismic profile of point reefs on the west slope of Xisha Uplift and its P-wave impedance inversion

圖4 西沙隆起西部斜坡典型的生物礁地震剖面及波阻抗反演剖面Fig.4 Typical seismic profile of reefs on the west slope of Xisha Uplift and its P-wave impedance inversion

圖5 西沙隆起之上典型的生物礁地震剖面Fig.5 Typical seismic profile of reefs on the Xisha Uplift

2.5 環(huán)礁

環(huán)礁為碳酸鹽巖臺(tái)地淹沒階段生物礁的主要類型，多具有垂向快速生長(zhǎng)的特點(diǎn)。其地質(zhì)形態(tài)有一定的差異，整體呈丘形，礁體頂部為連續(xù)的強(qiáng)反射，而內(nèi)部為雜亂的弱反射。其橫向規(guī)模2～4 km不等(圖5)，部分環(huán)礁的生長(zhǎng)高度可達(dá)1 km，主要發(fā)育于地勢(shì)高部位的臺(tái)地頂部，廣泛分布于西沙隆起島礁區(qū)域。此外，在西沙隆起東北部的部分海域也有環(huán)礁的分布。

3 西沙海域新近紀(jì)生物礁的時(shí)空分布

根據(jù)西沙海域的沉積和構(gòu)造演化背景，在對(duì)西沙海域地震數(shù)據(jù)精細(xì)地識(shí)別和地震層序劃分的基礎(chǔ)之上，結(jié)合區(qū)域的鉆井資料分析［20－22］，本文建立了該區(qū)生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的4個(gè)時(shí)期的沉積相，分別為早中新世、中中新世早期、中中新世晚期和晚中新世至今等。此沉積相帶的建立較前人［4］的結(jié)果做了較為精細(xì)的刻畫，首次建立了早中新世時(shí)期的生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的沉積相帶，明確了生物礁的時(shí)空分布，細(xì)化碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部的沉積相帶等(圖6)。

3.1 早中新世

早中新世時(shí)期，廣樂隆起周緣的碳酸鹽巖臺(tái)地圍繞濱海相呈環(huán)帶狀分布，而西沙隆起周緣的碳酸鹽巖臺(tái)地主要分布于其西部和西南部(圖6a)，隆起內(nèi)部也有孤立碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育。這些臺(tái)地規(guī)模小，后期多遭受暴露而白云巖化，并已有少量的生物礁發(fā)育，主要分布于西沙隆起周緣臺(tái)地的西南側(cè)。

3.2 中中新世早期

中中新世早期(梅山組沉積早期)，生物礁廣泛發(fā)育于廣樂隆起與西沙隆起周緣(圖6b)。廣樂隆起北部的斜坡之上有一定規(guī)模的生物礁，其東南邊緣也有少量的點(diǎn)礁。西沙隆起西部和西南部有大量的生物礁生長(zhǎng)，而西沙隆起北部和東部少見生物礁，以灘相沉積為主。臺(tái)地內(nèi)部的潟湖規(guī)模不等，臺(tái)緣斜坡發(fā)育大量的水道，碳酸鹽巖的碎屑通過(guò)這些水道被搬運(yùn)至凹陷深水區(qū)，形成深水扇。

3.3 中中新世晚期

中中新世晚期(梅山組沉積晚期)，廣樂隆起東北部的斜坡上有一定規(guī)模的生物礁，多為前期繼承性生長(zhǎng)，而西沙隆起西部的生物礁數(shù)量眾多，隆起之上也有部分生物礁的沉積(圖6c)。早期出露海面的火山，隨著相對(duì)海平面的上升，逐漸接受碳酸鹽巖的沉積，形成孤立碳酸鹽巖臺(tái)地，在這些臺(tái)地的西南緣也有一定數(shù)量生物礁的分布。兩臺(tái)地之間的水道體系已經(jīng)發(fā)育成熟，形成南北2個(gè)分支，一支向北流向瓊東南盆地，另一支向南流向中建南盆地。

3.4 晚中新世至今

晚中新世時(shí)期，生物礁大多分布于西沙隆起之上島礁孤立臺(tái)地西南側(cè)(圖6d)，中建臺(tái)地的周緣也有少量的生物礁，臺(tái)地周緣的水道繼承性發(fā)育。晚中新世末期，該區(qū)發(fā)育大規(guī)模的塊體搬運(yùn)體系，其西部紅河斷裂的走滑反轉(zhuǎn)可能為其觸發(fā)機(jī)制［23］?，F(xiàn)今，全區(qū)大部分區(qū)域已處于半深?！詈５某练e環(huán)境，碳酸鹽巖臺(tái)地局限于西沙島礁周緣，如永興島、宣德群島等，這些生物礁以環(huán)礁為主，大型環(huán)礁的頂部發(fā)育潟湖，種類多樣［5］。

4 生物礁的發(fā)育演化

圖6 西沙海域新近紀(jì)生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地沉積相Fig.6 Sedimentary facies of reefs and carbonate platform during the Neogene in the Xisha sea area

通過(guò)對(duì)西沙海域生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地精細(xì)的解釋和鉆井分析，根據(jù)時(shí)空分布特點(diǎn)，本文將西沙海域生物礁的發(fā)育演化分為:初始發(fā)育階段、繁盛階段、衰退階段及淹沒階段等4個(gè)階段，分別對(duì)應(yīng)早中新世時(shí)期、中中新世早期、中中新世晚期及晚中新世至今。關(guān)于西沙海域生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育演化模式，前人也做了一些工作，主要為西沙島礁孤立碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育演化模式［5］和西沙海域碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育模式［4］。然而，這2個(gè)模式都有一定的局限性，前者建立的模式為在三級(jí)相對(duì)海平面變化控制下碳酸鹽巖臺(tái)地生長(zhǎng)的一個(gè)旋回，而后者依據(jù)二級(jí)相對(duì)海平面建立的碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育模式，沒有涉及生物礁相關(guān)的信息。據(jù)前文的分析，西沙海域生物礁的演化分為4個(gè)階段，并有自西沙隆起西部斜坡區(qū)逐漸向隆起之上的島礁區(qū)逐漸退積的過(guò)程，以上2個(gè)模式都沒有反映出生物礁這一發(fā)育特點(diǎn)。為此，基于西沙海域生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地生長(zhǎng)發(fā)育的特點(diǎn)，綜合考慮區(qū)域的沉積、沉降、地層的壓實(shí)變形、相對(duì)海平面的變化及生物礁沉積環(huán)境等多種地質(zhì)條件之后，筆者嘗試建立了較為符合實(shí)際情況的西沙海域生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育模式(圖7)。

4.1 初始發(fā)育階段

早中新世，西沙隆起西部的斜坡區(qū)處于濱淺海環(huán)境，碳酸鹽巖臺(tái)地開始發(fā)育于地勢(shì)高點(diǎn)，數(shù)量少、規(guī)模小的點(diǎn)礁主要發(fā)育于臺(tái)地邊緣(圖7a)。隨著水體逐漸上升，西沙隆起局部區(qū)域也開始接受碳酸鹽巖的沉積，形成一些孤立碳酸鹽巖臺(tái)地，部分臺(tái)地邊緣發(fā)育生物礁。

4.2 繁盛階段

早中新世早期，全區(qū)普遍接受沉積，穩(wěn)定的濱淺海環(huán)境利于生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地全面發(fā)育。首先于斜坡下部的臺(tái)地上發(fā)育一定數(shù)量的點(diǎn)礁，形成點(diǎn)礁復(fù)合體(圖7b)，并發(fā)育礁前滑塌。隨著相對(duì)海平面的緩慢上升，生物礁隨臺(tái)地逐漸向斜坡上部退積，礁體類型全，如:點(diǎn)礁、臺(tái)地邊緣礁和塔礁等(圖4a)。相對(duì)海平面的進(jìn)一步上升，生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地收縮至隆起邊緣，發(fā)育大量的臺(tái)地邊緣礁。縱觀整個(gè)階段，生物礁類型全、數(shù)量多，具有明顯的從斜坡區(qū)不斷向島礁區(qū)遷移的特點(diǎn)。

4.3 衰退階段

中中新世晚期，隨著相對(duì)海平面持續(xù)上升，生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地向隆起高部位逐漸收縮(圖7c)。生物礁主要發(fā)育于西沙隆起西部邊緣，以臺(tái)地邊緣礁為主，西沙隆起之上也發(fā)育部分生物礁，其中馬趾礁最為典型(圖5)。此后，相對(duì)海平面快速上升，致使生物礁向隆起高部位的島礁區(qū)進(jìn)一步遷移，標(biāo)志著生物礁的發(fā)育演化進(jìn)入了另外一個(gè)階段。

4.4 淹沒階段

圖7 西沙海域生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的發(fā)育演化模式Fig.7 Evolution model of reefs and carbonate platform in the Xisha sea area

晚中新世至今，生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地局限于島嶼周緣，其發(fā)育處于淹沒階段(圖7d)。晚中新世早期，生物礁主要發(fā)育于西沙隆起之上島礁的西南側(cè)。至晚中新世末期，相對(duì)海平面急劇下降(圖2)，導(dǎo)致晚中新世沉積的碳酸鹽巖再次暴露而白云巖化。隨后相對(duì)海平面的快速上升，僅在島礁的地勢(shì)高點(diǎn)殘存垂向生長(zhǎng)的環(huán)礁。

5 生物礁發(fā)育演化的主控因素

生物礁的生長(zhǎng)需要適宜的環(huán)境，水深、光照、溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽及構(gòu)造活動(dòng)等，任一條件的變化都可能改變生物礁的造礁類型或生物礁的生長(zhǎng)形態(tài)［24－26］。西沙海域尤其是西沙隆起自早中新世以來(lái)，一直為遠(yuǎn)離陸源碎屑影響的孤立臺(tái)地［4－5］，因而，西沙海域生物礁的發(fā)育演化主要受控于構(gòu)造作用和相對(duì)海平面變化。此外，基于鉆井揭示縱向上珊瑚—藻類等造礁生物階段性的變化，可能是由于溫度的變化而引起，但基于本文數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析構(gòu)造作用和相對(duì)海平面變化。

5.1 構(gòu)造作用

古近紀(jì)時(shí)期，在中—西沙地塊從華南地塊裂離過(guò)程中，西沙海域發(fā)育以北東向?yàn)橹鞯幕讛嗔?，大多活躍至漸新世末期(23.3 Ma)，并形成區(qū)域重要的不整合面(T6)［15］。這些斷裂控制著區(qū)域構(gòu)造單元的分布格局，同時(shí)也產(chǎn)生大量的構(gòu)造高點(diǎn)，這給生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的初始發(fā)育創(chuàng)造了條件。而自早中新世以來(lái)，區(qū)域構(gòu)造演化進(jìn)入了裂后期的熱沉降階段，這一階段構(gòu)造沉降速率的變化前人已經(jīng)做了較為初步的計(jì)算［4，17］，其與生物礁的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。早中新世時(shí)期，構(gòu)造沉降較為緩慢，利于生物礁的初始發(fā)育，但西沙隆起之上尚處于濱海環(huán)境，部分區(qū)域尚未接受沉積，這將生物礁的發(fā)育局限于孤立碳酸鹽巖臺(tái)地的周緣(圖6a，7a)。中中新世早期，全區(qū)普遍接受沉積，基底緩慢的沉降利于生物礁的全面發(fā)育。至中中新世末期，構(gòu)造沉降開始加速，導(dǎo)致碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣逐漸向地勢(shì)高部位遷移(圖7b)，而生物礁也隨著臺(tái)地邊緣的遷移向隆起等高部位收縮，同時(shí)造礁生物的類型較為單調(diào)，以藻類為主［21］，致使生物礁的發(fā)育進(jìn)入了衰退階段。晚中新世時(shí)期，基底的構(gòu)造沉降進(jìn)一步加速，早期發(fā)育于隆起邊緣或隆起之上的生物礁大部分已經(jīng)淹沒，生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地快速向隆起之上更高部位的島礁區(qū)遷移(圖7d)，導(dǎo)致了生物礁的發(fā)育進(jìn)入淹沒階段。上新世以來(lái)，僅有部分生物礁殘存于島礁之上，并以環(huán)礁為代表。

5.2 相對(duì)海平面變化

生物礁及碳酸鹽巖臺(tái)地的生長(zhǎng)對(duì)水深變化極為敏感，目前已發(fā)現(xiàn)的與碳酸鹽巖臺(tái)地相關(guān)的生物礁主要生活在60 m以上的水體環(huán)境中［24］，相對(duì)海平面的上升或者下降對(duì)生物礁的生長(zhǎng)發(fā)育都有一定的影響。

早中新世時(shí)期，相對(duì)海平面相對(duì)穩(wěn)定(圖2)，隆起周緣的淺海環(huán)境，利于生物礁的發(fā)育，此時(shí)期三級(jí)相對(duì)海平面變化出現(xiàn)2個(gè)旋回，其浮動(dòng)范圍在100 m左右，這可能導(dǎo)致早中新世碳酸鹽巖暴露而白云巖化。中中新世早期，相對(duì)海平面開始上升，全區(qū)普遍接受沉積，西沙隆起及其周緣整體處于濱淺海環(huán)境，為生物礁的廣泛發(fā)育創(chuàng)造了條件。隨著相對(duì)海平面的持續(xù)上升，生物礁從隆起邊緣的斜坡逐漸向隆起頂部等地勢(shì)高部位退積，生物礁在退積過(guò)程中表現(xiàn)出3個(gè)生長(zhǎng)旋回響應(yīng)了三級(jí)相對(duì)海平面旋回性變化(圖2)。至中中新世晚期，隨著相對(duì)海平面的繼續(xù)上升，生物礁退出了斜坡區(qū)，主要發(fā)育于西沙隆起之上(圖7b)，此時(shí)生物礁的發(fā)育演化已經(jīng)進(jìn)入了衰退階段。晚中新世以來(lái)，基底的加速沉降導(dǎo)致的相對(duì)海平面的快速上升，致使隆起之上大部分的生物礁開始淹沒，僅有部分生物礁殘存于島礁之上。島礁周緣，遠(yuǎn)離陸源碎屑，干凈清澈的水體環(huán)境，使得生物礁的生長(zhǎng)速率與相對(duì)海平面的變化速率能保持一致。而上新世以來(lái)，相對(duì)海平面再次快速上升，迫使生物礁的垂向生長(zhǎng)，同時(shí)相對(duì)海平面的上升過(guò)程中表現(xiàn)出了多個(gè)旋回，導(dǎo)致了生物礁周期性的暴露。

6 結(jié)論

(1)西沙海域新近紀(jì)生物礁類型眾多，有點(diǎn)礁、臺(tái)地邊緣礁、塔礁、馬趾礁及環(huán)礁等，主要分布于西沙隆起的西部、西南部和廣樂隆起的東北部、東南部，廣樂隆起頂部的生物礁數(shù)量較少，而西沙隆起頂部有一定數(shù)量的生物礁。

(2)西沙海域生物礁的發(fā)育演化經(jīng)歷了4個(gè)演化階段:早中新世的初始發(fā)育階段、中中新世早期的繁盛階段、中中新世晚期的衰退階段和晚中新世至今的淹沒階段。

(3)在生物礁的發(fā)育演化過(guò)程中，活躍于古近紀(jì)的斷裂產(chǎn)生的構(gòu)造高點(diǎn)，為生物礁的初始發(fā)育創(chuàng)造了條件，而裂后期的構(gòu)造沉降和二級(jí)相對(duì)海平面的變化，控制了生物礁發(fā)育演化階段，三級(jí)相對(duì)海平面的周期性變化，影響了生物礁旋回性退積過(guò)程。

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(編輯 黃 娟)

Development and controlling factors of Neogene reefs in Xisha sea area

Yang Zhen1，Zhang Guangxue1，Zhang Li1，Xia Bin2
(1.MLR Key Laboratory of Marine Mineral Resources，Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，Guangdong 510075，China; 2.School of Marine Science，Sun Yat-Sen University，Guangzhou，Guangdong 519082，China)

During the Neogene a large number of reefs developed in the Xisha sea area with a great potential for oil and gas exploration.High-resolution seismic data and extensive well drilling data provided an opportunity to understand the evolution of reefs in this area.A few reefs initially developed on a basement high in the early Miocene.In the early Middle Miocene，the reefs，such as point reefs，platform-edge reefs，and pinnacle reefs，flourished on the western slope of Xisha Uplift.They gradually back stepped to the elevated topographic highs in response to a relative sea level rise.In the late Middle Miocene，reefs began to wither and mainly grew on the Xisha Uplift represented by horse toe reefs and platform-edge reefs.Since the Late Miocene，many reefs formerly developing on the edge of the Xisha Uplift were submerged and only some atolls survived around the islands on the Xisha Uplift.Tectonics and eustasy controlled the development of Neogene reefs in the Xisha sea area.Tectonics controlled the topography for the initial growth of reefs，and tectonic subsidence combined with rapid relative sea-level changes controlled reef evolution during the Neogene.In addition，the rhythm of relative sea-level changes in a short time also influenced the sedimentary cycles of reefs.

reef;evolutionary model;controlling factors;Neogene;Xisha sea area

TE12<2.2 class="emphasis_bold">2.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A2.2

A

1001－6112(2016)06－0787－09

10.11781/sysydz201606787

2016－03－17;

2016－08－17。

楊振(1984—)，男，在站博士后，從事碳酸鹽巖深水油氣研究。E-mail:yangzhen011043@163.com。

張光學(xué)(1965—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事深水油氣與天然氣水合物研究。E-mail:zhguangxue@tom.com。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(GZH20120511)和國(guó)家基金委南海重大計(jì)劃—重點(diǎn)基金項(xiàng)目(91228208)資助。