2021年 第37卷 第6期
白云岩发现于200多年前，至今仍然是地球科学研究前沿。西沙群岛白云岩研究超过35 a，发现铁白云岩10 a，属于研究热点。本文在西永2井前期铁白云岩测试研究基础之上，采集典型铁白云岩岩心样品，完成Fe同位素测试，通过对比多种地质储库Fe同位素特征，阐述定位该批测试数据的性质、特征和分析其母源，提出加强投入，与高尖石岛火山岩铁同位素测试结果地球化学特征朔源对比分析的建议。该项研究对于铁白云岩成因特征和机制研究具有重要价值。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 1-7
以南海北部西沙群岛石岛碳酸盐岩台地为研究对象，对1268件碳酸盐岩样品进行全岩元素地球化学特征分析，并结合早中新世以来沉积学特征，研究其与海平面升降的响应关系。实验结果显示，该地区常量元素（Na2O/K2O、Na2O/SiO2、P2O5）及微量元素（B/Ga、Zr/Al、Li、V）分析的古盐度、古环境氧化还原状态和酸碱度及海平面变化，与岩石地层学和古生物学分析得到的结论基本一致，进而可应用于孤立海相碳酸盐岩台地的沉积层序划分；受限于复杂的白云岩化作用，Mg/Ca难以反映海平面变化。Na2O/K2O、Na2O/SiO2、P2O5 B/Ga、Zr/Al、Li、V等指标表明，早中新世初期三亚组水深逐渐加深，有利于生物礁的发育；中中新世早期梅山组二段海平面第1次达到最高值，礁盘随之扩大，形成较深水环境下的碳酸盐岩台地，以潟湖相和内侧滩相为主；随后水体于中中新世晚期梅山组一段逐渐变浅，持续至晚中新世早期黄流组二段，生物礁受淋滤剥蚀形成礁-滩相沉积；晚中新世晚期黄流组一段海平面再次持续上升，于上新世达到第2次最高值，直至更新世水深才逐渐变浅。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 8-17
成礁以来西沙群岛白云岩-铁白云岩大量发育，针对白云岩空间变异及成因演化的讨论具有重要意义。西科1井存在7层白云岩，对7层白云岩进行了划区处理，将7层白云岩层分为浅、中、深3类：<600 m为浅层（层一、层二、层三，合计厚度203 m），600～1 000 m为中层（层四、层五、层六，合计厚度79 m），>1 000 m为深层（层七，厚155 m）。通过对7层白云岩的主微量元素特征、成岩环境与成因模式及浅层、中层、深层白云岩地球化学数据之间的规律与差异的分析认为，西科1井白云岩受陆源物质影响小，高的SiO2可能来自西沙周缘火山地带。西沙地区白云岩成岩环境总的来讲属于氧化环境，但浅、中、深层成岩环境的氧化强度具有差异。西科1井白云岩的古盐度都较高，但层与层之间有着细微差异。西科1井白云岩锶含量总体偏低，受到淡水淋滤作用强烈，形成于古水深较浅的礁相台地环境，相比较而言，浅层受到大气淡水影响最强，中层次之，深层最弱。西沙白云岩成岩过程中受到高盐度海水、大气淡水和回流渗透作用等多种因素的影响。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 18-30
白云岩既是南海油气储集层又与生物礁成因机制相关。对西沙群岛梅山组一段600～750 m岩心段进行采样分析，由于此段属于新层位（西科1井600～1 000 m）中深埋藏白云岩，可能属于对应油气盆地的储层，因而相关研究至关重要。通过扫描电镜（SEM）观察发现大量菱形晶体，结合能谱（EDS）元素分析认为菱形晶体含有Ca和Mg元素，X射线粉晶衍射（XRD）分析证实全部样品为白云石；样品表面碎屑物质为方解石，但是EDS检测出Si，说明样品中混杂陆源沉积；在光滑的白云石晶体上EDS能谱分析则未见Si。事实上，西科1井梅山组一段白云岩层MgO和SiO2含量变大，且呈明显正相关关系，推测为海退期白云石形成过程中的陆源物质输入。XRD分析结果表明，620～646.5 m段岩心发育厚层白云石，其有序度中等，下伏646 m深处方解石占比开始增加。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 31-38
西沙群岛新近纪以来广泛发育生物礁白云岩，在西永2井白云岩层段发现大量的铁白云石，关于该区的铁白云石研究较少。笔者主要通过X射线粉晶衍射数据，结合前人研究资料，对西永2井407～570 m白云岩-铁白云岩进行了分析。研究发现西沙群岛西永2井中新统铁白云岩主要集中在上中新统黄流组一段，其黄流组二段主要发育含铁白云岩。白云岩孔隙度分布与其铁白云石分布有较好的对应关系，孔隙度高的层位铁白云石分布更密集。从中新统白云石和铁白云石的晶胞参数可以得知，该区铁白云石和白云石的晶胞参数都较大，呈现出富钙铁的特征。西永2井白云岩-铁白云岩有序度受Fe2+的影响较大，Fe2+的加入使其有序度降低，因此有序度低的现象不能简单的认为是结晶速度快的准同生作用造成。西沙群岛晚中新世有大量火山活动的现象，岩浆热液提供了铁白云石形成所需要的Fe2+和热量来源。在成岩后期，孔隙性较好的黄流组一段受火山活动影响大，其热源及富Fe2+离子促使白云石向铁白云石转变，形成了大量的铁白云石；而孔隙性较差的黄流二组仅仅形成大量的含铁白云岩。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 39-48
西科1井为南海区域揭示生物礁地层最全、取心最为完整的钻井。该井下中新统三亚组发育致密白云岩，其孔隙度为1.65%～16.4%，平均6.7%。渗透率极低，局部渗透率仅为（11.8～39）×10−3 μm2，平均渗透率<1×10−3 μm2。利用沉积岩石学、岩石孔渗物性特征和包裹体测试方法，分析了致密白云岩的成岩特征，讨论了其成岩演化条件。致密白云岩中的白云石以粉晶、细晶和泥晶为主，形态多为自形和半自形，晶形较好，具有雾心亮边构造，白云石晶体接触紧密。晶间孔细小，孔隙呈分隔状且互不连通，次生溶蚀孔不发育。三亚组致密白云岩形成于准同生成岩阶段和后生成岩阶段。频繁的海平面变化和沉积物暴露，导致多期的海水充注孔隙作用，加上高温高盐的古海洋和地层环境，为致密白云岩的形成创造了条件。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 49-54
石岛致密白云岩-铁白云岩发现6年，再研究聚焦于岩相学特征。针对西科1井致密白云岩层段完成最新采样，开展系统常规岩石薄片磨制和偏光显微镜和扫描电镜鉴定，提供了系列照片和鉴定分析的认识。确定偏光显微镜下深层白云岩岩相学显微特征，揭示了微晶—细晶—凝块泥晶白云石构成致密藻礁白云岩的特征，它们发育粉晶-细晶、凝块、生物结构。细晶白云石自形—半自形，雾心亮边，0.05～0.25 mm，多世代特征；生物碎屑是珊瑚藻和仙掌藻白云岩，2～3 mm，部分3～5 mm，少部分5～10 mm，生物体内部白云石多粉晶，生长或充填于生屑孔隙，藻体中白云石不规则状，0.3～0.5 mm，星散状、镶嵌状白云石包体，涉不透明矿物；发现块状、不规则状凝块泥晶白云石，部分凝块聚集在一起，凝块内部主要充填泥晶白云石和少量有机质，发育隐晶结构。多个深度白云石含量90%～95%或95%～100%，镜下无色，有时呈浑浊的灰色，闪突起显著，完全解理，高级白干涉色；部分含5%～10%细晶方解石，半自形，0.05～0.25 mm，星散状分布在白云石之间；粉晶方解石自形—半自形粒状，0.01～0.05 mm，镶嵌状分布于生屑边部或充填在生屑内部孔隙中；扫描电镜系统分析主要是针对致密白云岩样品进行，选取典型照片分析了白云石颗粒特征和充填特征，发现2类不同的充填样式，一种是细晶白云石间孔缝中的泥晶类充填露头，另一类是细晶白云石上泥晶类面积覆盖。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 55-63
西沙群岛永兴岛西永2井和石岛西科1井均发现铁白云岩。主要通过X光粉晶衍射、偏光显微镜和扫描电镜技术完成测试，分析白云岩-铁白云岩分布及岩相学特征。X光粉晶衍射测试结果及综合分析表明，西科1井发育11层铁白云岩，西永2井发育8层铁白云岩。通过偏光显微镜鉴定，发现西永2井中新世白云岩主要为生物碎屑白云岩，白云石晶体呈粉晶—细晶结构；某些层段含较高铁白云石，呈微晶—粉晶状。通过薄片观察分析发现，西科1井发育大量物碎屑白云岩，多细晶—粉晶结构，自形—半自形为主，部分样品可见黑色铁质氧化物或者胶结物。扫描电镜观察发现2个井多数白云石为典型菱形多面体结构，白云化程度高。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 64-70
台风、风浪、涌浪、风暴潮、天文潮等现象中的气流和水流往往携带大量固体碎屑物，对南海岛礁礁灰岩体产生强烈的侵蚀作用。笔者首先通过珊瑚的磨蚀与压缩实验验证了磨蚀理论的可靠性；其次，由抗压强度和弹性模量定义了具有压强量纲的抗蚀因子，以定量描述岩石抵抗风水侵蚀的能力；最后，对石岛西南端地表风成灰岩进行了初步研究，发现其抗蚀能力较弱。礁灰岩抗蚀性研究将为南海岛礁防护提供一定的科学依据。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 71-76
仙掌藻（Halimeda）是一种生长在热带浅海环境中的世界性海洋钙化绿藻，为绿藻门（Cholorophyta）松藻科（Codiaceae）的一个属。仙掌藻对生态系统的多样性具有重要贡献，且是一种重要的沉积物生产者，属四大造礁藻类之一。仙掌藻属藻类植物脱落的钙质节片部分，是许多热带海洋环境碳酸盐沉积物的重要组成部分。回顾了仙掌藻的研究历史，总结了其研究成果，包括仙掌藻的现代沉积特征、其对热带环境中沉积物的贡献、钙化模式、海洋酸化对其的影响等。通过对西沙群岛宣德环礁石岛浅水礁盘活体仙掌藻分布特征调查，针对所采集不同种属仙掌藻样品开展镜下分析，尝试估算它们的碳酸盐生产力。最后指出仙掌藻在目前研究中现存的问题，并提出今后研究的建议。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 77-83
造礁珊瑚与虫黄藻共生是珊瑚礁最基本的生态特征。造礁珊瑚的生长乃至珊瑚礁生态系统的健康状况均与虫黄藻的光合作用密切相关。自然环境下造礁石珊瑚共生体光合作用特征研究仍相对缺乏，限制了珊瑚礁生态系统的健康评估与白化预警研究。在南海北部三亚鹿回头岸礁区选择鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）、澄黄滨珊瑚（Porites lutea）和十字牡丹珊瑚（Pavona decussata）3种不同形态珊瑚，对其共生藻密度、叶绿素a含量和有效量子产量（ΦPSII）进行了1年的跟踪监测调查。分析结果显示：① 3种形态不同的珊瑚共生体光合作用特征具有明显的种间差异，澄黄滨珊瑚有着最高的共生藻密度和叶绿素a含量，但ΦPSII最低。② 澄黄滨珊瑚的共生藻密度最低值出现在冬季，而鹿角杯形珊瑚和十字牡丹珊瑚的共生藻密度最低值出现在春季。3种珊瑚的叶绿素a含量和ΦPSII均表现出了相似的季节变化，秋冬偏高，春夏偏低。③ 珊瑚共生体的光合作用特征具有显著的种间差异和季节变化，与珊瑚礁生态健康状况息息相关，因此在珊瑚礁生态监测与健康评估过程中，所应用的指标需要认真考虑石珊瑚的种间差异性和环境的动态变化。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 84-91
海滩沙是砂岛形成的基础，成长初始状态原生态海滩沙是砂岛形成的标志；沿岸沙丘是植被成长屏障，二者都具有重要的研究意义。笔者以2019年科考航次现场海滩沙-沿岸沙丘、砂岛及植被调查与卫星遥感资料分析为基础，对七连屿海滩沙-沿岸沙丘-植被地质特征，形态、位置，它们与砂岛的关系进行讨论；揭示了海滩沙-沿岸沙丘形成不但决定于海浪、潮汐，风暴潮等动力作用，而且也与沉积物搬运过程、沉积作用关系密切；同时探讨了岛屿形成过程中现代植物的分布：从点状发育过渡到逐渐覆盖整个潮上带区域，即先是沿岸沙丘，再是海岛中心，最后呈面状覆盖全岛。其中，植物的定植起到了重要作用，不但能够起到固沙作用，而且参与了砂岛的型成。由此，提出建立七连屿海滩沙-海滩岩-植被-砂岛成因模式。
海洋地质前沿. 2021, 37(6): 92-100
