矿区构造变形机制
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发布时间：2022-04-30 04:42
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时间：2023-10-13 13:47
结合构造解析及岩石组构学分析，早期NNE—SSW或近SN向水平挤压应力和晚期侧向扭压应力导致了石碌矿区D1和D2两期构造变形。
一、第一期(D1)构造变形机制
华南强烈的加里东造山运动以泥盆系砂岩明显不整合于早古生代地层之上，震旦纪—早古生代地层强烈褶皱与剪切形变，并广泛发育同时期中深变质岩和花岗岩等已是无可争议的事实(徐克勤等，1960;尹赞勋等，1978;广西地矿局，1985;广东省地矿局，1985;湖南省地矿局，1985;江西省地矿局，1985;陈斌等，1994;袁正新等，1997;吴浩若，2000;余心起等，2006;等等)。但由于至今未获得可靠的蛇绿质岩及其年龄数据，有关华南加里东强烈造山作用的性质、造山作用时限、构造变形形迹特征及其动力学机制等仍存显著分歧。万天丰(1989)通过对中国东南六省元古宙—侏罗纪构造演化的研究，曾认为华南元古宙晚期(晋宁事件)以南北向挤压为主，而早古生代(加里东事件)因受近东西向挤压形成一系列轴迹近南北向的褶皱束。侯光久等(1998)通过区域地质调查和专题研究认为，华南加里东运动期间，至少存在3个连续的构造热事件:早期形成轴向NEE—SWW的紧闭褶皱、中期形成NNE向紧闭倒转褶皱、晚期形成伸展-滑脱变质核杂岩构造;他们还认为，加里东运动的主期距今360～440Ma，导致地壳褶皱和断裂变形的压应力是SN方向剪切为主动力的背景下产生的NW—SE向的挤压，其动力来源可能是亚洲*相对往南、太平洋板块相对往北运动的结果。舒良树等(1999)通过对华南武夷山地区广泛发育一套强烈韧性剪切变形的中、高级变质岩系中新生矿物白云母的Ar-Ar同位素测年，也证实华南地区在早古生代末期(390～430ma)存在一次强烈的构造热事件。樊光明等(1996)则通过江南皖浙赣区段NE向混杂岩带的发现及其构造变形的研究，认为该混杂岩带是早古生代加里东造山作用的产物，而不是晋宁期或中生代早期碰撞缝合的产物。余心起等(2006)进一步对华南浙皖赣相邻区在加里东时期受到华南加里东构造事件的影响的构造变形形迹分析认为，前加里东期早期，该区于中、新元古代浅变质基底岩系中形成轴向近EW—NEE向的复式背斜，晚期则叠加了NE向褶皱，基底岩系这二期褶皱均形成于晋宁期;加里东期则造成震旦纪—早志留世盖层强烈褶皱，主褶轴方向近EW—NEE向，其动力来源于扬子地块和华夏地块始于奥陶纪的NW—SE向的会聚和对接过程(万天丰，1989;马文璞等，1995;朱洪发等，1995;丘元禧等，1996;曾勇，1999)。
Shu and Charvet(1996)、章 泽军(1998)则提出不同的看法，他们提出中新元古代华夏和扬子板块的对接可能导致了华南地区近东西向褶皱和NE向、NW向的断层。如章 泽军(1998)认为华南赣北地区在前震旦纪存在近南北向(D1)、近东西向(D2)、NNW—NNE向(D3)三个世代的叠加褶皱，其变形机制与华夏板块和扬子板块呈剪切式拼贴过程有关。由于华夏板块从NE向南西向扬子板块碰撞，随着北东边界逐渐拼合，导致板内近EW向压应力场，形成了相应的早期近SN向褶皱，并伴随岩浆侵位，这一时期在1000Ma之前完成。随后代之以南北边界的拼合，在强大的由南向北的压应力场的作用下形成了包括褶皱作用、断裂作用、岩浆活动在内的EW向构造系统，叠置在D1褶皱之上，并由此奠定了前震旦纪基本构造格局，这一时期可能发生于800Ma左右。
尽管以上对华南加里东构造变形式样及动力学来源仍存在显著分歧，但有一点是共同的，即华南晋宁-加里东运动造成早古生代及之前的地层发生一组近EW向的复式褶皱构造。我们最近在位于昌江-琼海断裂带北侧、距石碌矿区约20km的邦溪地区所进行的地质剖面实测也表明(图4-12)，该区的早古生代奥陶系地层整体呈EW向褶皱展布，与石碌铁矿区石碌群褶皱构造轴向一致。许德如等和Xu et al.(许德如等，2007d;Xu et al.，2007b，2008)所发表的一系列研究成果还进一步表明，海南岛中东部沿NE向白沙断裂两侧的屯昌晨星地区存在一套加里东期蛇绿质混杂岩，它代表了晚前寒武纪以来，由于古太平洋板块自SE向NW俯冲于华南板块之下，导致了在新元古代已存在于华南板块内的南华裂谷或古华南残留洋发生弧后盆地扩张，从而产生中晚奥陶世洋内弧，随后于435～400Ma该洋内弧发生仰冲，进一步引起陆(华夏地块)-弧(洋内弧)-陆(扬子地块)碰撞，标志进入加里东碰撞造山时期(图4-41a，b，c)。结合岩石组构和应力分析，我们认为导致D1褶皱变形期的近SN向水平挤压可能与华南(包括海南岛)加里东期碰撞造山事件有关。
图4-41 海南岛(包括华南)晚前寒武纪以来地球动力演化模式(据Xuetal.，2007b、2008，经修改)
二、第二期(D2)构造变形机制
华南(包括海南岛)海西-印支运动与古特提斯构造域的演化有着密切的关系。尽管有些学者认为印支运动(230～195Ma)的褶皱作用十分轻微、以地壳不均衡垂直升降的造陆为主，而地台盖层和上覆中新生代地层的同步-类同步褶皱是由多期次继承性造山运动累积叠加形成的(湖南省地矿局，1985;郭福祥，1992、1998a，b;左文超，2000)，但绝大多数国内学者认为三叠纪印支运动导致地台盖层全面褶皱(李毓尧和朱森，1934;黄汲清和徐克勤，1937;蔡雄飞等，1998)，且褶皱强烈、波及整个华南地区(黄汲清，1960)。郭福祥(1998b)还曾将广西及邻区分成以NW向大地构造线占优势的滨特提斯区和以NE向优选大地构造为特点的滨太平洋区，并认为前者大地构造线亚平行于特提斯洋岸，是晚古生代以来由土耳其-中伊朗-冈底斯中间板块(藏北-滇西微板块)、印度板块与欧亚板块相互作用造成的、以挤压-剪切应力优势取向NE，因而是我国西部三江、松潘等地槽褶皱带的主要形成期(任纪舜等，1980)。
海南岛地处华南地块与印支地块之间，具有复杂的地质构造演化历史，是联系和理解印支半岛和华南陆块构造演化的重要地区之一，并以发育NE向的印支—燕山早期花岗岩(270～190Ma)为特征，如儋县岩体和琼中岩体。然而，对海南基底属性及其构造区划尚有争议。如杨树锋等(1989)以九所-陵水断裂为界将海南岛划分为崖县和琼中南、北两个块体;Hsüeta1.(1990)和陈海泓等(1994)将海南岛作为华南块体与印支块体之间的中生代造山带，石碌群为构造混杂岩;Metcalfe et a1.(1993)则以白沙断裂为界，划分成ES和NW两个块体;夏邦栋等(1991a，b)和Fang et al.(1992)认为东西向昌江-琼海断裂为一古生代裂谷;Li et al.(2002)将邦溪-晨星蛇绿岩带作为华南块体与印支块体的缝合带。但这些研究对海南海西-印支期构造变形特征及其与华南内陆的构造变形时序联系等方面涉及不多。已有的研究表明华南内陆印支期构造变形强烈，且广泛发育同期韧性剪切带，如雪峰山、武功山、云开大山和闽西地区等(Chen，1999;Faure et al.，1996;Wang et al.，2005)。同样，在琼西南地区的南、北两侧分别发育了戈枕和冲卒岭两条NE走向的韧性剪切带(梁新权等，1990;许德如，1992;丁式江，1993、2004;余凤鸣等，1995;战明国等，1996;侯威等，1996;何龙清等，1996;肖力等，1999;许德如等，1999、2000)。上述两条韧性剪切带制约着琼西南金矿床形成的成矿地球动力学背景，如认为成矿于印支-燕山期的抱板金矿、二甲金矿和土外山金矿等均赋存于上述韧性剪切带中。因此上述两条剪切带很可能是印支期构造作用的产物或受到了印支期构造事件的叠加改造。
古特提斯构造域演化在海南岛可能的响应已得到了国内学者的认同。以海南岛是亲东冈瓦纳(澳大利亚)的裂解块体为基础(杨树锋等，1989;虞子冶，1989;Hsü et al.，1990;陈海泓等，1994;Metcalfe，1996;方宗杰等，1995;张仁杰等，2001)，许德如等(2001c、2003、2006b、2007d)和Xu et al.(2007b、2008)、Li et al.(2002)通过对分布于近EW向昌江-琼海深大断裂带两侧的变基性岩成因的地球动力学演化的研究，云平等(2005)、李孙雄等(2005)、谢才富等(2005)和Li et al.(2006)对岛内海西-印支期花岗质岩及碱性岩的研究，均揭示华南古特提斯构造域的演化与海南岛构造*转换有密切关系，并认为来源于东冈瓦纳澳大利亚北缘的海南岛在石炭纪时已完成了与印支板块的拼贴，古特提斯大洋向华南*的俯冲和消亡最终导致了陆-陆碰撞和海南岛大量的陆壳重熔型印支-燕山早期花岗岩的产出。另外，由于海南岛西部火山-碎屑岩地层普遍遭受绿片岩相变质作用和强烈的叠加构造变形(夏邦栋等，1991a，b;张业明等，1997b)，且岩性组成复杂、不同时代地层可能呈杂乱堆积，Hsü et al.(1990)还曾将岛西部石碌-军营-邦溪地块视作是一个构造混杂体，称之为“石绿混杂岩带”。
依石碌矿区D2期构造变形形迹特征，据此认为，这一期构造变形可能与海西—印支期碰撞造山事件有关(图4-41d)。矿区近外围印支—燕山早期花岗岩地质调查还表明，该期花岗岩具有同构造侵位特征，如石碌矿区北侧沿县城至东侧的石碌水库一带(图4-10a)，以及矿区西北侧南泡河一带(图4-42)，这些印支—燕山早期花岗岩均强烈剪切变形，S-C组构和旋转构造发育，其中所发育的S-C组构则具有共轴和非共轴递进变形特点。在矿区西侧(图4-42)，剪切方向指示由SW向NE的右旋;而在矿区东侧(图4-10a)，剪切方向指示由NNW向SSE的右旋。但随剪切作用继续发展，矿区西侧S-C组构剪切指向渐渐转为由SSW向NNE或由近S向近N的右旋剪切(图4-42b)。结合石碌矿区早期具右旋剪切、晚期具左旋剪切变形的特征(见第三节 及图4-43)，在近EW向昌江-琼海断裂带西段南侧实际上形成一个巨大的反“S”形构造带(图4-44)，从而暗示该断裂在海西—印支期以前即已形成，而石碌矿区近EW向剪切带实际上是迁就先前昌江-琼海断裂而发展的。
图4-42 石碌矿区西侧南泡河一带(见图2-3a)印支—燕山早期花岗岩构造变形素描图
(一)石碌矿区西侧南泡河一带印支—燕山早期花岗岩主要变形特征(见图4-42)
1.宏观变形特征
(1)面理构造
在南泡河一带，呈次圆状的似TTG岩包体(许德如等，2003)，因受较为弱的变形改造，原始矿物如长石、黑云母及少量石英还相当清楚，但具弱定向排列，表现早期片理Sn(图4-42a)。但随着剪切变形增强，TTG岩系片理化更加强烈，野外可见到三期片理，早期片理Sn因受后期强烈改造，仅局部出现残余，其走向呈近SN向;第二期片理为剪切带内面理Ss，走向与Sn基本一致，由石英脉及暗色条带显示。这种剪切带内面理则通过寄主岩石残斑显示面理Ss叠加改造了Sn片理，代表剪切带中挤压面。第三期片理为糜棱岩面理Sc，走向NE—SW向，是与Ss面理同时形成的另一组配套面理。这种面理是同寄主岩即海西—印支期花岗岩一起遭受剪切作用的反映，它由偏基性的矿物条带角闪石、云母等组成，但与寄主岩石显示Sc面理的云英质条带相连。而寄主岩石则通过分割性滑动面、Ss面理带边界及残斑系拖尾指向将糜棱岩面理(Sc)表现出来。剪切继续发展，使得类TTG岩包体完全呈“S”形状，其走向则与寄主岩剪切带内面理Ss走向完全重合，而两头则与剪切带边界或糜棱岩面理Sc完全重合。
图4-43 石碌矿区矿石和赋矿围岩显微构造示右旋剪切变形
(2)旋转应变和矿物粒度变化
随着剪切作用增强，TTG岩系包体呈明显的旋转应变特征，其中矿物粒度和形态由粗粒向细粒转化，并被拉长，出现暗色条带和长英质条带。
2.微观变化特征及糜棱岩
由于受强烈的剪切作用形成一套糜棱系列
图4-44 昌江-琼海断裂与石碌矿区剪切变形关系示意图
(1)强化叶理或线理
糜棱岩化岩石中所有矿物都表现出十分明显的定向，特别是片柱状矿物(黑云母、角闪石)尤甚，构成了明显的叶理构造，随着剪切变形加大，石英表现“拔丝”构造、拉长定向及柱矿物定向排列在叶理面上表现为拉伸线理。
(2)颗粒细化和δN长石碎斑系
颗粒细化最明显的标志是碎斑存在。碎斑主要为中长石，其次为石英。常发生动态重结晶及旋转应变(图4-45)。镜下观察表明，许多残斑不同程度地产生动态重结晶作用，重结晶不十分强烈时，细小的动态重结晶新颗粒则主要分布在碎斑的边界而产生核幔构造，此外长石在发生碎裂过程中，其两端产生不对称拖尾，其碎物成分主要为石英，根据拖尾形态及其与碎斑的关系，按Passchier分类(Passchier，1986)为δN型碎斑系等微观剪切指向，可以判别韧性剪切方向主要为右行。
图4-45 印支—燕山早期花岗岩内类TTG岩系包体钾长石斑晶的旋转变形素描图
(3)退变质作用
矿物组合绿帘石、绿泥石、石英、黑云母、少量白云母相当于绿片岩相退变质环境。
(4)TTG岩系包体显微构造
包体发育各种粒内变形构造，如波状消光、长石滑动双晶、方解石弯曲、动态重结晶和长石压影、显微S-C面理定向构造，Sc面理由似流动暗色矿物云母组成，呈定向排列;Ss面理由旋转碎斑定向排列的石英重结晶颗粒及细粒化云母组成，它是一种强烈非共轴递进剪切应变的特征显微构造。
(二)矿区东部石碌水库一带印支—燕山早期花岗岩主要变形特征
在矿区东部石碌水库一带印支—燕山早期花岗岩所发育的S-C组构中，糜棱面理Sc走向指向近SN向、而剪切带内面理Ss指向NW—SE向，反映右旋剪切特征(图4-10)。
(三)第二期(D2)构造变形机制
石碌矿区赋矿围岩———石碌群的构造面理产状、矿体平面分布也大体揭示受剪切右旋控制及NW(W)—SE(E)向水平伸展特点。三者间S-C组构特征上的差别是剪切运动在岩体内和围岩的不同所造成的。结合地质剖面测量以及应力分析(见第四节 )，进一步表明，矿区南、北侧及深部(?)印支—燕山早期岩体侵位和上隆所产生的侧向扭压应力可导致石碌复式向斜倒转及由顶向NW—NWW和SE—SEE两个方向的剪切、旋转和伸展变形，这一变形特征非常类似于巴西东南部Carajás和Quadrilátero Ferrífero铁矿省(Hippertt and Davies，2000;Rosière and Rios，2004)。图4-46表示在一个压缩应力域内印支—燕山早期花岗岩穹窿和石碌向斜的演化过程中动力学变化行为。其中，图4-46a表示由于垂向上穹窿上升而导致的早期对称向斜的封闭或闭合。这一过程中，在一个以共轴变形为主的内部域和一个由弯滑作用引起向斜两翼反向剪切的内部域间存在明显的应变/变形分离，而穹窿与赋矿围岩接触部位的剪切指向与相应的向斜两翼的弯曲剪切正好相反，因此，在穹窿与赋矿围岩的接触界面产生了广泛的构造面理，形成倾向滑移的韧性剪切带，由于穹窿状花岗岩与富铁的赋矿围岩物质在密度和流变参数上的差别，将有利于围岩物质围绕穹窿向下流动;图4-46b表示倒转的闭合向斜。其中，Rs代表与诱导向斜倒转的水平穹窿移动有关的区域性剪切成分，但Rs在向斜正常翼是与弯曲剪切方向相一致的，而在倒转翼则是相反的。结果，在倒转翼所产生的有限元应变应该更小于正常翼。这一点，可从矿区西部石碌群剖面得到验证(图4-8)。如该剖面中倒转的背斜北翼因倒转，其产生的变形就低于其未倒转的南翼。此外，北一露天采坑标高+60m采面东段剖面也反映了其正常的南翼也具强烈变形特征(图4-32和图4-33)。图4-46c进一步表示，石碌矿区在印支-燕山早期花岗岩穹窿作用下，最终导致石碌矿区复式向斜倒转的结果。
图4-46 石碌矿区构造变形与印支—燕山早期花岗岩侵位的关系图
图4-47 印支—燕山早期以来海南岛地壳构造变形的变质核杂岩构造演化模式图
总之，由于古特提斯洋在海西—印支期的封闭，导致海南地壳先以碰撞压缩作用为主、后以伸展作用为主，进而引起印支—燕山早期以来挤压-伸展型花岗岩侵入。这一穹窿上升、侵位过程在穹窿状岩体与富铁围岩接触界面同时产生强烈的剪切和伸展变形及赋矿围岩的顺层塑性流动，从而导致了石碌矿区D2期构造变形。结合石碌矿区西南侧长城纪抱板群及侵入其中的中元古宙花岗岩(梁新权，1990;侯威等，1992、1996;战明国等，1996;许德如等，1999、2006a，b、2007c)、矿区东部石炭-二叠纪岩石(图4-10、图4-11)和昌江-琼海断裂带两侧奥陶纪以来岩石(张业明等，1997b;许德如等，2007d)具有强烈剪切变形和角闪岩相—绿片岩相变质特征(图3-3)，以及石碌矿区缺失寒武系-泥盆系和三叠-侏罗系地层，我们认为海西—印支期以来海南岛地壳的构造变形式样非常类似于变质核杂岩构造，这一变质核杂岩构造的形成机制可表述如下几个阶段(图4-47)。在早期阶段(图4-47a)，因海西—印支期陆陆碰撞导致印支—燕山早期挤压-伸展型花岗岩的形成，然后，其沿NE—SW向构造薄弱带的上隆、侵位触发海南岛地壳沿NW—SE向开始发生由挤压向伸展的过渡，因此，这一阶段的先期即可能已导致了石碌矿区早期复式向斜发生倒转和挤压-伸展型剪切变形;发展的中期(图4-47b)，印支—燕山早期花岗质岩浆的继续上涌、地壳继续拉伸，进一步导致了海南地壳拆离伸展和一系列NW(W)—SE(E)向、近SN向的伸展断层的形成，以及在岩体和前寒武纪围岩的过渡部位和软弱的石碌群第六层围岩发生糜棱岩化和韧性剪切变形带，从而在石碌群第六层与石碌群第五层以前的地层间(包括长城系抱板群)产生一条NW(W)—SE(E)向的基底剥离断层，而石碌群第六层与上覆石碌群第七层(即原震旦系地层)之间形成一条NW—SE向的层间剥离断层;当印支—燕山早期以来岩浆上隆、侵位的最后阶段(图4-47c)，因海南岛地壳的均衡作用，最终导致变质核杂岩的出露及脆性断裂的形成。
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时间：2023-10-13 13:47
结合构造解析及岩石组构学分析，早期NNE—SSW或近SN向水平挤压应力和晚期侧向扭压应力导致了石碌矿区D1和D2两期构造变形。
一、第一期(D1)构造变形机制
华南强烈的加里东造山运动以泥盆系砂岩明显不整合于早古生代地层之上，震旦纪—早古生代地层强烈褶皱与剪切形变，并广泛发育同时期中深变质岩和花岗岩等已是无可争议的事实(徐克勤等，1960;尹赞勋等，1978;广西地矿局，1985;广东省地矿局，1985;湖南省地矿局，1985;江西省地矿局，1985;陈斌等，1994;袁正新等，1997;吴浩若，2000;余心起等，2006;等等)。但由于至今未获得可靠的蛇绿质岩及其年龄数据，有关华南加里东强烈造山作用的性质、造山作用时限、构造变形形迹特征及其动力学机制等仍存显著分歧。万天丰(1989)通过对中国东南六省元古宙—侏罗纪构造演化的研究，曾认为华南元古宙晚期(晋宁事件)以南北向挤压为主，而早古生代(加里东事件)因受近东西向挤压形成一系列轴迹近南北向的褶皱束。侯光久等(1998)通过区域地质调查和专题研究认为，华南加里东运动期间，至少存在3个连续的构造热事件:早期形成轴向NEE—SWW的紧闭褶皱、中期形成NNE向紧闭倒转褶皱、晚期形成伸展-滑脱变质核杂岩构造;他们还认为，加里东运动的主期距今360～440Ma，导致地壳褶皱和断裂变形的压应力是SN方向剪切为主动力的背景下产生的NW—SE向的挤压，其动力来源可能是亚洲*相对往南、太平洋板块相对往北运动的结果。舒良树等(1999)通过对华南武夷山地区广泛发育一套强烈韧性剪切变形的中、高级变质岩系中新生矿物白云母的Ar-Ar同位素测年，也证实华南地区在早古生代末期(390～430ma)存在一次强烈的构造热事件。樊光明等(1996)则通过江南皖浙赣区段NE向混杂岩带的发现及其构造变形的研究，认为该混杂岩带是早古生代加里东造山作用的产物，而不是晋宁期或中生代早期碰撞缝合的产物。余心起等(2006)进一步对华南浙皖赣相邻区在加里东时期受到华南加里东构造事件的影响的构造变形形迹分析认为，前加里东期早期，该区于中、新元古代浅变质基底岩系中形成轴向近EW—NEE向的复式背斜，晚期则叠加了NE向褶皱，基底岩系这二期褶皱均形成于晋宁期;加里东期则造成震旦纪—早志留世盖层强烈褶皱，主褶轴方向近EW—NEE向，其动力来源于扬子地块和华夏地块始于奥陶纪的NW—SE向的会聚和对接过程(万天丰，1989;马文璞等，1995;朱洪发等，1995;丘元禧等，1996;曾勇，1999)。
Shu and Charvet(1996)、章 泽军(1998)则提出不同的看法，他们提出中新元古代华夏和扬子板块的对接可能导致了华南地区近东西向褶皱和NE向、NW向的断层。如章 泽军(1998)认为华南赣北地区在前震旦纪存在近南北向(D1)、近东西向(D2)、NNW—NNE向(D3)三个世代的叠加褶皱，其变形机制与华夏板块和扬子板块呈剪切式拼贴过程有关。由于华夏板块从NE向南西向扬子板块碰撞，随着北东边界逐渐拼合，导致板内近EW向压应力场，形成了相应的早期近SN向褶皱，并伴随岩浆侵位，这一时期在1000Ma之前完成。随后代之以南北边界的拼合，在强大的由南向北的压应力场的作用下形成了包括褶皱作用、断裂作用、岩浆活动在内的EW向构造系统，叠置在D1褶皱之上，并由此奠定了前震旦纪基本构造格局，这一时期可能发生于800Ma左右。
尽管以上对华南加里东构造变形式样及动力学来源仍存在显著分歧，但有一点是共同的，即华南晋宁-加里东运动造成早古生代及之前的地层发生一组近EW向的复式褶皱构造。我们最近在位于昌江-琼海断裂带北侧、距石碌矿区约20km的邦溪地区所进行的地质剖面实测也表明(图4-12)，该区的早古生代奥陶系地层整体呈EW向褶皱展布，与石碌铁矿区石碌群褶皱构造轴向一致。许德如等和Xu et al.(许德如等，2007d;Xu et al.，2007b，2008)所发表的一系列研究成果还进一步表明，海南岛中东部沿NE向白沙断裂两侧的屯昌晨星地区存在一套加里东期蛇绿质混杂岩，它代表了晚前寒武纪以来，由于古太平洋板块自SE向NW俯冲于华南板块之下，导致了在新元古代已存在于华南板块内的南华裂谷或古华南残留洋发生弧后盆地扩张，从而产生中晚奥陶世洋内弧，随后于435～400Ma该洋内弧发生仰冲，进一步引起陆(华夏地块)-弧(洋内弧)-陆(扬子地块)碰撞，标志进入加里东碰撞造山时期(图4-41a，b，c)。结合岩石组构和应力分析，我们认为导致D1褶皱变形期的近SN向水平挤压可能与华南(包括海南岛)加里东期碰撞造山事件有关。
图4-41 海南岛(包括华南)晚前寒武纪以来地球动力演化模式(据Xuetal.，2007b、2008，经修改)
二、第二期(D2)构造变形机制
华南(包括海南岛)海西-印支运动与古特提斯构造域的演化有着密切的关系。尽管有些学者认为印支运动(230～195Ma)的褶皱作用十分轻微、以地壳不均衡垂直升降的造陆为主，而地台盖层和上覆中新生代地层的同步-类同步褶皱是由多期次继承性造山运动累积叠加形成的(湖南省地矿局，1985;郭福祥，1992、1998a，b;左文超，2000)，但绝大多数国内学者认为三叠纪印支运动导致地台盖层全面褶皱(李毓尧和朱森，1934;黄汲清和徐克勤，1937;蔡雄飞等，1998)，且褶皱强烈、波及整个华南地区(黄汲清，1960)。郭福祥(1998b)还曾将广西及邻区分成以NW向大地构造线占优势的滨特提斯区和以NE向优选大地构造为特点的滨太平洋区，并认为前者大地构造线亚平行于特提斯洋岸，是晚古生代以来由土耳其-中伊朗-冈底斯中间板块(藏北-滇西微板块)、印度板块与欧亚板块相互作用造成的、以挤压-剪切应力优势取向NE，因而是我国西部三江、松潘等地槽褶皱带的主要形成期(任纪舜等，1980)。
海南岛地处华南地块与印支地块之间，具有复杂的地质构造演化历史，是联系和理解印支半岛和华南陆块构造演化的重要地区之一，并以发育NE向的印支—燕山早期花岗岩(270～190Ma)为特征，如儋县岩体和琼中岩体。然而，对海南基底属性及其构造区划尚有争议。如杨树锋等(1989)以九所-陵水断裂为界将海南岛划分为崖县和琼中南、北两个块体;Hsüeta1.(1990)和陈海泓等(1994)将海南岛作为华南块体与印支块体之间的中生代造山带，石碌群为构造混杂岩;Metcalfe et a1.(1993)则以白沙断裂为界，划分成ES和NW两个块体;夏邦栋等(1991a，b)和Fang et al.(1992)认为东西向昌江-琼海断裂为一古生代裂谷;Li et al.(2002)将邦溪-晨星蛇绿岩带作为华南块体与印支块体的缝合带。但这些研究对海南海西-印支期构造变形特征及其与华南内陆的构造变形时序联系等方面涉及不多。已有的研究表明华南内陆印支期构造变形强烈，且广泛发育同期韧性剪切带，如雪峰山、武功山、云开大山和闽西地区等(Chen，1999;Faure et al.，1996;Wang et al.，2005)。同样，在琼西南地区的南、北两侧分别发育了戈枕和冲卒岭两条NE走向的韧性剪切带(梁新权等，1990;许德如，1992;丁式江，1993、2004;余凤鸣等，1995;战明国等，1996;侯威等，1996;何龙清等，1996;肖力等，1999;许德如等，1999、2000)。上述两条韧性剪切带制约着琼西南金矿床形成的成矿地球动力学背景，如认为成矿于印支-燕山期的抱板金矿、二甲金矿和土外山金矿等均赋存于上述韧性剪切带中。因此上述两条剪切带很可能是印支期构造作用的产物或受到了印支期构造事件的叠加改造。
古特提斯构造域演化在海南岛可能的响应已得到了国内学者的认同。以海南岛是亲东冈瓦纳(澳大利亚)的裂解块体为基础(杨树锋等，1989;虞子冶，1989;Hsü et al.，1990;陈海泓等，1994;Metcalfe，1996;方宗杰等，1995;张仁杰等，2001)，许德如等(2001c、2003、2006b、2007d)和Xu et al.(2007b、2008)、Li et al.(2002)通过对分布于近EW向昌江-琼海深大断裂带两侧的变基性岩成因的地球动力学演化的研究，云平等(2005)、李孙雄等(2005)、谢才富等(2005)和Li et al.(2006)对岛内海西-印支期花岗质岩及碱性岩的研究，均揭示华南古特提斯构造域的演化与海南岛构造*转换有密切关系，并认为来源于东冈瓦纳澳大利亚北缘的海南岛在石炭纪时已完成了与印支板块的拼贴，古特提斯大洋向华南*的俯冲和消亡最终导致了陆-陆碰撞和海南岛大量的陆壳重熔型印支-燕山早期花岗岩的产出。另外，由于海南岛西部火山-碎屑岩地层普遍遭受绿片岩相变质作用和强烈的叠加构造变形(夏邦栋等，1991a，b;张业明等，1997b)，且岩性组成复杂、不同时代地层可能呈杂乱堆积，Hsü et al.(1990)还曾将岛西部石碌-军营-邦溪地块视作是一个构造混杂体，称之为“石绿混杂岩带”。
依石碌矿区D2期构造变形形迹特征，据此认为，这一期构造变形可能与海西—印支期碰撞造山事件有关(图4-41d)。矿区近外围印支—燕山早期花岗岩地质调查还表明，该期花岗岩具有同构造侵位特征，如石碌矿区北侧沿县城至东侧的石碌水库一带(图4-10a)，以及矿区西北侧南泡河一带(图4-42)，这些印支—燕山早期花岗岩均强烈剪切变形，S-C组构和旋转构造发育，其中所发育的S-C组构则具有共轴和非共轴递进变形特点。在矿区西侧(图4-42)，剪切方向指示由SW向NE的右旋;而在矿区东侧(图4-10a)，剪切方向指示由NNW向SSE的右旋。但随剪切作用继续发展，矿区西侧S-C组构剪切指向渐渐转为由SSW向NNE或由近S向近N的右旋剪切(图4-42b)。结合石碌矿区早期具右旋剪切、晚期具左旋剪切变形的特征(见第三节 及图4-43)，在近EW向昌江-琼海断裂带西段南侧实际上形成一个巨大的反“S”形构造带(图4-44)，从而暗示该断裂在海西—印支期以前即已形成，而石碌矿区近EW向剪切带实际上是迁就先前昌江-琼海断裂而发展的。
图4-42 石碌矿区西侧南泡河一带(见图2-3a)印支—燕山早期花岗岩构造变形素描图
(一)石碌矿区西侧南泡河一带印支—燕山早期花岗岩主要变形特征(见图4-42)
1.宏观变形特征
(1)面理构造
在南泡河一带，呈次圆状的似TTG岩包体(许德如等，2003)，因受较为弱的变形改造，原始矿物如长石、黑云母及少量石英还相当清楚，但具弱定向排列，表现早期片理Sn(图4-42a)。但随着剪切变形增强，TTG岩系片理化更加强烈，野外可见到三期片理，早期片理Sn因受后期强烈改造，仅局部出现残余，其走向呈近SN向;第二期片理为剪切带内面理Ss，走向与Sn基本一致，由石英脉及暗色条带显示。这种剪切带内面理则通过寄主岩石残斑显示面理Ss叠加改造了Sn片理，代表剪切带中挤压面。第三期片理为糜棱岩面理Sc，走向NE—SW向，是与Ss面理同时形成的另一组配套面理。这种面理是同寄主岩即海西—印支期花岗岩一起遭受剪切作用的反映，它由偏基性的矿物条带角闪石、云母等组成，但与寄主岩石显示Sc面理的云英质条带相连。而寄主岩石则通过分割性滑动面、Ss面理带边界及残斑系拖尾指向将糜棱岩面理(Sc)表现出来。剪切继续发展，使得类TTG岩包体完全呈“S”形状，其走向则与寄主岩剪切带内面理Ss走向完全重合，而两头则与剪切带边界或糜棱岩面理Sc完全重合。
图4-43 石碌矿区矿石和赋矿围岩显微构造示右旋剪切变形
(2)旋转应变和矿物粒度变化
随着剪切作用增强，TTG岩系包体呈明显的旋转应变特征，其中矿物粒度和形态由粗粒向细粒转化，并被拉长，出现暗色条带和长英质条带。
2.微观变化特征及糜棱岩
由于受强烈的剪切作用形成一套糜棱系列
图4-44 昌江-琼海断裂与石碌矿区剪切变形关系示意图
(1)强化叶理或线理
糜棱岩化岩石中所有矿物都表现出十分明显的定向，特别是片柱状矿物(黑云母、角闪石)尤甚，构成了明显的叶理构造，随着剪切变形加大，石英表现“拔丝”构造、拉长定向及柱矿物定向排列在叶理面上表现为拉伸线理。
(2)颗粒细化和δN长石碎斑系
颗粒细化最明显的标志是碎斑存在。碎斑主要为中长石，其次为石英。常发生动态重结晶及旋转应变(图4-45)。镜下观察表明，许多残斑不同程度地产生动态重结晶作用，重结晶不十分强烈时，细小的动态重结晶新颗粒则主要分布在碎斑的边界而产生核幔构造，此外长石在发生碎裂过程中，其两端产生不对称拖尾，其碎物成分主要为石英，根据拖尾形态及其与碎斑的关系，按Passchier分类(Passchier，1986)为δN型碎斑系等微观剪切指向，可以判别韧性剪切方向主要为右行。
图4-45 印支—燕山早期花岗岩内类TTG岩系包体钾长石斑晶的旋转变形素描图
(3)退变质作用
矿物组合绿帘石、绿泥石、石英、黑云母、少量白云母相当于绿片岩相退变质环境。
(4)TTG岩系包体显微构造
包体发育各种粒内变形构造，如波状消光、长石滑动双晶、方解石弯曲、动态重结晶和长石压影、显微S-C面理定向构造，Sc面理由似流动暗色矿物云母组成，呈定向排列;Ss面理由旋转碎斑定向排列的石英重结晶颗粒及细粒化云母组成，它是一种强烈非共轴递进剪切应变的特征显微构造。
(二)矿区东部石碌水库一带印支—燕山早期花岗岩主要变形特征
在矿区东部石碌水库一带印支—燕山早期花岗岩所发育的S-C组构中，糜棱面理Sc走向指向近SN向、而剪切带内面理Ss指向NW—SE向，反映右旋剪切特征(图4-10)。
(三)第二期(D2)构造变形机制
石碌矿区赋矿围岩———石碌群的构造面理产状、矿体平面分布也大体揭示受剪切右旋控制及NW(W)—SE(E)向水平伸展特点。三者间S-C组构特征上的差别是剪切运动在岩体内和围岩的不同所造成的。结合地质剖面测量以及应力分析(见第四节 )，进一步表明，矿区南、北侧及深部(?)印支—燕山早期岩体侵位和上隆所产生的侧向扭压应力可导致石碌复式向斜倒转及由顶向NW—NWW和SE—SEE两个方向的剪切、旋转和伸展变形，这一变形特征非常类似于巴西东南部Carajás和Quadrilátero Ferrífero铁矿省(Hippertt and Davies，2000;Rosière and Rios，2004)。图4-46表示在一个压缩应力域内印支—燕山早期花岗岩穹窿和石碌向斜的演化过程中动力学变化行为。其中，图4-46a表示由于垂向上穹窿上升而导致的早期对称向斜的封闭或闭合。这一过程中，在一个以共轴变形为主的内部域和一个由弯滑作用引起向斜两翼反向剪切的内部域间存在明显的应变/变形分离，而穹窿与赋矿围岩接触部位的剪切指向与相应的向斜两翼的弯曲剪切正好相反，因此，在穹窿与赋矿围岩的接触界面产生了广泛的构造面理，形成倾向滑移的韧性剪切带，由于穹窿状花岗岩与富铁的赋矿围岩物质在密度和流变参数上的差别，将有利于围岩物质围绕穹窿向下流动;图4-46b表示倒转的闭合向斜。其中，Rs代表与诱导向斜倒转的水平穹窿移动有关的区域性剪切成分，但Rs在向斜正常翼是与弯曲剪切方向相一致的，而在倒转翼则是相反的。结果，在倒转翼所产生的有限元应变应该更小于正常翼。这一点，可从矿区西部石碌群剖面得到验证(图4-8)。如该剖面中倒转的背斜北翼因倒转，其产生的变形就低于其未倒转的南翼。此外，北一露天采坑标高+60m采面东段剖面也反映了其正常的南翼也具强烈变形特征(图4-32和图4-33)。图4-46c进一步表示，石碌矿区在印支-燕山早期花岗岩穹窿作用下，最终导致石碌矿区复式向斜倒转的结果。
图4-46 石碌矿区构造变形与印支—燕山早期花岗岩侵位的关系图
图4-47 印支—燕山早期以来海南岛地壳构造变形的变质核杂岩构造演化模式图
总之，由于古特提斯洋在海西—印支期的封闭，导致海南地壳先以碰撞压缩作用为主、后以伸展作用为主，进而引起印支—燕山早期以来挤压-伸展型花岗岩侵入。这一穹窿上升、侵位过程在穹窿状岩体与富铁围岩接触界面同时产生强烈的剪切和伸展变形及赋矿围岩的顺层塑性流动，从而导致了石碌矿区D2期构造变形。结合石碌矿区西南侧长城纪抱板群及侵入其中的中元古宙花岗岩(梁新权，1990;侯威等，1992、1996;战明国等，1996;许德如等，1999、2006a，b、2007c)、矿区东部石炭-二叠纪岩石(图4-10、图4-11)和昌江-琼海断裂带两侧奥陶纪以来岩石(张业明等，1997b;许德如等，2007d)具有强烈剪切变形和角闪岩相—绿片岩相变质特征(图3-3)，以及石碌矿区缺失寒武系-泥盆系和三叠-侏罗系地层，我们认为海西—印支期以来海南岛地壳的构造变形式样非常类似于变质核杂岩构造，这一变质核杂岩构造的形成机制可表述如下几个阶段(图4-47)。在早期阶段(图4-47a)，因海西—印支期陆陆碰撞导致印支—燕山早期挤压-伸展型花岗岩的形成，然后，其沿NE—SW向构造薄弱带的上隆、侵位触发海南岛地壳沿NW—SE向开始发生由挤压向伸展的过渡，因此，这一阶段的先期即可能已导致了石碌矿区早期复式向斜发生倒转和挤压-伸展型剪切变形;发展的中期(图4-47b)，印支—燕山早期花岗质岩浆的继续上涌、地壳继续拉伸，进一步导致了海南地壳拆离伸展和一系列NW(W)—SE(E)向、近SN向的伸展断层的形成，以及在岩体和前寒武纪围岩的过渡部位和软弱的石碌群第六层围岩发生糜棱岩化和韧性剪切变形带，从而在石碌群第六层与石碌群第五层以前的地层间(包括长城系抱板群)产生一条NW(W)—SE(E)向的基底剥离断层，而石碌群第六层与上覆石碌群第七层(即原震旦系地层)之间形成一条NW—SE向的层间剥离断层;当印支—燕山早期以来岩浆上隆、侵位的最后阶段(图4-47c)，因海南岛地壳的均衡作用，最终导致变质核杂岩的出露及脆性断裂的形成。
