珊瑚礁的发育演化过程严格受环境因素制约，因此珊瑚礁可以记录环境变化历史。自达尔文1837年提出环礁成因假说以来，钻透珊瑚礁岩层以揭示珊瑚礁的发育机理、过程和环境历史一直是国内外几代地质学家特别是珊瑚礁研究者的梦想。国内外已广泛进行珊瑚礁的钻探，并取得了许多进展，但受钻探取芯率、测年手段、成岩作用等多种因素的影响，迄今对珊瑚礁发育演化过程的系统研究仍不多。本书以2013年在西沙群岛琛航岛上钻探的千米深钻（琛科2井）为材料，围绕珊瑚礁发育演化过程及其记录的环境变化历史进行系统研究。本书内容包括岩芯的详细描述及其沉积相意义、基底岩石特征和年代、珊瑚礁碳酸岩的年代框架、生物学和沉积学特征、成岩作用和白云石化、同位素和元素地球化学特征、珊瑚礁的发育演化过程和古环境变化历史等，这是珊瑚礁系统科学的重要组成部分。
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国家重大科学研究计划项目（973项目）：南海珊瑚礁对多尺度热带海洋环境变化的响应、记录与适应对策研究，（2013-2017年，经费2600万元），首席科学家。
目录
第一章 琛科2井岩芯描述1
第二章 琛科2井基底的发育特征43
第一节 西沙群岛基底研究概况43
一、基底形成时代43
二、基底构造属性44
第二节 琛科2井基底岩石学研究45
一、基底岩石岩性特征45
二、基底岩石地质特征46
第三节 琛科2井基底岩石年代学研究47
一、分析测试方法47
二、基底玄武质岩石锆石年龄特征47
三、基底玄武质岩石锆石年龄意义49
第四节 琛科2井基底岩石矿物化学特征研究51
一、分析测试方法51
二、单斜辉石矿物化学特征51
三、橄榄石矿物化学特征58
第五节 琛科2井基底岩石地球化学特征研究60
一、分析测试方法60
二、岩石地球化学特征60
三、岩石成因62
参考文献64
第三章 琛科2井碳酸盐岩年代学特征71
第一节 碳酸盐岩地质年代学71
一、磁性地层学方法在珊瑚礁中的应用72
二、Sr同位素地层学方法在珊瑚礁中的应用73
第二节 琛科2井测年样品采集与测试75
一、Sr同位素样品的采集与测试75
二、地磁样品的采集与测试76
第三节 琛科2井年代测试结果77
一、Sr同位素测试结果77
二、Sr同位素定年数据筛选78
三、Sr同位素地层学年代框架79
四、磁性地层学测年结果81
第四节 琛科2井地层划分84
一、年代地层划分84
二、岩石地层划分85
参考文献88
第四章 琛科2井全新世珊瑚礁的年代框架及其发育过程93
第一节 全新世珊瑚礁年代框架94
一、230Th/234U测年建立年代框架94
二、全新世珊瑚礁的起始发育时间95
三、全新世珊瑚礁的发育速率96
第二节 全新世珊瑚礁的沉积特征100
一、南海珊瑚礁的沉积相带划分100
二、全新世珊瑚礁的沉积特征101
第三节 全新世珊瑚礁的发育过程及其记录的海平面变化107
一、海平面是全新世珊瑚礁起始发育时间的主要控制因素107
二、珊瑚礁起始发育时间所记录的海平面位置108
三、珊瑚礁演化模式在4000a B.P.发生转变109
四、珊瑚礁所记录的7900a B.P.以来的海平面变化110
参考文献112
第五章 琛科2井的珊瑚属种及其地层意义117
第一节 石珊瑚的形态构造和生态117
一、石珊瑚的外部形态117
二、石珊瑚的繁殖方式118
三、石珊瑚的骨骼构造118
四、石珊瑚的生态119
第二节 琛科2井石珊瑚的分类119
一、共星珊瑚亚目Suborder Astrocoeniina Vaughan & Wells, 1943120
二、石芝珊瑚亚目Suborder Fungiina Verrill, 1865124
三、蜂房珊瑚亚目Suborder Faviina Vaughan & Wells, 1943131
四、丁香珊瑚亚目Suborder Caryophylliina Vaughan & Wells, 1943141
五、木珊瑚亚目Suborder Dendrophylliina Vaughan & Wells, 1943143
第三节 琛科2井八射珊瑚的分类148
第四节 琛科2井石珊瑚的地层意义148
一、新近纪中新世石珊瑚的地层意义153
二、第四纪更新世石珊瑚的地层意义153
第五节 新生代新近纪和第四纪造礁石珊瑚动物地理区154
一、印度洋—太平洋造礁石珊瑚动物地理区154
二、加勒比海造礁石珊瑚动物地理区154
参考文献155
第六章 琛科2井珊瑚藻的组成、组合及其记录的海平面变化过程157
第一节 珊瑚藻的研究意义157
一、珊瑚藻的分布157
二、珊瑚藻的生物多样性159
三、珊瑚藻在珊瑚礁中的生态功能159
第二节 研究方法160
一、样品采集160
二、琛科2井珊瑚藻分类161
三、琛科2井珊瑚藻的丰度及分异度162
第三节 琛科2井珊瑚藻的时序变化特征162
一、珊瑚藻属的时序变化特征163
二、珊瑚藻丰度和分异度的时序变化特征168
三、珊瑚藻形态的时序变化特征175
四、珊瑚藻形成的岩石结构特征及其功能176
五、小结178
第四节 琛科2井珊瑚藻的组合及其时序变化特征179
一、珊瑚藻的组合179
二、珊瑚藻组合的时序变化特征181
三、小结182
第五节 琛科2井珊瑚藻记录的海平面变化184
一、珊瑚藻组合记录古水深的原理184
二、琛科2井珊瑚藻组合的古水深解释186
三、琛科2井珊瑚藻组合记录的古水深及沉积环境变化188
四、珊瑚藻组合记录的古水深与全球海平面变化之间的关系194
五、小结197
第六节 琛科2井珊瑚藻对近20Ma以来南海重大事件的记录和响应198
一、近20Ma以来的南海重大事件198
二、西沙群岛珊瑚礁对南海重大事件的记录和响应199
三、琛科2井珊瑚藻对南海重大事件的记录和响应201
四、小结204
参考文献205
第七章 琛科2井有孔虫的组成、组合及其古环境意义215
第一节 珊瑚礁区有孔虫的研究意义215
第二节 样品处理与研究方法217
一、永乐环礁表层沉积物样品处理和分析217
二、琛科2井生物组分与有孔虫分析217
第三节 西沙群岛现代有孔虫分布217
一、西沙群岛有孔虫的数量分布217
二、西沙群岛有孔虫的群落结构特征219
第四节 琛科2井有孔虫地层分布特征224
一、琛科2井有孔虫生物地层划分224
二、琛科2井有孔虫多样性时间序列225
三、琛科2井有孔虫组合时间序列230
四、琛科2井有孔虫组合对沉积相的指示234
第五节 琛科2井有孔虫记录的古水深变化序列238
一、珊瑚礁区有孔虫分布的水深特征238
二、琛科2井有孔虫记录的古水深变化序列238
第六节 琛科2井有孔虫对古气候与古环境的记录与响应242
一、琛科2井有孔虫对古气候的记录242
二、琛科2井有孔虫对古生产力的记录244
第七节 琛科2井有孔虫记录的沉积相发育演化过程247
参考文献249
第八章 琛科2井的沉积学特征256
第一节 珊瑚礁的沉积相带及其特征256
一、环礁的沉积相带257
二、环礁各沉积相带的现代沉积特征258
第二节 琛科2井沉积物的粒度变化序列260
第三节 琛科2井岩芯的沉积相分析262
第四节 琛科2井沉积相分析266
一、沉积相发育演化历史266
二、海平面变化和构造活动对沉积相演化的影响269
参考文献272
第九章 琛科2井碳酸盐岩成岩作用275
第一节 珊瑚礁成岩作用概述275
第二节 琛科2井成岩作用类型和成岩环境276
一、成岩作用类型及成岩环境演化276
二、成岩作用与面孔率279
三、成岩作用的古环境、古气候记录281
第三节 东亚季风影响下的更新世大气淡水成岩作用285
一、更新世层段岩石学和地球化学特征286
二、更新世沉积环境演化指示的多期次海平面升降变化291
三、岩石学特征指示的广泛的大气淡水成岩改造292
四、地球化学特征指示的大气淡水成岩环境变化293
五、东亚季风影响下的大气淡水成岩环境296
参考文献299
第十章 琛科2井碳酸盐岩白云石化作用305
第一节 岛礁白云石化作用概述305
第二节 琛科2井白云岩的基本特征306
一、岩石学和地层学特征307
二、矿物学特征312
三、地球化学特征313
四、与西沙群岛其他钻井宣德组的对比318
第三节 琛科2井宣德组的白云石化年龄319
一、白云岩的Sr同位素定年原理319
二、宣德组白云石化年龄320
三、宣德组白云岩的地层年龄322
四、宣德组的“时间—海侵”白云石化过程323
第四节 岛礁白云岩的成因：“时间—海侵”或“事件”白云石化325
一、数据来源325
二、Sr同位素—年龄曲线327
三、白云岩Sr同位素定年的有效性评判328
四、Sr同位素值地理学上的变化330
五、“时间—海侵”和“事件”白云石化的讨论334
第五节 宣德组白云石计量学记录的白云石化流体微环境339
一、白云石的计量学特征339
二、与大开曼岛白云石计量学的比较344
三、微观尺度上高钙白云石和低钙白云石的共存345
四、控制白云石晶体发育的微环境变化346
第六节 基于团簇同位素的宣德组白云石化温度和流体性质347
一、团簇同位素温度计和研究方法347
二、与团簇同位素研究相关的指标348
三、团簇同位素记录的白云石化流体温度350
四、基于团簇同位素的白云石化流体盐度355
五、低钙白云石胶结物的形成条件356
六、白云石化和海平面变化357
七、白云石化模式358
参考文献359
第十一章 琛科2井氧碳同位素组成及其环境意义370
第一节 珊瑚礁碳酸盐岩氧碳同位素研究意义370
第二节 琛科2井氧碳同位素的组成371
一、样品的前处理及同位素测试方法371
二、氧碳同位素的组成特征371
第三节 琛科2井氧碳同位素的环境意义373
一、氧碳同位素重建古气候的有效性373
二、氧碳同位素对南海中新世以来重大地质事件的响应374
三、碳同位素对海水DIC以及东亚植被类型演化的记录与响应377
参考文献378
第十二章 琛科2井碳酸盐岩元素地球化学382
第一节 珊瑚礁碳酸盐岩元素地球化学研究意义382
第二节 样品采集与测试383
第三节 元素的分布特征384
一、主要受碳酸盐矿物控制的元素384
二、反映成岩作用中环境变化的元素385
三、主要受碎屑矿物控制的元素385
四、受碳酸盐矿物和碎屑矿物共同控制的元素385
五、稀土元素386
第四节 成岩作用对元素影响的判定390
第五节 元素相带分析和古环境、古气候意义391
一、元素相带分析391
二、古环境、古气候意义392
参考文献397
第十三章 琛科2井Sr同位素组成及其记录的礁体演化与海平面变化402
第一节 珊瑚礁碳酸盐岩Sr同位素研究意义402
第二节 琛科2井Sr同位素特征404
一、全岩Sr同位素特征404
二、白云岩Sr同位素特征406
三、西沙群岛珊瑚礁岩Sr同位素特征406
第三节 西沙群岛珊瑚礁岩Sr同位素的主要影响因素407
一、海水407
二、区域地质408
三、白云石化409
四、大气水蚀变413
五、沉积作用414
第四节 珊瑚礁岩地层Sr同位素的海平面指示意义416
一、珊瑚藻的证据416
二、元素的证据417
三、碳氧同位素的证据418
第五节 西沙群岛海域相对海平面变化418
一、珊瑚礁发育演化对相对海平面变化的响应418
二、珊瑚礁岩地层的海平面升降指标421
三、琛科2井Sr同位素记录的相对海平面上升423
四、琛科2井Sr同位素记录的相对海平面下降424
五、琛科2井暴露面记录的海平面下降425
六、近20Ma以来西沙群岛海域海平面演化历史425
第六节 西沙群岛区域构造活动和全球海平面演化历史427
一、相对海平面变化与区域构造活动和全球海平面变化的关系427
二、区域构造活动演化历史428
三、全球海平面演化历史430
参考文献431
附录一 珊瑚图版与图版说明437
附录二 有孔虫图版与图版说明473
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