西沙群岛的形成主要与地质构造和海洋环境有关，其形成是地壳运动、珊瑚礁发育、海平面变化和共同作用的结果，经历了漫长的地质过程。

对于现在西沙群岛的形成可归纳为三种作用，即火山成岛作用、风成作用、潮汐和波浪作用。

其中火山形成的高尖石是南海北部第四纪火山活动史的见证。而风力作用与潮汐波浪作用加上适宜的礁坪位置是西沙碳酸盐岛屿形成的主要控制因素。风成作用在珊瑚礁区对碳酸盐岛屿的形成是一种建设性的沉积营力，其为岛屿的形成奠定了基础，而正常气候条件下的潮汐与波浪运动在成岛中起着辅助作用。

西沙群岛的诸多岛屿中，高尖石是由含生物屑的波屑-岩屑凝灰砾岩、波基辉橄岩等组成的岩石小岛，为第四纪火山喷发作用产物。除此之外，其他岛屿在性质上属于珊瑚岛，即由珊瑚碎屑堆积而成。珊瑚生长对环境条件要求极为苛刻，其只能生活在特定水深、温度和盐度的海水中。

根据达尔文的珊瑚礁形成理论，珊瑚虫一般附着在死亡的火山上生长，死亡的珊瑚虫慢慢积累，火山逐渐下沉，最终形成环礁。西沙群岛的珊瑚礁相沉积慢慢积累露出海面，逐渐形成岛屿。

宣德群岛和永乐群岛均发育在不完整的环礁之内。

按照时间的先后顺序，可以将西沙群岛珊瑚礁沉积物出露海面划分岛屿的时间划分为四期。

（1）高尖石岛期：高尖石岛波基辉橄岩同位素年龄为2.7 Ma，形成于晚第三纪，这是西沙海域目前所见最老的岛屿。

（2）石岛期：迄今为止，石岛风成生物砂屑灰岩的 14C年龄数据很多，解释虽众多，但先于其他碳酸盐岛屿形成无异议。何起祥等认为石岛风成沉积物形成于末次冰期（距今11000到65000 年间），即晚更新世晚期。

石岛（摄影：霍达）

（3）永兴岛期：这是西沙群岛的主要成岛时期。甘泉岛、北岛、赵述岛、珊瑚岛、琛航岛等具有相似地貌特征和相似的高程（3〜6m），属同期产物。这些岛屿上的珊瑚砾屑灰岩可能是在距今五六千年的中全新世适宜期形成的。

赵述岛（摄影：霍达）

（4）沙洲期：根据西沙各沙洲的物理特征如高程、形态、景观和沉积物的特征，估算的形成时间为距今2000〜2500年，主要是晚全新世早期的沉积物。

北沙洲、中沙洲、南沙州 （摄影：霍达）

南沙州（摄影：霍达）

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