热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室科研进展
RESEARCH PROGRESS
近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋地球物理与地质环境信息感知研究团队，在全球被动大陆边缘珊瑚岛礁基座形成的地球动力学机制研究领域取得新进展。相关研究成果以“Geodynamic controls on the habitable basement of shallow coral reefs at rifted continental margins”为题发表在Earth and Planetary Science Letters（一区Top）期刊上。
研究背景
浅水珊瑚礁是全球海洋中生物多样性最高的生态系统，供养了约25%的海洋生物。按照珊瑚礁所属构造域划分，全球超过75%的浅水珊瑚礁分布在被动大陆边缘——该构造单元由大陆板块裂解、分离形成（图1）。该空间格局表明，热带地区大陆裂离演化过程，对塑造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、空间分布特征起到关键控制作用。然而，同属被动大陆边缘，礁体分布格局可能截然不同：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。造成这一差异的动力机制仍缺乏系统性探索，尤其鲜有研究从地球系统科学视角出发，定量评估地质时间尺度下，深部地质演变如何通过驱动表层地貌变迁跨圈层重塑生物地理格局。
图1 全球浅水珊瑚礁空间分布
研究结果
研究团队采用高分辨率地球动力学数值模型（ASPECT）与地表作用过程演化模型（FastScape）双向耦合的建模方案，系统模拟了从大陆裂谷到海底扩张全程的地形演化与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。
研究结果表明：
（1）大陆裂谷从早期拉张到海底扩张的完整生命周期中，均能持续形成并维持适宜珊瑚礁发育的浅海基底。研究创新性地提出了由“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（图2）。
图2 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
（2）裂谷类型决定浅水珊瑚礁宜居基底空间分布特征：在不考虑地表作用过程因素时，南海等“宽裂谷”因大范围离散断裂活动，可形成大量孤立的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的地貌特征；而“窄裂谷”多发育紧邻海岸线、侧向形态变化较小的狭窄条带状礁体（图3）。
图3 红海、南海现代珊瑚礁地貌剖面与数值模拟裂谷地貌演化过程对比
（3）地表作用过程强度是调控浅水珊瑚礁宜居基底规模的关键因素：在所有测试的变量中，地表侵蚀与泥沙输运对潜在宜居基底面积的影响最为突出。高效的泥沙搬运、堆积平抑了陡峭的裂谷地形，沉积物经压实、胶结等成岩作用后，可让宜居基底面积实现8倍以上的增长。该结果可用于解释两类现象：一是红海南部降雨量和地表作用强度显著高于中北部，岸礁分布范围也明显更宽阔（图3，b-c）；二是南海南、北陆缘地貌结构差异显著，如南缘远离陆地，地表作用强度极弱，岛群地貌较北缘保存更完整（图3, e-f）。
本研究通过耦合裂谷作用地球动力学过程与地表作用过程，搭建起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地球动力学机制奠定了理论基础。该研究方法充分展现了“地球系统科学”、“生物-地球动力学”等新兴交叉学科的发展潜力，有助于厘清构造演化如何长期作用于高度依赖地貌环境的生态系统。
研究团队及资助
该论文第一作者为博士后雷志斌，通讯作者为研究员夏少红。该研究获得国家重点研发项目、国家自然科学基金项目资助。
论文信息：
Lei, Zhibin, Shaohong Xia*, Sascha Brune, Michaël Pons, Chenglong Zhang, Tao Gou, Changrong Zhang, and Chaoyan Fan, 2026. Geodynamic controls on the habitable basement of shallow coral reefs at rifted continental margins. Earth and Planetary Science Letters 687, 120073.
https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120073
信息来源：热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室。
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