海南島西部大廣壩地區(qū)晚奧陶世-早志留世筆石地層的發(fā)現(xiàn)及意義

龍文國，周　岱，王　晶，柯賢忠，周建波，汪焰華

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205；2.中國地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心，武漢430205；3.海南省地質(zhì)調(diào)查院，海口570206）

海南島西部大廣壩地區(qū)晚奧陶世-早志留世筆石地層的發(fā)現(xiàn)及意義

龍文國1，2，周岱1，2，王晶1，2，柯賢忠1，2，周建波3，汪焰華3

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205；2.中國地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心，武漢430205；3.海南省地質(zhì)調(diào)查院，?？?70206）

筆者于海南島西部大廣壩地區(qū)一套淺變質(zhì)巖系中首次發(fā)現(xiàn)晚奧陶世-早志留世筆石，經(jīng)鑒定屬雙筆石類。有關此套地層的時代歸屬長期存在爭議，先后劃歸為寒武紀、前泥盆紀、泥盆紀-石炭紀、石炭紀、二疊紀，筆石的發(fā)現(xiàn)為其時代歸屬提供了依據(jù)，并進一步證實了該區(qū)晚奧陶紀-早志留紀地層的存在，為海南島中北部地區(qū)奧陶紀-志留紀深水相地層的劃分與對比、時代歸屬、及海南島含筆石地層的研究提供了新資料，對古生物地理分區(qū)、沉積相、沉積大地構(gòu)造背景及大地構(gòu)造格局的研究也具重要意義。

筆石；晚奧陶世-早志留世；沉積相；大廣壩；海南島

海南島陸地面積相對較小，其中地層分布面積約占其面積的1/3左右（包火山巖地層），但地層出露卻相對較全，基本出露了中元古代-第四紀各時代的地層。位于該島九所-陵水斷裂以南的三亞地區(qū)前中生代地層僅見有寒武系-奧陶系分布，志留紀地層缺乏可靠年代依據(jù)［1-2］；九所-陵水斷裂以北的廣大地區(qū)除分布前寒武紀、寒武紀-志留紀地層外，晚古生代地層亦分布較全［1-2］，其中具大化石依據(jù)的早古生代地層僅分布于保亭南好地區(qū)［1-11］，其余地區(qū)地層的劃分及時代歸屬多據(jù)巖石組合特征或其中所含微體化石，因而長期存有爭異。

海南島出露的前中生代地層，前泥盆紀地層均遭受多次變質(zhì)變形作用，對其地層劃分、時代歸屬及形成的沉積環(huán)境研究程度較低，尤其早古生代地層的劃分及時代歸屬長期存在爭議。

海南島西部東方市大廣壩地區(qū)出露一套淺變質(zhì)巖系，在上世紀九十年代以前的地質(zhì)圖件中先后被劃歸為寒武系、前泥盆系、泥盆系-石炭系，在上世紀九十年代之后的地質(zhì)圖件中先后被劃歸為石炭系、二疊系。筆者等近年來于此套地層中首次采集到大量的筆石化石，經(jīng)鑒定屬雙筆石類，代表的地質(zhì)時代為晚奧陶世-早志留世，筆石的發(fā)現(xiàn)證實該套地層的時代歸屬為晚奧陶世-早志留世。

含筆石地層的發(fā)現(xiàn)為海南島含筆石地層的研究提供了新的資料，為東方廣壩-娜姆河一帶早古生代地層的時代歸屬增加了新的古生物證據(jù)，對海南島九所-陵水斷裂以北地區(qū)早古代地層的區(qū)域展布、沉積環(huán)境、地層區(qū)劃的研究、大地構(gòu)造格局的劃分及構(gòu)造演化的研究均具重要的意義。

1　化石產(chǎn)出的地質(zhì)背景及層位

圖1　海南島志留紀地層分布圖Fig.1 The spatial distribution of Silurian in Hainan Island

海南島存在中元古代結(jié)晶基底，其上發(fā)育了新元古代-古生代的海相沉積盆地。奧陶系于海南島九所-陵水斷裂南北兩側(cè)均見分布，而志留系主要分布于海南島九所-陵水斷裂以北地區(qū)，保亭南好地區(qū)、東方江邊-陀烈-大廣壩一帶是其主要分布區(qū)（圖1），自海南島西部東方縣、昌江縣、樂東縣至島中白沙縣、保亭縣及島東的萬寧一帶均有零星分布（自三疊紀以來，海南島長期遭受風化剝蝕）。曾慶鑾等［10］以尖峰-吊羅構(gòu)造帶為界進一步分為南北兩個志留紀沉積區(qū)。海南島志留系自下而上共劃分為陀烈組、空列村組、大干村組、靠親山組和足賽嶺組五個巖石地層單位［1-3］，志留系分布區(qū)下伏的奧陶系則被劃歸南碧溝組［2］。沉積相研究表明，志留紀時期橫向上海南島從南往北海水有逐漸加深的趨勢，南部基本上屬于較穩(wěn)定的濱海-淺海陸棚相沉積，而北部則為陸棚遠岸-陸緣較深海相沉積，這種從南往北的海水有逐漸加深的古地理特征與海南島當時地處海南-南海地塊北側(cè)的古地理格局有關，表明海南島南部及南海海域為海南島中北部地區(qū)早古生代大量碎屑物質(zhì)的主要源區(qū)。縱向上，志留紀自早至晚，整體上海水表現(xiàn)出逐漸變淺的趨勢。可見，從盆地演化的角度分析可知，志留紀筆石相應為早志留世陸棚遠岸-陸緣較深海相沉積的產(chǎn)物。

圖2　東方大廣壩地區(qū)筆石化石野外產(chǎn)出狀態(tài)及特征Fig.2 Occurrence of the graptolite fossils in Daguangba，Dongfang City

此次在大廣壩地區(qū)發(fā)現(xiàn)的筆石化石產(chǎn)于一套淺變質(zhì)巖系中（圖1、圖2），其巖石組合為變質(zhì)絹云母粉砂巖、千枚巖類夾云母石英片巖類。原巖為一套細粒砂巖類與砂質(zhì)泥巖組合，遭受了加里東期及海西-印支期區(qū)域變質(zhì)作用的影響，以及海西-印支期接觸變質(zhì)作用的疊加，整套巖石的變質(zhì)程度略高于海南島其它地區(qū)同時代的地層。長期以來，研究區(qū)此套地層中未采獲任何大化石（娜姆河一帶陀烈群的命名剖面中發(fā)現(xiàn)志留紀幾丁蟲化石［1］），加之由于地表風化強烈及植被茂盛的影響，以往多被劃歸“陀烈群”，不同時代的地質(zhì)圖件中其地質(zhì)時代時代歸屬有寒武紀、前泥盆紀、泥盆紀-石炭紀等不同的認識，上世紀九十年代開展的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將其劃歸石炭紀“石嶺群”?，海南省地礦局進行全島巖石地層清理時，認為石嶺群為二疊系峨查組與峨頂組的同物異名而廢除了石嶺群［2］，并在后續(xù)編制的1997年版全島1∶50萬數(shù)字化地質(zhì)圖中，將大廣壩地區(qū)“石嶺群”劃歸二疊紀峨查組，而一直沿用。

采集到的大量筆石化石產(chǎn)于變質(zhì)絹云母粉砂巖中，化石與巖石一道遭受了區(qū)域變質(zhì)作用，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的保存狀態(tài)受到一定的影響，經(jīng)武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所王傳尚研究員鑒定屬雙筆石類，代表的地質(zhì)時代為晚奧陶世-早志留世，筆石的發(fā)現(xiàn)顯示該套地層的時代歸屬應為晚奧陶世-早志留世。

2　地層劃分及對比

海南島志留系自下而上劃分為的陀烈組、空列村組、大干村組、靠親山組和足賽嶺組五個巖石地層單位，陀烈組與空列村組的巖石組合總體特征為碎屑巖夾少量碳酸鹽巖，大干村組、靠親山組和足賽嶺組的巖性均為碎屑巖與碳酸鹽巖組合［1-3］。大廣壩地區(qū)含筆石化石的淺變質(zhì)巖系的巖石組合特征與陀烈組及空列村組的部分巖性組合特征基本相同，而與大干村組、靠親山組和足賽嶺組的巖性組合特征有別，因此，研究區(qū)含筆石化石的淺變質(zhì)巖系應劃歸陀烈組或空列村組有待進一步工作后而厘定，不同之處在于此套地層中不夾碳酸鹽巖，似乎顯示形成于水動力條件更弱的沉積環(huán)境。

陀烈組系海南地質(zhì)大隊（1990）?修訂陀烈群而來。陀烈群系廣東區(qū)測隊1964年?創(chuàng)建，命名剖面位于東方縣陀烈村，巖性為粉砂巖、頁巖、硅質(zhì)巖、夾炭質(zhì)硅質(zhì)巖，砂質(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)孢粉化石，時代為寒武紀。夏邦棟等［12］推測陀烈群的形成時代為晚奧陶世-早泥盆世（O3-D1）。黎明等（1981）?通過重測陀烈剖面及昌江縣南捉溝-南碧溝剖面，改陀烈群為奧陶系-志留系南碧溝群，認為陀烈群可與南碧溝剖面中南碧溝群中上部對比。宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所、海南省地質(zhì)礦產(chǎn)局在1986-1990年開展海南島若干重要基礎地質(zhì)問題研究時，對其層序、巖石組合特征、時代等進行了詳細研究，給予陀烈群以新的含義，并根據(jù)早志留世幾丁蟲化石將地層時代定為早志留世。海南地質(zhì)大隊（1990）?在東方幅、玉道幅區(qū)調(diào)報告中，改陀烈群為陀烈組。海南地礦局［2］指定東方娜姆河剖面為陀烈組正層型剖面，指整合于南碧溝組之上、空列村組之下的一套淺變質(zhì)巖，可分為三段：下段為變質(zhì)細砂巖、絹云母板巖夾灰?guī)r透鏡體；中段為炭質(zhì)絹云板巖夾變質(zhì)粉砂巖條帶；上段為絹云板巖夾變質(zhì)粉砂巖條帶，產(chǎn)幾丁蟲、微古植物化石。

空列村組系陳哲培等創(chuàng)建（1986）?，陳哲培［3］介紹空列村組系廣東區(qū)測大隊創(chuàng)建的逗文莊群（逗文莊群已分解為志留紀空列村組、大干村組、靠親山村組、足賽嶺組及石炭紀南好組）演變而來。汪嘯風等［1］對空列村組進一步研究后，推測其時代為早志留世，也可能為奧陶紀沉積。該組底部以石英巖的出現(xiàn)為界與下伏地層陀烈組呈整合接觸，由下而上為絹云板巖與絹云石英粉砂巖呈不等厚互層狀，間夾灰-深灰色中厚層-厚層結(jié)晶灰?guī)r，產(chǎn)珊瑚及海綿化石。以青灰色薄層狀板巖的消失與上覆大干村組復成分礫巖整合接觸。

可見，海南島志留紀陀烈組、空列村組大致可與華南地層區(qū)龍馬溪組大致對比，其地質(zhì)時代為魯?shù)て?愛隆期。

3　討論與結(jié)論

（1）自上世紀八十年代以來，前人于海南島三亞地區(qū)奧陶系中發(fā)現(xiàn)了較豐富的筆石化石［13-16］，也于海南島西部石碌地區(qū)的石炭系中發(fā)現(xiàn)了筆石化石［17］，其它古生代地層中未發(fā)現(xiàn)筆石化石。志留系是海南島分布較廣、以往研究得比較詳細、古生物化石較豐富的地層之一。以往報道得最多的多是在南好地區(qū)發(fā)現(xiàn)的腕足類、珊瑚、三葉蟲、腹足類等化石，海南島大廣壩地區(qū)晚奧陶世-早志留世筆石化石的首次發(fā)現(xiàn)，不僅增加了島內(nèi)晚奧陶世-早志留世的生物化石的資料，而且擴展了晚奧陶世-早志留世筆石的地理分布，為古生物地理分區(qū)研究提供了基礎資料。

（2）早志留世時，海南島南部保亭南好地區(qū)主要出露了一套濱岸-臺地相的的沉積組合，中西部的東方娜姆河地區(qū)-廣壩地區(qū)出露一套淺水盆地相-斜坡相-深水盆地相的沉積組合；可見，海南島早志留世時沉積環(huán)境多樣，而以往工作中在不同相區(qū)巖石地層單位劃分與對比方面明顯存在不足。東方大廣壩地區(qū)筆石的發(fā)現(xiàn)對海南島中北部地區(qū)深水相地層的劃分與對比、時代歸屬提供了新的資料。此次發(fā)現(xiàn)的雙筆石類代表的地質(zhì)時代為晚奧陶世-早志留世，顯示地層的時代歸屬應為晚奧陶世-早志留世，同時也說明大廣壩地區(qū)乃至海南島中北部地區(qū)部分劃歸志留紀的地層形成時代亦為晚奧陶世-早志留世。

（3）海南島地區(qū)至今含有生物化石依據(jù)的志留系只分布在海南島中南部、西南部、西部不大的范圍內(nèi)。曾慶鑾等［10］以尖峰-吊羅構(gòu)造帶為界將志留紀時期分為南北兩個沉積區(qū)，并認為北區(qū)志留系比較簡單，有確鑿生物化石證據(jù)的僅有下志留統(tǒng)，其中未發(fā)現(xiàn)任何大化石，東方縣娜姆河地區(qū)出露的巖性以黑色炭質(zhì)頁巖相和泥頁巖相為特征，可代表北區(qū)沉積特征；南區(qū)志留系是海南島志留系的典型代表，保亭縣南好地區(qū)出露南區(qū)最全的下志留統(tǒng)，以細至中粗粒碎屑巖相夾碳酸鹽巖相、產(chǎn)豐富的介殼相各門類化石為特征?？梢?，晚奧陶世-早志留世時期保亭縣南好地區(qū)與東方縣娜姆河地區(qū)-大廣壩地區(qū)的沉積相和沉積環(huán)境明顯不同。東方大廣壩地區(qū)含筆石地層顯示形成于比其南側(cè)東方娜姆河地區(qū)同時代地層（陀烈組或空烈村組）更深水的沉積環(huán)境。早志留世時海南島從南往北海水有逐漸加深的趨勢，這種從南往北的海水逐漸加深的古地理特征可能與海南島當時地處海南-南海地塊北側(cè)的古地理格局有關。海南島南部及南海海域是海南島中北部地區(qū)早古生代大量碎屑物質(zhì)的主要源區(qū)。自早志留世至晚志留世，海南島中北部地區(qū)整體上海水表現(xiàn)出逐漸變淺的趨勢，應為加里東運動的沉積響應。筆石相地層的發(fā)現(xiàn)對沉積相及沉積大地構(gòu)造背景的研究均具重要意義。

（4）近年來，越來越多的證據(jù)顯示海南地塊于加里東運動間拼貼至華南板塊，筆者等于海南島屯昌-萬寧一帶首次發(fā)現(xiàn)了加里東期同構(gòu)造期侵入巖（未刊資料），提供了巖漿熱事件方面的證據(jù)。顯然，沉積學及古生物區(qū)系對比研究對海南島及周緣地區(qū)大地構(gòu)造格局劃分及構(gòu)造演化的研究具重要意義，海南島早古生代時的沉積環(huán)境和古生物群特征與云開地塊西緣、北緣廣大“欽防海槽”區(qū)上奧陶統(tǒng)至下志留統(tǒng)較深水盆地型-斜坡型筆石相地層［18-20］的對比研究、乃至與華南地區(qū)廣泛分布的奧陶-志留紀含筆石地層、筆石頁巖相地層［21］的對比研究的意義突顯。

中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心古生物室王傳尚研究員鑒定了筆石化石，審稿專家的審稿意見提升了文章的質(zhì)量，一并致謝！

注釋：

?海南地質(zhì)大隊.1∶5萬東方幅、玉道幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.1990.

?廣東省區(qū)測大隊.1∶20萬海南島區(qū)域地質(zhì)測量報告書. 1964.

?黎明，等.海南島陀烈群剖析.1981.

?陳哲培，等.1∶5萬志仲幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.1986.

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［20］穆恩之，陳旭，倪寓南，穆道成，袁金良，韋仁彥，姚肇貴，殷保安，施文蛟，張軍達.廣西欽州、玉林地區(qū)的志留系和泥盆系［J］.地層學雜志，1988，12（4）:241-254.

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Long W G，Zhou D，Wang J，Ke X Z，Zhou J B and Wang Y H.Discovery of Late Ordovician-Early Silurian graptolites and its Significance in Daguangba area of Hainan Island.Geology abd Mineral Resources of South China ，2016，32（1）：10-14.

LONG Wen-Guo1，2，ZHOU Dai1，2，WANG Jing1，2，KE Xian-Zhong1，2，ZHOU Jian-Bo3，WANG Yan-Hua3

（1.Wuhan Center of China Geological Survey，Wuhan 430205，China；2.Institute of Granitic Diagenesis and Metallogeny，CGS，Wuhan 430205，China；3.Hainan Institute of Geological Survey，Haikou 570206，China）

The Ordovician-Silurian graptolites，which were identified as diplograptid，were firstly discovered in light-metamorphosed rock series in Daguangba in western Hainan Island.However，there was long-term debate on the age of the light metamorphic strata，it has been regarded as the Cambrian，Pre-Devonian，Devonian-Carboniferous，Carboniferous and Permian.The discovery of the graptolite fossils not only offered new evidences for the age of the fosils-bearing strata and further confirmed the occurrence of the late Ordovician to early Silurian strata in central-north Hainan Island，but also for Ordovician-Silurian stratigraphic division and correlation of the deep-water facies，and playing important roles in the research on paleobiogeographic provincialization，sedimentary facies and sedimentary tectonic background of Hainan Island and adjacent area.

graptolite；Late Ordovician-Early Silurian；sedimentary facies；Daguangba，Hainan Island

中圖分類法：P534.42，P534.43A

1007-3707（2016）01-010-05

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.01.002

2015-12-17；

2016-03-04.

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“欽杭西段關鍵地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查（12120113066400）”和國家自然基金項目“廣西泥盆紀雙殼動物系統(tǒng)古生物學及多樣性演變（41172025）”資助.

龍文國（1967—），男，研究員，主要從事地層與巖石學研究工作，E-mail：longwg21cn@126.com.