被动大陆边缘浅水珊瑚岛礁基座形成的地球动力学机制获揭示
在国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助下，中国科学院南海海洋研究所研究员夏少红团队研究揭示了被动大陆边缘浅水珊瑚岛礁基座形成的地球动力学机制。相关成果近日发表于《地球与行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）。
裂谷类型与地表作用过程强度双因素驱动的被动陆缘浅水珊瑚礁基底特征分类方案。研究团队供图浅水珊瑚礁是全球生物多样性最高的海洋生态系统，供养约25%的海洋生物。从构造域看，全球超75%的浅水珊瑚礁分布于被动大陆边缘——该单元由大陆板块裂解、分离而成。这表明，热带地区大陆裂离演化过程对浅水珊瑚潜在栖息环境（通常为0-30米温暖浅水海域）的时间窗口与空间分布具有关键控制作用。但同属被动大陆边缘，礁体格局差异显著：红海中北部珊瑚礁平行岸线呈窄带状紧凑分布，南海则以广阔的离散型岛礁群为特征。其动力机制尚缺乏系统探索，尤其缺少从地球系统科学视角定量评估深部地质演变如何通过表层地貌变迁跨圈层重塑生物地理格局的研究。
论文第一作者、南海海洋研究所博士后雷志斌介绍，研究团队采用高分辨率地球动力学数值模型与地表作用过程演化模型双向耦合方案，系统模拟了从大陆裂谷到海底扩张全程的地形演化及浅水珊瑚潜在栖息环境发育过程，并以红海、南海、大堡礁、大西洋等被动大陆边缘为自然案例进行对比验证。
结果表明：大陆裂谷从早期拉张至海底扩张的完整生命周期内，均能持续形成并维持适宜珊瑚礁发育的浅海基底。研究创新性地提出由“裂谷类型（宽/窄）”和“地表作用过程强度（强/弱）”双因子驱动的“四象限”机理分类框架。裂谷类型决定浅水珊瑚宜居基底的空间分布特征：在不考虑地表作用时，南海等“宽裂谷”因大范围离散断裂活动，可形成大量孤立断块岛屿与海底高地，其宜居基底面积是红海等“窄裂谷”模型的2倍以上，整体呈现岛礁零散分布地貌；而“窄裂谷”多发育紧邻海岸线、侧向变化较小的狭窄条带状礁体。地表作用过程强度则是调控宜居基底规模的关键因素：在所有测试变量中，地表侵蚀与泥沙输运影响最为突出。高效搬运与堆积可平抑陡峭地形，沉积物经压实、胶结成岩后，能使宜居基底面积增长8倍以上。
上述结果可解释两类现象：一是红海南部降雨量和地表作用强度显著高于中北部，岸礁分布范围也更宽阔；二是南海南、北陆缘地貌结构差异显著，南缘远离陆地、地表作用极弱，岛群地貌较北缘保存更完整。
该研究通过耦合裂谷地球动力学与地表作用过程，搭建了板块构造学与生物地理学之间的研究桥梁，为理解现今被动大陆边缘珊瑚岛礁空间分布格局背后的动力学机制奠定了理论基础。该方法充分展现了“地球系统科学”“生物-地球动力学”等交叉学科的发展潜力，有助于厘清构造演化长期作用于高度依赖地貌环境的生态系统的内在逻辑。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120073
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