环礁是海洋中呈环状分布的 珊瑚礁 。中间有封闭或半封闭的 潟湖 或 礁湖 ,但无非珊瑚礁成因的中央岛屿,此即与堡礁的不同之点。露出海面的高度达几米,呈圆形、椭圆形及马蹄形。直径为1~130公里,深度数米至百余米。向海一侧的斜面较陡,可达45°,上部甚至达90°。
环礁一般分布在珊瑚易于生长的 太平洋 和 印度洋 的 热带 和 亚热带 海洋上,比较典型的环礁是 马绍尔群岛 和 马尔代夫群岛 。
概念阐述
环礁是海洋上呈环带状或马蹄状的一种珊瑚礁。与外海多有水道相通,低潮时礁体往往露出水面。环礁直径数十米至数十千米,宽度一般较窄。常有灰砂(砾)岛或礁岩岛。
环礁中间有封闭或半封闭的 泻湖 或 礁湖 ,但没有非 珊瑚礁 成因的中央岛屿,这是与堡礁不同的一点。环礁露出海面的高度达几米,呈圆形,椭圆形及马蹄形。直径约为1~130公里, 向海 堡礁一侧的斜面较陡,可达45°,上部甚至达90°。
形成原因
1842年, 查尔斯·达尔文 根据他在小猎犬号5年的航行中所作的观察研究资料,提出南太平洋环礁形成的理论。依据他的理论,环礁的形成与 火山岛 有关。在 海底火山 喷发后所形成的火山岛周围,因环境适合珊瑚生长,于是大批珊瑚附着生长,逐渐形成裙礁。其后因故导致岛屿下沉或 海平面上升 , 珊瑚礁 仍持续堆积增长。由于堡礁或岸礁环绕的岛屿继续下沉或海面上升,岛屿被海水淹没,珊瑚礁继续向上生长,原岛屿范围成为湖,由堡礁或岸礁演变为环礁。
但 亚利桑那大学 的一位地质学家表示, 查尔斯·达尔文 的环状 珊瑚岛 (又称环礁)形成理论并非正确无误,这意味着历来达尔文理论体系的连续性将受到极大挑战。一位名叫威廉·迪金森的地质学家。提出了一个新观点: 海平面 高度变更以及 侵蚀作用 在环礁形成过程中具有十分重要的作用。而这些因素的轮流作用,也极大的影响了人类的迁徙活动。
罗伯特·迪金森 指出,在达尔文提出环礁形成理论的时候,达尔文对于海平面变更现象显然还是不了解的。科学家现在已经了解到,几千年来海平面高度的交替变更,使得环礁或者沉没于 海里 ,或者如同峭壁般屹立在海上。在冰川时代,环礁长时间地立于海上,并将空 礁湖 里的海水一起圈围到海拔高处。迪金森还认为,也正是在如此低的 海平面 时期,整个 珊瑚礁 就暴露在空气中,雨水的拍击渐渐溶解了岛屿中部暴露在外的珊瑚。含有丰富 碳酸盐 的雨水在经过长时间的蒸发浓缩后,最终形成了环绕岛屿的坚固壁垒,这也就是我们现在所看到的环礁。
关于环礁形成的真正原因,现在还众说纷纭,没有一致的看法。因为科学的事实依据都还不充分,所以环礁的形成原因还有待作出进一步的深入研究。
地理特征
环礁内一般有厚达1000余米的造礁 石灰岩 ,其基座为 玄武岩 质 海底火山 。一般分布在 珊瑚 易于生长的 太平洋 和 印度洋 的 热带 和 亚热带 海洋上,较典型者是 马绍尔群岛 和 马尔代夫 。
海洋上呈环状或 马蹄 状的 珊瑚礁 。我国古代称为“ 石塘 ”。其上往往堆积有由珊瑚礁碎屑组成的沙帽,即形成 珊瑚岛 。被包围的水面称为 礁湖 ,可成为优良避风港。
环礁的特点是不暴露它赖以生长的基底。环礁的环状礁体往往是不连续的,被一些狭窄的海峡所切断,使礁湖与大洋相通,如果连通性差或基本不通的,则称 湖 。环礁主要由三部分组成,珊瑚生长带,礁坪和 潟湖 ,以潟湖为中心,两侧礁坪及生长带一一对称,其中礁坪结构较为复杂,礁坪中间往往分布着由珊瑚碎屑堆积起来,高出于 海平面 的灰砂岛,灰砂岛到潟湖侧的礁坪称内礁坪,灰砂岛外海侧的礁坪为外礁坪,灰砂岛与礁坪之间有 海滩 分布,靠近潟湖及生长带又可分出礁缘带。
太平洋 的许多环礁内缘, 珊瑚藻 特别发育,主要有孔石藻,石叶藻、石枝藻和新角石藻等,分布于低潮线附近,覆盖面积可达70%以上,厚度超过1米,这些藻堆积称为藻脊。 印度洋 和太平洋西南某些礁坪上缺少藻脊,我国 西沙群岛 藻脊也不发育。灰砂岛一般长轴平行礁边缘,无 植被 覆盖时,在季风作用下,岛的位置不固定,有了植被后,灰砂岛的位置比较固定,有的灰砂岛规模较大,有地下淡水,如 甘泉岛 ,有的时代较老灰砂岛已胶结成岩,如 石岛 。有些巨型 珊瑚礁 中央没有 潟湖 ;有些泻湖中也出现一些珊瑚礁体,规模小的如柱状体等礁,直径达数公里。
尽管环礁大小不一,但最典型的地貌结构可划分为:礁前斜坡(向海坡)、礁坪、 沙洲 或岛屿、 潟湖 坡、潟湖盆底和潟湖 潮汐 通道等6个地貌单元。
①礁前斜坡(向海坡)
礁前斜坡是环礁礁缘外面海一侧的水下斜坡,一般 坡度 很陡,多数呈峭壁状,少数呈缓坡状,这与 珊瑚 生长和波浪作用有关。通常认为 迎风坡 面较缓,背风坡面较陡。坡角一般20°~35°,若>40°,通常称陡坡。礁体自基座向上发育过程中,由于古 海平面 间歇性升降的影响,礁前斜坡往往形成了一系列宽窄不一的平缓台阶(水下阶地)。
②礁坪
在地质构造和 海平面 相对稳定的条件下,造礁珊瑚向上生长,并沿低潮面向水平方向增生扩宽,并接受来自礁缘遭波浪侵蚀产物的堆积,形成面状堆积,成为礁坪。礁坪是环礁的最高处。环礁礁坪的形态,宏观上是平担的,但 微观 上则是崎岖不平的,有出露的礁块,也有低下的凹坑,一般凹凸高差不足1m。在高潮位时,乘小艇探测, 回声 测深图象上呈微小锯齿状起伏;地貌声图上,则以麻斑状图象显示。
③ 沙洲 或岛屿
沙洲 与岛屿是 岛礁 发育的两个阶段,沙洲是礁坪上 珊瑚砂 屑堆积成的,未长 植被 ,松散,洲缘轮廓未固定,它可随外动力的强弱和物源的补给量而随时改变其外部形态。
依据岛屿的组成物质,组成物的固结程度,岛屿的发育状况等原则对生物礁岛屿划分为灰砂岛和灰砾岛两大类,又以岛屿的 平均海拔 与面积之比小于35划为建设型(稳定性)岛屿,35~150划为过渡型(平衡性)岛屿,大于150划为破坏型(活动型)岛屿等3个亚类。
④ 潟湖 坡
指礁坪内缘至潟湖 盆地 边缘的坡面。一般坡面倾斜度较向海坡平缓。一般礁坪较宽,潟湖坡较平缓,其次,潟湖坡同潟湖水深和方位也有一定关系,水浅潟湖坡很平缓,如 信义礁 ,潟湖水深3~5m,潟湖坡四个方位均变化在0。5°~1。4°之间。其次是与礁坪面上 珊瑚 碎屑的多寡有关。礁坪宽,碎屑多,为潟湖坡堆积提供丰富的物源。又与风浪流等外动力作用的强弱有关,礁外缘向风一侧,受强烈冲蚀,并把松散物质往 潟湖 边推卸堆积,使背风的潟湖坡造成缓坡。
⑤ 潟湖 盆底
潟湖底部一般比较平坦,但也常见点礁突起。在测深图上呈锯齿状。环礁潟湖的形成,主要是礁体在向上增长过程中,中部 生态环境 较差,增长较慢,而礁缘生态环境较好,增长较快,便逐步演变成负的地形。其后,又由于礁坪物质(死亡的生物碎屑)不断往漏湖里堆积,点礁继续发育和扩大,致使潟湖变线,直至消亡,而最后变成没有潟湖的台礁。
⑥ 潟湖 潮汐 通道
环礁潟湖与外海沟通的 潮汐 通道俗称“口门”。在 南沙群岛 42个环礁中,具有口门的环礁共有19个,占环礁类型中近一半。它们大多属于开放型或半封闭型的环礁。
分布地区
全球有环礁330~400个,大部分分布在 土阿莫土群岛 (62个)、 印度尼西亚 东部(37个)、 加罗林群岛 (32个)、 马绍尔群岛 (29个)和 斐济 (25个),仅有大约10个分布在 印度洋 太平洋 热带 地区以外,如中太平洋的 中途岛 和 库雷岛 , 红海 的两个环礁、 巴哈马群岛 的霍格斯提礁、 佛罗里达 的 基韦斯特 以西的干 龟岛 等。
南海 除少数 基岩岛 以外大多数为 珊瑚岛 ,有 台地 环形 礁。 西沙群岛 ,有10个,如永兴、 宣德 及宣德东等,从 渐新世 以来形成了厚约1200米的 珊瑚礁 沉积。 中沙群岛 ,为位于现代海面以下12~20米深的环形礁,长135千米、宽68千米,中心 潟湖 深75~85米。
研究发展
1、前人对 南海 现代环礁的研究已经非常系统和深入,但对古环礁及其沉积体系的研究却很少涉及。本文利用高分辨二维地震数据,在 西沙 海域发现了3个晚 中新世 环礁体系,分别命名为A,B及C。这3个环礁体系均发育 于由 断层 控制的 地垒 之上,由环礁礁体、点礁、礁前斜坡及 湖 沉积组成。在层序 地层 格架下,利用礁前斜坡沉积是否发育来判定这3个环礁体系的淹没史。环礁体系A上的大型环礁礁体一直发育至 第四纪 才被淹没,而环礁体系B及C在上新世均被淹没。晚中新世,研究区内环礁体系发育最为广泛和完整,表明晚中新世是 西沙群岛 海域造礁生物最为繁盛的时期,这与ODP 184航次 钻探 结果相一致; 上新世 是研究区内一个重要的生物礁 淹没 期,环礁体系B及C全部被淹没于海水之下,半远洋沉积开始占据优势;第四纪是研究区内另一个生物礁淹没期,环礁体系A上的两个大型环礁最终被淹没于海底之下,半远洋沉积开始覆盖填平晚 中新世 形成的环礁体系。环礁的生长与淹没长期来看主要受 构造沉降 控制,而全球 海平面 升降在短期的某一时段内也会产生影响。
2、 南海 珊瑚 岛礁 资源极为丰富,实时、快速、高效、准确地获取大范围珊瑚岛礁地貌遥感信息具有现实意义。研究提出了一种双尺度转化下的模型与数据混合驱动的岛礁地貌信息提取框架,并设计了珊瑚岛礁地貌分类体系及相应技术流程:首先采用自上而下模型驱动的GVF Snake 模型进行宏观地理分带的粗分割,然后采用自下而上数据驱动的 云影 极值 抑制下多阈值OTSU分类算法进行 微观 地貌类型的精细分类,最终利用区域生长算法提取离散分布的 暗沙 、暗滩等浅水地貌单元。针对西沙 永乐环礁 利用CBERS-02B数据进行实验,精度验证表明: 珊瑚 岛礁 地貌遥感信息提取方法总体精度优于经典数据驱动的监督分类算法,且具有抗噪能力强、顾及空间拓扑关系、自动灵活等特点。