南海諸島從何而來？

桔燈勘探

自古以來，中國南方沿海的人們就開始認識並開發南海。在被今人統稱為「更路簿」的若干明代航海志里，先民們率先給那些遙遠的島礁命名，為南海諸島打上了來自古老中國的烙印<1-2>。

更路簿 | 更路簿是對明代若干本南海航海路線志的統稱。圖源@VCG

這是距離我們十分遙遠的一片國土，一共由280多個島嶼、沙洲、暗沙和暗礁構成，散布在200萬平方千米的海域裡，島嶼面積13平方千米。它的中央是水深超過4000米的深海，是為南海海盆。這盆水的周圍分布著東沙、西沙、南沙三大群島，拱衛著南海的三個方向，在靠近中間的地方，則分布著中沙群島。

南海諸島分布圖 | 習慣上，「南海諸島」將未露出海面的暗礁、暗沙也算在其中。製圖@鞏向傑/星球科學評論

這裡風景優美，但環境惡劣，十分缺乏淡水和土壤，還有高鹽鹼、高溫、高濕等不利因素，難以通過傳統方式大規模種植莊稼，因此歷來人煙稀少。2018年，三沙市戶籍人口為630人，其中常住人口只有約500餘人（不含守島部隊）<3>。

西沙宣德環礁永興島上的小碼頭 | 永興島的這個碼頭燈塔，已經成為西沙旅遊打卡地。圖源@VCG

很少有人意識到，在比「自古以來」更久遠的時光里，死亡的力量塑造了這片海洋國土。一代代珊瑚在南海向死而生，一座座火山在南海走向消亡，這究竟是一片怎樣的蔚藍？

01

向死而生的珊瑚

珊瑚是南海絕大部分島嶼的建造者，除了西沙群島的高尖石島完全由火山岩構成之外，其他的島、洲、灘、礁都是珊瑚的傑作。

西沙宣德環礁趙述島近岸的珊瑚 | 這塊珊瑚頑強地生活在海浪洶湧的近岸海底，它的周圍是海浪把古代珊瑚磨碎形成的珊瑚砂。顯然，這塊珊瑚未來的命運不會太妙。圖源@VCG

這是一種有趣的小動物，每個珊瑚蟲個體的尺寸僅有幾厘米大，卻能夠以群體的力量組成體型龐大的珊瑚。它們大多數生活在海水深度不超過50米的熱帶淺海，只有少數品種生活在深海和溫帶。

一根珊瑚枝丫上的若干珊瑚蟲 | 珊瑚的顏色來自細胞內共生的藻類，藻類光合作用製作養料，這是珊瑚重要的營養來源之一。圖源@VCG

每個微小的珊瑚蟲個體都會從海水裡吸收碳酸鈣，用它作為原料製造骨骼。當每個珊瑚蟲都在底部製造骨骼時，珊瑚便能向上方或側面生長。

珊瑚蟲結構示意圖 |

珊瑚蟲之間以肉質的膜相連，這層膜包裹住內部的碳酸鈣骨骼。當珊瑚蟲生長時，在活體底部生成骨骼，像砌磚一樣使珊瑚長大。圖源@Emilymeng.com

到了繁殖後代時，它們要麼選擇偷懶的無性生殖，通過出芽的方式，複製出無數個迷你版自己，繁殖出龐大的枝丫或褶皺。

正在出芽的幼體珊瑚蟲| 珊瑚蟲在其生命的任何時間都可以進行出芽生殖，即使是這麼小的珊瑚蟲，也開始複製自己。圖源@Secore.org

要麼選擇正經的有性生殖，製造一大批生殖細胞，然後選一個良辰吉日，集體將精子和卵子排進海洋。這些生殖細胞將在一片混沌里形成受精卵，隨波逐流。只有這樣，沒有腿的珊瑚才能在海洋里到處遷移，在新的地方開始新生命。

珊瑚集體釋放生殖細胞 | 珊瑚釋放生殖細胞遵循一定的周期，通常出現集體生殖的行為，甚為壯觀。圖源@VCG

珊瑚的死亡卻是一個比較模糊的話題。

作為個體的珊瑚蟲壽命短暫，通常只能生存數年。但作為群體的珊瑚卻有更加漫長的生命，持續的出芽繁殖能夠不斷產生新個體，使珊瑚持續生存下去，壽命可達到數百年或者更久<4>。

一個幼體珊瑚蟲在老的珊瑚上開始生長 | 一個幼年珊瑚落在一塊已經死亡的珊瑚碎塊上，通過出芽生殖的方式複製自己，在周圍形成3個更小的珊瑚蟲，有兩個甚至尚未成型。圖源@Coralsoftheworld.org<5>

活著的珊瑚和死了的珊瑚彼此交織，彼此重疊，共同粘合成規模巨大的珊瑚礁，成為海底岩石的一部分。它們有著極為漫長的「壽命」，因為總是會有年輕的珊瑚不斷長成。只有外部環境的劇烈變化才會使珊瑚礁大面積死亡，例如海平面劇烈升降、海水溫度激烈動盪等，這些事件發生的節律決定了一大片珊瑚礁的生命。

近年來，全球變暖造成海水異常升溫，已經在世界多個地方造成大範圍的珊瑚白化。白化的珊瑚失去了共生藻類，缺少了重要的營養來源，很快便會因營養不良而死。

澳大利亞大堡礁出現的大片白化珊瑚 | 近幾年，由於海水異常升溫，澳大利亞大堡礁的許多珊瑚排出體內共生的蟲黃藻，發生大面積的白化。失去了蟲黃藻提供的養分，白化珊瑚很快就會死亡。圖源@VCG

當環境重新變得適宜時，又會有受精卵漂落到死亡珊瑚的骨骼上，再度繁衍出一片珊瑚礁。

海底的「熱帶雨林」 | 珊瑚礁是一個龐大的生態系統，以珊瑚為基石，孕育了多種海洋生物。圖中紅色的活珊瑚生長在一些已經死亡的珊瑚骨骼上，生死重疊。圖源@VCG

總之，生與死的界限，在珊瑚的世界裡往往十分模糊。

珊瑚礁既是它們生前的家園，也是死後的墳墓。活珊瑚和死珊瑚彼此嵌套，維繫著一整個珊瑚礁的生生不息。它們依託著海岸、海底、海山頂部或已有礁體不斷生長、死亡、堆積，使珊瑚礁始終向著海面生長。

珊瑚礁的各種類型 | 向上生長是珊瑚礁的基本特徵。圖源@文獻<6>

但過於靠近海面卻會給整個珊瑚礁帶來滅頂之災。

海嘯、颱風、天文大潮都會帶來強大的海浪，把身姿過於招展的珊瑚打碎，沖刷成碎塊（礫）和細小顆粒（砂），堆積在珊瑚礁上。

浪涌過處，珊瑚飽受摧殘 | 太過招展的品種在波浪強烈的淺海難以生存，這裡的海底也常有很多碎珊瑚。圖源@VCG

當礁盤足夠大時，海浪的能量很快就被損耗，珊瑚砂礫最終會堆積在礁盤的某處，在水下時是為暗沙或灘，露出水面時則成為沙洲或島嶼。這樣形成的島也叫作灰砂島，「灰」取自「石灰」，用來表示這些砂礫的碳酸鈣質地。

西沙群島中建島 | 中建島具有一個獨立的礁盤，在礁盤中間，海浪堆積出一個灰砂島。圖源@VCG

海浪將碎珊瑚堆積起來 | 在灰砂島的海岸上，碎珊瑚十分常見。圖源@VCG

在南海，這樣的灰砂島（包括沙洲）至少有49個，其中東沙群島僅有1個，南沙群島有17個，剩下的31個全都分布在西沙群島<7>，中沙群島則沒有常年露出海面的灰砂島。

它們大小不一，長度從數十米到數千米不等。小的灰砂島僅僅是高出海平面一點的沙洲，經常被大浪改變形狀。稍微大一些的島上，漁民們可能會修建房屋和港灣，作為打魚途中歇腳和生活的場所。

西沙永樂環礁銀嶼島| 人們在左邊稍大的灰砂島上蓋起房屋，而右邊的沙洲太小且形狀頻繁變化，沒法住人。更多的珊瑚砂在礁盤上堆積、粘合，暗色的零散珊瑚點綴其間。圖源@VCG

露出海面的灰砂島能夠承接降水，如果面積足夠大，就能將可觀的淡水儲存在地下的珊瑚砂礫中，與周圍海水達成某種動態平衡，形成島嶼地下的淡水透鏡體<7-9>。

珊瑚礁灰砂島淡水透鏡體示意圖 |

灰砂島的淡水不是「自古以來」，而是先有灰砂島才有淡水透鏡體。換言之，近幾年的南海人工填島工程也順便造出了幾處地下淡水資源。該圖依據馬紹爾群島Roi-Namur島的實際情況繪製。圖源@文獻<9>

有了淡水，植物自然會占據島嶼，進一步吸引昆蟲、鳥類繁衍生息。而動物糞便和動植物遺骸腐爛產生的有機質，又會加速灰砂向土壤轉變，促使更高級的植物落地生根。

原本荒蕪的珊瑚亂葬崗，也便重新富於生機。

西沙宣德環礁七連嶼的灰砂島和植被 | 遠處兩個較小的灰砂島規模太小，植被不豐，或許是露出海面時間不久，也可能是淡水規模太小。其他較大的島嶼上則鬱鬱蔥蔥。圖源@VCG

較穩定的大島往往有著豐富的地下水和茂盛的植被，例如永興島。它不僅是南海諸島里最大的島嶼，也有較豐富的地下淡水資源，養活了種類繁多的的野生動植物<10>。但由於頻繁的人類活動和無序利用，地下水資源現已遭到破壞，不再適宜飲用。

西沙宣德環礁永興島航拍 | 左上方的小島名為石島，現在已因填海與永興島連成一體。石島不是灰砂島，而是南海地區唯一的石灰岩島嶼，由古代灰砂島上的砂丘轉化為岩石形成。圖源@VCG

又如甘泉島，因地下水甘甜爽口而得名。至少在唐宋時期，先民們就在島上開鑿水井，作為一處取水、居住之所，遺留下大量鐵鍋、陶器碎片和食物殘渣<11>，相關遺蹟留存至今，是我國最南邊的文物重點保護單位。

從海面遠眺甘泉島 | 碧藍的海水宛若寶石，蔥鬱的植被充滿生機，難以想像古人在這個小島上曾經過著怎樣的生活。圖源@VCG

從生到死，珊瑚完成了自己的使命，將身軀轉化為南海諸島。從死到生，裸露的灰砂島因蓄積地下水，而變得生機盎然。生存與死亡，以這樣的方式在南海演繹了數千萬年。但這一切還缺少重要的一環：是什麼在帶著珊瑚和珊瑚礁沉浮於海？

02

走向死亡的火山

南海其實可以算做中國火山最多的國土，只是它們都隱藏在海水以下。

遙遠的歲月里，大規模的岩漿曾經從南海海底的薄弱處噴出。岩漿活動既幫助南海海盆在大約3400萬年前開始擴張變深，也在1600萬年前擴張結束後，繼續製造數不勝數的大小火山<12-15>。

當代海底火山噴發景象 | 岩漿遇到冰冷的海水，快速轉變為細小的碎渣，堆積成水下火山，並可以隨波逐流，散布在範圍巨大的海底。圖源@NOAA/美國國家海洋和大氣管理局

如果噴發足夠強大和持久，火山便會越堆越高，甚至露出海面形成火山島。

日本東京都小笠原群島的Nijima火山島噴發場景和增長過程 | 這是近年來日本新噴發形成的一個火山島，從2013年11月持續到2017年，形成一個面積達2.43平方千米的火山島。2018年1月，日本政府宣布國土面積增長了2.32平方千米，很大程度拜該島所賜。下圖中的「平成25年」是2013年。圖源@日本海上警衛廳、日本國土地理院

高尖石島是整個南海四大群島中，唯一一個火山岩島嶼，雖然只有五、六米高，但卻是南海古代火山活動的一個縮影<16-17>。它曾是海面上的一座小火山，最近一次噴發可能是170萬年前。海浪早已將火山的山體沖刷殆盡，僅留下一個小島，述說過往。

高尖石島影像 | 作為南海四群島中唯一的火山島，它有著與其他島嶼截然不同的深色外觀。圖源：社交媒體截圖。

類似的火山遺骸遍布南海，這些死亡的古老火山給南海帶來兩種景觀，分別是海面之下的海山，和海面附近的環礁。

在水深超過4000米的南海海盆，眾多海底火山猶如定海神針拔「地」而起，成為四壁陡峭的海山。僅在海盆中部，高出海底1000米以上的海山有20多座，高于海底400-1000米的海山則有27座<18>。

西沙和南沙海域也有不計其數的低矮海山和海丘，它們中的一部分可能是死去的火山，但也有一部分可能是被淹沒的陸地丘陵<19-21>。

南海海底地形立體模型 | 圖中海底最深、相對平坦的範圍是南海海盆，那些從海底升起的細柱即為海山，尤其以南海海盆中部的海山最為明顯，屬於中沙群島的範疇。在南沙和西沙海域，也可見一些略小的海山。海底火山是海山的主要成因，特別是在遠離大陸架的深海。在大陸架和陸坡附近，海山也可能由陸上丘陵轉化而來。圖源@文獻<22>

環礁則是更為人們熟悉的景觀，它的形成常常與海底火山有著密切的聯繫。

當一座新生的火山從海底誕生，它會首先堆成一座海山。海山越長越高，衝破海面後便轉變為火山島。如果這個火山島恰好出現在熱帶海域，珊瑚很快就會在它的四周生長，形成裙礁。

印度尼西亞班達群島的裙礁景觀 | 班達群島是一系列依然年輕的火山島，它們的周圍生長了珊瑚礁，像短裙一樣「遮蓋」著火山島的沿岸，被稱作裙礁。圖源@VCG

時過境遷，當火山完全停止噴發後，火山島也就不再長高擴大。它會在海浪沖刷和海底沉降的雙重作用下，漸漸下沉，啟動死亡的進程。

如果火山島沉降得較慢，裙礁會繼續向上生長，最終把火山島包圍起來，形成堡礁和潟湖。

法屬玻里尼西亞的波拉波拉火山島及其周圍的堡礁 | 堡礁阻擋了來自外海的海浪，白色的浪花圍繞堡礁破碎。這裡水流強勁，氧氣充沛，常有上升流帶來營養物質，所以是珊瑚生長的理想場所。在堡礁內，是水體較安靜的淺水潟湖。圖源@VCG

火山島如果繼續緩慢沉降，最終消失于波濤中以後，圍繞它的堡礁便有了新的名字，環礁。在環礁內部，昔日曾經是島嶼的位置，如今卻變成了巨大的礁盤或者潟湖。

這一演化規律最早由達爾文提出，現已成為解釋環礁形成的經典理論，被人們廣泛接受。而它實際上就是一座火山島從生到死的一種常見方式。

火山島和珊瑚礁的不同演化階段可以對應不同的島嶼 | 海底地殼並不是鐵板一塊，同樣存在地殼運動，帶著火山一起沉降或抬升。圖源@IPCC AR5 報告

黃岩島就位於一個巨大的環礁上，礁盤最大直徑約23千米，中心潟湖最大直徑約17千米，最深處20米，最高的礁盤距離海面也有半米以上的距離<23>，只有在低潮時才會有幾塊小礁石露出海面，看起來其貌不揚。

黃岩島衛星影像 | 2004年拍攝的黃岩島衛星影像。圖源@Wikimedia

但在海平面以下，它卻是一座巨大的海山，底部直徑最寬處超過50千米，頂底垂直落差超過4200米。這是一座從海底崛起的大型火山，無論是底部寬度還是頂底落差，都要遠大於中國陸上最大火山，長白山。它的最近一次噴發大約發生在700萬年前<21,

24>，隨後便再無噴發，漸漸沉到水下，變成環礁，走向死亡。

黃岩島海山及其周圍區域的海底地形立體圖和海底剖面解釋 | 黃岩島是一個巨大的海底火山，頂底高差達到4000米。在它的底部，探測到了大規模的火山侵入岩體和岩漿上涌通道。珍貝海山的頂面位於水下1480米，漲中海山的頂面位於水下1290米<26>。圖源@文獻<24>

位於西沙群島永樂環礁的琛航島也已被證實存在火山成因。在880米厚的珊瑚礁石灰岩下方，有著1900萬年前的火山噴發產物<16, 25>，這說明永樂環礁至少曾有過一座古火山，只是如今早已死亡，隨海底緩緩沉降，被數百米厚的珊瑚礁石灰岩深深埋藏。

西沙群島永樂環礁 | 琛航島位於上圖環礁的八點鐘方位，而著名的永樂藍洞則位於四點鐘方位。圖源@VCG

黃岩島和琛航島體現了一種緩慢的火山死亡方式，火山沉降的速度小於等於珊瑚礁向上生長的速率，後者可以一直處於淺海的環境裡，保持環礁或礁盤的模樣。

若火山突然加速沉降，超過珊瑚礁向上生長的速率，就會讓珊瑚礁一起殉葬。在西太平洋，人們叫它平頂海山（guyot），那些原本在海面附近形成的珊瑚礁，現在已經沉入數百甚至數千米深的海底<27-28>，在黑暗、高壓和低溫的海水裡逐漸死亡。

平頂海山結構示意圖 | 磚塊紋表示的是珊瑚礁石灰岩，它們原本在海面附近緩慢生長，後因火山快速沉降而沒入深淵，在頂部堆積遠洋深海沉積物。圖源@文獻<28>

人們在南海發現了許多平頂海山<19>，甚至連頂部不那麼平整的玳瑁海山，也通過鑽井採樣證實具有類似的地層結構<26>。它的山頂現在已經位於1978米深的水下，說明南海的火山常常帶著自身頂部的環礁一起步入深淵，這是一種激烈的死亡方式。

南海海盆中部主要海山的位置分布圖 | 玳瑁海山位於南海海盆北部。圖源@文獻<30>

緩慢和激烈的火山死亡方式在南海共存，左右著珊瑚的命運，同時造就了南海的海面環礁和深海海山，將南海塑造成今日的模樣。

南沙群島司令環礁航拍 | 有一種觀點認為，南沙海域的「島下必有火山」<29>，但目前我國學者並沒有本區的鑽井資料來證實或者證偽。圖源@VCG

除了死亡的火山，南海同樣也有著沉沒的陸地和丘陵<29，31-35>，它們用更加龐大的身軀承載珊瑚的生長，在更大的時間跨度上左右珊瑚的命運。歷經數千萬年，形成了西沙和中沙的大型珊瑚礁群。從某種意義上，這也是一種死亡，是大地陸沉式的死亡。

火山的死亡和陸地的死亡，最後全都匯聚到珊瑚的死亡上；各種宏大的或者細小的力量彼此交融，最終也全部匯聚到了珊瑚的身上。

珊瑚，就這樣被強行賦予了一種重任，在自身努力奮鬥成更大的珊瑚礁時，也被納入了南海演變的歷史大進程，塑造了今日我們可以感知的南海諸島。

西沙永興島海灘 | 細膩的珊瑚砂和大塊的珊瑚礫混合在一起。常年的海浪負責堆積細砂，偶爾發生的強浪負責堆積大塊珊瑚。圖源@VCG

無論南海將要去向哪裡，珊瑚就在那裡。

無論南海的火山會變成什麼樣子，珊瑚礁們就在那裡。

無論生還是死，珊瑚都會在那一抹遙遠的蔚藍里，繼續譜寫南海的故事，留給人們去不斷探尋，直到天荒地老。