海南岛泥盆纪—杜内期地层及生物群

■海南岛泥盆纪—杜内期地层及生物群

项目来源:国家自然科学基金委员会

起止时间:2008—2010年

项目负责:姚华舟

主要完成人:姚华舟，张仁杰

成果概况:海南岛地处华南大陆边缘南侧，介于欧亚板块、太平洋板块和印度板块之间，所处大地构造位置十分重要。其大地构造性质及起源、演化的研究对探讨华南大陆地壳构造演化、正确解释冈瓦纳/澳大利亚大陆西北边缘的演化及亚洲东部大陆增生具有重要价值。然而有关海南岛的起源和构造格局仍存在很大分歧。其主要原因在于海南岛的泥盆纪—早石炭世生物地层问题长期悬而未决，如泥盆系的时空分布情况不明、生物群面貌不清；杜内期及其他晚古生代地层在海南岛南部是否存在，杜内期动物群性质等。

本课题研究重点:确定除了昌江县石碌镇鸡实村附近的上泥盆统外，海南岛其他地区是否也存在晚泥盆世或更老的早、中泥盆世沉积，陵水九所断裂以南是否存在下石炭统，以及海南岛杜内期动物群属冈瓦纳区还是特提斯区等。主要进行了以下工作:①研究并实测白沙县金波地区泥盆系—石炭系剖面五条，包括金波乡金波老村剖面、金波乡牙加新村剖面、牙加老村剖面等；②研究海南岛南部保亭县毛感—南好公路原南好组剖面，包括南好铅锌矿区剖面等；③进一步研究昌江县石碌镇鸡实村、鸡心村附近泥盆系—石炭系剖面；④研究儋州兰洋上番开村原南好组剖面；⑤首次在白沙金波地区采获三叶虫、腕足类、珊瑚、腹足类、牙形刺、几丁虫等化石；⑥进一步采集与初步研究昌江组微球粒，采集并分析微球粒样86件，除了光、薄片鉴定外，还对微球粒近行电镜扫描、电子探针、能谱成分分析，以及包裹体等测试。通过研究取得了以下主要成果。

（1）确定白沙县金波地区存在中/上泥盆统，初步划定了海南岛泥盆系分布范围。海南岛是否存在泥盆系，是华南地区长期悬而未决的重大基础地质问题之一。近年来，虽然在昌江县石碌镇鸡实村附近发现了可靠的法门期牙形刺、珊瑚等化石，证实了该岛确有泥盆纪沉积，然而，该处的法门期地层为一小背斜核部，出露范围很小，其横向展布情况不明；而且，在本次研究之前，岛内其余地区没有发现可靠的泥盆纪化石，致使部分研究者对海南岛泥盆纪沉积的存在仍然持怀疑态度。本次研究在白沙县金波地区除了采获下石炭统杜内阶最底部的牙形刺带化石Siphonodella levis（Ni），Polygnathus cf.inornatus E.R.Branson及共生的褶颊类三叶虫Australosuturasp.，Conophillipsiasp.，Hunanoproetus sp.，Linguaphillisiasp.，Weberiphilliasia cf.linguiformis（Yuan ＆Li）W.sp.，四射珊瑚Grypophyllumsp.，Temnocariniasp.，Diphyphyllun？sp.，Lophophyllumsp.，Bothrophyllum？sp.，Caninophyllum？sp.，Aracholasma sp.，Caninophyllum？sp.，Zaphrentes？sp.，Grypophyllidae？及大量腕足类化石（属、种待定）外，还在其下采获志留纪—泥盆纪的介形类Beyrichiasp.，及Bairdiaspp.；与广西中泥盆统东岗岭组所产的腹足类极为相似的Euomphalus sp.1，E.sp.2；见于江苏中泥盆统吉维特阶五通砂岩观山段的几丁虫（胞石）化石Eisenachitina caster Jansonius，Funsochitina pilosa（Collinson et Scott），Lagenochitina amottensis Grignani et Mantovani及相当数量的腕足类化石（属、种待定）。据此，将含上述化石地层，即原称下石炭统南好组第2段中下部改划为中泥盆统，很可能为吉维特阶。岩性方面，含上述几丁虫、腹足类等中泥盆世化石的地层，即原称南好组第2段中下部以厚层—块状石英岩状石英砂岩为主，夹中—薄层砂岩、泥质粉砂岩。而含上述早石炭世化石的原南好组第2段中上部则以石英粉砂质板岩、砂岩为主。两者之间有一层厚3～5m的砾岩。该层砾岩在金波老村—牙加新村、牙加老村一带普遍发育。可作为该地区泥盆系—石炭系的分界；并命名金波组（新名）代表该地区中泥盆统，白沙县金波老村南沟—如翁剖面为该组的建组、命名剖面，从而首次证实了海南岛存在中泥盆世沉积，并进一步确定了海南岛的泥盆纪沉积的分布范围。在此基础上初步建立了海南岛泥盆系层序，为重新认识海南岛地质发展史和大地构造演化史提供依据。此外，中晚泥盆世—早石炭世各门类化石的大量发现，极大地丰富、充实了该岛中晚泥盆世—早石炭世动物群资料，提高了地层划分、对比的精度，对于以往古生物化石资料贫乏、生物地层研究程度比较低的海南岛尤显重要。

（2）确定陵水九所断裂以南地区不存在石炭系及其他晚古生代沉积。研究证实保亭县毛感—南好公路剖面（南好组选层型剖面）及邻近的南好铅锌矿区的下石炭统岩关阶南好组与下志留统足赛岭组在岩性、岩相及变质程度上完全一致，属同一套地层，均为下志留统。两者之间不存在不整合接触关系。由于该地区构造复杂，褶曲、断裂相当发育，地层变形强烈，造成地层产状多变，致使部分研究者将这一变化误认为是不整合接触。其实，地层产状多变的现象在根据新采获的早志留世化石改划为下志留统足赛岭组（即原南好组）的选层型剖面中下部颇为常见。此外，南好组化石稀少、保存很差，以往研究者将原本是早志留世的腕足类误定为早石炭世种类（这一点已有相关研究证实），从而得出海南岛南部存在下石炭统并与志留系呈不整合接触的结论。最新资料显示:在南好地区原称下石炭统南好组中所采到的化石全部是早志留世种类，未见石炭纪化石踪迹。据此，本次研究进一步肯定:南好地区以往所称的下石炭统岩关阶南好组应全部改划为下志留统足赛岭组；陵水九所断裂以南地区不存在石炭系及其他晚古生代沉积。进而表明该断裂以南、以北在地质发育史方面存在较大差异，分别属于不同大地构造单元。

（3）古生物地理研究表明，金波地区早石炭世早期的三叶虫化石与澳大利亚新南威尔士州新英格兰山脉南段的Tulcumba砂岩所含三叶虫动物群相似，生物地理区方面接近澳大利亚小区；而珊瑚、腕足类、牙形刺、介形虫等与华南地区一样同属温暖的特提斯大区。

（4）进一步确定昌江县鸡实村附近上泥盆统昌江组地层层序正常，不存在构造混杂现象。因而该组法门期牙形刺动物群中出现中泥盆世吉维特期牙形刺带化石Polygnathus ansatus Ziegler et Klapper可能是化石再沉积作用的结果。其次，该组法门期牙形刺与以往通常只出现于中生代三叠纪的罩笼虫类放射虫化石共同产出，进而引发它们可能是构造混杂、或沉积混杂结果的推测。为此课题组进行了反复观察研究和核实，确认上述地区含化石地层层序正常，并不存在构造混杂或沉积混杂。从而为这类放射虫的起源与演化提供重要线索。

（5）根据化学组成，赋存于昌江县鸡实村附近上泥盆统法门阶昌江组灰岩粗晶方解石脉的微球粒区分出成因可能不同的碳质球和硅质球两类。其中数量最多的炭质球粒化学成分以炭质为主（占95%以上）。这类球粒与加拿大与美国交界处的大湖区地区前寒武系铀矿区方解石脉中焦沥青球粒比较相像，国外研究者认为后者可作为石油早期生成及运移的证据。但海南岛微球粒的形态及表面特征等方面与大湖区存在较大差异。目前暂将其归入焦沥青球粒，它们与石油形成及运移的关系有待进一步研究。碳质微球粒在国内尚属首次报道，而具有撞击微球粒表面特征的炭质球粒在国内外也属首次发现。硅质球在化学成分及表面特征方面与撞击成因微球粒十分接近；但球粒数量较少，且赋存于方解石脉内，这一点有别于撞击成因微球粒，但并不能完全排除它们与地外撞击事件的关系。

（张仁杰　编）