在熱帶和亞熱帶淺海,由造礁珊瑚骨架和生物碎屑組成的具抗浪性能的海底隆起.造礁珊瑚具有分泌碳酸鈣形成外骨骼的功能,它們世代交替增長,最終生長到低潮線.地質(zhì)時(shí)期的礁,在中三疊世以前的各時(shí)代,造礁生物種類很多；中三疊世以后,才基本上以六射珊瑚為主,故統(tǒng)稱為生物礁.地質(zhì)時(shí)期的礁是與其同時(shí)代沉積層相比,垂向幅度較大的含有豐富造礁化石的碳酸鹽巖體,也稱古代礁.
其形成是造礁珊瑚及其他造礁生物對生成礁的鈣物質(zhì)長期積累沉積的結(jié)果,由造礁珊瑚的石灰質(zhì)遺骸和石灰質(zhì)藻類堆積而成的一種礁石.世界上珊瑚礁多見于南北緯30°之間的海域中,尤以太平洋中、西部為多.按形態(tài)劃分有：裾礁（岸礁）、堡礁、環(huán)礁、桌礁及一些過渡類型.據(jù)估計(jì)全世界珊瑚礁連同珊瑚島面積共有1000萬平方公里.珊瑚礁生長速度一般為每年2.5厘米左右.有些珊瑚礁厚度很大,系因珊瑚礁生長發(fā)育過程中礁基不斷下沉或海面不斷上升所致.
達(dá)爾文根據(jù)礁體與岸線的關(guān)系,劃分出岸礁、堡礁和環(huán)礁,根據(jù)形態(tài)分出臺礁和點(diǎn)礁等類型.岸礁,沿大陸或島嶼岸邊生長發(fā)育,亦稱裙礁或邊緣礁.堡礁,又稱堤礁,是離岸有一定距離的堤狀礁體,它與陸地以潟湖隔開.環(huán)礁,礁體呈環(huán)帶狀圍繞潟湖,有的與外海有水道相通.臺礁,呈臺地狀高出附近海底,但無潟湖和邊緣隆起的大型珊瑚礁,也稱桌礁.點(diǎn)礁,即斑礁,是堡礁和環(huán)礁潟湖中的礁體,大小不等,形態(tài)多樣.珊瑚從古生代初期開始繁衍,一直延續(xù)至今,可作為劃分地層、判斷古氣候、古地理的重要標(biāo)志.珊瑚礁與地殼運(yùn)動(dòng)有關(guān).正常情況下,珊瑚礁形成于低潮線以下50米淺的海域,高出海面者是地殼上升或海平面下降的反映；反之,則標(biāo)志該處地殼下沉.珊瑚礁蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源.珊瑚礁及其潟湖沉積層中,還有煤炭、鋁土礦、錳礦、磷礦,礁體粗碎屑巖中發(fā)現(xiàn)有銅、鉛、鋅等多金屬層控礦床.珊瑚灰?guī)r可作燒石灰、水泥的原料,千姿百態(tài)的珊瑚可作裝飾工藝品,不少礁區(qū)已開辟為旅游場所.
研究簡史
早在225～230年,中國三國(吳)時(shí)期,康泰在《扶南傳》中記載了南海的珊瑚礁.19世紀(jì)初,德國自然學(xué)者A.von沙米索等在印度洋航行中,發(fā)現(xiàn)一些低矮群島是由坐落于海底山頂上的造礁珊瑚構(gòu)成,并指出礁體形狀與盛行風(fēng)和水流等有關(guān).1831～1836年,進(jìn)化論創(chuàng)始人C.R.達(dá)爾文乘“貝格爾”艦環(huán)球考察中,對珊瑚礁進(jìn)行過觀察,劃分出岸礁、堡礁和環(huán)礁,并于1842年在《珊瑚礁的構(gòu)造和分布》一文中,提出了珊瑚礁成因的“沉降說”,極大地推進(jìn)了珊瑚礁的研究.有關(guān)其成因的討論以后持續(xù)了近 100年.1912年法國L.儒班發(fā)表了第一幅全球珊瑚礁分布示意圖.
1935～1937年,中國地質(zhì)學(xué)家馬廷英利用珊瑚的生長紋與骨骼密度差關(guān)系,測得中國東沙群島造礁珊瑚成長率每年為 4～11毫米.50年代以來,美國H.S.萊德、K.O.埃默里和J.W.韋爾斯等人發(fā)現(xiàn)珊瑚礁主要分布在受赤道暖流明顯影響的大洋西部.1957年,韋爾斯闡明了珊瑚礁發(fā)育主要受水溫、鹽度、水深和光照等因素控制.1968～1970年間,澳大利亞學(xué)者W.G.H.馬克斯韋爾對昆士蘭大堡礁作了詳細(xì)研究,闡明了水文條件變化與礁體形態(tài)和發(fā)展的關(guān)系；他所提出的珊瑚礁分類,是對達(dá)爾文的分類的重要補(bǔ)充.20世紀(jì)40年代以來,在古代礁中發(fā)現(xiàn)了不少大型油氣田.由此更促進(jìn)了珊瑚礁研究工作的開展,并使現(xiàn)代礁與古代礁的研究結(jié)合起來.
成礁環(huán)境
造礁珊瑚對水溫、鹽度、水深和光照等條件都有比較嚴(yán)格的要求：

① 水溫.珊瑚生長的水溫約為20～30°C.J.D.米利曼認(rèn)為23～27°C是造礁珊瑚生長發(fā)育的最佳水溫,韋爾斯認(rèn)為最佳水溫上限可達(dá)29°C.熱帶海區(qū),這一最佳水溫出現(xiàn)在冬季和春季,因而許多學(xué)者認(rèn)為冬季珊瑚生長最快.海南島和西沙群島水溫平均為25～27°C,屬珊瑚生長最佳水溫范圍,但海南島的季節(jié)變化大,水溫不穩(wěn)定,對珊瑚生長有抑制作用.海南島和臺灣的珊瑚礁被稱為“高緯度珊瑚礁”.

② 鹽度.造礁珊瑚生長在鹽度為27～40的海水中,最佳鹽度范圍是34～36.南海鹽度為34,屬最佳鹽度范圍,海南島沿岸有淡水注入,鹽度略低,為32左右.

③ 水深.一般認(rèn)為造礁珊瑚生長的水深范圍是 0～50米,最佳水深為20米以淺.許多學(xué)者認(rèn)為這實(shí)際上是與造礁珊瑚共生的蟲黃藻進(jìn)行光合作用所需的深度.

④ 光照.也是蟲黃藻光合作用的需要,一般熱帶光照強(qiáng),時(shí)間長,平均光照率在50％以上,有利于珊瑚礁的發(fā)育.

⑤ 風(fēng)和風(fēng)浪.一般迎風(fēng)浪一側(cè)礁發(fā)育較好.新月形和馬蹄形礁體的凸面是迎風(fēng)迎浪的.如果風(fēng)浪有季節(jié)性變化,礁的形狀會(huì)出現(xiàn)雙馬蹄形.所以根據(jù)古代礁的形態(tài)可判斷古風(fēng)向.過強(qiáng)的風(fēng)浪使珊瑚蟲難以在基底上固著,不發(fā)育礁.

⑥ 河流.河流入海處,海水鹽度低,泥沙含量大,混濁度高,海水透明度低,會(huì)使珊瑚窒息而死,所以有大量泥沙入海的河口處一般不發(fā)育岸礁,如海南島的岸礁在河口區(qū)缺失.

⑦ 海平面變動(dòng).當(dāng)海面穩(wěn)定時(shí),珊瑚礁平鋪發(fā)展,但厚度不大；當(dāng)海面上升或海底下沉?xí)r,形成的礁層厚度較大,礁體可發(fā)育成塔形、柱形,也有的礁體可深溺于海面以下成為溺礁.當(dāng)海面下降或地殼上升時(shí),形成的礁層厚度也不大,也有的礁體可高出海面成為隆起礁.這種影響因素對古代礁意義較大.

⑧ 海底地形和底質(zhì).無論在大洋或淺海區(qū),珊瑚礁總是生長于海底的正地形上,如大洋中的平頂海山、海底火山、大陸架的邊緣堤以及構(gòu)造隆起上.由于在不同的海底地形上水動(dòng)力作用不盡一致,因此地形特征有時(shí)對礁體發(fā)育有很大影響.如極淺的平緩海底往往形成離岸礁；而岸坡較陡,則礁體緊貼岸線發(fā)育.珊瑚在海底營固著生活,在堅(jiān)硬的巖石基底上發(fā)育較好,部分屬種也可在水下砂坎上發(fā)育,說明對底質(zhì)有一定的選擇.

⑨ 藻類與珊瑚礁的關(guān)系.蟲黃藻與造礁珊瑚共生,它吸收造礁珊瑚排出的 CO2,為珊瑚蟲提供鈣質(zhì),形成骨骼中甲殼質(zhì)（幾丁質(zhì)）的有機(jī)成分,它們構(gòu)成一個(gè)相互依存的生態(tài)系統(tǒng).紅藻中的珊瑚藻是完全鈣化藻,可形成層狀骨架,參與造礁.藻屑是珊瑚礁中常見的組分,一般占20～50％.藻類還可粘結(jié)礁骨架和生物屑,并有富鎂作用,形成高鎂方解石.但鉆孔藻(Bringalgal)在珊瑚礁中起破壞作用.
類型分布
達(dá)爾文根據(jù)礁體與岸線的關(guān)系,劃分出岸礁、堡礁和環(huán)礁,根據(jù)形態(tài)還有臺礁和點(diǎn)礁等類型.

① 岸礁.沿大陸或島嶼岸邊生長發(fā)育,亦稱裙礁或邊緣礁. 現(xiàn)代最長的岸礁沿紅海沿岸發(fā)育, 綿延約2700多公里,分布水深約36米.中國臺灣恒春半島和海南島沿岸也有岸礁發(fā)育.

② 堡礁.又稱堤礁,是離岸有一定距離的堤狀礁體,它與陸地隔以瀉湖.現(xiàn)代規(guī)模最大的堡礁是澳大利亞昆士蘭大堡礁,全長約2000公里,分布水深約30米.

③ 環(huán)礁.礁體呈環(huán)帶狀圍繞瀉湖,有的與外海有水道相通.環(huán)礁直徑在幾百米至幾十公里,形態(tài)多樣.已知的環(huán)礁有330個(gè)之多,主要分布在西太平洋的信風(fēng)帶和印度洋熱帶海域.環(huán)礁多坐落在大洋火山錐上,孤立于汪洋大海之中,展布受洋底火山作用的控制,某些也可在大陸架上見到.環(huán)礁礁坪上常有灰砂（礫）島或礁巖島,統(tǒng)稱為珊瑚島.馬紹爾群島上的夸賈林環(huán)礁和馬爾代夫群島的蘇瓦迪瓦環(huán)礁,面積都在1800平方公里以上,是世界上最大的兩個(gè)環(huán)礁.南海發(fā)育的環(huán)礁頗具特色,有瀉湖全被封閉的玉琢礁；有瀉湖與外海有 3個(gè)通道的華光礁；還有多通道開放式的永樂環(huán)礁,半月形全開放式的宣德環(huán)礁.永樂環(huán)礁和宣德環(huán)礁均發(fā)育有灰砂島和礁巖島,其中最大的灰砂島是永興島,面積1.85平方公里.

④ 臺礁.呈臺地狀高出附近海底,但無瀉湖和邊緣隆起的大型珊瑚礁.也稱桌礁.礁坪上也可發(fā)育灰砂島,如西沙群島的中建島.

⑤ 點(diǎn)礁.即斑礁,是堡礁和環(huán)礁瀉湖中的礁體,大小不等,形態(tài)多樣.

根據(jù)形態(tài)還有圓丘礁、塔礁、馬蹄礁、層狀礁等.馬克斯韋爾將昆士蘭大堡礁的礁體分成月牙礁、耙狀礁和封閉網(wǎng)狀礁等19個(gè)類型.

礁體往往成群展布.根據(jù)礁群特征又可分為：線型礁群、寬帶狀礁群、弧形或馬蹄形礁群和環(huán)形礁群等.

根據(jù)礁與海平面的關(guān)系,又可分為上升礁和溺礁.上升礁又稱隆起礁.它出露于海面以上,礁上沒有活珊瑚生長,是地殼上升或海面下降的產(chǎn)物.溺礁的形成是因?yàn)榈貧は鲁粱蚝Ｃ嫔仙杆?造礁珊瑚的生長追隨不上,致使礁體沉溺于造礁珊瑚生長的極限深度以下.這里活的珊瑚無法生存,珊瑚礁遭受溶蝕.因而,溺礁常常被作為地殼下沉或海面上升的可靠標(biāo)志.上升礁如臺灣和海南島南岸所見,溺礁以中沙群島大環(huán)礁為代表.
基本分帶
珊瑚礁由3個(gè)基本相帶組成,即礁前帶、礁核帶和礁后帶：
① 礁前帶.包括礁前塌積和礁前斜坡兩個(gè)亞相.前者位于后者的下方,坡度和緩,塌積物主要來源于礁核,粗細(xì)混雜,大礁塊直徑達(dá)數(shù)米.細(xì)小的生物碎屑也不少,這些沉積物在重力作用下,以崩塌和滑移等方式運(yùn)移并堆積.礁前斜坡亦稱礁坪前坡,坡度達(dá)50°以上,其上限與珊瑚叢生帶呈過渡漸變關(guān)系,平面上呈槽溝與礁脊相間排列的鋸齒狀槽溝-礁脊系,礁前斜坡一般為硬底質(zhì).

② 礁核帶.包括珊瑚叢生帶、礫堤(或藻脊)、礁坪和礁塘等 4個(gè)亞相.珊瑚叢生帶的珊瑚不僅向海方增長,并以低潮線為上限向上繁衍,最終的結(jié)果是擴(kuò)大礁坪.在波浪、潮流和風(fēng)暴潮作用下,珊瑚叢生帶為礁體其他相帶提供了豐富的碳酸鹽沉積物.礫堤(或藻脊)展布在礁坪前緣,一般高出礁坪1米以上,抗浪性強(qiáng),礫堤由礁塊或礁礫組成,物質(zhì)來源于珊瑚叢生帶,通常由波浪、風(fēng)暴潮上掀堆積.大洋環(huán)礁的礫堤,常被孔石藻、石葉藻等包殼粘生,形成藻脊.礁坪亦稱礁平臺,是珊瑚礁的主體,主要由珊瑚礁巖構(gòu)成.礁坪的發(fā)展上限為低潮線,表面因珊瑚群叢構(gòu)成的圓桌狀突起（黑圓石）和不規(guī)則延伸的溶溝切割而崎嶇不平,有的還發(fā)育有珊瑚和貝殼碎屑組成的砂（或礫）斑堆積,礁坪上松散生物屑沉積物的粒徑由海向內(nèi)變細(xì).礁塘界于礁坪與海灘之間,深幾十厘米至數(shù)米,底質(zhì)為砂質(zhì).

③ 礁后帶.包括海灘、砂壩（或灰砂島）和瀉湖3個(gè)亞相.海灘是向礁坪傾斜的潮間帶,由珊瑚屑等生物砂組成,岸礁的海灘有少量陸源碎屑,海灘砂可被文石、高鎂方解石等碳酸鹽類礦物膠結(jié)形成海灘巖；砂壩（或灰砂島）位于潮上帶,由珊瑚等生物砂（礫）組成,岸礁區(qū)的砂壩可見陸源碎屑,一般高3～5米；瀉湖是堡礁和環(huán)礁所特有的相,平均深度為45米,可分出瀉湖斜坡、點(diǎn)礁和湖底 3個(gè)微相,瀉湖斜坡與點(diǎn)礁周邊有分枝狀珊瑚生長,湖底為灰泥（南海黃巖島環(huán)礁）或珊瑚泥（太平洋比基尼環(huán)礁）沉積.
上述相帶只有在堡礁和環(huán)礁才一應(yīng)俱全；臺礁無礁后帶；岸礁的礁后帶僅包括海灘和砂壩.
發(fā)展階段
1842年,達(dá)爾文提出的珊瑚礁成因的“沉降說”認(rèn)為,珊瑚礁的形成經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)育階段：
首先,在島嶼（尤其是火山島嶼）沿岸形成環(huán)繞海岸并與島嶼相連的岸礁；第二階段,島嶼略微下沉,珊瑚則與沉降速率保持同步向上生長,由于外緣海況條件好,珊瑚礁增長快于內(nèi)側(cè),結(jié)果珊瑚礁與海岸分開,中間隔以瀉湖,形成堡礁;第三階段,島嶼全部沉降入海,珊瑚仍向上生長,形成環(huán)繞瀉湖的環(huán)礁.這一理論的地質(zhì)背景是火山島不斷下沉,所以又稱為“礁基沉降說”.達(dá)爾文還指出,某些環(huán)礁可在平坦的沉降臺階上形成,不必經(jīng)過堡礁階段；淺灘可直接由珊瑚生長發(fā)育成環(huán)礁,而無需發(fā)生沉降運(yùn)動(dòng).沉降說將珊瑚礁三種主要類型密切聯(lián)系成一完整的發(fā)生系列,獲得不少學(xué)者的支持.1950～1952年在馬紹爾群島埃尼威托克環(huán)礁鉆探,分別在 1267米和 1405米遇到玄武巖基底.由于珊瑚只能生長在淺水區(qū),可見生長基底曾下沉1000余米.對于大洋環(huán)礁來說,沉降說是可信的.

美籍加拿大學(xué)者R.A.戴利(1915)則強(qiáng)調(diào)冰川控制海平面變化,并對珊瑚礁發(fā)育產(chǎn)生影響,提出有關(guān)珊瑚礁成因的“冰川控制說”,認(rèn)為冰期時(shí)海面下降100米,使出露的珊瑚死亡,當(dāng)時(shí)水溫低,泥沙量大,珊瑚不能生存,已有的岸礁遭毀壞,灘地被削平到冰期時(shí)的海面高度.冰期后,海面上升100米,環(huán)境適合珊瑚繁衍,它們在冰期時(shí)形成的夷平臺地上生長,一般是外緣更適合珊瑚繁殖,因而增長快,逐漸形成堡礁和環(huán)礁.戴利認(rèn)為,冰川控制說能更好地說明瀉湖所具有的淺而平坦特性.但這一假說難以解釋鉆探揭露的厚逾千米的珊瑚礁體.

1935年,美國學(xué)者J.E.霍夫邁斯特和萊德提出關(guān)于環(huán)礁成因的“先成海臺說”,但只能說明某些小而薄的礁體的成因.1947年,荷蘭地質(zhì)學(xué)者P.H.奎年將沉降說和冰川控制說結(jié)合考慮,提出“冰期成因沉降說”,認(rèn)為沉降說是正確的,但冰期海平面下降對珊瑚礁確有侵襲作用,對礁體的表面形態(tài)特征有顯著影響.由于珊瑚礁的成因是復(fù)雜的,要圓滿解釋所有珊瑚礁的成因,還有待進(jìn)一步努力.
研究意義
珊瑚從古生代初期開始繁衍,一直延續(xù)至今.珊瑚屬種多,演化快,常成為劃分地層的依據(jù).造礁珊瑚對環(huán)境要求嚴(yán)格,只生長于熱帶、亞熱帶淺海中,而且隨著緯度升高,其屬種減少,生長率變慢,因而又可作為判斷古氣候、古地理的重要標(biāo)志.某些屬種的造礁珊瑚,每年會(huì)象樹木年輪那樣留下生長線,因而可將其當(dāng)作“生物鐘”.寒武紀(jì)期間年生長線為424～412條,奧陶紀(jì)為412～402條,泥盆紀(jì)為410～385條,石炭紀(jì)為390條左右,三疊紀(jì) 381條左右,現(xiàn)代為365條左右,這是地球自轉(zhuǎn)速度變慢的有力證據(jù).

珊瑚礁與地殼運(yùn)動(dòng)有關(guān).正常情況下,珊瑚礁形成于低潮線以下50米以淺的海域,高出海面者無疑是地殼上升或海平面下降的反映；反之,50米以深或覆蓋在平頂海山上的巨厚珊瑚礁灰?guī)r,則標(biāo)志該處地殼下沉.根據(jù)珊瑚礁灰?guī)r的產(chǎn)狀、厚度和分布等特點(diǎn),還可以了解地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和特點(diǎn).地槽區(qū)因地殼活動(dòng)頻繁,升降幅度也大,常常會(huì)形成巨厚而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的珊瑚礁灰?guī)r;地臺區(qū)地殼較穩(wěn)定,升降幅度不大,通常形成厚度不大、結(jié)構(gòu)較簡單的珊瑚礁體;地臺活化區(qū)由于地殼活動(dòng)性大,個(gè)別地段甚至為較深的地塹和海灣,因而可形成較厚的珊瑚礁沉積.

地質(zhì)時(shí)期珊瑚的生長北界不同,在晚侏羅世北界自英國經(jīng)德國南部、阿爾卑斯山以北、高加索直到帕米爾一帶.以后,北界逐漸南移,到第四紀(jì)才與現(xiàn)代大體一致.這可能是氣候變遷和大陸漂移的結(jié)果.

珊瑚礁蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源.礁灰?guī)r是多孔隙巖類,滲透性好,有機(jī)質(zhì)豐度高,是油氣良好的生儲(chǔ)層.目前已發(fā)現(xiàn)和開采的礁型大油田有十多個(gè),可采儲(chǔ)量50多億噸.礁型氣田也是高產(chǎn)的.大型油氣田多產(chǎn)于古代的堡礁中.珊瑚礁及其瀉湖沉積層中,還有煤炭、鋁土礦、錳礦、磷礦.礁體粗碎屑中發(fā)現(xiàn)銅、鉛、鋅等多金屬層控礦床.礁作為儲(chǔ)水層具有工業(yè)利用價(jià)值.珊瑚灰?guī)r可作為燒制石灰、水泥的良好原料.有潮汐通道與外海溝通的環(huán)礁瀉湖,可辟為船舶的天然避風(fēng)港.珊瑚礁灰?guī)r覆蓋的平頂海山,可作為水下實(shí)驗(yàn)的優(yōu)良基地.千姿百態(tài)的珊瑚可作為裝飾工藝品.五彩繽紛的礁棲熱帶魚類可供人們觀賞.有些珊瑚早已被用作藥材.礁區(qū)具有豐富的漁業(yè)、水產(chǎn)資源.不少礁區(qū)已開辟為旅游場所.