制约海南岛大地构造格局的南碧沟组构造地层问题

■制约海南岛大地构造格局的南碧沟组构造地层问题

项目来源:国家自然科学基金委员会

起止年限:2006—2008年

项目负责:张业明

主要完成人:张业明，张仁杰

成果概况:军营—邦溪—晨星—屯昌构造带分布的南碧沟组地层，为一套经历了强烈变形改造和变质再造的层状岩系。邦溪地区的南碧沟组划分为构造岩片和变质泥质岩—变质基性岩两个构造地层单元。呈构造产出的变基性岩与洋中脊玄武岩相似，属于被肢解的蛇绿岩残片。晨星—屯昌一线的层状变质岩系解体为奥陶纪南碧沟组、二叠纪峨查组和变基性火山岩三个地层单元，其中峨查组上部硅质岩中含放射虫及少量海绵骨针化石。东方地区的南碧沟组下部归为元古代，上部南碧沟组主体为一套浅变质的泥质岩石，局部含有变质基性岩。根据腕足类、珊瑚、三叶虫、牙形刺、胞石等相当丰富的化石，认为南好组包括了从早志留世到晚石炭世等不同时代的地层。首次发现了最丰富、较可靠的杜内期腕足动物群。进一步确定存在海西—印支期后碰撞早期（同逆冲期）的（强）过铝花岗岩＋钾玄质侵入岩＋高钾钙碱性镁铁质及花岗质侵入岩，其锆石SHRIMP年龄为278Ma±7Ma～262Ma±3Ma。在海南岛西北部发现了海西期的钾玄岩系列的侵入岩。论述了海南岛晚古生代多阶段大地构造演化，认为海南岛是东古特提斯洋的组成部分。详细内容如下。

1.海南岛南碧沟组研究

研究了军营—邦溪—晨星—屯昌构造带和位于东方县江边乡南捉沟的南碧沟组命名剖面，采集了变基性火山岩样和微体古生物化石样品。研究认为沿军营—邦溪—晨星—屯昌构造带分布的南碧沟组地层，实际为一套经历了强烈变形改造和变质再造的层状岩系。邦溪地区的南碧沟组是由不同时代地层和岩石组成的构造地层体，具有构造混杂岩的特点，划分为构造岩片和变质泥质岩—变质基性岩两个构造地层单元。根据同位素地球化学研究结果，这种呈构造产出的变基性岩与洋中脊玄武岩相似，属于被肢解的蛇绿岩残片。晨星屯昌一线的层状变质岩系解体为奥陶纪南碧沟组、二叠纪峨查组和变基性火山岩3个地层单元，其中峨查组上部硅岩中含放射虫及少量海绵骨针化石。东方地区的南碧沟组组成较为简单。根据地层对比，将其下部归为元古代，上部的南碧沟组主体为一套浅变质的泥质岩石，局部含有变质基性岩。根据镜下鉴定，地层中的层状构造面也是构造置换形成的，原始层理不复存在。

东方地区的南碧沟组与军营—邦溪—晨星—屯昌构造带分布的南碧沟组地层可以对比，它们整体构成一条分割海南岛中部和北部两个构造块体的近东西向的构造带。造成目前这样的分布格局，是北北东向戈枕韧性剪切带左行扭动的结果。

2.海南岛南好组研究

南好组是海南岛下石炭统使用最广泛的地层单元之一，然而该组含义不清。本项目进一步证实该组事实上包括了从早志留世到晚石炭世等不同时代地层，为正确建立该岛晚古生代地层和重新认识构造演化历史提供了新的证据。

（1）保亭地区南好组命名剖面（选层型）采获早志留世腹足类Homotomasp.、腕足类Xinanospirifer sp.及竹节石Tentacalites等，该处南好组改划为下志留统足赛岭组。鉴于岛南部无可靠下石炭统，建议废弃南好组一名。

（2）据发现的胞石（几丁虫）Eisenachitina costor，Grahanichitina pilosa，Lagenochitina amottensis等，岛西北部白沙县金波地区原称南好组第二段改定为中泥盆统。

（3）据发现的牙形刺化石Palmatolepis gracilis gracilis，P.gracilis aigmoidalis，Polygnathus germanus等，昌江县石碌鸡实地区原称南好组第四段改定为上泥盆统法门阶，新命名昌江组。

（4）据牙形刺化石Siphonodella isostiichaS.cooperi组合及珊瑚化石Pseudouralla irregularis等，昌江县石碌鸡实一带原称南好组第四段上部确定为下石炭统杜内阶，新命名鸡实组。

（5）据据牙形刺化石Mesogondolella clarhi组合，石碌鸡心地区原称南好组第三段改定为上石炭统滑石板阶，确定以往建立的南好组第一段—第四段层序大部颠倒。

3.海南岛早石炭世早期动物群研究

本项研究于白沙县金波地区首次发现相当丰富的早石炭世腕足类化石及共生的腹足类、三叶虫、（床板）珊瑚等化石。其中腕足类包括Spirifer aubgandis、Unispirifer extenus、Fusella tornacensis、Punctospirifen insculp、Marginatia huagiaoensis、Palaeochoris sp.Megachonetes sp.共22属30种。以往海南岛虽有早石炭世腕足类化石报道，但缺乏系统研究。本项研究采获的是迄今发现的最丰富、较可靠的杜内期腕足动物群。以石燕贝为优势的该动物群在生物区系方面较特殊，它与扬子区系有一定差别，而与北方区系有较多相似性。为进一步探讨海南岛早石炭世构造古地理格局及演化提供了新线索。

4.海南岛海西—印支期花岗岩研究

（1）海南岛花岗岩分布广泛，类型众多，是了解和认识海南岛大地构造演化历史的一把钥匙。随着同位素年代学工作的不断深入，逐渐认识到海南岛花岗岩的主体形成时代为海西—印支期。但长期以来，对海南岛花岗岩的形成环境及其大地构造意义存在不同看法。在本项研究中，我们取得的一项重要进展是，在海南岛进一步确定存在海西—印支期后碰撞早期（同逆冲期）的（强）过铝花岗岩＋钾玄质侵入岩＋高钾钙碱性镁铁质及花岗质侵入岩，其锆石SHRIMP年龄为278Ma±7Ma～262Ma±3Ma。根据已获得的资料可以推断，后碰撞启动的时间为278Ma，自278Ma至262Ma，由于俯冲板片断离，热软流圈上涌，海南岛经历了一次岩石圈和地壳的较明显减薄，并引起较大规模的岩浆活动。

海南岛后碰撞早期的侵入岩岩石组合与阿尔卑斯、古元古代瑞芬造山带、新元古代东非造山带、北非地区的泛非造山带、喜马拉雅造山带等许多造山带存在许多相似性，但也有一些差别。在海南地区，该岩石组合中仅有小到中型的（强）过铝花岗岩和钾玄质侵入岩，但高钾钙碱性侵入岩的规模却较大；而在喜马拉雅山后碰撞的钙碱性花岗岩是罕见的或缺乏的，在阿尔卑斯山也仅为小到中型；华力西造山带中后碰撞的强过铝花岗岩及钙碱性花岗岩都较发育，但钾玄质侵入岩仅零星出露；北非地区的泛非造山带在同逆冲期仅发育了大量高钾钙碱性花岗岩。造成这些差异可能主要与造山带中地壳加厚程度及岩浆底侵程度有关。

（2）根据海南和华南三叠纪时出现碱性岩、A型（或SA型）花岗岩、高钾钙碱性花岗岩、强过铝花岗岩和拉斑玄武质镁铁侵入岩等岩石组合，以及这些岩石绝大多数表现为块状构造，提出该区印支期时处于后造山环境，岩石圈和地壳再次发生了更大范围的伸展减薄，引起了强烈的壳、幔岩浆作用（面状分布），其触发的动力学机制可能是岩石圈拆沉。并且认为华南的印支期（三叠纪）构造—岩浆活动是海西期造山事件连续演化的结果，不应划分出独立的印支期造山事件或印支旋回。

（3）对海南西北部海西期活动陆缘（或岛弧）阶段的侵入岩的初步地球化学研究，存在钾玄岩系列和钙碱性系列两套岩石组合。其中钾玄岩系列的岩石是本次新解体出来的。

5.海南岛晚古生代大地构造演化

晚古生代时期，海南岛沉积了早石炭世—二叠纪以南好组、青天峡组、峨查组、鹅顶组和南龙组等为代表的碎屑岩—碳酸盐岩系。根据在南好组中相继采获的化石，将海南岛晚古生代历史记录向前推至中泥盆统。根据在邦溪—晨星一带发现的晚古生代的NMORB型变基性岩和出露的晚古生代放射虫硅质岩等分析，这一时期，海南岛已经进入大洋构造发展阶段。

海西—印支期构造事件导致琼中与琼北两个微地块拼接，对接带沿军营—邦溪—晨星或东方—军营—邦溪—晨星分布，在军营—邦溪—晨星一带发现构造混杂岩及构造产出的NMORB型变基性岩。这期对接事件在海南岛的突出表现是伴随了大规模花岗岩岩浆的侵入。同位素岩石地球化学研究表明，不同阶段的花岗岩形成于不同的构造环境，深部岩浆活动经历了从早二叠世大陆边缘、中晚二叠世同造山、早三叠世早期造山后隆升、早三叠世晚期—中三叠世晚造山及后造山等动力学演变过程，由此揭示海南岛海西—印支期造山事件始于早二叠世，终于早三叠世。在三亚地区，迄今尚未发现海西期岩浆活动迹象。该区虽有印支期（晚三叠世）岩体（如六道岭单元）出露，但与北部相比，其发育强度大为减弱，二者在岩石特点及形成环境等方面也存在显著差异。

目前普遍认为，我国云南的金沙江和双沟蛇绿岩以及越南北部的松马蛇绿岩代表了华南和印支两大地块之间残余的东古特提斯洋组分，而海南岛邦溪—晨星NMORB型变基性岩的形成时代和地球化学特征完全可以与这些地区的蛇绿岩进行对比，因此，有理由推测这一时期的海南岛可能成为古特提斯洋的东延部分。

（张红杰　编）