海南岛西北部晚更新世海滩岩地球化学特征及其古环境意义

海滩岩是形成于潮间带,由碳酸盐胶结海滩沉积物而成的一种海岸带碳酸盐胶结岩,对于研究古海平面变化、海岸带演化以及古气候变化等海陆相互作用过程具有重要意义。对海滩岩的岩石学、地球化学特征进行了研究,结果表明:海滩岩主量元素与上部陆壳(upper continental crust,UCC)的平均含量比较,显著富集MgO和CaO,略富集MnO,其他均亏损,其中Na_(2)O亏损最大。6件海滩岩稀土元素(rare earth element,REE)总体呈微弱的右倾轻稀土富集型曲线,轻、重稀土分异不强,以Eu弱负异常,Ce弱负异常及La弱正异常为特征;从早到晚,Al_(2)O_(3)/MgO比值变小和陆源碎屑组分SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Na_(2)O、K_(2)O、TiO_(2)等含量逐渐下降共同反映陆源的化学风化减弱,气候越来越干旱。古盐度Z值、Sr/Ba、Rb/K、V/Cr、V/(V+Ni)和稀土元素判别研究区为弱氧化-氧化的海陆交互环境,古地理格局为半封闭边缘海。根据δ^(18)O计算出的晚更新世古水温平均温度为28.22℃,与前人用浮游有孔虫壳体Mg/Ca比值计算出的古海水温度相吻合,显示为热带海洋环境。

Metamorphosed mafic rocks with N-type MORE geochemical features in Hainan Island-Remnants of the Paleo-Tethys Oceanic Crust?

A number of metamorphosed mafic rocks occurred within the Paleozoic strata in the Chenxing and Bangxi regions at the northern side of the Changjiang-Qionghai Fault in Central Hainan Island. These metamorphosed mafic rocks are tholeiites in chemistry. They are characterized by extreme depletion of Th, Nb, Ta and LREEs, resembling the depleted N-type mid-ocean ridge basalts (MORE). Field relations suggest that the protolith of the metamorphosed mafic rocks were likely formed in Paleozoic. These metamorphosed mafic rocks with N-type MORB geochemical features were probably the remnants of the Paleo-Tethys oceanic crust.

海南岛北西部邦溪地区奥陶纪火山-碎屑沉积岩岩石学、矿物学和地球化学:源区及构造环境暗示

海南岛奥陶纪火山-碎屑沉积岩矿物、地球化学成分与源区岩性质和沉积构造环境密切相关。岩相学观察和矿物化学分析表明,所研究的岩石主要碎屑矿物由石英、绿泥石(Si:5.8～6.2a.p.f.u.、Mg/(Mg+Fe):～0.45)和白色云母(Si:6.2～6.8a.p.f.u.、Al:4.5～5.7a.p.f.u.)组成,含少量的长石(主要为钾长石)、黑云母(Mg/(Mg+Fe)=0.43、TiO_2=0.01%)和磷灰石等矿物。地球化学特征上,这些岩石普遍具有高SiO_2含量(Al_2O_3/SiO_2=0.07～0.19)、相对高的K_2O/Na_2O比值(1.25～14.71)和高的FeO_(total)+MgO含量(普遍大于5%,最高达11.5%),但微量元素(含REE)含量普遍低于PAAS(NASC),且REE分布模式显示LREE富集((La/Yb)N=6.1～12.5)、Eu负异常或弱负异常(δEu=0.57～0.86)。高的前交代CIA(～84)和PIA(～85)指数、A-CN-K分布模式以及可变的Th/U(2.9～25)比值还说明源区已经历强烈的化学和机械风化作用。低的Ce/Pb比值(2.1～2.8)则反映海南岛早古生代地壳已经历过Pb的富集事件。结合矿物化学成分和区域地质对比,研究区奥陶纪火山-碎屑沉积岩源区主要由变质的岩浆弧花岗闪长岩和弧长英质火山岩组成,少量的铁镁质成分不能排除,因而暗示一个从活动大陆边缘到被动大陆边缘的过渡性沉积构造环境。同时,推测海南岛在早古生代和晚古生代—早中生代可能分别存在一次俯冲增生-碰撞造山事件;海南岛(可能包括华夏地块)应于晚奥陶世后才脱离东冈瓦纳大陆的澳大利亚边缘。

海南岛石炭纪双峰式火山岩及其板块构造背景

海南岛西部的石炭纪火山岩为一套大洋拉斑玄武岩-流纹斑岩的双峰式火山岩。玄武岩中的不相容元素和稀土元素的丰度和比值,以及稀土分配模式与大陆裂谷的拉斑玄武岩的地球化学特征一致,说明海南岛晚古生代裂谷作用的存在。玄武质岩浆来源于地幔深部,演化程度较低,受下地壳物质混染。流纹质岩浆不是玄武岩浆结晶分异产物,而是受裂谷区高热流影响,由陆壳部分熔融形成。

海南岛前寒纪岩石圈演化的记录:基性岩类岩石地球化学证据

海南岛前寒武纪基性岩类具有的不同的岩石地球化学特征,记录了海南岛前寒武纪大地构造环境和岩石圈的演化史。古中元古代时,琼中屯昌变基性-超基性岩,为大洋型火山岛弧低钾拉斑玄武岩,明显具有镁铁质-玄武质科马提岩特征,来源于高度亏损的地幔;与之同时代的琼西,则为一套具洋底玄武岩和岛弧拉斑玄武岩的过渡型玄武岩,是古俯冲带上部地幔楔和自消减带卷入地幔楔地壳物质所组成的混合端元部分熔融产物,具低亏损地幔特征,产生于弧后(或弧间)盆地环境;中新元古代的琼西变基性-超基性岩和古中元古代琼中屯昌变基性-超基性岩具有不同的岩石学和地球化学,为两套具不同时代、源区相异、构造环境不同的岩石类型,中新元古代的琼西变基性-超基性岩具铁镁质-超铁镁质科马提岩特征,来源于较高亏损的地幔,产于大洋板块边缘的构造环境。据此,可以推测,海南岛前寒武纪岩石圈演化至少经历了古中元古代的古板块俯冲、中新元古代的裂解二次事件,并伴随洋盆的出现。

海南岛北部第四纪早中更新世多文组的建立

在1∶25万琼海县幅区域地质调查中,对海南岛北部地区出露的一套早、中更新世形成的基性火山岩进行了详细研究,新创建多文组,并进一步划分为上、下段,分别代表早更新世晚期—中更新世早期、中更新世中晚期形成的基性火山熔岩、火山碎屑岩。其层位比道堂组、石山组低,且岩性组合存在差异。对该组的分布范围、岩性、岩相、形成时代、地球化学特征进行了总结,并讨论了其形成的构造环境。

海南屯昌早白垩世晚期埃达克质侵入岩的锆石U-Pb年代学、地球化学与岩石成因

海南岛屯昌地区侵入岩由花岗闪长岩、花岗岩及少量辉绿-闪长玢岩(脉)、镁铁质包体组成。本文报道了这些侵入岩的锆石LA-ICPMS U-Pb定年结果和地球化学组成,定年结果显示岩石形成于早白垩世晚期(~107 Ma)。地球化学特征显示,花岗闪长岩和花岗岩具有高的SiO2、Al2O3含量以及高的Sr含量和Sr/Y比值,低的Y和Yb含量,Eu异常不明显等,属于埃达克质岩。屯昌埃达克质岩具有比较均一的Sr、Nd同位素组成(ISr=0.7082~0.7096,εNd(t)=-6.55^-3.85)。镁铁质岩脉和包体则显示了稍低的ISr(0.7064~0.7086)和变化的εNd(t)(-5.10^+0.13)。埃达克质岩的锆石原位Hf同位素组成为:(176Hf/177Hf)i=0.28257~0.28277,εHf(t)=-4.86^+2.09,相应的两阶段模式年龄TDM2变化于1.09 Ga和1.54 Ga之间。闪长玢岩脉的(176Hf/177Hf)i=0.28257~0.28264,εHf(t)=-4.94^-2.42,TDM2=1.38~1.55 Ga,类似于埃达克质岩。屯昌埃达克质岩很可能由新底侵的玄武质下地壳物质部分熔融所形成,俯冲的古太平洋板块在早白垩世晚期(约107 Ma)的后撤作用所导致的软流圈上涌为地壳熔融提供了热源。

海南岛三叠纪中基性岩的年代学、地球化学及其地质意义

辉长岩大多为地幔岩石部分熔融的产物,辉绿岩脉及碱性正长岩的形成通常与伸展构造有关,本文对海南岛万宁辉长岩及辉绿岩脉和分界洲正长岩进行了系统的年代学和岩石地球化学研究,并以此来讨论其构造意义。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,万宁辉长岩及辉绿岩脉形成约在240 Ma,分界洲正长岩形成约在231 Ma,主量元素特征表明万宁辉长岩和辉绿岩分别属碱性系列和亚碱性系列,分界洲正长岩属于典型的碱性岩浆岩。万宁辉长岩及辉绿岩脉的稀土元素具有轻稀土富集的特点(LREE/HREE=7.22～8.50和8.11～11.10),微量元素具有岛弧型火山岩的特征,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th,贫高场强元素Nb、Ta和Zr、Hf;分界洲正长岩的微量元素特征显示出与A型花岗岩类似的特征。海南岛三叠纪中基性岩如分界洲正长岩和万宁辉长岩及辉绿岩脉形成的构造背景为陆内伸展环境,指示海南岛在240～230 Ma处于印支造山运动的应力松弛阶段。

海南抱板金矿田围岩蚀变带中绿泥石的特征及其意义

通过对海南抱板金矿田围岩蚀变带中绿泥石成分的分析,讨论了蚀变带中绿泥石的成分变化,并由此确定围岩蚀变形成于290～330℃和氧逸度为10^(-26)～10^(34)的条件下。结合含金石英脉的流体包裹体研究,从蚀变到成矿物质沉淀,热液的温度和氧逸度是变化的。

海南岛存在类TTG岩系包体的证据及地质意义

海南岛西部中元古代花岗质片麻岩和海西 印支期似斑状花岗岩中发现了大量暗色包体。本文对暗色包体进行了详细地研究 ,以确定其性质、来源和所揭示的地质意义。研究表明 ,暗色包体显示强烈剪切变形和糜棱岩化的特征 ,并可区分三期片理 ;包体为异源包体 ,具深源火成岩特征 ,成分与太古代TTG岩系类似 ,为高Al2 O3大陆型英云闪长岩 花岗闪长岩岩石组合 ,产于大陆或大陆边缘俯冲带环境。结合Sr Nd Pb同位素结果 ,认为该暗色包体可能是海南岛存在太古宙最早陆核的标志 ,来源于亏损地幔、但可能含有地壳成分或受地壳强烈混染。海南岛西部类TTG岩系包体的发现 ,有可能为深入研究海南岛乃至华南古老结晶基底及地壳演化提供新的证据。

海南岛变碎屑沉积岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

CL成像制约下的锆石SHRIMPU—Pb定年结果表明，海南岛北西部中新元古代石碌群的源区岩可能主要为同区的古中元古代抱板群和中元古代花岗质岩，推测其沉积上限约960Ma、下限约1300Ma；而岛中东部早古生代变沉积岩物源较为复杂，可能与新太古宙-古元古代或更老的洋壳基底、同期的基性火成岩及岛北两部的抱板群和中元古代花岗质岩有关，推测其沉积上限约470Ma、下限约514Ma或稍早。锆石SHRIMP年龄谱及Nd模式年龄，虽揭示海南岛东南部与北西部可能具不同的地壳增长历史，但两者约在1000~1200Ma同时经历格林威尔造山事件，并组成Rodinia超大陆一部分。由于晚元古代-寒武纪洋内弧残余在岛中东部可能出现，并于440～509Ma普遍经历一次变质事件，而岛北西则出现中元古代花岗质岩，因而我们认为Rodinia超大陆聚合前，海南岛北西部最可能是劳伧大陆南缘西延部分，而岛东南部更可能位于澳大利亚大陆东部边缘。研究结果还暗示，中新元古代石碌群可能产于陆-陆碰撞有关的前陆盆地，而早古生代火山-碎屑沉积岩可能产于洋内弧相关的环境，因而晚前寒武纪以来海南岛大地构造环境具有由被动大陆边缘经裂谷向活动大陆边缘演化的特点。

海南岛戈枕金矿带煌斑岩的岩石地球化学研究

对海南岛戈枕金矿带与金矿脉在空间上紧密共生的暗色脉岩的地质特征、矿物学、主要元素、微量元素、同位素地球化学的研究，确定这种脉岩为煌斑岩。岩石类型以钙碱性煌斑岩为主，呈现两种稀土配分模式，即平坦向右倾斜型和星四重效应的W型；Sr、Nd同位素及元素地球化学综合研究表明，本区煌斑岩可划分为两组类型，它们时代相同但地幔源区相异，可能形成于特殊的构造环境。

海南白垩纪六罗村组火山岩的年代学、地球化学特征及其大地构造意义

琼南分布有大量白垩纪火山岩,目前对这些火山岩的研究程度仍然较低。本文对出露在三亚六罗地区六罗村组的白垩纪火山岩进行了精细的年代学和元素地球化学分析。LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 定年表明,六罗村组上部的流纹岩和下部的玄武安山岩具有一致的形成年龄,均为102±1 Ma。其中流纹岩样品富硅高钾, SiO2含量73.77%~74.79%, K2O含量5.09%~6.77%, K2O/Na2O 比值1.71~2.80；属强过铝质（A/CNK=1.17~1.22）、高钾钙碱性岩系。样品具中等负 Eu 异常（δEu=0.51~0.61）,亏损 Nb、Ta,富集 Rb、Ba 等大离子亲石元素（LILE）；轻、重稀土元素分馏程度较强,（La/Yb）CN值为15.05~16.97。玄武岩-安山岩样品的SiO2含量在49.82%~57.93%之间,其K2O/Na2O比值（0.32~1.11）明显低于流纹岩样品, Mg#（46~58）明显高于流纹岩样品。样品的轻、重稀土元素分馏程度相对流纹岩样品要弱,其（La/Yb）CN值为9.42~12.24；Eu异常不明显（δEu=0.86~0.94）,亏损Nb、Ta,富集LILE, P、Ti元素的负异常相对流纹岩样品要弱。Sr-Nd同位素研究结果显示,流纹岩和玄武岩–安山岩样品的（87Sr/86Sr）i 值分别为0.708222~0.708965和0.707532~0.708401；εNd（t）值分别为–2.49~–2.69和–2.35~–4.09,二者具有一致的Sr-Nd同位素组成。综合分析认为这套火山岩的源区可能来自受俯冲组分交代的大陆岩石圈地幔,形成于伸展环境,可能与古太平洋板块俯冲引起的岩石圈伸展有关。

海南岛东北部木栏头变质杂岩的组成、时代及其区域大地构造意义

新的区域地质调查在海南岛东北部木栏头地区识别出一套从前未知的中级变质杂岩。木栏头变质杂岩主要沿林新—木栏头—虎威岭—赤坡—七星岭—新埠海—铺前海边沿岸呈基岩或不同尺度的无根岩块断续出露,其主体是钙硅酸盐岩和正、副片麻岩,含有少量斜长角闪岩、石英岩和大理岩,并按分布区域可进一步区分出林新片麻岩-斜长角闪岩组合、木栏头变质火山岩-钙硅酸盐岩组合、虎威岭-七星岭片麻岩-钙硅酸盐岩-大理岩组合和新埠海-铺前片麻岩组合等四套岩石组合。对30件变质基性岩、变质中酸性岩、变质碎屑沉积岩、钙硅酸盐岩以及花岗和伟晶岩脉等不同类型岩石的锆石U-Pb定年结果表明,木栏头变质杂岩的原岩主体是一套二叠纪火山-沉积岩系,其内含有少量二叠纪花岗质侵入岩以及前寒武纪结晶基底的残留。前寒武纪结晶基底主要包括古元古代晚期(1670 Ma)碎屑沉积岩和中元古代早期(1460~1410 Ma)花岗质片麻岩,晚二叠世碱性花岗岩中还存在大量单一的中元古代晚期(1180 Ma)继承锆石。变质沉积岩中的早期碎屑锆石年龄峰值为2550~2490 Ma、1850~1780 Ma、1600~1560 Ma、1450 Ma和1100 Ma,表明其物源主要来自于海南岛中部的抱板群、石碌群和石灰顶组。二叠纪花岗岩的侵入时代主要为280 Ma和260 Ma,与陆缘弧前盆地环境下形成的火山-沉积岩系的时代基本一致。这些沉积岩中的碎屑锆石除具有395~345 Ma和280~256 Ma两个年龄峰值外,部分样品还含有960~930 Ma和450~410 Ma两个重要年龄峰值,与前人在海南岛晚古生代地层中获得的年代学结果相似。木栏头变质杂岩经历了晚二叠世—中三叠世(254~235 Ma)高角闪岩相区域变质和深熔作用以及花岗和伟晶岩脉的大规模侵入,独居石U-Pb定年表明中侏罗世(159 Ma)花岗岩脉也侵入其中。结合近年发表的研究资料,我们认为海南岛应属于印支陆块的一部分,由中元古代结晶基底和早古生代盖层构成的琼南地体以及该地体演化而来的琼北构造混杂岩带两个次级构造单元组成,邦溪-晨星构造带或昌江-琼海断裂不能被视为华南和印支陆块间的构造边界,真正的古特提斯缝合带(即金沙江-哀牢山-马江缝合带的东延)应位于木栏头北部,大致相当于现今琼州海峡断裂的位置。华南和印支陆块间古特提斯洋盆的关闭始于石炭纪(340~300 Ma)洋壳的南向俯冲,形成北部的潮滩鼻榴辉岩和南部的邦溪-晨星弧后盆地,二叠纪时期(280~255 Ma)洋盆持续俯冲形成海南岛主体大陆岛弧以及木栏头弧前盆地,而后洋盆最终关闭并进入到陆-陆碰撞和碰撞后伸展阶段,从而形成木栏头变质杂岩以及海南岛内部其他三叠纪变质岩和同期花岗质岩石。

海南岛晚中生代花岗闪长岩及其包体的锆石U-Pb定年及构造意义

海南岛晚中生代的岩浆活动十分强烈,代表性的岩体有千家岩体、屯昌岩体和保城岩体,岩体岩性为花岗闪长岩,其中包含大量的闪长岩包体。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,花岗闪长岩及包体均形成于101 Ma,为双峰式侵入岩,由来自地幔的高温基性岩浆注入下地壳较酸性的长英质岩浆,两种岩浆同时上侵冷却形成。它们形成的构造环境为板内拉张环境,指示了海南岛于101 Ma处于强烈的岩石圈减薄阶段,这与晚中生代太平洋板块俯冲引起的弧后拉张有关。

海南岛抱板群含金岩系原岩时代及其变质事件研究

本文通过对海南岛抱板群含金变质岩系的Sm—Nd等时线、Rb—Sr等时线和铅同位素年龄的系统研究,认为抱板群原岩年龄为14～17亿年,属于早—中元古代地层,并经受了大小不同的五次变质事件:即1100～1341Ma的前地槽褶皱回返期区域变质事件,536.6Ma的地槽局部褶皱回返区域变质事件,263～370Ma的地褶全面褶皱回返期区域混合岩化变质事件,190～224Ma的地洼初动期的断裂动力变质事件,以及87～181Ma的地洼激烈期的岩浆热液蚀变变质事件。

海南岛晚海西-印支期埃达克质岩的构造环境判别及其对比

本文采用岩浆岩石地球化学作图软件,处理了海南岛晚海西-印支期埃达克质岩以及钾玄质岩的岩石化学分析数据,目的在于探讨其形成构造环境。根据地球化学-构造环境判别图解,海南岛在海西-印支期属于火山-岩浆弧环境,并将其与隔海相望的印支陆块东侧和华南板块同构造旋回的埃达克质岩进行对比。对比结果表明:海南岛与长山带晚海西-印支期埃达克质岩具有相似的构造环境,主要为主动大陆汇聚边缘带,其次为碰撞后板内地壳伸展-减薄环境。而华南板块同期的埃达克质岩则为大陆板内陆-陆同碰撞成因,与陆内深大断裂的活动有关。

琼南中生代火山岩分布及其地质特征

琼南分布有大量火山岩,对这些火山岩的分布及规模和基本地质特征进行研究,对正确认识海南岛火山作用的时序关系及其与围岩、其它岩浆岩和变质岩的关系具有重要意义,同时对揭示海南岛甚至整个华南地区的大地构造演化特征都起着重要作用。琼南火山岩主要分布在白垩纪陆相火山盆地以及火山-沉积盆地中,岩性以中酸性火山岩为主,少量为中-基性火山岩。其中本区白垩系火山岩可分为火山-沉积岩系和陆相火山岩系两大类,主要产于同安岭、牛腊岭和五指山早白垩世陆相火山盆地以及白沙-乐东、三亚和藤桥早白垩世陆相火山-沉积盆地中。琼南中生代火山岩类岩相可以分为火山碎屑流相、喷溢相、爆发空落相、爆溢相、喷发沉积相、火山颈相、潜火山相和侵出相等八种类型。

海南岛东北部海岸极端波浪事件沉积记录

建立长时间尺度台风序列对于预测未来超强台风的活动规律具有重要科学和实践意义。历史上影响海南岛地区的台风十分频繁,但因缺少确切而详实的记载往往无法判断其是否为超强台风,因此迫切需要寻找千百年尺度的超强台风沉积记录。本文对海南岛东北部翁田镇沿海地区进行详细野外调查,选定白石堡海岸沙丘剖面为研究对象,在该沙丘剖面中识别出风暴越岸沉积和海滩岩巨砾沉积。根据沉积学分析和动力过程分析,这两种类型沉积极有可能是由历史上的台风事件形成,形成年代可能达到距今3 400 a;将该沉积层中的海滩岩巨砾与台风"威马逊"搬运的最大海滩岩巨砾进行对比,发现形成该沉积层海滩岩巨砾的台风事件强度应比台风"威马逊"更强,表明该区域历史上超强台风的存在,这对建立千百年尺度的台风序列有很重要的意义。同时,研究区岸外珊瑚岸礁发育良好,动力分析表明礁坪宽度对于波浪消减、海岸防护具有显著作用。然而,随着海南岛珊瑚岸礁日益衰亡、风暴强度逐渐加大和海面持续上升,未来海南岛地区的海岸极端风浪危害和海岸侵蚀形式威胁正日益加大,亟待加强海南岛珊瑚岸礁保护。

海南岛矿山废石资源特征及综合利用研究

本文研究了海南岛主要矿山废石的资源特征和综合利用现状。结果显示:岛内黑色金属矿山排放的废石量最大,利用程度最低,废石基本被当作废弃物堆存在各大排土场;岛内有色金属矿山废石排放量较小,废石一般就地堆存在竖(斜)井硐口,被当作初级原料使用,利用程度相对较低;岛内非金属矿山废石排放量相对较多,废石主要被用作水泥配料,或碎石原料,利用程度较高。根据不同矿山废石的资源特征,提出岛内矿山废石的综合利用途径有围填海工程填充物料、建设石料、水泥配料、烧制环保砖等。