脊槽地貌(Spur and Groove，简称SaG)，是珊瑚礁礁前斜坡最常见的地貌，由线性的脊和槽相间组成，延伸方向通常垂直于礁坪边缘，脊槽水深相差数米，从礁坪到水深20 m均有分布^[1]。由于活体珊瑚主要生长在礁坪前缘，脊槽区域一般是珊瑚礁生态系统中最具生物多样性和生产力的区域^[2]，调控礁坪获取的能量和营养，影响珊瑚礁的生物地貌^[3]。脊槽地貌在珊瑚礁生态系统中的作用显著，目前对其地貌特征、形成机制，及生物地貌动力学等方面的研究仍相对匮乏^{[1, 4]}。

中国珊瑚礁分布区面积位列世界第八，对珊瑚礁地貌的研究相对薄弱，珊瑚礁发育的南海南沙海域尤为突出。南沙群岛北部NE-SW向雁行式排列的珊瑚环礁区，集中分布了九章、郑和、道明、中业等几大环礁^[5]，这些环礁的潟湖水深均超过50 m，系海平面上升、构造下沉背景下形成的水下滩礁^[6~7]。作为岛礁数量最多的环礁，九章环礁的边缘礁相对分散，一部分出露水面形成岛、沙洲或干出礁，更多的是沉溺于水下0~25 m的暗礁。与常见的发育于珊瑚礁礁前的脊槽地貌不同，九章环礁的水下暗礁区广泛发育了脊槽地貌，对其进行研究，不仅能够丰富脊槽地貌的发育模式，加深对珊瑚礁脊槽地貌成因机制的理解，亦有利于对珊瑚岛礁区水下滩礁地貌演化的研究。

珊瑚礁脊槽地貌多发育于浅水区激浪带，常规调查探测手段相对困难，遥感技术手段是进行珊瑚礁分布区相关研究的高效方法^[8]，而多波束测深系统能够提供局部高精度的三维地形数据，能够满足精细地貌研究的需要。本文以九章环礁为研究区，基于Google Earth高清影像和多波束测深数据，揭示九章环礁水下暗礁区发育的脊槽地貌的空间分布特征，通过对脊槽地貌形态参数的定量统计分析，总结其地貌模式，进而对比前人对珊瑚礁脊槽地貌分类与成因模式的研究成果，探讨研究区脊槽地貌的成因。

九章环礁位于南海南沙群岛北部雁行式排列的一系列群礁集中分布区，是一座自2000多米深海底发育的NE-SW向延伸的开放型珊瑚环礁，基底为第三纪地层褶皱而成的隆起脊^[9]。其北侧为同向延伸雁行式排列的郑和环礁、道明环礁等；南面断层发育，水深迅速下降到3000 m，西南是南华水道，东侧是沿断裂发育的中央水道^[10~11]。

九章环礁总体呈纺锤形，长56 km，宽9~14 km，是岛(景宏岛)、沙洲(染青沙洲、西门礁裸沙洲等)、门、礁(牛轭礁、赤瓜礁等)发育的典型环礁，以“门”多为特点^[9]。其位于南沙群岛“危险地带”的腹地^[13]，滩礁众多，在口门的水下0~25 m深处发育众多水下暗礁，极易造成航行船只触礁搁浅，因此而得名“九章”。

九章环礁地处季风控制区，冬季风与夏季风交替。11月至次年3月盛行东北季风，6~9月盛行西南季风，其间为季风过渡期^[14]。东北季风期稍长，平均风力4~5级，其中以12月至次年2月风力最盛，最大可达10~11级^[15]。

九章环礁以西130 km的永暑礁测站(位置见图 1右下角小图)1988~2009年间的波浪实测资料显示，此海域的波浪主要受季风控制，风浪占76 %，涌浪仅占24 %；海域的年平均波高为1.2 m，最大波高为8.0 m^[16]。强浪向以WSW、SW和NNE、NE向为主^[17]。

图 1(Fig. 1)

图 1 中国南海南沙群岛九章环礁及邻近海域地形等深线据南京大学数字南海；陆地、岛礁形态等据OSM网站数据(http://www.openstreetmap.org)；构造断裂据《南海地质地球物理图系》[12] Fig. 1 Brief topography of Jiuzhang Atoll and its adjacent area in the Nansha Islands, South China Sea. Isobaths according to the project of Digital South China Sea carried out by Nanjing University, the shape and boundary lines of reefs and islands according to the OSM website(http://www.openstreetmap.org), and the tectonic faults according to reference[12]

永暑礁海域1988~2011年间逐时潮位观测资料的统计分析表明，此海域潮汐属不正规日潮，最大可能潮差为257cm；潮流为不正规日潮流，随水深的增加日潮流的性质有所减弱^[18]。该海域的海流具有季风控制的风海流特征，2002年5月在永暑礁西南锚地连续21天的观测资料显示，2.0 m和38.5 m深水层的最大流速分别为67 cm/s和42 cm/s，SSE向流出现频率最高，占20 % ^[19]。

多波束实测数据与Google Earth高清影像的对照实验以及九章环礁实地潜水勘查表明，影像中槽部呈现偏白色，脊部呈现绿色或深绿色。据影像中脊槽边界的颜色差异，提取影像中的脊槽地貌。

2016年11月28~30日，利用舷侧安装的R2Sonic 2024多波束测深系统，在九章环礁暗礁与潟湖区进行水深数据采集。使用Trimble SPS 351信标差分全球定位系统、Octans光纤罗经和运动传感器及AML声速剖面仪提供实时定位、运动姿态和海水声速剖面。在Caris HIPS & SIPS软件中，依次进行多波束探头安装姿态、声速剖面、潮位数据(船用潮汐表)等数据改正，并与水深数据合并；采用自动过滤和手动经验过滤相结合的方式，对水深数据进行异常值过滤；最后，根据需要生成不同分辨率的水下地形图。

“Spur and Groove”(SaG)现已成为珊瑚礁脊槽地貌普遍认可的名称，据统计，先前曾有过12种不同的称谓^[20]。统一的名称与描述形态特征的统一参数，是进行不同地区相同地貌现象对比与研究的基础。早期脊槽地貌研究常使用“宽”、“窄”等描述性词语来刻画槽谷的宽度，同时存在“宽度和空间尺度”^[21]、“波长和振幅”^[22]等定量描述脊槽形态的参数。本文在参考前人研究的基础上，结合研究区脊槽地貌的特点，定义脊槽形态定量描述的系列参数如下(图 2)：

图 2(Fig. 2)

图 2 脊槽形态参数示意图 Fig. 2 Schematic diagram of SaG morphometric parameters

脊长度(L)：沿脊顶峰线测量，脊的一端至另一端的长度；

脊宽度(Ws)：横剖面上，脊两侧边坡坡折之间的距离；

槽宽度(Wg)：横剖面上，槽两侧边坡坡折之间的距离；

脊高度(H)：脊顶到槽底的垂向距离；

空间尺度(S)：横剖面上，相邻脊顶之间的距离；

脊槽边坡坡度(α)：相邻脊槽之间的边坡上下两个坡折点连线相对于水平面的坡度角。

不同位置的脊槽横剖面形态具有一定的差异，为减少随机性，选取脊两端及中间共3组数据，计算算术平均值，以表征其平均状态，作为其形态参数。由于多波束数据采集区未能完整覆盖整个脊槽分布区(图 3)，将处理后的多波束水深图叠置于Google Earth高清影像上，进行脊长度的量算统计。在Caris HIPS & SIPS软件中提取脊槽地貌的横剖面，计量脊、槽宽度、脊高度、空间尺度和边坡坡度等形态参数。同时，在0.3 m分辨率水深图上提取脊、槽纵剖面，结合实地潜水调查影像，对比分析其粗糙度与脊槽珊瑚分布状况间的关系。

图 3(Fig. 3)

图 3 九章环礁水下暗礁高清影像(各小图中比例尺长度均为500 m) Fig. 3 Google Earth imageries of 18 submerged reefs of Jiuzhang Atoll. Scales in every small figures represent 500 m long

九章环礁口门处，水下暗礁发育(图 3)，有横跨口门的长条形珊瑚暗礁(图 3-g，h，q，r)、垂直于口门的短条形珊瑚暗礁(图 3-c，d，j，k，l)和团块状的珊瑚暗礁(图 3-m，o)。九章环礁东北部的牛轭礁已渐形成独立小环礁，部分礁坪低潮时出露；西南部的水下礁环(图 3-q，r)连续延展，基本围封了潟湖口门；西北和东南两侧的水下暗礁相对孤立排列，西北侧水下暗礁数量稍多，规模更大。

九章环礁水下暗礁普遍发育脊槽地貌，脊长介于10~500 m之间，槽宽基本小于45 m。赤瓜礁西北连续礁环(图 3-r)和m礁东侧部分脊槽延伸方向为NE-SW向，其余水下暗礁区脊槽延伸方向均为NW-SE向。18个水下暗礁发育的脊槽地貌的特征与分布情况见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 九章环礁水下暗礁脊槽地貌特征及分布 Table 1 Orientation and morphology of SaGs on each submerged reef of Jiuzhang Atoll 水下暗礁代号 脊槽地貌特征及分布 a、b、c、d 脊槽呈NW-SE向延伸，分布于珊瑚礁向海侧，垂直于向海侧边缘，脊长10~300m，槽宽3~45m e 脊槽垂直于珊瑚礁向海侧的边缘，贯穿整个珊瑚礁，脊长20~250m，槽宽5~25m f 脊槽分布于小潟湖的北、西、南三面，是低潮未能出露的环状部分的特征地貌，脊槽的延伸方向垂直于外围的珊瑚礁边缘，即指向小潟湖中心，贯穿环状珊瑚礁，脊长30~250m，槽宽3~20m g、h 脊槽延伸方向垂直于珊瑚礁向海侧边缘，贯穿条状珊瑚礁，脊长20~330m，槽宽3~35m i 脊槽延伸方向垂直于珊瑚礁向海侧边缘，脊长30~300m，槽宽3~20m j、k、l 脊槽大致NW-SE向延伸，贯穿珊瑚礁的长轴方向，脊长20~500m，槽宽3~30m m 西部半岛脊槽沿NW-SE向延伸，脊长30~260m，槽宽5~35m；东北部圆形区脊槽延伸方向垂直于珊瑚礁向海侧边缘，呈折扇状，脊长25~430m，槽宽3~25m n 两个NE-SW向延伸的条形珊瑚礁上有垂直于珊瑚礁延伸方向的脊槽分布，脊长30~220m，槽宽5~24m o、p 脊槽垂直于口门分布，脊槽断续延伸，贯穿1.2km长的珊瑚礁，脊长30~230m，槽宽3~110m q、r 脊槽延伸方向垂直于珊瑚礁外缘，横穿条状珊瑚礁，脊长30~500m，槽宽3~20m

表 1 九章环礁水下暗礁脊槽地貌特征及分布 Table 1 Orientation and morphology of SaGs on each submerged reef of Jiuzhang Atoll

九章环礁东北部牛轭礁与染青东礁之间的水下暗礁宽度较小(图 1)，脊槽界线清晰，平行排列，是研究区水下暗礁脊槽地貌的典型分布区之一。脊的延伸方向为NW-SE和近EW向，基本与水下暗礁的礁缘垂直。在375 m长的区域内，分布着21条平行或近似平行的脊，脊间为槽，脊槽相间(图 4a)。

图 4(Fig. 4)

图 4 多波束地形揭示的典型区脊槽地貌 (a)水深图(bathymetric chart)；(b)坡度图(gradient chart) Fig. 4 Typical SaG geomorphology shown in multi-beam bathymetry map

脊槽形态参数统计(表 2)显示，脊长变化较大，在20.0~198.0 m之间均有发育，平均为85.4 m；脊高平均为4.2 m，最大6.0 m，平均槽宽(8.5 m)稍大于平均脊宽(7.5 m)，脊最浅水深为7.6 m，槽最深为18.0 m；空间尺度平均24.0 m。脊槽地貌区西侧为九章环礁的潟湖，潟湖坡是脊槽地貌与潟湖的过渡，水深由15.0~16.0 m沿着W、NWW方向加深到潟湖水域的30.0~40.0 m。坡度图(图 4b)显示，潟湖部分相对平坦，主体坡度小于10°，部分点礁分布区坡度达30°；脊槽地貌分布区坡度差异较大，槽底和脊顶相对平缓，坡度小于8°；脊槽边坡坡度较大，介于30°~60°之间。脊槽横剖面(图 5b)显示，槽底平坦宽阔，呈现“U”型谷特征；脊槽边坡倾斜，部分角度较小(图 5a)。

表 2(Table 2)

表 2 典型区脊槽形态参数统计表(单位：m) Table 2 Statistics of the typical SaG morphological parameters(unit: m) 脊长 脊高 脊宽 脊水深 槽宽 槽水深 空间尺度 平均值 85.4 4.2 7.5 9.9 8.5 13.9 24.0 最大值 198.0 6.0 15.0 14.5 16.0 18.0 45.0 最小值 20.0 1.8 5.0 7.6 3.0 10.7 12.0

表 2 典型区脊槽形态参数统计表(单位：m) Table 2 Statistics of the typical SaG morphological parameters(unit: m)

图 5(Fig. 5)

图 5 脊槽横剖面 剖面位置见图 4a；剖面(a)和(b)分别为图 4a中Ⅰ和Ⅱ Fig. 5 Cross sections of SaG(location is shown in Fig. 4a, sections (a) and (b) represent Ⅰ and Ⅱ in Fig. 4a)

Google Earth影像中白色部分为珊瑚砂砾堆积的槽部，深绿色部分为珊瑚聚集的脊。0.3m分辨率的多波束地形图(图 6a)显示，脊上密集分布点状凸起，槽底相对平滑。提取位于3条脊脊顶的A、C、E共3个纵剖面和位于两条槽槽底的B、D两个纵剖面(图 6a)，5条剖面的水深折线图(图 6b)显示，槽底呈略上凸的近似平滑直线，由中部至向海坡，水深逐渐加深；脊顶水深变化小，凹凸不平，呈现珊瑚富集生长的状态。

图 6(Fig. 6)

图 6 脊槽精细地貌及脊槽水深纵剖面 Fig. 6 High resolution geomorphology (a) and water depth changes along longitudinal sections(b) of SaGs

牛轭礁、赤瓜礁等低潮出露的珊瑚礁，将九章环礁的潟湖与外侧海洋隔开；而珊瑚礁之间的口门是潟湖与外侧海洋水流交换和物质流通的通道。口门的水深由几米至几十米不等，赤瓜礁与鬼喊礁之间的口门存在水深小于25 m连续的水下暗礁，赤瓜礁与琼礁之间的口门发育有不连续的4个水深小于20 m的水下暗礁，而龙虾礁与染青沙洲之间的口门水深与潟湖水深相差不大。九章环礁的大部分潟湖口门处发育水深小于25 m的连续或不连续的水下暗礁，这些暗礁和低潮出露的干出礁共同构成了九章环礁的礁环。

九章环礁水下暗礁区发育的脊槽地貌，脊长不超过500 m，除西南方向的条形珊瑚暗礁(图 3-q，r)和脊槽横跨长轴的珊瑚暗礁(图 3-j，k，l，m)外，其余水下暗礁发育的脊槽地貌，其脊长小于300 m；除个别珊瑚暗礁(图 3-o，p)外，槽宽基本小于45 m。脊槽的延伸方向均垂直于珊瑚礁外缘(向海坡一侧)。口门处相对靠潟湖一侧的珊瑚暗礁上，脊槽延伸方向垂直于口门，即使是长条形珊瑚暗礁(图 3-j，k，l，o)，脊槽也会横跨珊瑚礁的长轴。但在口门外侧边缘的m礁上，既存在垂直于口门的NW-SE向延伸的脊槽，也发育有NE-SW向延伸的脊槽，脊槽延伸方向垂直于珊瑚礁向海侧的外缘。

在多波束数据覆盖区，水下暗礁宽度不大，脊的长度在20.0~198.0 m之间，平均长85.4 m；在整个九章环礁的水下暗礁区，脊长的极大值与水下暗礁礁环的宽度成正比，其长度一般不超过水下暗礁礁环的宽度。脊高一般不超过10 m，脊水深界于5~15 m；脊和槽几米至十几米宽；脊、槽之间边坡的坡度为30°~60°。脊上发育珊瑚，粗糙不平；槽底堆积珊瑚碎屑，相对光滑。从潟湖至外侧海洋，脊的水深变化不大，至礁缘突然增大，而槽的水深则逐渐增大，脊槽地貌主体分布于-7.6~-18.0 m水深。因此，其典型地貌模式如图 7。

图 7(Fig. 7)

图 7 九章环礁水下暗礁脊槽地貌模式 Fig. 7 The brief geomorphic pattern of SaG on submerged reefs of Jiuzhang Atoll

典型环礁存在清晰的地貌分带(图 8)：发育点礁的潟湖、松散堆积物散布相对宽浅的礁坪、激浪作用活跃相对狭窄的礁前、极度陡峭的礁坡等^[23]。坡折是相邻地貌单元的界线，礁坪与礁前间发育有礁脊，礁前与礁坡的界线是坡度变陡处。礁前又由脊槽和砂质平台两个次级地貌单元构成。除了礁前，礁坡上部也可发育脊槽地貌(chute and buttress)。因此，典型脊槽地貌主要分布在礁前和礁坡上部^[22~24]。九章环礁水下暗礁组成的礁环位于潟湖与礁坡之间，未能发育形成宽浅的礁坪，脊槽地貌横穿暗礁发育，槽道直接连通潟湖和外侧海洋，受到潟湖和外侧海洋两侧水动力的影响。礁前发育的脊，其水深由礁脊向外侧海洋逐渐加大^[22]，而研究区水下暗礁区发育的脊，其水深变化不大，至礁缘断崖式陡降。

图 8(Fig. 8)

图 8 珊瑚礁地貌分带对比(大现礁(位置见图 1中右下小图)与九章环礁) Fig. 8 Geomorphologic zonation comparison of the coral reefs(Daxian Reef(its location has shown in the small figure in low right corner in Fig. 1)vs. submerged reef of Jiuzhang Atoll)

珊瑚礁脊槽地貌分类目前主要有两种方法，一种是根据形态，另一种是根据作用机制。Gischler^[1]根据形态定性地将全球珊瑚礁脊槽地貌分为两大类：太平洋-印度洋地区“V”型脊槽和大西洋地区“U”型脊槽。马尔代夫等礁岛“V”型脊槽地貌发育宽平的脊和狭窄“V”型槽，且槽底砂砾质堆积稀疏；加勒比海“U”型脊槽地貌的脊上发育更多高大的珊瑚，且槽底具有大量的碎屑堆积。九章环礁水下暗礁区的脊槽地貌具有宽平的槽底，且堆积大量珊瑚碎屑，与“U”型脊槽类似；但其脊槽的边坡坡度为30°~60°，与“U”型脊槽直立陡峭的边坡不同，更接近“V”型脊槽倾斜的边坡。Duce等^[24]定量计算了大堡礁地区17个岛礁11430条槽的形态参数及其环境要素，根据波浪强度、脊长、平均水深将脊槽地貌分为不连接礁坪的深水脊槽、暴露于波浪高能区的脊槽、波能掩蔽区的长脊槽和波能掩蔽区的短脊槽共4类。暴露于波浪高能区的脊槽波浪暴露程度最高，平均水深3 m，脊槽边坡倾斜，槽底分布圆形珊瑚碎块，系波浪侵蚀作用而成；波能掩蔽区长脊槽(脊长> 50 m)和波能掩蔽区短脊槽(脊长 < 50 m)，平均水深4 m，脊槽边坡近乎垂直，为珊瑚生长作用主控形成。这3类脊槽平均水深3~4 m，均为连接礁坪的浅水区脊槽，唯有不连接礁坪的深水脊槽与研究区水下暗礁区的脊槽地貌类似。除了不连接礁坪的共性之外，大堡礁深水区脊槽的平均长度(75 m)和平均水深(11 m)与九章环礁水下暗礁区的脊槽也基本一致，但其空间尺度(45 m)约为研究区水下暗礁脊槽的两倍。

与连接礁坪的礁前脊槽不同，九章环礁水下暗礁脊槽受来自九章环礁的潟湖和外侧海洋两侧水流的影响，脊的水深变化不大。根据槽谷形态划分的“V”型和“U”型脊槽，不能很好地解释研究区水下暗礁脊槽地貌的发育；而依据定量化的形态参数和环境要素划分的不连接礁坪的深水脊槽、暴露于波浪高能区的脊槽、波能掩蔽区的长脊槽和波能掩蔽区的短脊槽这4类脊槽^[24]，反映了脊槽的形成机制，其中不连接礁坪的深水脊槽在一定程度上与九章环礁水下暗礁的脊槽具有较高的相似度。

水动力条件、造礁珊瑚生长等环境要素和珊瑚礁地貌之间的因果关系，构成了一个完整的形态动力学反馈。动力地貌学基于动力、沉积、地貌三者间的相互作用进行研究，珊瑚礁地貌研究还需要考虑生物过程的影响。珊瑚礁脊槽地貌发育的控制因素目前尚存在争议，主要有侵蚀作用、造礁珊瑚生长作用、初始地形及其共同作用等不同认识^{[1, 22, 24]}。马里亚纳群岛、土阿莫土群岛等太平洋珊瑚岛礁地貌的研究显示，脊槽地貌主要分布于珊瑚礁迎风侧，“V”型槽为特征，脊上发育少量抗浪珊瑚，侵蚀特征显著，认为主要受波浪、风暴等侵蚀作用控制而形成^[25~27]。Shinn^[28]发现佛罗里达南部珊瑚礁脊槽地貌发育区水动力弱，脊上布满鹿角珊瑚，脊槽边坡陡峭垂直，槽底珊瑚碎屑堆积发育，认为脊槽地貌主要受珊瑚生长作用控制而形成。Purdy^[29]则发现更新世低海面时期，碳酸盐岩受蚀形成的线状沟谷，可能是脊槽地貌发育的初始形态。

波浪动力侵蚀主控的脊槽地貌，其槽长度与波浪强度成正比^[30]。受NE向季风风浪的作用，南沙群岛珊瑚礁东北迎浪侧高能区，在激浪作用下，普遍发育脊槽地貌^[31]，永暑礁东北部形成了脊长0.5~1.0 km、脊宽10~14 m、槽深3~5 m、槽谷呈狭窄“V”型的典型侵蚀主控型脊槽地貌体系^[32](图 9)。九章环礁水下暗礁区，除西南侧的礁环(图 3-r)外，脊槽地貌均为NW-SE向延伸，与区域常浪向相垂直；且脊槽多发育于水下8~18 m水深，相对较深。同时，槽底宽阔平坦、珊瑚砂砾堆积发育，与同区域永暑礁侵蚀主控的狭窄“V”型槽谷脊槽地貌不同。夏威夷莫洛凯岛南部侵蚀主控脊槽地貌脊长与水深成正比^[22]，多波束数据覆盖的水下暗礁区发育的21个脊槽地貌的形态参数相关分析(表 3)显示，脊长、脊宽和脊高与水深的相关性不明显。显然，研究区水下暗礁脊槽地貌在脊槽延伸方向、形态特征和形态参数之间的相互关系等方面，均与现代波浪动力侵蚀而成的脊槽地貌具显著差异。脊槽地貌主要分布于潟湖口门处的暗礁区，脊槽延伸方向与礁环边缘垂直，因九章环礁主体呈NE-SW向伸展，因此脊槽多沿NW-SE向延伸，且往往横穿整个暗礁；槽宽较大，部分槽的外海侧槽口大，呈喇叭口型；加之，由外海向暗礁中部区域，槽水深呈线型递减，槽底平坦多珊瑚碎屑堆积等，这些均显示了潮流作用影响的结果。

图 9(Fig. 9)

图 9 永暑礁东北部典型侵蚀主控脊槽地貌的Google Earth影像 Fig. 9 Google Earth image of typical erosion processes dominated SaGs at northeastern Yongshu Reef

表 3(Table 3)

表 3 典型区脊槽形态参数相关分析 Table 3 Correlation matrix for water depth and morphological parameters of typical SaGs 脊长 脊高 脊宽 脊水深 脊长 脊高 0.469* 脊宽 0.610** 0.541* 脊水深 -0.164 0.351 -0.087    *在0.05水平上显著相关   * *在0.01水平上显著相关；

表 3 典型区脊槽形态参数相关分析 Table 3 Correlation matrix for water depth and morphological parameters of typical SaGs

九章环礁水下暗礁典型脊槽地貌发育区的脊长、脊宽、脊高三者之间具有正相关性(表 3)，表明脊在竖直面和水平空间上的扩展具有一致性，显示出一定的生长属性。口门区潮流较强，潮流流向近似平行于脊槽延伸方向，脊槽的地形导致拉格朗日环流的形成，脊比槽具有对珊瑚生长更有利的条件，下降流和更强的湍流使得脊部食物供给更充沛，相对更大且多变的底部剪切力使得脊部沉积物更少，更有利于珊瑚的生长^{[4, 33]}。槽底大量珊瑚碎屑堆积，是脊上珊瑚折断破碎的结果。造礁石珊瑚的高生长率和珊瑚礁高堆积速率是珊瑚礁生物地貌过程的物质基础^[34]。因此，加勒比海和大堡礁区典型珊瑚生长作用主控的脊槽多发育于3~4 m的浅水区，主体为“U”型槽，垂直生长的枝状珊瑚形成了竖直的边坡，甚至两个边坡相向收缩倾斜，形成槽口束小而槽底相对宽大的梯形横剖面^{[24, 28]}。然而，研究区水下暗礁脊槽地貌张口倾斜的“V”型边坡显然与此不同，同时，九章环礁水下暗礁脊槽地貌分布的水深亦更大。

大堡礁区域不连接礁坪的深水脊槽被认为是残留地貌，可能是全新世早期海平面上升过程中的停滞期，在浅水动力条件下以更新世珊瑚礁为基底由珊瑚生长而形成^[24]。研究显示，距今8 ka时，南沙海区海平面相对平稳，波浪作用在永暑礁-25 m水深形成波切台(浪蚀平台)和南永1井井深17.3 m的侵蚀面^[35~36]；南海北部珠江口区域同样发育了20~25 m水深的水下阶地，珠江口外陆架存在-20 m的古海岸线^[37]；海南岛东南部潟湖的浅地层剖面显示全新世和更新世的沉积界面为海平面以下20m左右^[38]。九章环礁水下暗礁槽底部水深最深20 m左右，脊槽向海侧发育水深小于25 m的砂砾质缓坡平台，多波束水深数据显示，在牛轭礁北侧尖角的西侧口门处发育宽度超过50 m的-20~-25 m水深的水下平台。因此，九章环礁乃至整个南海地区曾出现海平面相对稳定期，形成了20~25 m水深的浪蚀平台。位于永暑礁潟湖礁坪水深小于2 m处的南永1井、南永2井结果显示，更新世与全新世的界线在井深17.3 m处^[39]，该侵蚀面下井深17.8 m处的礁灰岩年龄为108 ka B.P.^[35]，是晚更新世早期海平面上升发育的珊瑚礁体。与大堡礁不连接礁坪的深水脊槽地貌相同，研究区水下暗礁脊槽地貌，可能是8 ka B.P.海平面上升过程中的停滞期，以更新世珊瑚礁残留为基底发育而成，保留至今，具有残留地貌的特点。脊槽珊瑚生长未能保持(keep-up)或者赶上(catch-up)相对海平面上升速率，故而，未能发育浅水区脊槽地貌。其原因可能与全新世快速的海平面上升^[40]、基底的断陷下沉，及造礁珊瑚的生长条件变化等有关，有待钻孔、沉积动力学、区域构造、海平面变化和古环境重建等方面的进一步深入研究。

本文利用高清遥感影像，结合实地潜水调查，对九章环礁18个水下暗礁区发育的珊瑚礁脊槽地貌进行了定性与定量分析；进而，选取典型脊槽地貌发育区，利用多波束水深测量获取的高精度水下地形数据，对21条脊槽的形态参数进行了系统的统计分析；并与加勒比海和大堡礁等经典研究区发育的珊瑚生长主控和波浪动力侵蚀作用主控的典型脊槽地貌进行对比，探讨了九章环礁水下暗礁脊槽地貌的特殊性，及其成因，获得以下主要结论：

(1) 九章环礁口门处水下暗礁普遍发育珊瑚礁脊槽地貌，仅西南侧连续水下暗礁区发育的脊槽呈NE-SW向延伸，研究区纺锤状环礁长轴两侧散布的暗礁区所发育的脊槽均呈NW-SE向排列，脊槽延伸方向垂直于水下暗礁向海侧边缘。典型脊槽地貌发育区21条脊的平均脊长85.4 m，平均脊高4.2 m，脊水深7.6~14.5 m；平均脊宽7.5 m，平均槽宽8.5 m；槽谷横剖面形态呈边坡30°~60°倾斜的“U”型；脊上发育珊瑚，粗糙不平；槽底堆积珊瑚碎屑，相对平坦。

(2) 九章环礁水下暗礁脊槽的槽部宽阔平坦，与加勒比海珊瑚礁区“U”型脊槽相似；脊槽边坡倾斜，脊部多发育低矮珊瑚，与马尔代夫珊瑚礁区“V”型脊槽类似；槽底相对平坦，水深自暗礁中部向外海近直线状逐渐增大，脊部平均水深9.9 m，不与礁坪连接，水深变化不大，至外海礁缘陡降，与大堡礁区发育的不连接礁坪的深水脊槽相似。

(3) 九章环礁水下暗礁脊槽地貌的脊长、脊宽和脊高与水深的相关性不明显，指示其与波浪动力侵蚀作用主控型的脊槽地貌具有差异；其脊长、脊高、脊宽三者间互呈正相关，显示了珊瑚生长作用对脊槽地貌发育的影响。同时，脊槽地貌的分布特点、形态特征等，亦反映了潮流动力作用的影响。研究区发育-20~-25 m水深的浪蚀平台，脊槽地貌主体分布于-7.6~-18.0 m水深，指示脊槽地貌可能发育于南海全新世早期海平面上升过程中的停滞期，主要为残留地貌，延续至今。

对研究区脊槽地貌的形成机制和演化过程的认识，还需要钻孔、沉积动力学、珊瑚礁生态学等方面的进一步综合研究。

致谢: 本文数据来自中国科学院学部咨询项目“南海海域、岛礁开发与海疆权益”与中国南海研究协同创新中心支持的2016年底南京大学南沙考察；南京大学王新洋博士等南沙考察团成员协助进行了多波束野外数据采集；高建华老师、夏非博士对论文提出了建设性意见；审稿专家和编辑部老师对论文提出了有益的修改意见，谨致谢忱。