生物礁是什么？古代的生物礁与当今的珊瑚礁是否相似？青藏高原的生物礁有什么科学意义？初看这些问题，好像有些丈二和尚摸不着头脑！但这些问题正是第二次青藏科考队的生物礁科考队员最为好奇和刻苦追溯的问题。

现在，我们一起来看看第二次青藏高原综合科学考察科考队的队员们是如何考察和研究这些问题的。

2021年5月，中国科学院南京地质古生物研究所和南京大学联合组成的科考队在西藏阿里地区海拔5000米以上的拉竹龙至邦达错一带（图1）发现了典型的丘状生物点礁（图2）。他们研究判定这些生物礁属于中泥盆世吉维特期，距今约3.85亿年。这是迄今为止在西藏所发现的最大规模的泥盆纪生物礁，对研究西藏羌塘地区的地质构造演化和古生物地理具有重要的科学价值。

图1. 西藏主要板块示意图，黄色方框为拉竹龙-邦达错区域，图源：第二次科考队。

图2. 西藏阿里拉竹龙-邦达错地区兽形湖附近野外照片和中泥盆世点礁鸟瞰图，图源：第二次科考队。

其最大科学价值在于，生物礁是碳酸盐沉积的重要类型。它通常由大量原位生长且类型多样的海洋生物堆积而成，因此又是碳酸盐沉积中一种含油气的沉积类型，现代海洋中生物礁主要由各式各样的造礁石珊瑚所构建（图3）。这些生物礁能够形成坚固并具有抗浪作用的碳酸盐构造，具有明显的突起地貌。在地质历史时期，志留纪、泥盆纪、二叠纪、侏罗纪都是显著的造礁时期，在全球形成普遍的生物礁。但在不同的地质时期，因为生物类群的不同，形成礁体的生物也不尽相同。因此，西藏羌塘地区的生物礁的发现对推测青藏高原地区的沉积环境和地质背景具有重要的科学价值。

图3.现代海洋中由多种类型石珊瑚建造的生物礁，图源：CBS news。

其科学价值还在于，远古时期的生物礁可以成为石油、天然气以及多种金属矿产的良好储层，所以具有重要的经济价值。生物礁是生物大量富集之地，造礁生物之间存在复杂的生态关系，其所形成的生物骨架岩中具有大量孔隙，可形成良好的油气储层结构。世界范围内有许多高产的碳酸盐岩油气田与生物礁具有密切的关系，如俄罗斯乌拉尔和加拿大北部的泥盆纪生物礁、我国北部湾石炭纪生物礁和珠江口盆地的古近纪生物礁等，生物礁内均发现了高产油气藏，这显示了生物礁具有广阔的油气生成潜力。因此，羌塘地区生物礁的发现提供一种良好油气储层的可能。

为了研究生物礁的时代，科考队员针对其中最为显著的三个点礁开展了详细的样方采集工作，并进行详细的记录和编号。野外科考结束后，经实验室制得了1085张薄片。

通过详细分析与统计，恢复了生物礁的结构与多样性组分。研究表明点礁主要由10种珊瑚和层孔海绵所构建（图4），这些无脊椎动物化石属种的组合表明它形成于中泥盆世吉维特期，距今约3.85亿年。

图4. 西藏拉竹龙-邦达错地区兽形湖附近点礁中的造礁生物组分及主要造礁生物，A, C, 床板珊瑚Alveolites; B, 层孔海绵Gerronostromaria; D, 主要造礁生物组分, 图源：第二次科考队。

古代的生物礁与当今的珊瑚礁是否具有相似的特点？答案是肯定的。研究发现，泥盆纪中期有大量的造礁生物呈现出与现代珊瑚礁非常类似的特点，以板状和块状为主、枝状为辅（图5），且造礁生物相互之间存在着复杂的生态关系，他们相互组合形成板状及块状的互层从而形成稳定的生物礁结构，珊瑚与层孔海绵的生长特性表现出明显的趋光性，这些特点均与现代珊瑚礁非常相似，符合中光带珊瑚礁生态系统(Mesophotic coral ecosystems) 的特点（图6）。

图5. 拉竹龙地区中泥盆世珊瑚-层孔海绵生物礁，黑色箭头指示块状层孔海绵，红色箭头指示枝状珊瑚，绿色箭头指示板状的礁群落组合，图源：第二次科考队。

图6. 典型的泥盆纪中光带礁生态系统示意图，图源：Zapalski et al., 2021。

西藏拉竹龙-邦达错地区中泥盆世生物礁的发现有重要的科学意义。因为生物礁通常是低纬度地区由造礁生物原地生长建造的水下抗浪凸起，而造礁生物生长于温暖、清洁的海洋环境中，这意味着拉竹龙-邦达错地区在遥远的泥盆纪时期处于温暖的浅海环境中，且位于低纬度地区，与今天的高海拔的高原形成了鲜明的对比。由此可以推断，拉竹龙-邦达错地区在漫长的地质年代发生了沧海桑田的变化。

除此以外，该生物礁的发现也为追踪古特提斯洋的发育历史提供了关键线索。古特提斯洋被认为是在泥盆纪-三叠纪时期存在的大洋，但它在青藏高原的位置一直有争议。近年来化石研究发现，龙木错-双湖缝合带两侧的南羌塘和北羌塘地块之间在较长时间内存在显著的生物组合的差异。例如：在晚二叠世时期（约2.5亿年前），北羌塘地块在热觉茶卡、唐古拉山和昌都妥坝一带均产出著名的大羽羊齿植物群，并发现多层煤层，在早二叠世（约2.99-2.93亿年前），北羌塘地块上同样发育厚层的碳酸盐地层，并含有大量暖水的有孔虫动物群。但相比之下，南羌塘地块在早二叠世时，普遍发育冰碛岩，表明这个时候，南羌塘地块还位于南方冈瓦纳大陆北缘，并在冰天雪地的环境中发育冷水动物群。当把时间倒回至早石炭世时（距今约3.59-3.23亿年），在北羌塘日湾茶卡地区、昌都地区的马查拉、青泥洞、贡觉、加卡、小邦达和海通等地，同样发育丰富的暖水动物群，与华南等地较相似，出现造礁珊瑚等化石组合，但此时这些生物在南羌塘、拉萨和喜马拉雅地区则未见报道。最新腕足类化石的古生物地理研究揭示自早石炭世维宪晚期开始（距今约3.4亿年），沿龙木错-双湖缝合带形成显著的古生物地理差异。但南北羌塘生物面貌的差异可追踪到何时，尚缺乏翔实证据。本次生物礁的研究发现其主要造礁分子秃柱层孔海绵曾广泛分布于华南和北羌塘地块，但在南羌塘、拉萨和喜马拉雅地区却难觅其踪。因此，龙木错-双湖缝合带可能至少从中泥盆世开始就是一条重要的古生物地理界线（图1）。南北羌塘在晚古生代相距较远，北羌塘地块因为更加靠近赤道附近，因此珊瑚-层孔海绵为主的生物礁特别繁盛。

羌塘盆地是青藏高原油气资源潜力最大的国家战略资源储备基地。羌塘地块中泥盆世生物礁的发现，证明这里曾经是生物大量富集之地，当时生物礁中的复杂的生态关系，为形成具有大量空隙的生物骨架岩良好储层结构奠定了基础。从我国北部湾石炭纪生物礁和珠江口盆地古近纪生物礁的高产油气藏发现历程来看，青藏高原羌塘盆地具有广阔生物礁油气生成潜力的可能性令人兴奋。我们期待着更多的科考新发现！