珊瑚岛的矿物组成及地层特征分析

（1）形成

珊瑚岛是珊瑚礁盘上由珊瑚礁碎块、沙砾和贝壳、藻类等生物碎屑经堆积或胶结成岩作用形成的海岛，海拔高程通常在4 m左右，高过高潮位。发育有珊瑚岛的礁盘，可以有一个岛，也可能有两个或多个岛。珊瑚岛的形成通常要经历三个阶段：第一，要形成足够大的礁盘。每个珊瑚岛都由礁盘所承托，构成珊瑚岛的礁块，沙粒碎屑也由礁盘边缘在风浪的破坏作用下提供，因而珊瑚岛的大小和形状都受礁盘控制。一般来说，大礁盘尺度大，沙源丰富，形成的珊瑚岛大，且长形礁盘上的岛屿呈长形，圆形礁盘上的岛屿呈圆形。第二，形成沙洲。珊瑚礁体正常发育至海面形成宽阔礁盘后，海上风浪触礁成拍岸浪，对礁盘产生冲击力，礁缘上造礁珊瑚与各种成礁生物被狂风巨浪摧折掀翻，推至礁盘上，堆积成水下堆积地形，称为“沙堤”或“砾堤”，再经积聚，形成高出海面的沙脊或砾脊，由沙脊或砾脊构成的成片沙地即为沙洲。沙洲通常高出海面2 m以下，一般无植被或植被稀少，未固定，易迁移，形态亦多变，特大潮时可能漫顶。第三，形成珊瑚岛。珊瑚岛由沙洲发展而来，当礁盘足够大时，礁盘四周多方来沙，各自堆积成沙洲，再进一步加积增高，合并连接，经植被覆盖、固定，最后演变成珊瑚岛。

（2）地质地貌特点

珊瑚岛发育于礁盘之上，有相同的物质组成和演变动力，因此，热带海洋中的珊瑚岛有类似的地质构成和地貌特点。珊瑚岛表层为形成年代晚、松散未胶结或弱胶结的珊瑚、生物碎屑沙层，其下是古老的交替出现、石化成岩的珊瑚礁灰岩和珊瑚贝壳灰岩。表层沙层形成于全新世时期，称为“全新统”，覆盖于更新世时期的珊瑚灰岩地层（更新统）上，两地层间存在不整合面。根据南沙群岛钻井岩芯地层分析，南沙珊瑚礁在17.3 m以上为松散未胶结或弱胶结的珊瑚礁碎屑堆积物，未发生成岩作用；17.3～152 m地层已发生成岩变化，成为礁灰岩，全新统与更新统的界线即不整合面在埋深17.3 m处。西沙琛航岛的钻井岩芯地层分析表明，0～16.91 m为未成岩的全新统地层，16.91～179 m部分是或全部是更新统时期的方解石。澳大利亚科科斯群岛中的Home岛是在海底火山之上覆盖珊瑚沉积物而成，这些沉积物由松散的珊瑚沙、其他生物碎屑和珊瑚灰岩组成，在近代的（全新世）非固结沉积物和古老的（更新世）珊瑚灰岩之间的不整合面，深度为9.6～17 m。基里巴斯的塔拉瓦珊瑚岛全新世地层与更新世地层之间亦存在着不整合面，该面的深度在海平面以下10～15 m。由上述各珊瑚岛礁地质结构可以看出，表层全新统与其下更新统间的不整合面深度一般在地表下10～30 m。从水文地质的观点看，不整合深度是制约地下水系统水力特性的主要因素。

珊瑚岛的矿物组成主要是文石和高镁方解石，化学成分主要为碳酸钙，含量达97%，在岩土类中归为碳酸盐类土或钙质土，统属碳酸盐沉积物。碳酸盐沉积物颗粒大小及形状变异性较大，孔隙比非碳酸盐类土的孔隙大，颗粒强度比石英沙小，易破碎，沉积物易发生后期变化。珊瑚岛形成过程中，由于礁块大小形状不同，沉积物中沙、砾混杂，形成的地层具有各种类型的孔隙，使岛上下层出现不同的孔隙分布。一般来说，表层沙层孔隙细小，为低渗透性地层；下层珊瑚礁灰岩海蚀严重，孔隙溶洞极为发育，为高渗透地层。

通常，珊瑚岛地势低，海拔高程3～5 m，面积小，大多为1～2 km2，四周有沙堤包围，中部为一洼地，呈碟形。在地貌上，从礁缘向岛中央依次可分为：礁坪、海滩、沙堤、沙席和洼地，呈环带状分布。图1.14为永兴岛现代沉积剖面图。

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图1.14　永兴岛现代沉积剖面图

礁坪是珊瑚岛发育的平台。礁坪前水下斜坡一般为十几度，是珊瑚丛生带。礁坪外缘一圈为波浪破碎带，常有浪花。大浪把礁前的礁块（直径0.2～3.0 m）和生物碎屑掷上礁缘，堆积成宽100～200 m的浅滩，地势较低潮面略高，比礁坪其他部位高出0.2～0.5 m，呈堤状。

海滩为礁坪上碎屑沙粒被抛掷在潮间带上堆积而成，不长植物，一般宽20～40 m。海滩上冲流的尽头停积较粗的沙砾，与海滨线平行呈带状分布。海滩沉积物以中沙为主，高潮线上粗沙和砾石含量较高。海滩沙以珊瑚屑为主，其次为钙藻屑、有孔虫和软体动物外壳，以及少量甲壳类外壳。

沙堤是海风将海滩沙吹扬、搬运、堆积于高潮线以上形成的，来自各个方向的风堆成的沙堤围成圈状。沙堤较高，可达6～8 m，宽可达100～150 m。沙堤沉积为粗中沙，砾石含量较少。风暴潮时，上冲流将部分沙砾推上沙堤堆积。珊瑚屑、钙藻屑、有孔虫和软体动物壳是沙堤沙的主要组分。

沙席处于沙堤背风坡与潟湖或洼地的过渡部位，它是风驱动海滩沙、沙堤沙越过沙堤顶后在背风坡沉积形成的，坡度较小。沙席环沙堤背风坡分布，沉积物以粗沙为主。

洼地是沙堤围圈的浅水礁塘，随着沙席的扩展，沙粒落入礁塘渐多而萎缩消亡。洼地沉积物以中、细沙为主。有孔虫壳、珊瑚屑、钙藻屑、软体动物壳为洼地沙的主要组分。