西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

第39卷 第3期
热 带 地 理
V ol.39，No.3
2019年5月
TROPICAL GEOGRAPHY
May ，2019
收稿日期：2019-03-07；修回日期：2019-04-02
基金项目：国家自然科学基金重点项目（91428203）；广西科技项目（AD17129063、AA17204074）
作者简介：覃业曼（1993—），女，土家族，湖北宜昌人，硕士研究生，研究方向为海洋与湿地生态，（E-mail ）qinyemanman@ ； 通信作者：余克服（1969—），男，湖北公安人，教授，博士，主要从事南海珊瑚礁地质、生态与环境研究，（E-mail ）kefuyu@ 。

覃业曼，余克服，王瑞，姜伟，许慎栋．2019．西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义．热带地
理，39（3）：319-328．
Qin Yeman, Yu Kefu, Wang Rui, Jiang Wei and Xu Shendong ．2019．The Initiation Time of the Holocene Coral Reef at the Chenhang Island (Xisha Islands) and Its Significance as a Sea Level Indicator ．Tropical Geography , 39 (3):319-328．
西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及
其海平面指示意义
覃业曼a,b,c,d ，余克服a,b,c ，王 瑞a,b,c ，姜 伟a,b,c ，许慎栋a,b,c
（广西大学 a. 广西南海珊瑚礁研究重点实验室；b. 珊瑚礁研究中心；c. 海洋学院；d. 林学院；南宁 530004）
摘 要：以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料，通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代；同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m 层段δ13C 、δ18O 和锶元素的质量分数，以U-Th 年龄为基础，结合δ13C 、δ18O 和锶元素的质量分数均在16~17 m 之间明显降低这一特点，得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a 前，不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka ）之上，全新世礁体的厚度为16.7 m 。

考虑研究区域新构造活动相对稳定，以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致，琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m ，推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m ，即西沙群岛海域7 900 a 前的海平面在现代海平面以下约13.8 m ，近7 900 a 以来海平面上升了至少13.8 m 。

这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。

关键词：全新世；珊瑚礁；起始发育时间；海平面；西沙群岛琛航岛
中图分类号：P737.2 文献标志码：A 文章编号：1001-5221 (2019) 03-0319-10 DOI：10.13284/ki.rddl.003128
自末次盛冰期（Last Glacial Maximum, LGM ）以来，世界范围内的冰盖融化导致海水的体积大幅增加（Milne et al., 2008），全球海平面上升了125±5 m （Peltier, 2004）。

各个地区的相对海平面因为受到构造运动、引力效应等的影响表现出一定的差异性（Mitrovica et al., 2009），如近场区域（靠近冰盖）和远场区域（远离冰盖）的海平面高度明显不同，因而探讨不同区域的海平面变化特征至关重要。

珊瑚礁因其在环境记录上具有更多的优势，长期受到高度关注。

一方面，珊瑚的年代测定相比其他标志物有着更高的准确性；另一方面，珊瑚礁因其对环境变化的高敏感性，能更为可靠地记录过去海平面的高程范围（Chappell et al., 1986）。

对全新世珊瑚礁起始发育时间的研究，不仅是解决礁体发育速率、发育过程等在内的一系列关键科学问题的基础，而且从记录海平面的角度而言，还是关键的
时间点和高程控制点。

末次盛冰期以来海平面上升了约120 m （Peltier, 2004），整个上升曲线的准确重建依靠的就是这类控制点。

目前随着珊瑚礁钻孔技术和测年技术的快速发展，利用全新世珊瑚礁的起始发育时间恢复海平面变化也得到了越来越广泛的应用，学者们先后在西南印度洋（Camoin et al., 1997）、帕劳群岛（Kayanne et al., 2002）、琉球群岛（Hongo et al., 2010）等地基于礁体的发育过程重建
了海平面变化曲线。

西沙群岛珊瑚礁广泛分布，是南海珊瑚礁的重要组成部分。

近30年来，中国已先后在该海区钻取了西永1井（XY-1）（井深1 384.68 m ）（王崇友 等，1979）、西石1井（XS-1）（井深200.63 m ）（何起祥 等，1986）、西永2井（XY-2）（井深600.02 m ）（张海洋 等，
2016）、西琛1井（XC-1）（井深802.17 m ）
（魏喜 等，2008）和西科西科1井（XK-1）（井深1 257.52 m ）
320 热带地理39卷
（Shao et al., 2017）等多口钻井。

然而
学者们更为关注的是大尺度的环境
演化过程，对于该海区全新世层段的
礁体则研究较少。

鉴于此，选取琛科
2井全新世底界上下的层位作为研究
材料，通过高精度铀系测年和地球化
学测试手段，探讨西沙群岛全新世珊
瑚礁的起始发育时间、基底特征等，
以期为了解全新世南海珊瑚礁的发
育过程与海平面变化历史等提供新
的信息。

1 研究区概况与研究方法
1.1 西沙群岛琛航岛
西沙群岛位于中国南海中北部，
分布在15°47′—17°08′N，110°10′—112°55′ E之间（图1），岛屿陆地总面积约8 km2，是中国南海陆地面积最大的群岛，由40多个岛、洲、礁、沙和滩组成，西沙群岛的海水和珊瑚能够非常好地响应和记录环境变化历史（张会领等，2017；王璐等，2017）。

琛航岛位于永乐环礁东南部，面积约0.43 km2，其中陆地面积0.28 km2。

岛上沉积物以白色珊瑚、贝壳碎屑组成的珊瑚礁灰岩为主体，植被茂盛，潮间海滩岩较发育且层理清晰。

全区位于热带中部，属热带季风气候，炎热湿润，年均温26.5℃。

年总降雨量约1 500 mm，相对湿度达82%，适合珊瑚的生长发育（聂宝符等，1997）。

1.2 琛科2井（CK-2）
CK-2孔位于西沙群岛琛航岛东南部，于2013年12月完成钻进取芯，钻孔深度928.75 m，揭露的珊瑚礁灰岩厚度达878.21 m，平均取芯率70%，钻孔起始点高于现代礁坪2.88 m。

观察岩芯发现，在井深16.7 m上下有明显的不整合面（图2），早期对南海南部钻孔的研究（中国科学院南沙综合科学考察队，1992）表明，这一不整合面可视为更新世与全新世的分界面。

本文即以这一间断面上下一段岩芯为研究材料。

图1 研究区域位置（a. 西沙群岛；b. 琛航岛；c. 琛科2井）Fig.1 Location of the study area ( a. the Xisha Islands;
b. the Chenhang Island;
c. the Well Chenke-2)
图2 琛科2井0~20 m 层段综合柱状图
Fig.2
Stratigraphic column map of 0~20 m section of the Well Chenke-2
3期覃业曼等：西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义321
2 研究方法
2.1 U-Th测年
按照一定间距挑选出表面细微结构保存完好的5个珊瑚样品，使用电钻、电锯等工具去除其表面的杂质，然后进行碎样、超声波清洗等预处理，最后将样品封存，在澳大利亚昆士兰大学利用多接收电感耦合等离子质谱仪（MC-ICP-MS）进行铀系测年。

详细的样品处理和实验流程参考文献（Yu et al., 2006; Clark et al., 2014）。

2.2 碳、氧同位素和微量元素锶的测定
为了进一步判断成岩界面，选取了受成岩作用变化明显的碳、氧同位素和微量元素锶3个指标（Buonocunto et al., 2002）进行测定。

根据沉积物的松散固结与否、生物组分含量等，对琛科2井0~21 m 层段进行分层（见图2），以1 m间隔取全岩样品21个。

通过去离子水浸泡、超声波震荡、烘干、碎样和研磨等操作对样品进行预处理，再进行测试。

碳、氧同位素和锶质量分数的测定在广西大学南海珊瑚礁研究重点实验室进行。

其中，碳、氧同位素采用MAT-253同位素质谱仪分析，详细实验流程和条件参考文献（Zhao et al., 2009）。

微量元素锶采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析（Zhao et al., 2014），为监控测试精度和准确度，每10个样品加入1个平行样，上机时同时进行标准样（碳酸盐岩标准物质GBW07129、GBW07133和GBW07135）测试。

最后样品测试结果根据标样进行校正，精度由标准样和平行样进行控制。

3 结果分析
3.1 铀系年代结果
5个珊瑚样品的U-Th年龄见表1和图2，可明显地将其划分为全新世和更新世2个部分。

其中，全新世的样品包括No.CK2-15、No.CK2-16和No.CK2- 17，其U-Th数据显示铀质量分数均在（2.2~4.2）×10-6之间，分别为（3.434 0±0.001 8）×10-6、（3.288 4±0.002 0）×10-6和（3.573 4±0.002 2）×10-6，δ234U 均在147±3的范围内（分别为146.1±1.6、148.5±1.5和144.5±1.3），表现出原始珊瑚和现代海水的典型特征（Shen et al., 2008）。

更新世的样品包括No.CK2-18和No.CK2-19两个，其各项参数与全新世的样品有明显差异，更新世2个样品的年代甚至可以追溯到70~120 ka的末次间冰期。

由于初始234U/ 238U值偏离典型海水值所反映的成岩作用，故用Thompson等（2003）的开放系统模型进行校正，结果为112 700±700 a、128 100±1 000 a，表明确实是末次间冰期的沉积，并且其铀质量分数都比全新世样品平均值3.3×10-6低得多，而礁体只有全新世层段是松散未固结的，更新世及年代更老的部分都会发生不同程度的成岩作用，其中最基本的便是文石的方解石化，这也意味着No.CK2-18和No.CK2- 19两个样品的部分铀损失是由文石转化为方解石所造成。

3.2 碳、氧同位素和微量元素锶的结果
δ13C、δ18O和锶的测量结果在地层中表现出同步性变化，整体可划分为2个层段（表2）。

井深0~16 m，该层段16个珊瑚礁样品的δ13C、δ18O和锶数值较高，δ13C质量分数变化范围是-1.288‰~1.805‰，平均值为0.647‰；δ18O质量分数变化范围为-5.055‰~-2.096‰，平均值是-3.392‰；锶质量分数变化范围为0.524%~1.294%，平均值为0.843%。

井深17~21 m，该层段5个珊瑚礁样品δ13C、δ18O和锶质量分数均大幅度降低，δ13C质量分数变化范围是-5.507‰~ -1.914‰，平均值为-3.185‰；δ18O质量分数变化范围为-8.499‰~-7.258‰，平均值是-7.994‰；锶质量分数变化范围为0.129%~0.225%，平均值为0.174%。

表1 琛科2井全新世底界层段处珊瑚样品的铀系测年结果
Tab.1 Uranium dating results of the coral samples at the Holocene boundary layer of the Well Chenke-2
样品编号深度/m U/10-6232Th/10-9(230Th/232Th) (234U/238U) (230Th/238U)
230Th年龄/a δ234U
（初始值T）未校正校正
CK2-15 14.2 3.434 0±0.001 8 0.509±0.004 1 638.75±18.60 1.142 9±0.001 60.080 04±0.000 657 917±67 7
914±67 146.1±1.6 CK2-16 14.4 3.288 4±0.002 0 1.577±0.007 485.73±4.89 1.145
3±0.001 50.076 75±0.000 707 564±72 7
552±73 148.5±1.5 CK2-17 16.1 3.573 4±0.002 2 0.571±0.004 1 457.51±14.07 1.141 4±0.001 20.076 72±0.000 537 588±55 7
584±55 144.5±1.3 CK2-18 16.7 1.263 0±0.000 8 0.229±0.002 12 159.72±101.501.112 3±0.001 90.726 57±0.002 16112 700±700 112 700±700 154.4±2.5 CK2-19 17.6 0.992 8±0.000 4 44.250±0.101 53.36±0.22 1.111
4±0.001 40.783 86±0.002 65129 200±900 128 100±1 000161.9±2.2注：括号中的比率是依据Cheng等（2000）公布的衰变常数以原子比计算的活度比；所有数值均已根据实验室空白样进行了校正；所有U-Th数据误差为2 s；未校正的230Th年龄（a）使用Isoplot 3.75程序（Ludwig, 2012）计算，其中a表示年份；δ234U = [(234U/238U)-1]× 1 000。

322 热带地理39卷
4 讨论
4.1 西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为7 900 a B.P.
U-Th年龄（见表1）表现出了明显的差异性，No.CK2-18和No.CK2-19的测年结果显示这2个样品形成于末次间冰期，与其上层段3个样品各项参数均明显不同，可以肯定No.CK2-18为更新世的上界。

No.CK2-15（14.2 m）、No.CK2-16（14.4 m）和No.CK2-17（16.1 m）的年龄分别为7 914±67、7 552±73、7 584±55 a，皆属于全新世，但是年龄数据发生倒转。

这3个样品皆为细微结构保存完好、适于年龄测定的珊瑚，各项年龄相关参数也都完全符合常规，不存在异常。

而属于晚更新世的No.CK2-18和No.CK2-19两个样品深度差为1.7 m，所获得的年龄数值却非常相近。

基于此现象，推断No.CK2-18和No.CK2-19样品本应该属于No.CK2-17样品之上的层位，之所以会发生倒转有2个可能原因：1）更新世晚期形成的珊瑚礁在末次冰期海平面下降时暴露于空气之中，受雨水淋滤等的影响形成了类似于喀斯特的不规则结构，如弧形或弓形结构等，全新
世的珊瑚礁以早期发育的喀斯特状礁体为依托，并在其孔洞中发育，珊瑚或先生长于喀斯特洞的顶部后生长于底部，或后生长的珊瑚礁组分（珊瑚断枝和珊瑚砂）沉积于洞底，这一状况极可能导致下面层位的礁体年代小于上面层位，因此年代的倒置是礁体发育过程中的一种可能发生的现象；2）钻探过程中可能发生了样品崩落或钻筒中样品层位倒转。

类似的年代倒转在全新世珊瑚礁的钻孔中常常是因为取芯过程中的样品混合所致（Johnson et al., 1987）。

因此，本文认为：No.CK2-16和No.CK2-17代表琛科2井全新世的底界年龄，即琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为7 900 a B. P.。

与此同时，δ13C、δ18O和锶的质量分数变化趋势，基本也对应了U-Th年龄所反映的全新世与更新世界面。

研究显示：即使是极其微弱的成岩改造，也可能导致珊瑚微量元素质量分数和同位素组成发生明显变化（Nothdurft et al., 2009）。

通常情况下，大气淡水成岩作用以原生珊瑚文石骨骼溶解，以及次生方解石再沉淀为特征，文石重结晶为方解石后可导致文石内δ18O降低（McGregor et al., 2003）。

在近现代珊瑚礁中，频繁的海平面升降产生的大气淡水作用是造成现代珊瑚礁地球化学元素迁移的最主要作用（王瑞等，2017）。

当受到大气淡水改造时，礁沉积物地球化学元素会发生以下几种变化：1）大气淡水通常比海水含有更少的Sr2+和Na+，礁灰岩受大气降水影响后，其中的Sr2+和Na+含量会降低（Derry et al., 1992）。

2）早期碳酸盐沉积物被大气淡水淋滤改造时，大量地表和土壤中的有机碳氧化形成的CO2被溶解，这些与陆生植物有关的CO2的δ13C值远低于海相碳酸盐的δ13C值（Buonocunto et al., 2002），而大气降水中的氧含量远高于碳酸盐中的氧含量。

因此，当礁沉积物遭受大气淡水改造时，其碳酸盐矿物的δ13C值和δ18O值会明显降低。

琛科2井0~21 ｍ层段的δ13C、δ18O和锶数值变化（图3）显示：三者质量分数均在17 m层段以下明显下降，由此可以推断该深度及以下的珊瑚礁，应是末次冰期由于海平面下降而暴露在空气中时形成的。

由于经受了大气降水作用而发生了成岩变化（赵焕庭等，2016）；≥16 m层段，则是随着冰盖融化、海平面上升而形成的全新世礁体。

由于取样间隔较大，尚不能确定更具体的突变界面，大致可确定是在16~17 m之间，与U-Th年代结果完全吻合，进一步佐证了琛航岛全新世7 900 a前开始发育厚16.7 m的珊瑚礁，不整合于晚更新世时期形成的珊
表2 琛科2井0~21 m层段全岩样品δ13C、
δ18O和锶（Sr）的质量分数
Tab.2 Contents of δ13C, δ18O and Sr in whole rock samples of
0~21 m interval in Well Chenke-2
样品编号深度/m δ13C（‰,V-PDB）δ18O（‰,V-PDB）Sr/% CK2-1 1.0 0.145 -3.314 0.640 CK2-2 2.0 0.818 -3.756 0.834 CK2-3 3.0 0.311 -3.060 0.590 CK2-4 4.0 0.373 -4.007 0.765 CK2-5 5.0 1.479 -3.235 0.722 CK2-6 6.0 0.579 -3.683 1.122 CK2-7 7.0 0.958 -2.882 0.911 CK2-8 8.0 1.045 -2.999 0.904 CK2-9 9.0 1.805 -2.096 0.593 CK2-10 10.0 1.463 -2.906 0.994 CK2-11 11.0 0.546 -3.170 1.294 CK2-12 12.0 1.477 -2.613 0.886 CK2-13 13.0 -0.654 -5.055 0.524 CK2-14 14.0 -0.288 -4.709 1.018 CK2-15 15.0 -0.415 -3.760 0.925 CK2-16 16.0 -1.055 -4.162 0.846 CK2-17 17.0 -3.240 -8.499 0.129 CK2-18 18.0 -5.507 -7.950 0.137 CK2-19 19.0 -1.914 -7.258 0.208 CK2-20 20.0 -1.983 -8.398 0.192 CK2-21 21.0 -2.478 -8.334 0.181
3期 覃业曼等：西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义 323
瑚礁体（年代老于110 ka ）之上。

4.2 海平面是全新世珊瑚礁起始发育时间的主要控制因素 随着珊瑚礁钻探技术的快速发展，全新世礁体起始发育时间研究成果已经形成了相当规模的数据库。

早在上世纪80年代，学者们在研究全新世珊瑚礁起始发育时间时曾经指出：全球范围
内全新世珊瑚礁的起始发育时间应该是基本一致的，即大约在7 000~8 300 a 之间（Montaggioni, 1988）。

通过搜集基于57个钻孔共54个珊瑚礁的全新世发育时间数据（图4），发现其平均起始发育时间为7 172 a 前，全新世最早的珊瑚礁发育时间是菲律宾吕宋岛的9 860 a （Shen et al., 2010），最年轻的珊瑚礁发育时间是大堡礁中部帕尔马珊瑚礁的 1 300 a （Smithers et al., 2003），更重要的是，7 000~ 9 000 a 间发育的全新世珊
瑚礁占总体的65%左右。

然而由于全新
世珊瑚礁的起始发育时间往往受到多
方面因素的限制，故也存在着区域性的差异。

一方面，较大区域内的差异性最突出的表现便是东热带太平洋，即珊瑚礁研究中常常提到的ETP
（Eastern Tropical Pacific ）地区，包括墨西哥、尼加拉瓜、哥斯达黎加、巴拿马、哥伦比亚、厄瓜多尔和复活节岛等多个岛屿在内的东热带太平洋，由于
图注：礁体编号1. 里卡德岛；2.塔拉岛；3. 玛米-奥利亚；4. 提约岛；5. 波音提米岛；6. 波韦布洛岛；7. 普姆岛；8. 波亚岛；9. 喜界岛；10. 石垣岛；11. 凯卢阿湾；12. 柯达喀拉；13. 对马岛；14. 独树礁；15. 菲茨罗伊（W ）；16. 菲茨罗伊（L ）；17. 费尔法克斯；18. 雅姆岛；19. 海曼岛；20. 科克茅斯岛；21. 彭里斯岛；22. 高峰岛；23. 哈蒙德岛；24. 斯考费岛；25. 奥菲斯岛先锋湾；26. 幻影岛；27. 响尾蛇岛；28. 艾曼根岛；29. 莱克斯岛；30. 洋槐礁；31. 奥菲斯岛艾里斯湾；32. 蜥蜴岛；33. 鹦鹉岛；34. 中央岛；35. 帕尔马浅滩；36. 洛岛；37. 蓬塔岛；38. 塔拉瓦；39. 富纳富提；40. 帕劳群岛；41. 吕宋岛；42. 伯利兹；43. 格赫德浅滩；44. 花园浅滩；45. 美属维京群岛；46. 麦吉利夫雷1；47. 麦吉利夫雷2；48. 塔伦岛1；
49. 塔伦岛2；50. 星期日岛；51. 东南弗罗里达；52. 毛里求斯；53. 留尼汪岛；54. 马约特；55. 塞舌尔；56. 马尔代夫；57. 永暑礁（NY1）。

图4 全球范围内部分全新世礁体起始发育时间汇总
Fig.4 A summary of the initiation time of some Holocene reefs worldwide
注：1）礁体名称标识括号中的W 和L 分别代表Windward 和Leeward ，表示同一礁体的迎风面和背风面；2）礁体名称标识麦吉利夫雷和塔伦岛均采用了两组钻孔数据；3）礁体名称标识中的NY1代表南永1井；4）据余克服（2018）修改。

图3 琛科2井0~21 m 层段全岩样品δ13C 、δ18O 和
锶（Sr ）的质量分数变化曲线 Fig.3 Variation curves of δ13C, δ18
O and Sr contents in whole rock samples
from 0~21m interval in Well Chenke-2
324 热带地理39卷
整体上水体浑浊度高、上升流频繁、珊瑚属种有限且受到强烈的生物侵蚀、存在严重的厄尔尼诺暖气候事件（Toth et al., 2017）影响等，珊瑚礁发育程度很低，大多数礁体近千年来才发育，如哥伦比亚珊瑚礁约2 000~3 000 a前开始发育（Prahl, 1986），哥斯达黎加的卡诺岛甚至是约1 500 a前才发育的（MacIntyre et al., 1992）。

随着研究的进一步深入，近年来在该海区也发现了部分早在6 000~7 000 a 前开始发育的全新世珊瑚礁（Toth et al., 2017）。

另一方面在较小区域内也存在发育时间上的差异性，一般称之为“发育滞后”。

如西南太平洋的新喀里多尼亚岛，其南部全新世珊瑚礁最早的发育时间约为7 000 a前，北部礁体的发育却不早于4 200 a前，与南部相比滞后了约2 800 a。

关于这种差异产生的原因，海表温度差、活跃的上升流引发的营养物质失衡等都在考虑范围内，目前比较认可的解释是由基底性质不同所致（Cabioch et al., 1995）。

与此同时，不少研究指出全新世珊瑚礁背风面的发育滞后于迎风面。

如Hopley等（1985）在考察大堡礁奥菲斯岛时发现：该礁体由迎风面向背风面延伸开来，随后从礁体两侧提取的岩心也表明背风礁的确是在迎风礁形成后才发育的；Kan等（1997）在研究日本琉球群岛珊瑚礁的发育情况时也提出了背风礁发育滞后这一观点；Yamano等（2003）认为这种滞后主要是迎风面和背风面的波能差异所致，高波能环境往往可以阻止沉积物附着于珊瑚，且强有力的水流运动可以减轻极端的温度、盐度等对珊瑚生长的影响。

除此之外，冬季SST（Hongo et al., 2009）等因素也会对全新世珊瑚礁的起始发育时间造成一定程度的影响。

总而言之，全新世珊瑚礁的起始发育时间兼具一致性和差异性。

一致性即大多数印度—西太平洋海区、加勒比海海区以及中太平洋海区的全新世珊瑚礁均发育较为成熟，其起始发育时间集中在7 000~9 000 a前，这种一致性是因为冰期后海平面的上升为珊瑚礁的发育提供了最基本的浅水环境和可容纳生长的空间；差异性来源于珊瑚礁起始发育时间受控因素的多元性，即当基底性质、波能大小、水体浑浊度和珊瑚属种丰富度等因素严重限制珊瑚的生长和礁体的发育时，礁体的起始发育时间将会发生不同程度的滞后。

西沙群岛琛航岛的全新世珊瑚礁起始发育时间为7 900 a前，与世界范围内的大多数同期珊瑚礁保持了一致性。

对比南沙群岛永暑礁7 500 a的起始发育时间（中国科学院南沙
综合科学考察队，1992），可以判断南海区域全新世珊瑚礁的发育并未受到如ETP地区一样的严重制约，主要还是受控于海平面的变化。

4.3 琛航岛全新世珊瑚礁发育所记录的海平面变化特征
珊瑚礁由以浅水造礁石珊瑚为主的造礁生物遗骸堆积而成，浅水造礁石珊瑚的生长受水深等因素制约，水深太大只有个别种和零星个体生长，但不构成礁（赵焕庭，1998）。

而且由于珊瑚对生长环境具有高敏感性，浅水区域的造礁石珊瑚一般分布在海水表层到水深40 m处，Montaggioni等（2009）基于前人研究数据总结了太平洋海区和加勒比海区现代珊瑚的群落特征，发现太平洋海区的硬枝珊瑚生长水深一般＜6 m。

因此，当先成平台被海水淹没之后，只有形成了适合珊瑚繁殖、生长的浅水环境，才会有礁体后续的发育。

在第四纪千年时间尺度上，全球海平面变化模式强烈地受到冰盖生长和收缩的控制（Clark et al., 1978; Lambeck et al., 2014）。

末次间冰期（Last Interglacial）70~128 ka期间，海平面接近现代海平面的位置，适合礁体发育，这与琛航岛全新世珊瑚礁不整合于晚更新世时期形成的珊瑚礁体（年代老于110 ka）吻合；末次冰期，海平面随着冰盖的扩张不断下降，末次盛冰期（26.5~19.0 ka B.P.）的海平面甚至距现代海平面120 m之深；末次冰消期（Last Deglacial）以来，全球进入了冰退阶段，海平面总体呈现上升的趋势（图5-a），在世界各地的沿海地区，由于极地冰盖和冰川持续融化，冰量当量海平面（Eustatic Sea Level, ESL）持续快速上升（Lambeck et al., 2014）。

随着冰川均衡调整理论的不断发展，古冰盖模型和地球模型也持续完善，逐步实现了利用GIA（Glacial Isostatic Adjustment）模型重建与预测海平面变化。

如汪汉胜等（2012）基于末次冰期冰川均衡调整模型，利用有限元算法模拟了盛冰期以来东亚的相对海平面变化，其模拟的相对海平面（Relative Sea Level，RSL）在8 000 a前的上升与全球冰盖消融有关。

与此同时，也有不少的学者通过建立冰盖消融模型来估计ESL的变化趋势，如ICE-5G（Peltier, 2004）和ICE-6G（Argus et al., 2014），结果都显示全球冰川融化速度在距今8 000 a 前后显著放缓，随后ESL在距今7 000~4 000 a之间上升，在距今4 000 a之后基本不再融化。

Hopley等（2007）曾指出大堡礁地区大部分的边缘礁在早全新世到距今7 000 a前后开始形成，正好是冰期后海侵
3期 覃业曼等：西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义 325
（Post Glacial Marine Transgression, PGMT ）结束大陆架被淹没的时间段。

Woodroffe 等（2014）在总结礁体发育与海平面的关系中，也提到伴随着海平面上升到一定的位置，太平洋的珊瑚礁在8 000 a 前后大范围地经历重建和发育，因为先成平台（往往是
末次间冰期礁灰岩）被海水淹没，形成了有利于珊
瑚生长的浅水环境。

琛航岛全新世珊瑚礁起始发育时间为距今7 900 a ，且其发育基底为末次间冰期的礁体，由此判断该地珊瑚礁在末次间冰期结束时便停止了生长，随后一直处于停滞发育状态，直到距今7 900 a 前后海平面再次上升到适合珊瑚生长的位置，而后礁体开始垂向发育。

另一方面，南海地区虽然构造活动发育，但是普遍认为西沙群岛全新世以来的构造环境比较稳定。

赵焕庭（1998）曾指出：南海诸岛自晚渐新世以来长期呈下降趋势，但是下降率很小，平均约为0.11 mm/a ，且该区域新构造运动微弱，地壳稳定性较好；詹文欢等（2006）通过总结归纳珊瑚礁的相关信息发现西沙群岛等岛礁地壳运动呈下降趋势，下降率为0.07~0.10 mm/a ；冯英辞等（2015）利用在西沙群岛海域取得的单道地震剖面进行深入研究，发现更新世后西沙群岛构造环境趋于稳定，仅部分断裂现今仍在活动。

总而言之，琛航岛区域的构造相对稳定。

另外，实地考察发现：在低潮时，南海珊瑚礁基本上都出露于海面之上，因而可以大致将礁坪面作为低潮面。

琛科2井的钻孔位置高于现代礁坪约2.9 m ，整个全新世层段厚约16.7 m ，因而其相对于现代海平面的厚度约13.8 m 。

考虑到南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致，推测琛科2井全新世层段起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m ，即西沙群岛海域距今7 900 a 前的海平面在现代海平面以下约13.8 m 处，近7 900 a 以来海平面上升了至少13.8 m 。

图5-b 显示了大堡礁地区全新世海平面的重建曲线，可以发现该地区在距今7 900 a 前后的海平面已经上升至现代海平面14 m 上下的位置。

5 结论
通过U-Th 测年、同位素微量元素的分析，对琛科2井全新世底界进行了深入的研究，掌握了琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间、发育厚度和发育基底等情况，并根据礁体发育与海平面的关系探讨了起始发育时间对海平面的指示意义，得出以下结论：1）U-Th 测年结果显示：琛科2井全新世底界可以分为全新世和更新世两部分，δ13C 、δ18O 和锶含量也都在17 m 以下明显下降，由此得出琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a 前，不整合于晚更新世形成的珊瑚礁体（年代老于110 ka ）之上，最终形成厚度16.7 m 。

并且该起始发育时间与印度
图5 末次间冰期（a ）和全新世（b ）以来的海平面变化
Fig.5 Sea level changes since the Last Interglacial (a) and Holocene (b) 注：据文献（Woodroffe et al., 2014）修改。

年龄/ka B.P.
年龄/ka B.P.。