海南岛全新世沙丘岩与海滩岩的沉积特征及其成岩环境

梁定勇 陈晓清 许国强

摘 要： 以海南岛沿海的全新世海滩岩和沙丘岩为研究对象，通过野外露头、显微镜观察和扫描电镜等分析方法研究了海滩岩和沙丘岩的岩石学特征和成岩机制。海滩岩胶结物主要由文石针和泥微晶高镁方解石组成，识别出三类胶结组构和五种成岩作用。沙丘岩胶结物主要由粒状低镁方解石组成，识别出三类胶结组构和四种成岩作用。海南岛全新世碳酸盐岩的野外产状、胶结物成分和胶结组构所反映的成岩作用以及成岩环境特征，提供了一个全新世以来，以热带滨海地表为主要成岩环境，以钙质胶结物及陆源碎屑为主要成分的早期成岩作用模式，该启示将对我们解译古碳酸盐胶结岩的成岩作用提供借鉴。

关键词： 海南岛;全新世;沙丘岩;海滩岩;成岩作用

【中图分类号】P942     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.32.248

海岸带作为海陆交互作用的直接区域，发育类型丰富的碳酸盐胶结岩，其对环境变化响应迅速，记录了成岩作用初期的海陆相互作用过程，对于研究古海岸带演化、古气候、海平面变化等具有重要意义。自上世纪八十年代以来，海陆交互带碳酸盐胶结岩的研究得以广泛开展，并在成因机制研究的基础上，对华南沿海的古气候 、构造升降、海平面变化等方面进行了深入研究。沙丘岩和海滩岩作为海岸带沉积常见的两种碳酸盐胶结岩，尽管形成于截然不同的沉积环境，但在岩石特征上具有强烈的相似性，且常伴生产出，以至于难以辨别，并将其混为一谈。海南岛位于热带地区，炎热的蒸发环境使得在海岸带形成了完整的全新世沙丘岩和海滩岩序列，这为二者的对比研究提供了良好的基础地质条件。本文将对海南岛沿海发育的沙丘岩和海滩岩在沉积构造、胶结物成分和类型进行系统对比分析，明确其成岩过程和成岩环境，为海陆交互带的碳酸盐岩沉积提供新的启示。

1 地质背景

海南岛东北部海岸分布有较广的海成阶地和海积平原，从木兰头至东村沿岸堆积着许多高低不一的沙丘群，延绵30余公里，最大高程达50m左右。近万年来，由于海平面反复上升与下降，在沿海形成大面积的海成沙丘。海滩岩主要发育于海南岛西侧砂质海岸上，横向上平行海岸带呈断续状分布，纵向上由潮间带（海平面以下）延伸至潮上带全新世沙堤下部（图1）。

2 沙丘岩与海滩岩的成岩特征对比

对于海岸带碳酸盐岩，前人做了不少工作，也存在划分上的不统一，有学者将海滩岩归为贝壳堤岩、有的学者将沙丘岩划归为海滩岩，并探讨沙丘岩的古海平面指示意义。之所以出现不同的观点，主要是对碳酸盐岩的岩石学认识存在差异。为了更好地对沙丘岩和海滩岩进行分类，我们对海南岛沿岸发育的海滩岩和沙丘岩的相关特征进行了对比分析（表1）

沙丘岩的成岩作用类型主要有胶结作用、溶解作用、交代作用和重结晶作用，其中胶结作用是最主要的成岩作用类型，代表大气渗流带的特征胶结物-新月型胶结物和重力悬挂型胶结物。沙丘岩中存在较多海相生物壳屑，其中很多文石质生物壳屑被溶蚀后形成具有保留原来形态的铸模孔（图2A-B）。石英颗粒被溶解之后，溶蚀空间被沉淀的方解石占据，由于溶解作用为选择性溶解，形成方解石从边缘向颗粒中心、呈港湾状交代石英颗粒现象（图2C-D），反映了成岩水介质条件为碱性的特征。重结晶作用主要表现为粗大的晶体镶嵌结构和嵌晶胶结的出现（图2E-F），反映成岩环境温度较高，孔隙水充足、孔隙水的活動性较强。以上特征表明沙丘岩形成于淡水渗流环境。

海滩岩的成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和重结晶作用。海滩岩压实作用主要的表现形式为刚性碎屑石英破碎、粒间孔隙减少，生物碎屑与石英颗粒呈定向排列。颗粒间呈点接触，以孔隙式和基底式胶结为主（图3A-C）;暴露于大气淡水环境下的海滩岩，通过含不饱和CaCO3孔隙水的溶蚀作用，柱状（纤维状）文石质和高镁方解石质的生物骨屑发生溶蚀。这种溶蚀作用具选择性，如文石质的生物骨骼比方解石易溶蚀（图3D）。另外，海滩岩中存在胶结物被溶解的现象，主要为团块状高镁方解石在溶解作用下中存在较多的溶蚀孔隙，孔隙多呈不规则港湾状，部分孔隙被亮晶方解石部分充填（图3E）;石英颗粒被溶解之后，溶蚀空间被沉淀的方解石占据，由于溶解作用为选择性溶解，形成方解石从边缘向颗粒中心、呈条带状交代石英或长石颗粒现象（图3H-I）;海滩岩的重结晶作用主要表现为泥晶方解石向微亮晶方解石转化（图3F-G），靠近颗粒边缘的方解石胶结物粒度较细，越往孔隙中间粒度逐渐变粗，反映成岩环境温度升高，孔隙水的活动性增强。

A和B：生物碎屑溶蚀，溶蚀孔隙被后期生成的方解石部分充填，正交偏光;C和D：石英颗粒被溶解后，溶蚀空间被沉淀的方解石占据，形成方解石从边缘向颗粒中心、呈港湾状交代石英颗粒现象，正交偏光;E和F：粒状方解石重结晶形成晶粒粗大的晶体，常表现为连晶结构或镶嵌结构，并具有同一消光位，正交偏光。

结束语：（1）莺歌海海滩岩与沙丘岩形成于全新世以来的不同时期，经过地表成岩环境的改造，形成了全新世以来海陆交互带近地表成岩环境下陆源碎屑发生初期成岩作用的实例。这一现实例子提供了从海水环境、混合水环境到淡水环境的胶结组构序列，对反演古代海岸带碳酸盐岩的成岩作用和成岩环境有借鉴意义。（2）沙丘岩的成岩作用类型主要有胶结作用、溶解作用、交代作用和重结晶作用，形成于淡水渗流环境;海滩岩的成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和重结晶作用，成岩环境多样，有海水潜流环境、混合水潜流-渗流环境和淡水渗流环境。

参考文献

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