生物礁作为海平面变化灵敏的示踪剂，它客观地揭示海平面变化史，生物礁岩作为一种特殊的沉积岩，其层序地层学具双重特点，即同时具有层序物理地层学和层序生态地层学意义。在此意义上讲，针对生物礁的层序地层学研究具特殊意义。

随着层序地层学研究的不断深入，国外有关生物礁层序地层学的研究文献逐渐增多，但国内仍廖廖无几。关于生物礁层序发育与海平面变化之间的关系，已有的资料认为，生物礁仅发育于高水位体系域中，原因是高水位期能提供礁发育所需的有利条件。通过右江盆地二叠纪层序地层研究发现，生物礁不仅发育于高水位期，而且在海侵体系域、低水位体系域或陆棚边缘体系域中均有生物礁的分布，且其数量及规模相当可观，并呈现各自特征的层序内部构型及成因格架。本书在右江盆地二叠系层序研究成果基础上，以右江盆地二叠纪生物礁为重点，结合其他地区生物礁资料，通过生物礁类型、几何形态、内部结构、组分特征、生长方式及堆积型式与海平面变化之间关系的研究，建立生物礁层序地层格架，进而提出相应的生物礁层序发育模式。

7.6.1　生物礁类型、特征及分布

右江盆地二叠系包括11个三级层序（P1q3个、P1m3个、P2w3个、P2c2个），代表11次三级周期海平面变化产物。其中层序S3～7（P1q—P1m）和S9～11（P2w—P2c）均有生物礁的分布，并以层序S4～6（P1m）和S10～11（P2c）最为昌盛（图7.11）。在区域上，以桂西、滇东南最发育，其次是桂中、桂南及黔南地区。

该区生物礁按形态可分为堤礁、马蹄形礁、环礁、链状礁、宝塔礁、点礁、丘状礁、层状礁等，依生态可分为包覆骨架礁、黏结骨架礁、包覆障积礁、包覆黏结礁、障积礁，按古地理可划分为陆棚台地礁、孤台礁、台盆礁、缓坡礁，结合沉积环境进一步划分为台内礁、台缘礁、上斜坡礁、下斜坡礁、台盆礁、盆缘礁、外缓坡礁、内缓坡礁。礁微相组合及特征包括：礁基：滩相、浊积相、台盆相、斜坡相、台地相、潟湖相、丘礁相等；礁核：包覆骨架岩、黏结骨架岩、包覆黏结岩、障积岩等；礁缘：富礁屑的滩相、浊积相、台盆相、斜坡相、潟湖相、潮坪相；礁顶：冲刷面、暴露面、岩溶面、水下侵蚀面、水下溶蚀面、淹没面、超覆面、硬底；礁盖：台盆相、浊积相、斜坡相、残积相、潮坪相等；礁坪：礁溶角砾岩、礁云岩、礁灰岩、丘灰岩、斜坡相、层纹石灰岩、藻黏结岩等；礁前：含礁屑的塌积相、台地相、浊积相；礁后：浊积相、潟湖相、潮坪相。

根据礁生长速率与海平面关系，可分为并进礁（Keep-up reef）、追补礁（Catch-up reef）和中止礁（Give-up reef），并进礁垂向序列由相似骨架相和碎屑潮坪相交替分布构成，礁体以中等水深条件下生长的块状骨架为特征，如云南广南海尾台缘礁；追补礁表现为向上变浅或向上变深序列，向上变浅部分类似于由生态序列引起的层序，如桂北河池五圩台盆礁；中止礁具有多种沉积序列，主要取决于：①是否被沉积物填平，②营养过剩毒害，③光合作用停止等，该类生物礁广泛出现于右江盆地二叠纪地层中。根据礁堆积方式与海平面关系，可分为加积礁（aggradation reef）、进积礁（Progradation reef）、退积礁（retrogradation reef）和混积礁（Compound reef），加积礁一直处于被海水淹没状态，包括浅水加积礁和深水加积礁，区内台盆礁、台内礁多属于此类礁；进积礁多形成于浅水环境，如黔南紫云台缘礁及四川西昌潮缘丘状礁；混积礁以同时具退积、加积和进积作用为特征，该区台内礁、台缘礁及斜坡礁多属此类礁。

7.6.2　生物礁层序地层格架

7.6.2.1　低水位礁

局限分布于右江盆地，主要具有如下特点：①通常位于礁旋回底部；②礁基通常为台盆相混屑浊积岩、钙屑浊积岩、硅质岩、硅质泥岩或硅质灰岩，如滇东南富宁生物礁和桂西西林生物礁；③礁体孔隙充填物成分复杂，有风化或岩溶残积物如煤屑、陆屑等，有台缘碳酸盐塌积岩块或角砾，也有盆内物质如硅屑、钙屑甚至礁屑等，如桂西凌云生物礁；④礁垂向序列中常见混屑浊积岩透镜体或硅质岩或硅质灰岩夹层，如富宁木央生物礁；⑤在礁剖面结构中，礁呈现明显的“二元结构”特点，即下部由浊积岩→生物丘或丘礁灰岩→浊积岩序列构成的加积－进积准层序，上部由浊积岩→生物丘灰岩→礁灰岩构成的加积—退积向上变深序列，顶部为一海侵侵蚀面，如富宁木央生物礁；⑥礁体常呈扁丘状，以丘状礁和点礁为主（图7.12）；⑦礁微相以礁基－礁核为主，礁体垂向及横向分带不明显；⑧礁体中生物丰度及分异度低，生物演替不明显；⑨根据生物组合追踪，礁剖面两侧通常为台盆相硅质灰岩－硅质泥岩组合，在斜坡或台地剖面缺失相应层位或表现为风化残积相或侵蚀不整合面；⑩成岩相在礁剖面上部主要为海水成岩特征，下部以混合水成岩相为主；?生物群以较深水型为主，可混有陆相或深水生物屑；?礁生长方式主要为萌生（Start-up）→追补→中止。上述特征表明，该类礁形成于低海平面时期的外缓坡、下斜坡或盆地背景中。

图7.11　右江盆地二叠纪层序地层与生物礁分布综合柱状图

（层序地层及海平面变化资料据覃建雄等，1998）

1—灰岩；2—云质灰岩；3—颗粒灰岩；4—生物碎屑灰岩；5—生物微晶灰岩；6—泥灰岩；7—礁灰岩；8—礁灰云岩；9—丘灰岩；10—硅质岩；11—火山碎屑浊积岩；12—硅质灰岩；13—角砾状灰岩；14—钙屑浊积岩；15—粉砂质灰岩；16—Ⅰ型界面；17—Ⅱ型界面；18—层序代号；19—生物丘；20—生物礁；21—滩；22—潮坪；23—局限台地；24—开阔台地

7.6.2.2　陆棚边缘礁

陆棚边缘礁和低水位礁特征相近，但亦存较大差异（表7.7）：①该期生物礁除发育于台盆背景处，斜坡环境亦有礁的分布，且占有相当比例；②礁剖面结构主要有加积→退积准层序（台盆礁）和加积→进积→弱退积准层序（斜坡礁），如桂中贵港蒙公礁剖面（图7.12B）；③礁类型以宝塔礁为主，也有点礁和丘状礁；④礁成因类型主要有加积礁－退积礁；⑤陆屑混入物少或几乎不含暴露成因组分；⑥礁顶界向台地上超、向台盆下超；⑦在礁旋回中的比例比低水位礁的多。造成上述陆棚边缘礁与低水位礁明显差异的原因主要有：①陆棚边缘礁沉积期海平面下降速率小于盆地沉降速率；②海平面下降到台缘附近，仅短时间即开始缓慢上升；③台地暴露范围及时间有限，侵蚀量小。

表7.7　陆棚边缘礁和低水位礁特征对比

7.6.2.3　海侵礁

广泛分布于右江盆地二叠纪不同时期地层中，总体具有如下鉴别标志（表7.8）；①据横向追踪，礁体具有从台盆→斜坡→台地方向超覆趋势，如从桂北→黔南→黔中南方向发育的桂北河池五圩礁剖面→黔南紫云白岩礁剖面→黔中南册亭板街礁剖面（图7.12C—E），即具有从台盆经斜坡向台地方向超覆的特点；②结合生物组合及岩相特征，礁序列普遍具有向上变深特点；③就礁剖面结构而言，不同背景，礁剖面特征各异。在台盆礁剖面，主要由退积礁准层序构成，如桂中平果太平礁；斜坡礁由加积礁→退积礁准层序构成，如桂北乐业甘田礁（图7.12F）；台缘礁由加积滩→加积丘→加积礁准层序构成，如黔南紫云石头寨礁；台内礁由加积丘滩组合→加积礁→退积礁准层序构成，如桂南武鸣榜坪礁（图7.12G）；④礁顶发育硬底、中止面、溶蚀面、生长面、生物扰动面、生物密集层或深水遗迹相（图7.13）；⑤礁盖主要包括硅质岩或火山碎屑浊积岩（台盆礁）、钙屑碎屑流或硅质灰岩（斜坡礁）、放射虫灰岩或生物层灰岩（台缘礁）和台地相或潟湖相灰岩（台内礁）；⑥礁基主要包括低水位丘礁或台盆相硅质灰岩－硅质泥岩或混屑浊积岩（台盆礁）、代表海侵面的硅质灰岩（斜坡礁）、浮游相灰岩（台缘礁）以及台地相或潟湖相或滩相灰岩（台内礁）；⑦造礁生物丰度高、群落明显，多以较深水—深水型生物组合常见；⑧礁缘平直，礁体相对窄，礁旋回发育，但水平分带不明显；⑨礁体以海水成岩相为特征；⑩礁类型以点礁、宝塔礁、链状礁为主；（11）礁生长方式主要有追补→中止（台盆礁）、追补→加积→中止（斜坡礁）、并进→进积（台缘礁）和追补→并进→中止（台内礁）。上述特征表明，海侵礁实为海平面逐渐从台盆→斜坡→台地→古陆方向超覆过程中生物礁萌生→追补→并进→退积作用的产物。

图7.12　生物礁典型的成因序列

A—云南富宁木央台盆礁；B—广西贵港蒙公斜坡礁；C—广西河池五圩台盆礁；D—贵州紫云白岩台缘礁；E—贵州册亭板街台缘礁；F—广西乐业甘田斜坡礁；G—广南武鸣榜坪台内礁；H—广西平果太平台盆礁；I—四川甘洛鸣姑潮缘礁；J—广西隆林科风台缘礁；K—广西宁明亭亮台缘礁；L—贵州贞丰油江斜坡礁；M—广西田林浪平台内礁

表7.8　不同沉积背景海侵礁特征对比

7.6.2.4　高水位礁

在层序地层格架中，数量最多、规模最大。广泛分布于中国南方二叠纪地层中，总体具有如下特征（表7.9）：①位于礁旋回中上部，并构成礁旋回主体；②礁基主要有代表最大海泛期的硅质岩或放射虫硅质泥岩或火山碎屑浊积岩（台盆礁）、浮游相灰岩或钙屑碎屑流（斜坡礁）、颗粒灰岩或生物层灰岩或丘滩相灰岩（台缘礁）、台地相粒泥灰岩（台内礁）；③礁顶发育中止面（台盆礁和斜坡礁）、冲刷侵蚀面或暴露侵蚀面或喀斯特面（台缘礁）以及生物绝灭面（台内礁，图7.12H—M）；④礁盖主要包括钙屑重力流或混屑浊积岩（台盆－台缘礁）、混积潮坪相（图7.12H—M）、沼泽相、残积相或潟湖相（台地－台缘礁）；⑤礁剖面结构主要表现为（自下而上）硅质岩或火山碎屑浊积岩→加积丘灰岩→进积礁灰岩→钙屑重力流云灰岩（台盆礁）、冲刷侵蚀面→加积丘灰岩→加积礁灰岩→进积礁灰岩→进积礁云岩（台缘礁，图7.13）、台地相灰岩→加积丘滩相灰岩→进积礁云岩→进积粉砂质云岩（台内礁）；⑥根根生物组合及岩相特征，总体反映向上变浅序列（图7.12H—M）；⑦礁体规模大，礁类型丰富，主要有点礁及丘状礁组合（台地背景）、堤礁－环礁－马蹄形礁组合（台缘背景）、宝塔礁和丘状礁（斜坡－台盆背景）；⑧礁垂向旋回性差，但具有明显的向海推进特征或具有明显的横向分带现象；⑨具有明显的大气淡水或混合水成岩相特征，如淡水溶蚀、胶结、矿物转化、渗滤灰泥（粉砂）充填、白云岩化等；⑩***生的成因相主要有硅质岩及钙屑重力流（台盆－斜坡礁）、丘滩相灰云岩（台缘礁）、台地－潟湖－潮坪相灰岩（台内礁）；（11）礁体生长类型包括火山碎屑浊积岩或硅质岩，追补丘→追补礁→中止礁（台盆礁）、追补礁→并进礁→中止礁（斜坡礁）、追补丘礁→并进礁→加积礁→进积礁→中止礁（台缘礁）、追补丘滩→并进礁→中止礁（台内礁）；（12）礁微相发育，礁顶平坦宽广，礁缘呈锯齿状，具向上加宽加大特征，尤其是台缘礁；（13）孔洞体系发育，与油气关系密切。上述特征综合表明，该类礁成因与下列因素有关：①海平面缓慢上升→相对静止→缓慢下降；②构造相对稳定；③良好的环境物理、化学及生物条件。

表7.9　不同沉积背景高水位礁特征对比

7.6.3　生物礁层序发育模式

生物礁层序地层学是下列因素的函数（Walker,1992）：①相对海平面变化；②基底地形；③生物生长条件；④生物生长速率；⑤生态序列。其中，海平面变化直接控制着礁几何形态、内部结构、组分特征、群落演替、生态序列、生长速率、生长方式、堆积型式等。James（1992）认为，生物礁的发育与沉积环境关系不大，关键是海平面与礁顶或沉积基底之间的水深大小，当海平面变化使水深达到某临界值时，即有生物礁的产生，即产礁临界深度。下列条件有利于生物礁萌生：①伴随暴露后的海平面上升过程；②海平面下降期间海底进入生长窗；③海平面相对静止时期。初始生物群取决于礁生长背景（台地、台缘、斜坡或盆地）和礁的性质（平坦松软海底还是高地硬底），如全新世海侵礁即生长于放射虫灰岩和硬底之上。

在综合分析右江盆地二叠纪生物礁沉积学特征和层序地层格架基础上，建立相应的生物礁层序发育模式，如图7.14所示。该模式表明：在海平面升降旋回的不同时期，环境物理、化学及生物条件不同，生物礁层序内部构型及成因格架各异。在低水位早期，海平面快速下降至台缘以下位置，斜坡中上部－台缘－台地暴露地表，仅下斜坡及台盆没于水下，环境主要受海平面变化、基底地形及混屑浊流的影响（图7.14A）。由于受“低水位”海平面或相对浅水的诱导，局部有利地形如混屑浊积高地或盆缘进入生长窗并萌发生物丘或雏礁，形成低水位雏礁或丘礁；在低水位晚期，相对海平面开始缓慢上升，成为环境的主控因素，早期雏碓或丘礁追补海平面上升，发育成为典型低水位礁（图7.14B）；低水位末期—海侵初期，由于初始海侵影响，局部低水位礁（如台盆礁）中止生长，礁顶出现中止面或生物扰动面或水下侵蚀面，大多数低水位礁通常抗过海侵冲击继续生长，并成为后期海侵礁的基底。

图7.13　广西隆林科风茅口期生物礁层序地层格架

1—并进礁；2—追补礁；3—中止礁；4—萌生；5—混积礁；6—加积礁；7—退积礁；8—进积礁；9—浅滩生物群落；10—生物丘群落；11—Tubiphytes组合；12—Wentzellophyllum-polyzhecallis组合；13—BBC群落；14—Tachylasma组合；15—Zoophycos组合；16—浮游相组合；17—灰岩；18—水下冲刷面；19—淋溶面；20—礁岩帽；21—水下熔蚀面；22—海侵超覆面；23—中止面；24—生物密集层；25—礁生长面；26—硬底；27—岩溶面；28—暴露面

在陆棚边缘体系域沉积期，相对海平面下降至台缘附近（图7.14C），仅相当短时期即开始缓慢上升，因而该期台地、台缘局部暴露地表，斜坡和台盆处于海平面以下。台盆背景水体较深，以追补－加积丘礁为主，而斜坡水体相对浅，主要形成追补－并进－加积丘礁；在陆棚边缘体系域沉积末期，由于受海侵的影响，台盆礁因水体过深而中止生长，礁顶出现海侵生物面，而斜坡礁因水体相对较浅，能抗过海侵的影响，追赶海平面上升，形成后期海侵礁的基底。由于该期与低水位期相比，海平面波动较小，构造相对稳定，外来物质干扰较少，更利于礁的发育，故该期丘礁相对较多，个体较大，以宝塔礁和点礁为主。

图7.14　生物礁层序发育模式

在海侵早期，海平面相对快速上升，并向斜坡、台地、古陆方向超覆（图7.14D），台盆和斜坡环境受先期丘礁的诱导，首先出现海侵礁，生长方式以追补加积为主。随着海平面不断向古陆方向上超，丘礁或孤立台地或连续地从台盆→斜坡→台缘→台地方向超覆，形成初始的上超式海侵型斜坡礁、台缘礁和台内礁，丘礁生长方式以追补—并进为主；海侵晚期，相对海平面继续较快上升，在先期丘礁基础上并进→追补生长，形成具加积→退积序列的典型的海侵礁（图7.14E）；在海侵末期或最大海泛期，台盆及斜坡背景因水体过深，可能位于CCD面之下，或因光合作用停止，或因水下火山沉积作用造成的毒害，或由于环境物化条件不允许，导致台盆礁、斜坡礁中止生长，礁顶出现硬底、中止面或溶蚀面或生物密集层，向上过渡为深水硅质岩、火山碎屑浊积岩、骨针岩、放射虫岩、深水遗迹相等，而在台缘和台内环境，情况略有不同，对相对高大的生物礁而言，有可能赶上最大海泛期海平面上升，以并进方式生长，成为高水位期丘礁奠基，而那些相对矮小的丘礁或点礁，或因水体过深或营养过剩造成的毒害而中止生长，礁顶出现硬底或生物扰动面或其他中止面，向上是浮游相泥晶灰岩或放射虫灰岩薄层。

高水位早期，表现为相对海平面缓慢上升，除台缘—台地背景中高大的海侵礁可能继续并进—加积生长，以及在局部有利环境可能出现新的丘礁外，其他环境均处于“水体过深”状态（图7.14F），表现为海侵礁盖的形成时期；高水位晚期，海平面相对静止，构造相对稳定，海底大多进入生长窗，在先期丘礁基础上发育高水位礁（图7.14G），由于该期环境物理、化学及生物条件最有利，因而生物礁数量多、规模大，由于高水位末期环境通常受淡水、混合水、暴露、物源等的影响，故高水位礁顶部常见白云岩帽、喀斯特溶蚀面、淡水胶结充填、陆屑渗滤、冲刷侵蚀面、“礁壳”等现象。

应该提及的是，在海平面升降旋回中的不同时期及不同沉积背景，海平面变化幅度及周期不同，生物礁生长层序模式各异。①当海平面波动幅度大、周期短，且礁体生长与海平面上升速率一致时，形成加积型生物礁生长层序模型：在中上斜坡及台缘背景，加积作用主要发生于海平面上升期间，礁顶淹没或被深水泥丘代替，此类礁可叠置成的复合礁体，或因海平面变化迅速而呈阶梯状退却到台缘—上斜坡甚至台内环境。对相对平坦的缓坡而言，生物礁从外缘坡各古陆追补加积并呈阶梯状退却，形成向古陆方向逐渐年轻化的孤立分布的点礁或丘状链。②当海平面变化幅度和周期中等，且礁体生长与海平面上升的最快速率一致时，则形成混积礁的生长层序模型，基本特征继加积作用后的前积作用，海侵期大都呈并进式，高水位早期呈追补式，高水位晚期呈前积式，低水位期以加积式为主。缓坡背景生物礁从外缓坡向古陆方向连续并进退积，形成由许多点礁或丘状礁构成的礁片或礁群。③当海平面变化幅度小、周期长，礁体生长速率易于超过海平面变化速率时，发育进积礁的生长层序模型：在远端变陡缓坡或跌积型斜坡背景，高水位期和低水位期以进积作用为主，在等斜缓坡或沉积－滑积型斜坡背景，则可发育生物层、生物丘或沙坝。