生物礁（reef）是一种特殊的碳酸盐沉积地质体。生物礁主要产于碳酸盐台地内部和台地边缘等沉积环境。现代海洋中生物礁和古代地层中的生物礁分布极为普遍，尤其是在全球造礁期形成的生物礁，如泥盆纪生物礁、二叠纪生物礁和三叠纪生物礁等广泛分布于世界各地。国内外地质学家、沉积学家和石油地质工作者通过多年研究已经发现，生物礁为许多金属层控矿床和油气资源的富集地之一，因此，研究生物礁无论是对于沉积学理论发展还是对于国民经济建设，都具有重要意义。
1.生物礁的概念
按照生态和地层特征，生物礁可划分为生态礁和地层礁。生态礁是指由造礁生物组成的、坚固的、具有抗浪能力的碳酸盐构造，具有明显的突起地貌。生态礁必须要有能够构成坚硬骨架的造礁生物在海底原地固着生长、筑成具有抗浪性能的突起构造。但是，在古代地层中，往往很难看到像现代珊瑚礁那样的具有明显的造礁骨架，而只能看到残留下来的造礁生物原地生长的痕迹。因此布莱特等（1973）提出了地层礁、生物岩隆（buildup）和生物泥丘（mound）等概念。地层礁不强调生物造架的作用，而只要有生物的参与，能够提供骨屑成分，生物礁厚度比同期沉积物大，外部形态呈凸起或丘状。
由此可以认为生态礁的概念是基于对现代海洋生物礁沉积研究所得出的一种狭义的生物礁；而地层礁则是基于对古代地层中的生物礁沉积研究所得出的一种广义的生物礁。一个完整的生物礁应包括：
生物礁必须具有造礁生物形成的生物骨架，原地生长痕迹明显，而非异地生物堆积而成；
生物礁生长部位应位于波浪作用带，并且具有一定的抗风浪能力；
生物礁具有水下隆起地貌，沉积厚度比相邻地区要大；
生物礁不一定要发育完整的造礁生物骨架，但必须有造礁生物的原地生长痕迹；
生物礁一定是生物成因。其他非生物成因的碳酸盐隆起与生物礁有本质区别。
与生物礁概念类似的还有生物丘、生物层、生物滩和生物礁滩等。
生物丘类似于生物礁，只是某些造礁生物的骨架坚固程度差，造成生物丘的抗风浪能力差，造礁生物各个个体之间发育充填较多的低能环境的碳酸盐灰泥，反映生物丘环境形成的水动力能量属中等偏低，如蓝绿藻生物丘、海绵生物丘、珊瑚生物丘等。
生物层与生物礁和生物丘概念有本质区别。生物层是指造礁生物之外的其他生物堆积在一起，虽然生物形态保持完整，也有原地生长痕迹，甚至是具有隆起地貌形态，如腕足生物层、有孔虫生物层、苔藓虫生物层等，但由于生物层缺乏造礁生物及其骨架，因此，不属于生物礁。
生物滩是指生物碎屑的杂乱堆积体。生物滩中的生物可以是造礁生物，也可以是非造礁生物。生物碎屑可以是原地生物被波浪水动力粉碎，也可以是异地搬运而来。生物滩中的生物碎屑含量一般大于50%，生物碎屑之间的填隙物可以是泥晶灰泥，也可以是亮晶方解石胶结，这主要取决于沉积时的水动力能量。生物滩的最大特征是生物呈碎屑状产出，生物无原地生长痕迹。
生物礁滩属于生物礁与生物滩的过渡类型，经常发育于生物礁的顶部或礁坪地带。生物礁滩的成因主要为风暴浪将原有的生物礁或正在生长的生物礁彻底打碎，经水动力搬运后重新堆积而成。与生物滩不同，生物礁滩中的生物主要为造礁生物，也见附礁生物，如有孔虫、苔藓虫、介壳生物等。
2.生物礁的类型
1）按形态可划分为点礁、丘状礁、宝塔礁、马蹄形礁、环礁、小环礁和层状礁
点礁也称斑点礁或补丁礁。礁体呈圆形或不规则状，是在潟湖或滨外海底较小隆起上形成的孤立的小礁体。现代海中点礁主要发育在陆棚上，位于浪基面以上而止于海平面。
丘状礁呈孤立的近于圆形的、浪基面以下的较深水碳酸盐堆积体。他和宝塔礁都是指陆棚边缘或盆地内的单个岩壁。
宝塔礁为向上变小的锥状礁体。因成礁期海底持续下降而形成，多出现在深水带。
马蹄形礁多分布于开阔海盆中，向风一侧礁体发育，背风一侧不发育，礁体凸面迎风。
环礁的礁体围绕海底比较大的隆起的边缘生长，连接成环状，中心部分凹下成潟湖。它出现在滨外广海中。
小环礁位于障壁岛（礁）的向陆一侧，是一种环状的生物堆积，中心的潟湖很浅。
层状礁的分布面积很大，位于碳酸盐台地上，相当于前述之生物层礁。
2）按生成的位置划分为岸礁和堤礁
岸礁紧靠海岸生长，平顶，向海一侧的斜坡陡，有由礁体破碎物组成的崩塌堆积。多生于陡峭的海岸上，呈曲线状，在岸礁的向陆一侧有时有一平底水道。此水道很宽时则称之为为堤礁。
堤礁也称堡礁或障壁礁。生长于缓平的滨海带，其分布平行于岸线而距他有一距离，中间隔以潟湖。有时有几排堤礁出现。现代最大的堤礁在澳大利亚东北岸，长2000km，古代已知最大的堤礁是美国新墨西哥州东南部与得克萨斯州西部的二叠纪的“船长礁”，厚400m以上，长达640km以上。
3.生物礁的岩性特征
前人的石灰岩分类中均单独划分出生物礁岩石，例如原地礁岩、生物岩等。恩布里和克洛文（1972）把礁石灰岩的岩性细分为三类：
1）骨架岩
骨架岩（framestone）即生物骨架灰岩，原地块状化石构成坚固骨架，基质（灰泥）、胶结物及孔隙充填了骨架间的空间，亦即直立的坚硬的生物形体组成。
2）障积岩
障积岩（bafflestone）即障积灰岩或生物捕集灰岩。沉积物含丰富的茎状（枝状）化石遗体，成为基质堆积的一种障壁。亦即由于有这种对波浪的障壁，才使细的灰泥得以沉积下来。因此，在这种岩石中，基质的数量是重要的。
3）黏结岩
黏结岩（bindstone）即生物黏结灰岩，他是通过生物的黏结作用而形成的。当生物分泌有机质时，通过生物化学作用而使海水中碳酸钙沉淀在生物体的周围，因之可以看到在生物遗骸的周围充填的是含有机质的纤状方解石，或泥晶包壳（泥晶套）；有时只见到生物遗体周围充填了均匀的泥晶方解石（灰泥），有或无有机质浸染。这类岩石的特点是没有连生硬体的生物支架。
上述三种造礁岩石的结构反映了造礁生物的三种抗浪的作用方式或成礁方式，即：骨架式、障积式及黏结式。任何古代礁和现代礁的生成方式可能不外此三种。例如加拿大上泥盆统生物礁自下而上分为三个带，反映了礁在不同发育阶段的不同成礁（抗浪）方式（图5-24）。四川龙门山前上三叠统生物礁属于黏结-障积式，其中，海绵起了障积作用，蓝绿藻捕捉灰泥，起了黏结作用。现代礁常可看到完整的骨架。古代礁一般看不到完整的骨架，或只见局部的骨架相连，这可能是由于成岩后生变化所破坏，或者某些古代礁可能根本就没有骨架。他可能是通过黏结式、障积式、黏结-障积式的成礁（抗浪）作用而建筑起来的。
图5-24 加拿大上泥盆统生物礁岩相分布特征
（据刘宝珺，1985）
4.生物礁相的划分
生物礁相可划分为礁核、礁翼、礁前（后），以及基底、礁间沉积和盖层六类。
礁核（reef core）为礁的核心能抵抗波浪作用的部分，原地生成的岩石块体，位于造礁生物造成的生长支架以内。在礁核内除了造架生物以外，还有附属生物。生物保留于原地生长的状态，此外还捕集了大量的灰泥物质。通常礁核只占礁体的10%～30%。
礁翼（reef flank）为礁核的周围与礁核呈指状交接并局部覆于礁核之上的礁体一部分。它可占礁体的70%～90%，岩性主要是礁核崩塌下来的碎屑和灰泥。
礁前和礁后（reef front and backreef）为线状礁向海一侧的礁翼即礁前，向陆一侧的礁翼即礁后。礁前带坡度陡峻，而形成崩塌堆积物如角砾岩，以及部分砂级细碎屑岩。礁后带坡度缓，水动力弱，沉积物主要是来自礁核的碎屑，以及分选好的内碎屑、鲕粒和球粒。丘状礁体的礁翼沉积均具礁前性质，而无礁后性质的沉积物。
基底（basement）因礁的生长基底大都是海底的凸起地形，比较稳固的地方，如碳酸盐台地上的滨、丘、海底火山顶，上升的盐丘顶、沙洲、砂坝等。
礁间沉积（inter-reef deposit）为礁体之间与礁同期的沉积物，它可以是碳酸盐岩或者是陆源岩石。因礁体的堆积速度快，厚度大，故与礁间沉积为指状交接的界限。
盖层（caprock）属礁顶之上的地层，代表礁发育终止后的沉积环境，如礁盖层为深水盆地沉积，则说明礁形成后，地壳是下沉的。如礁盖层为蒸发岩，则指明地壳上升。
5.生物礁沉积相的判别标志
1）原生标志
造礁生物原地生长加积特征明显，大多数的礁都能发现造礁生物，而且大都起了造架作用，亦即在礁核部位能发现造礁生物原地生长的痕迹。必须是造礁生物在原地生长加积，而不是海流、波浪等物理营力搬运堆积形成的。所在造礁生物的共同生态特征是具有原地生长和抗浪性，他们应是群体底栖固着生长的（否则只能成为介壳滩）。生物礁中造礁生物的数量一般认为在30%～50%即可能造礁，但他们分布不均匀，局部甚至只达20%。
生物礁的三种岩石特征明显，礁核是原地堆积的生物成因的碳酸盐岩和其他的化学沉淀的沉积岩，极少为碎屑岩。在露头上他与礁翼岩石有明显的分界线。礁核常见骨架岩、障积岩和黏结岩三种。
礁翼（有的是礁前）是礁核的塌积物，与非礁的塌积物的区别是碎屑来自礁核，与礁核岩性相同。礁后沉积物包括中低能潮坪的内碎屑、包粒、球粒、灰泥，以及来自礁核的生物碎屑、砾屑和砂屑等。
结构构造如生物连生骨架构造，与重力相反的纹理（如蓝绿藻所造成的叠层状纹理）；生物原地生长的构造标志：示底构造、块状（无层理）构造、原生海绵状孔洞、塌积物的原始倾斜层理及角砾状结构，以及广泛发育的贝壳结构等。
礁一般具有古地貌隆起，岩体垂直幅度比围岩的大，与围岩的界限可以是楔形指状交接、渐变或端面接触。
生物礁自下而上三层结构相序明显，由于礁的发育阶段一定，故其层序也一定，自下而上为生长基底、生物礁和礁盖层。生长基底可能是滩、泥丘、砂坝等隆起地形；礁盖层可能是深海泥灰岩、页岩，海退的蒸发岩、大陆砂泥岩或侵蚀间断、无盖层等。
2）次生标志
次生标志主要为广泛发育皮壳状或结壳状结构，其次为生物礁体岩性多孔，可促使溶液流动，因之礁容易遭受溶解作用、重结晶作用、白云岩化、石膏化及硅化等成岩后生变化，并产生大量次生孔隙。
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