何其江，劉剛*，王雪木，鄭志鋒，段軻，韓孝輝，沈愛斯

( 1.海南省海洋地質資源與環(huán)境重點實驗室，海南 ?？?570206；2.海南省海洋地質調查研究院，海南 ?？?570206；3.湖北省地質調查院，湖北 武漢 430034)

1 引言

海底地形地貌特征及分布類型對指示區(qū)域地質構造影響、海平面升降、海洋水動力有重要意義[1-6]。珊瑚礁對海洋環(huán)境及地質環(huán)境的變化具有高敏感性，長期受到高度關注。珊瑚礁水下精細地形地貌是認識珊瑚礁發(fā)育速率、發(fā)育過程等關鍵科學問題的基礎。此外，隨著我國南海珊瑚島礁開發(fā)及島礁工程建設，珊瑚礁精細水下地貌研究對認識珊瑚島礁的穩(wěn)定性具有重要意義。

陳俊仁[7]和曾昭璇等[8-9]通過實地觀測、沉積物分析等手段，以灰砂島島礁地貌形態(tài)為主，總結了環(huán)礁的類型和地貌特征。余克服等[10]和趙煥庭等[11]對環(huán)礁水下地形、向海坡和水下階地的調查，劃分了南沙群島“腹地環(huán)礁”微地貌-沉積相。孫宗勛和趙煥庭[12]進一步研究了風、流和潮汐等動力作用對珊瑚地貌發(fā)育的作用。前人的研究重點多為向海坡區(qū)域，礁內潟湖區(qū)域研究不足[13-18]。隨著高分辨率遙感影像技術發(fā)展，推動了島礁地形地貌研究的進展，其地貌分類體系精細全面化[19-21]。左秀玲等[22]總結前人研究成果，提出了較全面的南海珊瑚礁高分辨率遙感地貌分類體系，但限于光波物理特性制約，光學遙感手段在最清澈水體穿透深度僅為25 m，無法探明水下暗沙、暗礁、沖刷槽等地貌單元，目前，上述地貌類型的研究尚少開展。側掃聲吶技術運用海底地物對入射聲波反向散射的原理來探測海底形態(tài)，實現對微地形地貌厘米級的高精度聲成像，從而對海底底質沉積形態(tài)及類型、地形地貌特征進行定性描述[23-27]。通過水深測量、側掃聲吶測量和海底沉積物樣品獲取的工作方法，有助于分析海底地形地貌特征和沉積物類型[28-31]。

西沙群島宣德環(huán)礁，位于海南島南偏東180海里處，由北部的大弧形礁盤七連嶼、東南部的永興-石島弧形礁盤及銀礫灘構成（圖1），三沙市政府坐落在宣德環(huán)礁東南部的永興島上。宣德環(huán)礁的基底為碳酸鹽臺地，厚達1 257 m，不整合覆于前寒武變質巖體上[32]，整體水深變化范圍為0～1 232 m，臺地之上水深小于65 m，臺地斜坡水深變化劇烈，深水盆地平原水深為800～1 232 m[33]。宣德環(huán)礁海區(qū)潮汐為不規(guī)則日潮，屬熱帶海洋季風氣候，冬季盛行偏北季風，夏季盛行偏南季風；海浪以風浪為主，潮流特征隨季風變化[34-35]。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of study area

本文通過分析宣德環(huán)礁的水下地形、側掃聲吶聲學探測結果和海底沉積物粒度分布特征，精確識別了宣德環(huán)礁水下微地貌特征，結合測深數據及表層沉積物，刻畫了宣德環(huán)礁礁前以深的水下地形地貌特征，劃分了宣德環(huán)礁水下精細地貌類型，并初步探討了其形成機制。

2 數據和方法

2.1 數據采集

2015-2016 年，海南省海洋地質調查研究院在宣德環(huán)礁水深為10～200 m的區(qū)域采集了側掃聲吶和單波束水深數據，并進行海底表層沉積物取樣（圖2）。在該研究區(qū)內實施了67條側掃聲吶測量測線，總長度約700 km，主測線40條和聯絡測線27條，NW-SE向主測線間距為1 km，NE-SW向聯絡測線間距為2 km。單波束測線按1∶10 000比例尺布設，測線間距100 m。調查過程使用不銹鋼蚌式抓斗取樣器采集105個海底表層沉積物，海上導航定位使用美國星火SF-3050型接收機，精度可以達到亞米級，測量使用WGS-84坐標系、GMT時間、UTM投影、中央經線 111°E。

圖2 研究區(qū)側掃聲吶測線位置Fig.2 The location of lines of side scan sonar in study area

將研究區(qū)采集的海底表層樣品，送至中國科學院南海海洋研究所進行粒度測試分析，粒度分級采用尤登-溫德華氏等比制粒級標準，沉積物分類采用福克分類法[36]。

2.2 側掃聲吶

研究區(qū)所采用的側掃聲吶系統(tǒng)為EdgeTech 4200 MP側掃聲吶系統(tǒng)，工作頻率為100 kHz或400 kHz，拖魚采取側拖拖曳方式，工作量程設定單邊為400 m，雙頻作業(yè)模式，自動增益。通過對原始的側掃聲吶數據進行導航編輯、海底線精確跟蹤、斜距改正、速度校正、TVG 校正、NADIR校正，生成單條帶的側掃聲吶圖像，再經過圖像拼接處理，鑲嵌形成研究區(qū)的大面積側掃聲吶圖像。

2.3 單波束水深測深儀

單波束回聲測深儀采用南方SDE-28S，工作頻率為200 kHz，水深20 m內誤差優(yōu)于0.2 m，水深大于20 m時誤差優(yōu)于水深的1%。在水深測量期間，使用RBR virtuoso duo T.D|tide潮位儀進行潮位校正，潮高基準高程為三沙獨立高程。

3 結果

3.1 宣德環(huán)礁水下地形地貌特征

融合宣德環(huán)礁側掃聲吶數據及測深數據，形成宣德環(huán)礁三維地形圖（圖3）。宣德環(huán)礁為殘缺型環(huán)礁類型，中部為潟湖沉積，北部發(fā)育廣大弧形礁盤-七連嶼礁盤，東南部發(fā)育永興-石島弧形礁盤，西南部為銀礫灘淺灘，環(huán)礁西側與海相通，南側和東側則發(fā)育部分缺口，環(huán)礁碳酸鹽臺地至向海坡間發(fā)育環(huán)形凸起環(huán)礁邊緣。以往研究[37]認為，切開宣德環(huán)礁的“門”有兩個，一個為石島與南沙洲之間的“紅草門”，深度為60～120 m，另一門為切開七連嶼的趙述島與北島之間的“石排海門”，深度為 4～10 m，為淺水海門[38]。我們的探測數據顯示，宣德環(huán)礁主要水體通道口門應為水深60 m以上的深水口門，共有4處，分別為環(huán)礁西北端西沙洲口門、南沙洲-永興的“紅草門”、環(huán)礁西缺口和環(huán)礁南缺口。環(huán)礁內外水體交換分為南北兩大區(qū)域，由銀礫灘和永興礁盤及其之間發(fā)育的潟湖砂沉積分隔，水體交換以北部為主。

圖3 宣德環(huán)礁水下三維地形圖Fig.3 Three-dimensional map of the study region

環(huán)礁中部為潟湖沉積地貌，發(fā)育水下沙壩及珊瑚礁，向海斜坡由礁盤向海深度陡然增加，坡度變化劇烈并發(fā)育多級水下階地。受動力特征作用和礁盤空間位置劃分，宣德環(huán)礁水下地貌分為向海坡區(qū)和潟湖區(qū)地貌。

3.2 向海斜坡微地貌類型組合特征

向海斜坡指從礁坪外緣延伸向礁盤外海的斜坡，是珊瑚礁橫斷面中的主要地貌單元之一，其地貌形態(tài)反映了構造作用、生物作用和水動力作用，特別是其上部的淺水平臺、凸起脊-槽溝系統(tǒng)與造礁珊瑚群落的生長狀況、海平面升降和波浪作用密切相關[16]。通過對宣德環(huán)礁向海斜坡微地貌特征形態(tài)研究，探討宣德環(huán)礁珊瑚礁的發(fā)育過程、海平面的升降及水動力作用具有重要的意義。

圖4為七連嶼礁前區(qū)向海斜坡（圖2中A-A′）側掃圖像及其水深剖面，圖像區(qū)域長為5.44 km，寬為800 m。其中I區(qū)為礁坪外珊瑚礁群，單礁及長垣礁組成團簇狀群礁，礁體發(fā)育密集，近岸以長垣礁為主，礁體長約100 m，寬為20 m，礁體長軸為NW-SE向。II區(qū)為礁緣區(qū)突起脊-槽溝系統(tǒng)，槽溝帶長為1.2 km，溝寬為3～4 m，溝深為0.2 m，脊線最長為600 m，走向為NW-SE向，近W-E向，垂直于岸線和等深線。III 區(qū)為礁緣外水下階地，有兩條坡度變化界線，分別對應一級水下階地，上界線為礁緣線，水深為22 m，下界線為水深70 m處。IV 區(qū)為斜坡沙坡，水深為150 m，其波脊線走向為N-S向，與等深線垂直，表明其受W-E向底流作用。

圖4 向海斜坡地貌帶側掃影像及其水深剖面（位置見圖2）Fig.4 The side scan image and depth profiles along the seashore slope (the location is shown in Fig.2)

3.3 潟湖區(qū)微地貌類型組合特征

圖5為宣德環(huán)礁西北側潟湖底邊緣至中央（圖2中B-B′）側掃圖像，圖像區(qū)域長為8.75 km，寬為800 m。I區(qū)為珊瑚礁塊影像，區(qū)域水深為55～60 m，沙波結構貫穿礁體與底質，NW-SE向、N-S向沙波脊線指示宣德環(huán)礁潟湖區(qū)底層為NE-SW向、W-E向底層流。該區(qū)域為宣德環(huán)礁潟湖最深區(qū)域，沉積物以粉砂質砂為主，體現水動力強度隨水深變化減弱而使細粒沉積物沉積于礁體形成礁體-砂質混合沉積結構。

圖5 潟湖區(qū)地貌帶側掃影像及其水深剖面（位置見圖2）Fig.5 The side scan image and depth profiles in the lagoon lake (the location is shown in Fig.2)

II 區(qū)為砂質沉積覆蓋于珊瑚格架上，以砂質沉積物為主，僅體現部分礁體邊緣形態(tài)特征，深度范圍為51～55 m，形態(tài)及沉積結構與Ⅰ區(qū)近似，但沉積物顆粒更大，應為沉積物質受潮流等較強動力搬運沉積，在潟湖深水區(qū)形成水下沙嘴狀沉積。I、II區(qū)域特征地貌可作為潟湖內水體運動通道指示地貌，其對應地形剖面圖也表明I區(qū)為下切水道，II區(qū)所示強動力特征可作為潮汐流在潟湖內沉積搬運重要指示標志。

III區(qū)為潟湖內砂質海底沉積特征，水深為55～60 m，沉積物質為含礫砂至粉砂質砂，代表宣德環(huán)礁潟湖區(qū)平均沉積強度環(huán)境沉積特征。

3.4 微地貌特征

3.4.1 砂底

圖6a為宣德環(huán)礁砂質海底側掃影像，位于環(huán)礁中央區(qū)潟湖盆中砂質沉積區(qū)，區(qū)域地形平坦，平均水深約為55 m，側掃影像上表現為光滑影像、色度均勻、無特殊反射特征，表層沉積物以礫、砂為主。永興島口門水深54.54 m處砂質沉積物（圖6b），為含礫砂，礫級物質為珊瑚碎塊及生物碎屑；圖6c為環(huán)礁潟湖中心水深55.31 m處含礫砂，礫級物質為珊瑚碎塊及生物碎屑；圖6d點位于環(huán)礁潟湖西北角，水深為56.46 m，沉積物為粉砂質砂。沉積物粒級組分統(tǒng)計見表1，統(tǒng)計分析研究區(qū)潟湖內砂質海底沉積粒徑介于-0.29Φ～6.58Φ，平均為 1.79Φ，反映該區(qū)域水動力特征較強，平均粒徑與水深及分布位置存在一定相關性，由潟湖邊緣向潟湖中心，隨水深由淺及深，沉積物粒徑減小，平均粒徑反映沉積介質平均動能大小，反映潟湖區(qū)沉積動能強度具有由淺及深，由邊緣向中心減弱的趨勢。

表1 砂質海底沉積物粒級組分統(tǒng)計表Table 1 Statistical of grain size composition of the sand seafloor

圖6 砂質海底、沙波側掃影像及其表層沉積物（位置見圖2）Fig.6 Sand seafloor,side scan image of sand wave and surface sediments (the location is shown in Fig.2)

3.4.2 沙波

宣德環(huán)礁的海底沙波，發(fā)育于環(huán)礁內潟湖盆及潟湖坡的砂質沉積環(huán)境，側掃影像中與海底反射強度變化明顯，沙波脊線呈規(guī)律的S形。圖6f為宣德環(huán)礁北部潟湖盆沙波影像，影像區(qū)域水深為52～53 m，波長50～300 m，最大可達380 m，波寬為5 m，波脊線總體走向為W-E，波高約0.1 m，沉積物為粉砂質砂（圖6e），平均粒徑為2.99Φ。圖6g為環(huán)礁東側向海坡沙波影像，區(qū)域水深為113～123 m，沙波帶長度達3 km，波長最大可達600 m，波寬30～50 m，波脊線走向為NW-SE，近N-S。波脊線延展方向與等深線基本一致。沙波地貌區(qū)域的沉積環(huán)境動力比平滑的砂底區(qū)要強，其波脊線垂直方向反映所受動力作用方向，受沉積動力強度影響，規(guī)模和尺度有不同表現。

3.4.3 珊瑚礁

宣德環(huán)礁區(qū)域珊瑚礁發(fā)育廣泛，礁體與底質反射特征對比明顯，易于識別，在不同水深環(huán)境下，形態(tài)有不同表現。七連嶼礁前（潟湖側）水深13 m處珊瑚礁，主要由直徑約20 m單礁及長垣礁組成團簇狀群礁（圖7a），個別礁體長軸可達100 m，礁體高為0.2 m，最高為0.5 m，表層取樣為活體珊瑚塊（圖7b）。圖7c為水深55 m處潟湖盆邊緣珊瑚礁影像，由反射亮度及回波強度特征可知，其為砂質底質，單形態(tài)上可見珊瑚礁群形成不規(guī)則狀礁塊，礁塊與砂底邊界清晰，單礁體基本不可見。沉積物為含礫中砂（圖7d），平均粒徑為1.10Φ，此區(qū)域為礁體-砂質混合沉積。由于沙波結構貫穿礁體與底質，砂質沉積物沉積填充珊瑚礁，使得單個礁體不可見，僅表現出礁群結構。若僅依據側掃影像或單點沉積物取樣結果對底質沉積類型進行判斷，易形成錯誤認識。圖7e為宣德環(huán)礁潟湖區(qū)最深區(qū)域礁影像，水深為62 m。礁體成近圓形塊狀分布，直徑為30～90 m，表層沉積物為粉砂質砂（圖7f），平均粒徑為 3.22Φ。

圖7 珊瑚礁側掃影像及其表層沉積物（位置見圖2）Fig.7 Side scan image of coral reef and surface sediments (the location is shown in Fig.2)

3.4.4 突起脊-槽溝

突起脊-槽溝系統(tǒng)，發(fā)育于礁坪前緣，可延伸至礁前深水沉積中，是珊瑚礁受海流沖刷形成的一系列凸起-溝槽結構[39]。波浪的方向、能量以及水動力作用方式是影響突起脊-槽溝系統(tǒng)形成的主要決定因素[40-41]。反射影像中與一般沉積物沖刷槽類似。珊瑚礁體為硬質固結體，沖刷形成的溝壁陡立，故形成的溝面窄、淺，突起脊反射強，突起脊-槽溝結構對比強烈。永興島東南向位于水深16～20 m處礁盤前緣至礁前區(qū)域（向海側）為典型的突起脊-槽溝地貌（圖8a）。槽溝帶長可達2.1 km，溝寬為3～8 m，最寬處為20 m，溝深0.2～0.6 m，最深處為1 m，脊線最長為800 m，走向為NW-SE向，基本與岸線或礁坪前緣線垂直。圖8b為西沙永興島珊瑚礁坪前緣（礁脊）發(fā)育的槽溝水下拍攝影像[39]，槽溝代表海浪沖刷礁坪的作用方向，槽溝內沉積物很少，主要為磨圓較好的珊瑚礁碎塊，幾乎沒有生物碎屑砂堆積，潮溝壁上也沒有活珊瑚生長[39]。

圖8 突起脊-槽溝側掃及水下影像（位置見圖2）Fig.8 Protruding ridge-groove side scan and underwater image (the location is shown in Fig.2)

3.4.5 斜坡帶水下階地

宣德環(huán)礁礁坪外緣坡折線向海一側礁前斜坡及礁坪內緣至澙湖底的潟湖坡均有水下階地發(fā)育，平面影像在斜坡帶形成環(huán)帶結構，且向海坡側發(fā)育明顯。圖9a為七連嶼東南角向海坡斜坡帶上水下階地側掃影像，圖片區(qū)域可見有1、2、3共3級階地結構，分別在水深約28 m、71 m、106 m處形成環(huán)帶分界，表現出明顯的環(huán)形帶狀結構。沉積物為含礫中砂，礫級物質為珊瑚礁碎屑（圖9b），平均粒徑為1.51Φ，表明該區(qū)水動力作用強勁。

圖9 向海坡水下階地側掃影像及其表層沉積物（位置見圖2）Fig.9 Side scan images of underwater terraces and surface sediments on the slope (the location is shown in Fig.2)

4 討論

4.1 宣德環(huán)礁地貌分類

南沙群島珊瑚礁的地貌形態(tài)受海洋水動力因素所控制，自礁坪外緣至潟湖波能衰減，形成不同強度的波能帶[12]。宣德環(huán)礁發(fā)育受到風浪、潮流為主的動力因素及珊瑚礁生長所需透光帶等生物作用因素的影響，使其所塑造的水下地貌類型分布總體呈同心環(huán)帶狀，據水深變化而套嵌，地貌變化界線與等深線大體重合（圖10）。在斜坡、水道等地形變化劇烈和動力作用強勁的地區(qū)，側掃影像對特征地貌表現清晰、邊界清楚，在潟湖中地形平坦、動力作用較弱的地區(qū)，側掃圖像上其地貌變化上不明顯，對邊界不易劃定。但環(huán)礁潟湖屬于低波能區(qū)，以沉積作用為主，水動力強度隨水深增大而衰減，微地貌類型與海底水深吻合較好。

圖10 宣德環(huán)礁南部永興島周邊海域水下側掃影像（a）及其水深渲染圖（b）Fig.10 Underwater side scan image (a) and bathymetry rendering of the waters (b) around Yongxing Island in the south of Xuande atoll

根據環(huán)礁形態(tài)劃分一級地貌單元，以動力特征和礁盤位置劃分二級地貌單元，三級地貌單元受動力特征和水深控制，將宣德環(huán)礁水下地貌分為3個等級共11類地貌類型（表2）。第1等級：以環(huán)礁邊緣為界，上部為環(huán)礁頂，其下為環(huán)礁向海斜坡；第2等級：自礁坪前緣礁脊線向海至向海坡下坡，向潟湖至潟湖底，包含礁頂向海坡、潟湖、潮汐通道、向海坡上坡、向海坡下坡；第3等級：包含礁前（向海側）、礁盤前緣、礁盤斜坡、潟湖坡、礁前（向潟湖側）、潟湖底、水下沙壩、潮汐水體通道、潮汐通道深切區(qū)、淺水平臺、深水平臺共11類3級地貌單元（表2）。其中潟湖側礁前地貌一般分類屬于潟湖坡，但在側掃影像中礁前地貌表現為環(huán)形條帶狀，本文為使其完整性得以保持，將其劃為潟湖區(qū)三級地貌單元。水下沙壩地貌按空間位置劃分屬于潟湖底，但由于其為潟湖區(qū)潮汐通道搬運碎屑沉積物侵入潟湖盆的重要地貌，具有指示潮汐動力強動能輸運沉積區(qū)域的重要意義，故將其也劃為潟湖區(qū)三級地貌單元。研究區(qū)水深下限為200 m，屬向海坡上坡地貌單元，本文中采用左秀玲等[22]研究成果，取水深700 m處為宣德環(huán)礁向海坡上、下坡界線。

表2 宣德環(huán)礁海底側掃影像地貌分類Table 2 Classification of landforms from side scan images of Xuande atoll

側掃與測深數據反映出水下地貌“總體重合、局部互補”的特點，以側掃聲吶特征地貌為水下地貌類型主要識別依據，以水深數據為輔，劃定宣德環(huán)礁精細水下地貌界線（圖11a），應用所構建的3級11類地貌分類體系，繪制宣德環(huán)礁水下地貌類型圖（圖11b）。

圖11 宣德環(huán)礁側掃地貌（a）及水下地貌類型（b）Fig.11 Side scan geomorphologic (a) and underwater geomorphologic type (b) of Xuande atoll

4.2 宣德環(huán)礁水下地貌成因機制

4.2.1 宣德環(huán)礁淺水區(qū)地貌成因機制

宣德環(huán)礁冬季盛行偏北季風,夏季盛行偏南季風，海流隨風向變遷。宣德環(huán)礁以水深20 m上下為界，波基面以上，礁坪前緣至礁緣區(qū)水下地貌由風場和波浪場控制，受NW-SE向風浪場及地形因素影響形成的W-E向往復流沖刷的作用。七連嶼向海坡（A-A′中 I區(qū)）及永興島（8a）發(fā)育突起脊-槽溝，溝脊走向為NW-SE向，其中A-A′中I區(qū)近W-E向，近岸長垣礁礁體（A-A′中II區(qū)）平行于岸線，長軸發(fā)育為NW-SE向。水深大于20 m處，礁緣向外海斜坡處底層流則受地形傾向影響增強，向海坡沙波波脊線（圖6g）走向NW-SE向，近N-S向，所受水動力為SW-NE向，近W-E向，該地貌成因機制認識與前人在南海珊瑚礁淺水區(qū)海底地貌成因認識一致[12]。

4.2.2 宣德環(huán)礁潟湖區(qū)動力地貌成因機制

宣德環(huán)礁潟湖區(qū)屬于低波能帶，水動力條件最弱，是生物碎屑物堆積的最終場所[12]。李亮等[34]研究認為，潟湖區(qū)沉積是由礁盤外強烈的海流沖刷礁盤外沿，攜帶大量沉積物通過“海底通道”進入礁盤。筆者發(fā)現環(huán)礁區(qū)存在4處深水口門，并形成4條主要潮汐水體（圖12），北部有3個口門：西沙洲、“紅草門”及環(huán)礁西缺口，形成3條主要潮汐通道：環(huán)礁西北端西沙洲處口門，水體入潟湖并分成兩支，一支向南與環(huán)礁西側口門相通，另一支沿七連嶼礁盤向東南入潟湖中央，強度逐漸減弱，主要走向為NW-SE向。西沙洲口門強水動力進入潟湖，沿七連嶼搬運礁盤物源，沉積物沉降填充于珊瑚礁格架中，形成礁體-砂質混合沉積結構（圖7c），深入潟湖中央后形成砂質沉積地貌，為宣德環(huán)礁NW-SE向特征地貌的主要塑造因素。第3支為石島處由“紅草門”至環(huán)礁西側缺失處，水體進入潟湖形成W-E向潮汐通道，為宣德環(huán)礁W-E向特征地貌的主要塑造因素。該水體與西沙洲口門-七連嶼水體交匯，形成隔斷潟湖南北水體的中央砂質沉積區(qū)。環(huán)礁南側以南部缺口為口門，進入潟湖后減弱，沖刷搬運銀礫灘及永興礁盤物質，受石島“紅草門”W-E向強勁水體截斷，形成銀礫灘-永興區(qū)間砂質沉積區(qū)。宣德環(huán)礁口門動力強度具有北強南弱、西強東弱的特征。

圖12 宣德環(huán)礁潮汐水體運動趨勢Fig.12 Tidal water movement trend of Xuande atoll

4.2.3 宣德環(huán)礁水下階地成因初探

由礁緣向海，地形陡然下降，坡度顯著增大，根據側掃圖像影像界線并結合地形數據，在宣德環(huán)礁東南角向海坡，劃出1～6共6級水下階地，水深分別為22 m、70 m、108 m、138 m、154 m、181 m（圖13a）。趙煥庭等[18]曾總結永暑礁環(huán)礁東南礁前向海坡的I～VI 6級水下階地，水深分別為25 m（年齡距今約8 ka）、50 m（12～11 ka）、140 m（年齡距今約 900 ka）、250 m、380 m和620 m。張江勇等[14]在西沙甘泉海臺水深小于850 m的范圍內識別出多達5級的水下階地，三級礁頂階梯狀地形，其成因很可能是全球海平面變化和地殼沉降（尤其是熱沉降）共同作用的結果。永暑礁和甘泉海臺多級水下階地及其他典型的南海珊瑚礁外坡地形（圖13d）反映出，對于整個南海而言，無論全球海平面變化，還是地殼熱沉降，都是全海域發(fā)生的。微觀結構上，宣德環(huán)礁水下階地可見向海側強反射，其后為陰影區(qū)，尤以一、二級階地反映明顯，表現出階地處發(fā)育、向海側隆起、后部凹陷結構。筆者認為，其可能形成的原因可對比礁坪前緣礁脊發(fā)育成因，礁脊由于波浪破碎應力產生的珊瑚碎屑及沉積物，受波浪和往復流作用影響，在礁坪前緣堆積并膠結形成隆起脊（礁脊）。一級階地為礁盤邊緣，在斜坡處受潮流往復沖刷，在隆起脊其后產生下切侵蝕形成凹陷，這種凸起-凹陷結構的發(fā)育應為海流搬運-堆積-侵蝕作用造成，受海平面變化或地殼沉降運動的影響，階地沉降海底，潮流動力減弱，發(fā)育停止，其上部重新發(fā)育新階地。階地凸起-凹陷結構發(fā)育的規(guī)模大小或反映當時構造運動時期長短及規(guī)模，尚待進一步研究論證。

圖13 七連嶼向海坡水下階地側掃影像及地形剖面Fig.13 Side scan image and topographic profile of underwater terraces on the seawall slope of Qilianyu Island

5 結論

（1）宣德環(huán)礁為殘缺型環(huán)礁類型，中部為潟湖沉積，北部發(fā)育廣大弧形礁盤—七連嶼礁盤，東南部發(fā)育永興-石島弧形礁盤，西南部為銀礫灘淺灘，環(huán)礁西側與海相通，南側和東側則發(fā)育部分缺口，環(huán)礁碳酸鹽臺地至向海坡間發(fā)育環(huán)形凸起環(huán)礁邊緣。各礁盤之間形成口門，分別為西北端的西沙洲口門，南沙洲-永興的“紅草門”、環(huán)礁西側缺口、環(huán)礁南側缺口，四處水深60 m以上的深水口門，首次識別了西沙洲口門。

（2）研究區(qū)礁前以深水下地貌分類可分為3等級11類：第1等級包含環(huán)礁頂、環(huán)礁向海斜坡；第2等級包含礁頂向海坡、潟湖、潮汐通道、向海坡上坡、向海坡下坡；第3等級包含礁前（向海側）、礁盤前緣、礁盤斜坡、潟湖坡、礁前（向潟湖側）、潟湖底、水下沙壩、潮汐水體通道、潮汐通道深切區(qū)、淺水平臺、深水平臺。識別出宣德環(huán)礁水深分別為22 m、70 m、108 m、138 m、154 m、181 m的6級水下階地。

（3）宣德環(huán)礁淺層水下地貌由盛行季風和波浪場控制。深水口門形成的潮汐通道水體為塑造宣德環(huán)礁潟湖區(qū)動力地貌的主要因素。通過對比南海珊瑚礁階地特征，宣德環(huán)礁向海坡階地成因很可能是全球海平面變化和地殼沉降共同作用。