簡介
生物礁的形成需要適合的生態條件,造微生物所需要的生活環境和條件,古代造礁生物和現代造礁生物沒有多大區別,基本上是一致的,包括光照、水溫、鹽度、水深、濁度、營養水平、底質以及水流等。
生物礁的發育受大地構造、海平面變化及古地理環境控制,同時也受造船生物興衰演化的控制。不同地史時期造礁生物及其附礁生物組合也各有特色,形成的礁體在類型、規模和結構等方面也具有不同特徵。生物礁的發育主要由造礁生物的生長、沉積顆粒的供給和早期的膠結作用所決定,同時還受礁體生長的作用與生物的破壞、物理的衝擊破碎和滑塌作用的影響,並最終決定了生物礁的結構(Fluget and Kiessling,2002)。
生物礁的生長因素
生物礁的形態和規模由於造礁生物個體的大小、形狀、生長速度和生長位置的不同而發生變化。非骨架生物的生長主要導致了沉積碎屑顆粒的被捕捉、粘附和固定,而骨架生物的生長不但能發揮以上的作用,而且可以產生原地的生物骨架堆積和碎屑沉積(鐘建華等,2005)。吳亞生和范嘉松(1991)總結了形成硇的生物和生物作用,其中形成生物礁的生物作用包括:生物的造架作用;鈣化或非鈣化生物對灰泥等沉積物的障積作用;鈣化生物的供骨作用;生物的粘結作用;生物的覆蓋作用;生物的穩定加固作用。
沉積物顆粒(基質)的供給是生物礁生長的一個重要因素,沉積物顆粒被障積或粘結到生物鹼中,也可被波浪作用搬運到生物礁內,同時礁群落中生物體的分解和破碎也會產生沉積物顆粒。
在生物礁中除了基質和骨架以外,快速的膠結作用能夠為生物礁的生長提供結構支持和穩定性。膠結作用主要受到生物引發的化學條件的改變,以及生物礁孔隙中的微環境條件改變的影響,另外地質歷史時期海洋化學性質的變化也是控制生物礁中膠結作用的重要因素(鐘建華等,2005)。
海平面變化
海平面變化對生物礁的發育也是一個重要控制因索,海平面相對變化不僅可以控制礁體形成的時間,而且也可以控制礁體的形態和規模。生物礁的生長需要一定的水深範圍,亦即需要一個淺水環境,如生物礁生長速度大于海平面上升速度,當礁生長達到海平面時就只能向深水區進積;若生物礁生長速度和海平面上升速度相當,則生物礁垂向加積發育。海侵過程中的古地貌高地常常是礁的發生地,地殼下沉幅度與造礁生物生長幅度一致是生物礁發育的必要條件。海侵過程中海平面上升幅度太快,海水變深,或海退過程中海平面下降得太快,海水變淺,鹽度增加,以及其他因索等,都會中止生物礁的發育。因此,持續的海侵有利於生物礁的並進增長(李建溫,1983)。
古地貌格局
古地貌格局是生物礁形成的重要條件。在地質歷史中,古地貌格局又受大地構造的控制。大地構造形成生物礁賴以生存的古地貌特徵,對生物礁開始生長和發育位置的限定首先體現在地形上(李建溫,1983)。
生物礁的破壞
生物侵蝕、鑽孔和物理衝擊作用對同沉積生物礁體骨架的破壞作用在顯生宙時期廣泛存在並持續發生,至改變了生物礁的結構(鐘建華等,2005)。不同的生物礁類型,生物侵蝕和物理破壞作用的結果不同。另外,生物侵蝕作用也會隨生物演化和造礁生物類型的差異而不同。在生物骨架礁中,這些破壞因素降低了生物礁的高度,並且可以在生物礁表面生成較細的沉積物顆粒,促使生物礁表面沉積物流失,至促使形成生物礁周圍的礁礫岩。強烈的生物和物理破壞作用會導致對生物礁結構的解釋比較困難和複雜。鐘建華等(2005)將生物礁的主要破壞因素總結如下:
(1)生物侵蝕和鑽孔作用生物鑽孔作用和啃噬作用會導致生物礁的分解和破碎,這些生物包括雙殼類、腹足動物等。生物鑽孔作用會降低生物礁的體積,侵蝕表面的原生組構,並且可以提供大量的細粒沉積物。但需要指出的是,生物鑽孔並不只具有破壞作用,一些微生物鑽孔和充填作用也是一種建設作用。
(2)物理破壞作用物理破壞作用的範圍較廣,從礁的破碎到總體格架的破壞均有發生。生物侵蝕和鑽孔作用降低了生物礁的總體強度,但是淺水生物礁更容易受到大風浪作用,尤其是颶風引起的風浪作用,生物礁的主體不僅斷裂而且成岩塊體會被水流沖走,並在礁前形成礁角礫岩。