■制約海南島大地構(gòu)造格局的南碧溝組構(gòu)造地層問題

項目來源:國家自然科學(xué)基金委員會

起止年限:2006—2008年

項目負責(zé):張業(yè)明

主要完成人:張業(yè)明，張仁杰

成果概況:軍營—邦溪—晨星—屯昌構(gòu)造帶分布的南碧溝組地層，為一套經(jīng)歷了強烈變形改造和變質(zhì)再造的層狀巖系。邦溪地區(qū)的南碧溝組劃分為構(gòu)造巖片和變質(zhì)泥質(zhì)巖—變質(zhì)基性巖兩個構(gòu)造地層單元。呈構(gòu)造產(chǎn)出的變基性巖與洋中脊玄武巖相似，屬于被肢解的蛇綠巖殘片。晨星—屯昌一線的層狀變質(zhì)巖系解體為奧陶紀(jì)南碧溝組、二疊紀(jì)峨查組和變基性火山巖三個地層單元，其中峨查組上部硅質(zhì)巖中含放射蟲及少量海綿骨針化石。東方地區(qū)的南碧溝組下部歸為元古代，上部南碧溝組主體為一套淺變質(zhì)的泥質(zhì)巖石，局部含有變質(zhì)基性巖。根據(jù)腕足類、珊瑚、三葉蟲、牙形刺、胞石等相當(dāng)豐富的化石，認為南好組包括了從早志留世到晚石炭世等不同時代的地層。首次發(fā)現(xiàn)了最豐富、較可靠的杜內(nèi)期腕足動物群。進一步確定存在海西—印支期后碰撞早期（同逆沖期）的（強）過鋁花崗巖＋鉀玄質(zhì)侵入巖＋高鉀鈣堿性鎂鐵質(zhì)及花崗質(zhì)侵入巖，其鋯石SHRIMP年齡為278Ma±7Ma～262Ma±3Ma。在海南島西北部發(fā)現(xiàn)了海西期的鉀玄巖系列的侵入巖。論述了海南島晚古生代多階段大地構(gòu)造演化，認為海南島是東古特提斯洋的組成部分。詳細內(nèi)容如下。

1.海南島南碧溝組研究

研究了軍營—邦溪—晨星—屯昌構(gòu)造帶和位于東方縣江邊鄉(xiāng)南捉溝的南碧溝組命名剖面，采集了變基性火山巖樣和微體古生物化石樣品。研究認為沿軍營—邦溪—晨星—屯昌構(gòu)造帶分布的南碧溝組地層，實際為一套經(jīng)歷了強烈變形改造和變質(zhì)再造的層狀巖系。邦溪地區(qū)的南碧溝組是由不同時代地層和巖石組成的構(gòu)造地層體，具有構(gòu)造混雜巖的特點，劃分為構(gòu)造巖片和變質(zhì)泥質(zhì)巖—變質(zhì)基性巖兩個構(gòu)造地層單元。根據(jù)同位素地球化學(xué)研究結(jié)果，這種呈構(gòu)造產(chǎn)出的變基性巖與洋中脊玄武巖相似，屬于被肢解的蛇綠巖殘片。晨星屯昌一線的層狀變質(zhì)巖系解體為奧陶紀(jì)南碧溝組、二疊紀(jì)峨查組和變基性火山巖3個地層單元，其中峨查組上部硅巖中含放射蟲及少量海綿骨針化石。東方地區(qū)的南碧溝組組成較為簡單。根據(jù)地層對比，將其下部歸為元古代，上部的南碧溝組主體為一套淺變質(zhì)的泥質(zhì)巖石，局部含有變質(zhì)基性巖。根據(jù)鏡下鑒定，地層中的層狀構(gòu)造面也是構(gòu)造置換形成的，原始層理不復(fù)存在。

東方地區(qū)的南碧溝組與軍營—邦溪—晨星—屯昌構(gòu)造帶分布的南碧溝組地層可以對比，它們整體構(gòu)成一條分割海南島中部和北部兩個構(gòu)造塊體的近東西向的構(gòu)造帶。造成目前這樣的分布格局，是北北東向戈枕韌性剪切帶左行扭動的結(jié)果。

2.海南島南好組研究

南好組是海南島下石炭統(tǒng)使用最廣泛的地層單元之一，然而該組含義不清。本項目進一步證實該組事實上包括了從早志留世到晚石炭世等不同時代地層，為正確建立該島晚古生代地層和重新認識構(gòu)造演化歷史提供了新的證據(jù)。

（1）保亭地區(qū)南好組命名剖面（選層型）采獲早志留世腹足類Homotomasp.、腕足類Xinanospirifer sp.及竹節(jié)石Tentacalites等，該處南好組改劃為下志留統(tǒng)足賽嶺組。鑒于島南部無可靠下石炭統(tǒng)，建議廢棄南好組一名。

（2）據(jù)發(fā)現(xiàn)的胞石（幾丁蟲）Eisenachitina costor，Grahanichitina pilosa，Lagenochitina amottensis等，島西北部白沙縣金波地區(qū)原稱南好組第二段改定為中泥盆統(tǒng)。

（3）據(jù)發(fā)現(xiàn)的牙形刺化石Palmatolepis gracilis gracilis，P.gracilis aigmoidalis，Polygnathus germanus等，昌江縣石碌雞實地區(qū)原稱南好組第四段改定為上泥盆統(tǒng)法門階，新命名昌江組。

（4）據(jù)牙形刺化石Siphonodella isostiichaS.cooperi組合及珊瑚化石Pseudouralla irregularis等，昌江縣石碌雞實一帶原稱南好組第四段上部確定為下石炭統(tǒng)杜內(nèi)階，新命名雞實組。

（5）據(jù)據(jù)牙形刺化石Mesogondolella clarhi組合，石碌雞心地區(qū)原稱南好組第三段改定為上石炭統(tǒng)滑石板階，確定以往建立的南好組第一段—第四段層序大部顛倒。

3.海南島早石炭世早期動物群研究

本項研究于白沙縣金波地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)相當(dāng)豐富的早石炭世腕足類化石及共生的腹足類、三葉蟲、（床板）珊瑚等化石。其中腕足類包括Spirifer aubgandis、Unispirifer extenus、Fusella tornacensis、Punctospirifen insculp、Marginatia huagiaoensis、Palaeochoris sp.Megachonetes sp.共22屬30種。以往海南島雖有早石炭世腕足類化石報道，但缺乏系統(tǒng)研究。本項研究采獲的是迄今發(fā)現(xiàn)的最豐富、較可靠的杜內(nèi)期腕足動物群。以石燕貝為優(yōu)勢的該動物群在生物區(qū)系方面較特殊，它與揚子區(qū)系有一定差別，而與北方區(qū)系有較多相似性。為進一步探討海南島早石炭世構(gòu)造古地理格局及演化提供了新線索。

4.海南島海西—印支期花崗巖研究

（1）海南島花崗巖分布廣泛，類型眾多，是了解和認識海南島大地構(gòu)造演化歷史的一把鑰匙。隨著同位素年代學(xué)工作的不斷深入，逐漸認識到海南島花崗巖的主體形成時代為海西—印支期。但長期以來，對海南島花崗巖的形成環(huán)境及其大地構(gòu)造意義存在不同看法。在本項研究中，我們?nèi)〉玫囊豁椫匾M展是，在海南島進一步確定存在海西—印支期后碰撞早期（同逆沖期）的（強）過鋁花崗巖＋鉀玄質(zhì)侵入巖＋高鉀鈣堿性鎂鐵質(zhì)及花崗質(zhì)侵入巖，其鋯石SHRIMP年齡為278Ma±7Ma～262Ma±3Ma。根據(jù)已獲得的資料可以推斷，后碰撞啟動的時間為278Ma，自278Ma至262Ma，由于俯沖板片斷離，熱軟流圈上涌，海南島經(jīng)歷了一次巖石圈和地殼的較明顯減薄，并引起較大規(guī)模的巖漿活動。

海南島后碰撞早期的侵入巖巖石組合與阿爾卑斯、古元古代瑞芬造山帶、新元古代東非造山帶、北非地區(qū)的泛非造山帶、喜馬拉雅造山帶等許多造山帶存在許多相似性，但也有一些差別。在海南地區(qū)，該巖石組合中僅有小到中型的（強）過鋁花崗巖和鉀玄質(zhì)侵入巖，但高鉀鈣堿性侵入巖的規(guī)模卻較大；而在喜馬拉雅山后碰撞的鈣堿性花崗巖是罕見的或缺乏的，在阿爾卑斯山也僅為小到中型；華力西造山帶中后碰撞的強過鋁花崗巖及鈣堿性花崗巖都較發(fā)育，但鉀玄質(zhì)侵入巖僅零星出露；北非地區(qū)的泛非造山帶在同逆沖期僅發(fā)育了大量高鉀鈣堿性花崗巖。造成這些差異可能主要與造山帶中地殼加厚程度及巖漿底侵程度有關(guān)。

（2）根據(jù)海南和華南三疊紀(jì)時出現(xiàn)堿性巖、A型（或SA型）花崗巖、高鉀鈣堿性花崗巖、強過鋁花崗巖和拉斑玄武質(zhì)鎂鐵侵入巖等巖石組合，以及這些巖石絕大多數(shù)表現(xiàn)為塊狀構(gòu)造，提出該區(qū)印支期時處于后造山環(huán)境，巖石圈和地殼再次發(fā)生了更大范圍的伸展減薄，引起了強烈的殼、幔巖漿作用（面狀分布），其觸發(fā)的動力學(xué)機制可能是巖石圈拆沉。并且認為華南的印支期（三疊紀(jì)）構(gòu)造—巖漿活動是海西期造山事件連續(xù)演化的結(jié)果，不應(yīng)劃分出獨立的印支期造山事件或印支旋回。

（3）對海南西北部海西期活動陸緣（或島弧）階段的侵入巖的初步地球化學(xué)研究，存在鉀玄巖系列和鈣堿性系列兩套巖石組合。其中鉀玄巖系列的巖石是本次新解體出來的。

5.海南島晚古生代大地構(gòu)造演化

晚古生代時期，海南島沉積了早石炭世—二疊紀(jì)以南好組、青天峽組、峨查組、鵝頂組和南龍組等為代表的碎屑巖—碳酸鹽巖系。根據(jù)在南好組中相繼采獲的化石，將海南島晚古生代歷史記錄向前推至中泥盆統(tǒng)。根據(jù)在邦溪—晨星一帶發(fā)現(xiàn)的晚古生代的NMORB型變基性巖和出露的晚古生代放射蟲硅質(zhì)巖等分析，這一時期，海南島已經(jīng)進入大洋構(gòu)造發(fā)展階段。

海西—印支期構(gòu)造事件導(dǎo)致瓊中與瓊北兩個微地塊拼接，對接帶沿軍營—邦溪—晨星或東方—軍營—邦溪—晨星分布，在軍營—邦溪—晨星一帶發(fā)現(xiàn)構(gòu)造混雜巖及構(gòu)造產(chǎn)出的NMORB型變基性巖。這期對接事件在海南島的突出表現(xiàn)是伴隨了大規(guī)?；◢弾r巖漿的侵入。同位素巖石地球化學(xué)研究表明，不同階段的花崗巖形成于不同的構(gòu)造環(huán)境，深部巖漿活動經(jīng)歷了從早二疊世大陸邊緣、中晚二疊世同造山、早三疊世早期造山后隆升、早三疊世晚期—中三疊世晚造山及后造山等動力學(xué)演變過程，由此揭示海南島海西—印支期造山事件始于早二疊世，終于早三疊世。在三亞地區(qū)，迄今尚未發(fā)現(xiàn)海西期巖漿活動跡象。該區(qū)雖有印支期（晚三疊世）巖體（如六道嶺單元）出露，但與北部相比，其發(fā)育強度大為減弱，二者在巖石特點及形成環(huán)境等方面也存在顯著差異。

目前普遍認為，我國云南的金沙江和雙溝蛇綠巖以及越南北部的松馬蛇綠巖代表了華南和印支兩大地塊之間殘余的東古特提斯洋組分，而海南島邦溪—晨星NMORB型變基性巖的形成時代和地球化學(xué)特征完全可以與這些地區(qū)的蛇綠巖進行對比，因此，有理由推測這一時期的海南島可能成為古特提斯洋的東延部分。

（張紅杰　編）