珊瑚岛及其成岛基础珊瑚礁的形成经历了漫长的地质年代，一些重大的地质事件都会在珊瑚岛的结构上留下印记。对珊瑚岛的结构产生重大影响的地质事件要算最近一次的第四纪冰期。第四纪从260万年前至今，又可划分为两个世：第一个世称为“更新世”，从260万年前至1万年前；第二个世称为“全新世”，从1万年前至今。在地球40多亿年的历史中，出现过3次大冰期，第四纪冰期是其中之一，也是最近的一次大冰期。这次冰期集中于更新世，有的学者也称之为“更新世冰期”。这一时期，全球气温大幅下降，在地球上中、高纬度及高山地区形成大面积的冰盖和山岳冰川，鼎盛时期冰雪覆盖陆地30%以上，冰盖厚达数千米，地球水圈中的水分大量向陆地转移，致使海平面下降超过130 m，先前热带海洋中的珊瑚礁盘便暴露于大气中，经受强烈的侵蚀而下降。到全新世，冰期结束，全球气候回暖，陆地冰雪融化，海面上升，珊瑚在原珊瑚礁四周随着向上生长，直至海水淹没侵蚀后的礁盘，在侵蚀面上产生新的珊瑚、贝壳等生物骸骨碎屑、沙砾堆积，形成全新世的沉积层。全新世的沉积层在很大程度上是未固结的生物碎屑沙砾，只有在礁盘上的沙砾才被珊瑚藻牢牢胶结在一起。全新世沉积层之下是成岩好、喀斯特溶洞十分发育的更新世石灰岩。有学者在印度洋上的Cocos环礁上进行钻探，揭示了在间冰期—冰期—间冰期交替过程中珊瑚礁及珊瑚岛发育的几个重要阶段，如图2.1所示。
图2.1 珊瑚礁发展的五个阶段和近150 000年来的海面变化曲线
1—最近的间冰期，一个与现在十分类似的环礁；2—冰河鼎盛期，当时海面在现在海平面120 m以下，珊瑚岛经历了剧烈的喀斯特侵蚀；3—冰河期后，海面上升，淹没间冰期的珊瑚礁灰岩平台，平台继续下沉，珊瑚重新生长，珊瑚礁向上发育；4—全新世中期高海面期，这一时期珊瑚礁能赶上海面的上升；5—全新世后期现代环礁的发展，此时海面稍有回落，珊瑚岛发育，潟湖发生沉积(www.xing528.com)
图2.1中，珊瑚礁的发展可分为五个阶段：①在最近一次间冰期间，约在12万年前（图2.1中的“1”），当时还处于更新世，海面近似在现在的位置，可能还要高出约6 m。那时在Cocos岛的位置上有一个像现在一样的环礁，当时的海面高程持续了约12 000年。②之后，随着冰期与间冰期的交替出现，海面经历了一系列向下振荡过程，环礁露出海面成岛，因侵蚀下降，溶蚀而喀斯特化，并由于海面的升降而反复出露。直至距今大约18 000年前的冰河作用高峰时期（图2.1中的“2”），岛屿呈喀斯特高台出露。③从那以后，全球转暖，海面迅速上升。进入全新世后，大约在距今7 000年前，海水淹没间冰期的珊瑚礁灰岩平台，平台继续下沉，珊瑚在经历过侵蚀的更新世地层上重新生长，向上发育，但稍滞后于海面上升，约6 000年前，珊瑚礁出现在海面下2～3 m地方，那时海面接近现在的位置（图2.1中的“3”）。④接着，在5 000～3 500年前，礁平台持续发展形成礁盘（图2.1中的“4”）。⑤不久，由于海面下降，礁盘露出海面，距今3 500年以来（图2.1中的“5”）的最后阶段，在环礁环形圈上形成珊瑚岛。
在Cocos环礁的钻探研究中，在平均海平面下深度8～13 m还碰到一层成岩好而多孔的石灰岩，由这一石灰岩获得的第一个U-系不平衡年代是在深度为12.6 m（平均海平面下10.5 m）处的珊瑚样本测得的，结果为（118±7）ka，去除次级方解石后的二次样本测得的年代为（123±7）ka。U-系不平衡年代是用U-系不平衡法测得的某一地质事件发生的年代。上述由石灰岩获得的第一个U-系不平衡年代，从时序上看正好对应了图2.1中“1”的位置，此后海面下降，珊瑚礁出露，遭受侵蚀，直至进入全新世，海水重新淹没礁顶，才在更新世地层上产生全新世沉积层。这样从120 ka前珊瑚礁出露到距今7 000年前被海水重新淹没，就产生了较长时间的沉积间断，造成地层缺失，并伴随着更新世地层地表的强烈剥蚀，在地质学上这是上下两地层的不整合接触，接触面称为“不整合面”。不整合面有的文献中又称“瑟伯间断面”（Thurber Discontinuity），它的出现把珊瑚岛含水层分为上下两部分，表层是微细颗粒的全新世含水层，覆盖于更新世古喀斯特含水层之上（图2.2），使珊瑚岛具有双含水层结构，这是珊瑚岛不同于大多数海洋岛的地方。更广泛的调查表明，上下两含水层之间的不整合面在海平面以下15～25 m深处。这是印度洋和太平洋上珊瑚岛的一个普遍特征，是冰河侵蚀期海平面位置的残迹。
图2.2 环礁岛水文地质概念模型
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