礁石的本義是指海底突出的巖石,可以使船只觸礁失事。現代礁主要是珊瑚礁。礁是指造礁生物原位生長建立的水下隆起。沈積厚度大於鄰區,具有完整的生物骨架。地層深度從海水表面到水深不到200米,部分地區可延伸到水深500米
2.礁灰巖的成分
礁灰巖可分為原地礁灰巖和場外礁灰巖。原地礁灰巖有三種類型:障壁巖、粘結性巖和骨架巖。這三種原位礁灰巖反映了造礁生物的三種抗浪模式和造礁階段(圖8-31)。
障壁巖沈積中富含莖狀樹枝狀化石,如珊瑚、海百合等,為泥晶基質的堆積構成了屏障和支撐。由於屏障和支撐物的波浪阻力,細灰泥可以被沈積和保存。障壁巖或粘性障壁巖主要分布在礁核基底(圖8-32)。
粘結性巖石主要是由板狀或片狀生物,如有孔蟲、藻類等,被大量灰泥粘結包裹而成。當生物分泌有機物時,海水中的碳酸鈣通過生化作用沈澱在生物周圍。在這種石灰巖中可以看到藻類疊層石,但沒有相關的生物硬件支持。粘結性巖石主要產於骨架巖和障壁巖之間。
骨架巖是由原位化石骨架組成的塊狀體,骨架之間的空隙用石膏和明亮的水晶填充物填充。
不同的礁灰巖是生物骨架破碎、搬運、重新堆積形成的,主要堆積在礁翼上,實際上是礁核的坍塌。有兩種:漂浮石灰巖,其中10%以上的顆粒直徑大於2mm,由基質支撐;碎裂的石灰巖,巖石主要由粗碎屑礁支撐。
圖8-31礁碳酸鹽類型示意圖
(根據N.P.James,1984,引自王、,1996)
圖8-32礁石的組成
(據何靖宇孟祥華1987)
鋇-障壁巖;b-粘結性巖石;f-外來礁灰巖;m——漂浮石灰巖;r-破碎石灰巖
3.生物礁的分區和特征。
生物礁的沈積相壹般可分為三個相帶:礁核相、礁前相和礁後相(附圖8-33和附圖8-34)。
圖8-33生物礁沈積相模型
(根據N.P.James和D.R.Kobluk,1978,引自蔣再興,2003)
圖8-34礁相分布示意圖
(據N.P .詹姆斯1979,引自何景瑜、孟祥華1987)
礁間沈積;fr-前礁沈積;RF-礁鋒;RC-礁冠;RFI——礁坪;BR-back礁
(1)礁核相
指礁石上能抵抗波浪作用的部分,是礁石的主體。它主要是壹種塊狀、無層狀、通常呈扁豆狀的碳酸鹽巖體,由造礁生物的骨骼和灰色泥基質組成。其中生物至少占總巖體的5% ~ 10%,有時可高達40%,主要為造礁生物和少量附礁生物。礁核相帶形成的巖石主要是骨架巖和粘結性巖。礁核相可進壹步分為四個部分。
礁石的頂部和冠部是礁石生長階段的最高部分。如果在淺水中,它是接收大部分風和波浪能量的礁頂部分。礁帽的物質組成取決於風浪的強弱。風浪大的地方,只有那些能結皮的生物才能生存;風浪強度中等至較強時,結殼生物仍占優勢,但常出現扁平或短粗的樹枝狀生物;在風浪能量較弱的地方,半球形到塊狀的物種和分散的樹枝狀造礁生物同時出現。
礁前帶碎波帶的下限深度不固定,通常小於100m,即大量骨骼生物的生長帶過渡到進入礁前帶的沈積物。這個地區的動物豐富多彩。其中造礁生物有半球形、柱狀、樹枝狀和席狀,附屬生物中以腕足類、雙殼類、珊瑚、海百合和鈣質綠藻較為常見。珊瑚是現代礁石上的造礁生物,通常在該帶延伸至水下30 m左右的深度,最常見的巖石類型仍然是骨架灰巖,但由於生物生長的變化,也可形成許多粘質灰巖和障壁灰巖。在古生物礁的前部區域有各種形式的動物,其中最豐富的是塊狀、層狀到半球形和樹枝狀的骨骼生物,形成框架石灰巖,有時是粘質石灰巖。
礁坪帶位於礁頂和後礁相之間,水很淺,不超過幾米。風浪作用強烈的礁坪帶中的生物碎屑膠結形成破碎的石灰巖,而中等波能的礁坪帶內波能充分沖刷鈣質砂形成鈣質砂淺灘,其上常有分散的造礁生物團塊,形成的巖石類型從純骨骼鈣質顆粒灰巖到破碎石灰巖不等。
(2)後礁相
位於礁核期的向陸壹側,礁坪的背風壹側。水體安靜封閉,又稱礁後瀉湖。這裏的沈積物主要是礁前形成的石膏,被風浪帶走。這些石膏從懸浮狀態沈積在後礁相帶,經常形成富含泥漿的巖性。這個階段,海百合、鈣質綠藻、腕足類、介形類等底棲生物豐富。後礁相的典型巖石類型為障壁巖或巨礫灰巖或少量骨架巖。石灰巖的白雲石化在後礁相中很常見。
(3)前礁相
位於面對開闊海邊緣的礁核斜坡上。該相帶由礁屑灰巖(骨架灰巖)、砂質灰巖和泥質灰巖組成。這些粗或細的碎屑主要是由波浪從礁核相帶向下搬運並坍塌的。這些巖石由完整或斷裂的骨骼遺骸、礁灰巖塊和造礁生物的骨骼組成,並向盆地方向轉變為頁巖或石灰泥。與後礁相反,這裏的石灰巖很少白雲石化。
(4)礁相帶發育的背景條件。
礁相帶的發育程度和特征取決於碳酸鹽巖陸架邊緣帶的坡度。根據地形坡度、其對應的水動力條件和礁相組成特征,可將其分為三種基本類型(圖8-35)。
ⅰ型斜坡砂漿丘,位於陸架臺地邊緣的前斜坡上,由生物碎屑砂漿或生物碎屑砂漿組成,呈帶狀分布。坡度平緩,從2°到25°,水能較弱。坡下部的沈積物中含有特定的固定生物,分化程度低,能捕獲和阻擋來自坡上部的砂漿沈積,形成面包狀生物砂漿丘巖體。在陡坡上,碳酸鹽泥可能堆積在坡下很遠的地方,到達透光帶以下,可能在水深約100 m處,緩坡上透光帶淺水處也會發育砂漿丘,砂漿丘頂部可到達波浪作用帶,發育支架生物,可發育成ⅱ型和ⅲ型。
圖8-35碳酸鹽臺地邊緣按坡度和能量劃分的三種基本類型礁相帶
(據J.L.Wilson,1975,引自何景瑜、孟祥華,1987)
ⅱ型緩坡穹礁由生長在臺地邊緣緩坡上的線形生態穹礁帶組成。它們形成於向海面平緩傾斜(幾度至約15)的正常海底,或在稍遠壹點的斜坡下部幾十米深處開始生長。由於缺乏強大的波浪或水流,大規模的腳手架生物很少,但有許多固定的和被包圍的生物。支架生物主要是分枝和叢狀復合體類型。垂直生態分帶常見於穹丘礁,即向上變成塊體包殼型的骨架礁。由於繁殖能力大,有附著、捕獲和覆層,沒有碎屑,所以礁體可以充分發育。
ⅲ型為陡坡骨架礁,位於坡度45°甚至垂直的陡坡邊緣。這是壹個帶狀的生物骨架礁,生長到海平面或波浪攪動帶。礁石後面是石灰沙壩和水下沙壩淺灘,填滿了瀉湖。有些地區甚至形成島嶼、障壁礁或岸礁,並有大量崩塌碎屑。