摘要
海南岛是南海唯一出露海平面的大型岛屿，周围被琼东南盆地、莺歌海盆地和北部湾盆地等新生代断陷盆地围限，构成了这些盆地边界断裂下盘的主体。因此，海南岛的隆升剥蚀历史蕴含盆山耦合和油气、矿产资源赋存条件等重要信息。本研究首次报道了滨海断裂两盘获得的磷灰石和锆石裂变径迹结果。磷灰石裂变径迹年龄范围在23±2~40±2 Ma之间，平均围限径迹长度为12.2~13.2 μm，相对较小。锆石裂变径迹年龄范围在63±3~82±4 Ma之间，单颗粒年龄主要集中于82~78 Ma和72~69 Ma年龄组。冷却历史模拟结果显示了三阶段的冷却历史。晚白垩世至早古新世（82~63 Ma），滨海断裂南北两盘整体快速抬升剥蚀可达3.3 km，这是受太平洋板块向北西俯冲引起NW向挤压和古南海洋中脊扩张推挤作用的联合影响，大规模挤压隆升变形导致白沙盆地西缘发育大规模的逆冲推覆构造，对白沙盆地西缘的抱伦金矿有较大的改造作用。早古新世至中中新世（63~13 Ma）阶段相对平静，其中滨海断裂北部地区，还记录了在中始新世至晚渐新世（40~24 Ma）时期的一次快速冷却事件，归因于古南海向南加速俯冲的拖曳作用，滨海断裂复活导致两侧差异隆升，这一时期沉积的粗粒物源是周缘新生代盆地的关键储层。中中新世至今（13~0 Ma），断裂南北两盘又整体快速剥蚀达1.93 km，菲律宾海板块NNW向楔入和印度-欧亚板块碰撞远程效应产生的挤压应力，使海南岛遭受强烈的挤压，导致快速隆升剥蚀。
Abstract
Hainan Island is the largest continental marginal island in the northwestern South China Sea, surrounded by Cenozoic rift basins such as the Qiongdongnan basin, Yinggehai basin, and Beibu Gulf basin. It constitutes the major footwall of the boundary fault of these basins.Therefore, the uplift and exhumation history of the Hainan Island provides important insights into the basin-range coupling process and preservation conditions for oil and ores.This study first reports the analytical results of apatite and zircon fission track analyses along the Binhai fault, the only basin-controlling fault that extends into the Hainan Island.The apatite fission track ages range from 23±2 Ma to 40±2 Ma with an average confinement track length of 12.2~13.2 μm, which is relatively small.The zircon fission track ages range from 63±3 Ma to 82±4 Ma, with single grain ages primarily concentrated in the age groups of 82~78 Ma and 72~69 Ma, respectively.The cooling history of Hainan Island since the Late Cretaceous is generally divided into three episodes.From the Late Cretaceous to the Early Paleocene (82~63 Ma), the Hainan Island experienced rapid uplift with a total exhumation amount of 3.3 km.During this period, the Hainan Island was affected by the NW compression caused by the subduction of the Pacific Plate, as well as by the expansion of the middle ridge of the ancient South China Sea.Additionally, the Baolun gold mine, located along the western margin of the Baisha Basin, experienced significant large-scale compressional deformation.From the Early Paleocene to the Middle Miocene (63~13 Ma), the samples experienced a prolonged period of slow cooling, except on the western side of the Binhai fault, where there was a rapid cooling from the Middle Eocene to the Late Oligocene (40~24 Ma).We attribute this rapid cooling period to the drag effect caused by the accelerated subduction of the Paleo-South China Sea, while the differential uplift on both sides can be linked to the reactivation of the Binhai fault.During this period, the coarse clasts exhumed from the Hainan Island serves as the key reservoir for the Cenozoic basin.Since the Middle Miocene (13~0 Ma), the exhumation amount is 1.93 km.The compression stress caused by the NNW wedge of the Philippine Sea plate, along with the long-distance effects of the India-Eurasia plate collision, has led to significant rapid compression and exhumation of the Hainan Island during this period.
海南岛地处特提斯-喜马拉雅构造域与太平洋构造域的交汇带，是我国南海唯一出露海平面的大型岛屿，为认识太平洋-菲律宾海板块、欧亚板块以及印度板块的相互作用提供了不可多得的天然实验室（Metcalfe，2013）。海南岛中部以五指山为隆起核心，向外围构成环形层状地貌（Wang Ying，2002），周围被琼东南盆地、莺歌海盆地和北部湾盆地等新生代断陷盆地围限，是北部湾盆地和琼东南盆地的NE向主边界断裂下盘（图1a；Lei Chao et al.，2019；吴时国等，2024）。海南岛隆升-剥蚀过程中形成的大量碎屑物质构成了其周围新生代含油气盆地的关键储层（李三忠等，2012）。因此，海南岛的隆升剥蚀历史不仅记录了南海扩张的历史，还是认识盆山耦合过程及其周缘盆地充填信息的重要窗口。
造山带的隆升-剥蚀速率变化蕴含了大型构造事件的重要信息（Clift and Sun Zhen，2006），而阶段性隆升则是构造体制转换的重要标志（Wang Xiuxi et al.，2024）。根据盆山耦合理论，隆升剥蚀源区和紧邻沉积盆地属同一动力学背景，沉积盆地埋藏时间略滞后于地体隆升剥蚀时间（李理和钟大赉，2006；Zhou Jianping et al.，2024）。裂变径迹年代学以其相对较低的封闭温度和径迹长度随不同冷却历史的规律变化被认为是重建地壳浅部完整的隆升-剥蚀过程和构造演化历史的有效手段（Gallagher et al.，1998）。目前针对海南岛隆升剥蚀历史开展的低温热年代学研究还十分有限，且所获得的认识存在巨大争议。Shi Xiaobin et al.（2011）基于磷灰石裂变径迹（AFT）和磷灰石（U-Th）/He（AHe）年代学分析结果，认为海南岛南部新生代隆升-剥蚀主要发生在渐新世；石红才等（2022）根据热史反演的差异性，提出海南岛北部快速冷却剥蚀出现在始新世晚期，而渐新世进入缓慢冷却阶段；史军华等（2024）依据磷灰石裂变径迹（AFT）年龄-高程剖面，推测海南岛中部经历了渐新世至中新世的快速隆升。综上所述，海南岛在新生代中早期的强烈挤压隆升事件究竟发生于始新世还是渐新世还存在争议，而这种差异是否是由于海南岛南北构造背景的差别造成的还缺乏系统分析。此外，由于缺乏早期更高温区域（锆石裂变径迹，ZFT）热年代学资料的联合分析，还无法建立与周缘沉积盆地在这一伸展构造活动时期的协同演化关系。
本研究报道了滨海断裂磷灰石和锆石裂变径迹的分析结果，分析海南岛晚中生代以来构造地貌发育不同阶段的隆升时代、冷却速率、剥蚀速率和剥蚀幅度，阐明海南岛晚中生代以来的隆升剥蚀机制，以期为白沙盆地西缘抱伦金矿改造和周边含油气盆地分析研究提供新依据。
1 地质背景
海南岛是由琼州海峡与华南大陆隔开的陆缘岛，呈穹隆状地貌，地势表现为中间高四周低，向外围由山地、丘陵、台地、阶地、平原等顺序逐级降低，经历了复杂的构造地貌演化过程（Wang Ying，2002）。海南岛周围被琼东南盆地、莺歌海盆地和北部湾盆地等新生代断陷盆地围限，是北部湾盆地和琼东南盆地主边界断裂的下盘（图1a）。海南岛在中新生代大地构造位置位于欧亚板块、印度板块和太平洋板块的交汇地带，构造演化受控于特提斯构造域和太平洋构造域，区域构造演化史较为复杂（吴时国等，2024）。岛内构造形迹复杂，主控断裂发育于海西期—印支期碰撞挤压、燕山期拉伸断陷和喜马拉雅山期裂陷活动。新生代海南岛边部形成E-W向、NE向和NW向三大断裂构造体系，主要包含E-W向王五-文教断裂，NE向滨海断裂和NW向铺前断裂（图1b）。它们控制了海南岛新生代沉积建造和岩浆作用。新生代，海南岛周边海域前新生代E-W向、NE向和NW向断裂均有不同程度地复活，岛内相对稳定（Lei Chao et al.，2019）。海南岛地层发育较完整，除泥盆系和侏罗系尚无可靠证据证实存在外，从中元古界至第四系均有出露。中元古界抱板群片麻岩和新元古界石碌群白云岩、石英片岩分别组成海南岛结晶基底和变质基底。古生界主体为一套海相碳酸盐岩-碎屑岩沉积。海南岛中部山区的白沙盆地白垩系广泛发育斜歪褶皱，并主要出露于高海拔地区，岛内唯一的大型金矿分布于白沙盆地西缘（林弟等，2023）。新生界主要分布于海南岛北部，古近系为陆相碎屑岩沉积，不整合于前新生界之上；新近系过渡为滨浅海相沉积，底部以砂砾岩呈不整合接触超覆于古近系灰色粉砂质泥岩之上；第四系为海陆交互沉积的松散沉积物并形成沿海阶地（Shi Xiaobin et al.，2011）。岛内岩浆活动强烈，海西期—印支期和燕山期花岗岩分布最为广泛，特别是晚中生代花岗岩大面积出露地表，火山岩以白垩纪、新近纪和第四纪玄武岩为主（史军华等，2024）。
晚白垩世古太平洋板块向欧亚板块的俯冲速率降低、俯冲角度逐渐变大，海南岛与周缘新生代断陷盆地在内的南海北部陆缘由挤压的安第斯型活动大陆边缘逐渐转换为大西洋型被动大陆边缘，岩石圈逐渐开始伸展、裂解（任建业，2018）。琼东南盆地、莺歌海盆地和北部湾盆地均发育于减薄的大陆地壳，断陷开始于晚白垩世，但周缘新生代断陷盆地结束伸展裂陷进入拗陷阶段的时间表现出自东向西变新的趋势，沉积也由陆相过渡为海相碎屑沉积（Cullen et al.，2010）。控盆断裂主要是NW向红河断裂，NE向涠西南断裂、滨海断裂和琼东南2号断裂（吴时国等，2024）。NW向红河断裂具走滑性质。NW向铺前断裂普遍切割NE向断裂，是后期走滑调节断裂。NE向断裂具张扭性质。近E-W向断裂是其次级派生断裂。北部湾盆地在中中新世以后发生反转褶皱，且构造变形强度自NW向SE减弱（李三忠等，2012）。
2 样品采集与分析方法
本研究在海南岛东南部沿近垂直于NE向滨海断裂方向采集9件花岗岩新鲜样品，每个样品重~2.0 kg，其中8件样品分别进行锆石和磷灰石裂变径迹分析，1件样品仅开展磷灰石裂变径迹分析。样品首先经粗碎、细碎、筛分，再利用漂洗粗选、磁选、重液分选等手段，最后提纯分选出磷灰石和锆石颗粒。磷灰石和锆石裂变径迹分析在北京市泽康恩科技有限公司完成。首先将分选出来的磷灰石和锆石制靶。用环氧基树脂和硬化剂将磷灰石和锆石颗粒铸靶，制作成的光薄片经研磨抛光将磷灰石和锆石颗粒的最大面抛出来。然后进入蚀刻阶段以揭示自发径迹。磷灰石薄片在温度21℃、5.5 mol/L HNO3溶液环境下持续蚀刻20 s；锆石薄片在温度210℃、KOH+NaOH高温熔融物环境下持续蚀刻20~30 h。接着进行云母蚀刻，以揭示诱发径迹。将蚀刻好的薄片与无铀白云母片（外探测器）固定，与磷灰石和锆石矿物标准铀玻璃（CN5和CN2）一起放置到辐照管中接受中子辐照；白云母外探测器在25℃、40% HF溶液环境下持续蚀刻20 min（Bellemans et al.，1995；Yuan Wanming et al.，2006）。最后应用自动测量系统统计裂变径迹各项参数，因裂变径迹退火速率具有各向异性，本次分析选择平行晶体结晶方向（c轴）的柱面来测量径迹长度、自发径迹密度和诱发径迹密度。根据IUGS推荐的Zeta校正法计算中心年龄（central age），其中Zeta常数为标样的加权平均值（Hurford，1990），本次测试获得的磷灰石和锆石Zeta值分别为410±17.6 a/cm2和90.9±2.8 a/cm2。
Fig.1Sketch map of basins around Hainan Island (a) and geological sketch map of Hainan Island (b) (modified from Wu Shiguo et al., 2024)
3 分析与模拟结果
3.1 磷灰石裂变径迹结果
本文获得的海南岛东南部9件磷灰石裂变径迹测试结果见表1。磷灰石样品裂变径迹年龄范围在23±2~40±2 Ma之间（图2），远小于花岗岩100±1 Ma的结晶年龄（未公开的数据），表明磷灰石裂变径迹年龄是岩体在后期构造热事件通过封闭温度区间的冷却年龄。除样品D0046外，其余8件样品原始径迹密度数据χ2的检验值为11.5%~99.7%，多数大于59%，远高于检验临界值（5%），说明同一样品各单颗粒年龄均属于同组年龄，受控于单一构造热事件，即其中心年龄具有实际的地质意义。平均围限径迹长度（12.2~13.2 μm）相对较小，标准偏差（1.7~2.2 μm）较大，径迹长度分布呈略宽的负偏斜单峰状，反映其在最后一次构造热事件中相对缓慢地通过部分退火带（PAZ）。样品D0046原始径迹密度数据χ2的检验值（1.1%）小于检验临界值（5%），其单颗粒年龄可能是两组以上的混合年龄，记录了构造热事件的幕式演化（Yamada et al.，1995）。该样品同样具有较小平均围限径迹长度（12.1 μm）和较大标准偏差（2.6 μm）。径迹长度分布直方图呈双峰形状，表明样品经历过热叠置，其裂变径迹在热事件的多次演化均有积累。采用BinomFit软件对样品D0046磷灰石裂变径迹进行二项式拟合峰值分解（图3a），分解结果显示具有两个峰值（24.8 Ma和33.7 Ma）。
表1海南岛东南部磷灰石裂变径迹测试结果
Table1Analysis results of apatite fission track in southeastern Hainan Island
注：ρs、ρi和ρd分别为自发径迹密度、诱发径迹密度和标准径迹密度；Ns、Ni和Nd分别为自发径迹数、诱发径迹数和标准径迹数；P（χ2）为χ2检验值；N为水平围限径迹数。
图2海南岛东南部裂变径迹样品高程剖面图
Fig.2Elevation profile of fission track samples in southeastern Hainan Island
3.2 锆石裂变径迹结果
海南岛8件样品锆石裂变径迹测试结果见表2，锆石裂变径迹中心年龄范围在63±3~82±4 Ma之间，同样小于花岗岩结晶年龄。3件样品（D2050、D2813和D1843）原始径迹密度数据χ2的检验值小于判别临界值（5%），说明单颗粒年龄可能是两组以上的混合年龄（Yamada et al.，1995）。采用BinomFit软件对上述3件样品锆石裂变径迹进行二项式拟合峰值分解，分解结果显示3件样品（D2050、D2813和D1843）峰值分别为59.7和78.6 Ma，57.5、72.3和89.6 Ma，58.0和79.1 Ma（图3b~d），亦小于相应岩体结晶年龄。其余5件样品锆石裂变径迹χ2的检验值大于判别临界值（5%），其中心年龄具有实际的地质意义。除D2813（89.6 Ma）外，单颗粒年龄主要集中于82~78 Ma、72~69 Ma和60~58 Ma年龄组，反映快速冷却事件为幕式演化。但60~58 Ma年龄组均为分解出占比相对较少的单颗粒年龄，应该是快速冷却事件的延后响应，仅具参考价值。
图3海南岛东南部裂变径迹年龄二项式峰值拟合结果图
Fig.3The binomial peak fitting result of fission track grain ages in southeastern Hainan Island
表2海南岛东南部锆石裂变径迹测试结果
Table2Analysis results of zircon fission track in southeastern Hainan Island
3.3 热历史模拟结果
本研究采用Ketcham et al.（2007）的退火模型，并使用蒙特卡罗（Monte Carlo）逼近法进行曲线拟合，根据实测的磷灰石Zeta值、径迹密度、Dpar值、径迹长度等参数，通过HeFTy1.9.3软件进行模拟。模拟温度由锆石裂变径迹年龄封闭温度~210℃（Bernet，2009）至现今地表温度20℃，期间经过磷灰石裂变径迹部分退火带温度60~110℃ （Wagner，1977）。模拟时间由晚白垩世90 Ma至今，约束条件主要为裂变径迹参数和区域地质背景。模拟过程中，根据区域地质背景不断修正路径以获得最佳结果。模拟结果由GOF值检验径迹长度和年龄拟合程度，GOF检验值＞0.05时，通常认为模拟结果可以接受，GOF检验值＞0.5时，通常认为模拟结果比较好，并标示分段路径。本次热史反演模拟共获得6个拟合比较好的数据模型，其余D2882、D0242、D1843三件样品由于GOF检验值小于0.5暂不作讨论。
样品的冷却历史模拟结果如图4所示，滨海断裂南部（D2062、D2050、D2837）和北部（D0046、D2927、D2813）样品的冷却历史略有差别，呈现出相似的样式，总体上分三阶段演化。① 约82 Ma至65~60 Ma，温度由锆石裂变径迹封闭温度~210℃快速冷却至磷灰石裂变径迹封闭温度115~105℃；② 滨海断裂东部样品在65~60 Ma至15~10 Ma，温度由115~105℃缓慢冷却至磷灰石裂变径迹部分退火带顶部80~75℃，而西部样品还记录了在40~24 Ma间温度快速由115~105℃降至80~75℃的事件；③ 由15~10 Ma至今，温度由80~75℃快速冷却至现今地表温度20℃。
图4海南岛东南部热演化历史模拟结果
Fig.4Simulation results of thermal evolution history in southeastern Hainan Island
4 讨论
考虑本次采样的高程差相对较小、年龄-高程数据相关性不明显（图5），而且区内地质体冷却过程并非匀速，本研究主要采用热史模拟的方法恢复研究区隆升剥蚀过程，同时取各阶段之间时间和温度的分界平均值开展定量评价。区域上，晚白垩世以来海南岛断裂活动仅发生在边部（王五-文教断裂、滨海断裂和铺前断裂），岛内较为稳定（吴时国等，2024），因此滨海断裂以北的样品基本可以代表海南岛整体的隆升剥蚀情况。热史模拟法利用区域古地温梯度计算不同阶段的冷却速率、隆升剥蚀速率和隆升剥蚀量，地温梯度按30℃/km计算，地表温度为20℃（史军华等，2024）。
4.1 晚白垩世至早古新世海南岛整体的快速冷却剥蚀
海南岛滨海断裂南北两盘共同经历了82~63 Ma期间快速剥蚀冷却，温度从锆石裂变径迹封闭温度降至磷灰石部分退火带底部（210~110℃），时间差和温度差分别为17~22 Ma和95~105℃。初步估算冷却速率、剥蚀量和剥蚀速率分别为5.26℃/Ma、3.33 km和0.18 km/Ma。在样品裂变径迹年龄-高程分布图上（图5），锆石年龄几乎不随高程变化。这与整体快速冷却的特征相吻合，说明晚白垩世至早古新世（82~63 Ma）是一次区域性的快速冷却事件。但锆石单颗粒年龄分解为间断的2个年龄组（82~78 Ma和72~69 Ma），应该是锆石自发径迹方向与c轴夹角、径迹密度、锆石Cl、U和Th含量等因素使锆石抵抗退火的能力不同，引起差异退火所致（Yamada et al.，1995；Zheng Yong et al.，2011），但那种因素占主导作用难以评估。
海南岛经历激烈的海西期—印支期碰撞造山作用后，大约在早侏罗世（205~180 Ma）进入构造-岩浆沉寂期，沉积作用也缺失，同时构造体制从特提斯构造域碰撞拼合转向太平洋构造域板块俯冲（Zhou Xinmin et al.，2006）。在中侏罗世—晚白垩世随着太平洋板块俯冲方向、角度和速率的转换，含海南岛在内的华南地区构造应力场挤压和拉张交替出现，但拉张应力环境占据明显优势（李献华等，1997）。其中古太平洋板块在白垩纪后撤并调整方向，形成弧后拉张环境，海南岛出现NE向白沙断陷盆地、A型花岗岩和基性岩墙（Cai Jianxin et al.，2017），在~81 Ma结束拉张重新转向挤压环境。在此事件之后，海南岛处于印度板块和欧亚板块碰撞、太平洋板块俯冲调整、古南海俯冲消减、南海开启与菲律宾海板块楔入的“多板块体制”之下（任建业，2018）。
图5海南岛东南部裂变径迹表面年龄-高程关系图
Fig.5The age-elevation relationship of fission track surface in southeastern Hainan Island
晚白垩世至早古新世（82~63 Ma），海南岛滨海断裂南北两盘作为一个整体发生快速隆升剥蚀，剥蚀速率为0.18 km/Ma、剥蚀量为3.33 km。晚白垩世末期，中国东部经历了太平洋板块取代古太平洋板块俯冲的构造体制转换事件（图6a；Suo Yanhui et al.，2019）。在太平洋洋中脊俯冲过程中，先前俯冲板块主导的负浮力逐渐转变为板片窗的正浮力，这种转变引起上覆欧亚板块区域的NW向挤压应力。与此同时，新特提斯洋正在俯冲闭合，印度板块和欧亚板块还未开始碰撞（Hall，2012）。海南岛中部山区白沙盆地为代表的白垩系发生NW向挤压形成斜歪褶皱，并与上覆古新统呈角度不整合接触，已有研究表明晚白垩世在华南陆块内部同样形成规模较大的NE走向逆冲推覆构造，形成古华夏山脉（邢光福等，2009）。本阶段挤压隆升事件不仅有逆冲推覆构造的依据，也得到晚白垩世华南内陆演变成炎热的半沙漠和盐湖地区的古气候学与古地理学支持（陈丕基，1997）。说明晚白垩纪受太平洋板块取代古太平洋板块俯冲NW向挤压事件影响，包含海南岛在内的华南陆缘整体处于挤压隆升状态。华南陆缘的挤压应力由北向南逐渐减弱，但处于华南南缘的海南岛ZFT年龄反映的冷却剥蚀事件与华南陆缘记录的相符（Shi Xiaobin et al.，2022），暗示海南岛同时受古南海洋中脊扩张的推挤作用（ridge push）的影响（Forsyth and Uyeda，1975）。与这一时期重大构造机制转变相符的是，岛内晚白垩世花岗岩体普遍发育NW-SE向挤压的共轭节理，但缺失晚白垩世末期（~81 Ma）岩浆活动（Cai Jianxin et al.，2017）。晚白垩世至早古新世大规模挤压隆升事件，在白沙盆地西缘形成逆冲断层，水平方向上的运动分量规模较大；对位于白沙盆地西南缘的岛内唯一大型金矿（抱伦金矿），盆地白垩系推覆体可能覆盖了部分矿体。
图6海南岛中新生代构造演化模式图
Fig.6Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution model of Hainan Island
（a）—晚白垩世至早古新世（82~63 Ma），太平洋板块取代古太平洋板块俯冲叠加古南海洋中脊扩张的推挤作用产生NW向挤压应力；（b1）—早古新世至中始新世（63~40 Ma），太平洋板块俯冲后撤，构造应力场反转为NW-SE向拉伸，周缘盆地开始伸展裂陷；（b2）—中始新世至晚渐新世（40~24 Ma），古南海加速俯冲，俯冲板片尾端的海南岛遭受拖拽，产生强烈的伸展应力，岛内滨海断裂复活成正断层；（b3）—晚渐新世至中中新世（24~13 Ma），南海洋中脊扩张的推挤作用导致伸展作用结束，周缘盆地转入连通的坳陷阶段沉积；（c）—中中新世至今（13~0 Ma），菲律宾海板块楔入和印度-欧亚板块碰撞远程效应共同产生对向挤压应力
(a) —Late Cretaceous to Early Paleocene (82~63 Ma) , the Pacific Plate replaced the Paleopacific Plate subduction superimposed on the thrusting effect of the Paleo-South China Sea mid-oceanic ridge spreading to generate NW-wardcompressive stresses; (b1) —Early Paleocene to Middle Eocene (63~40 Ma) , the Pacific Plate subduction retreated, and the stress field was reversed into the NW-SE stretching, and the peripheral basin began to rift; (b2) —Middle Eocene to Late Oligocene (40~24 Ma) , the Paleocene accelerated subduction of the South China Sea, and Hainan Island at the end of the subducting plate was dragged, producing strong tensile stresses, and the coastal faults in the island were resurrected as normal faults; (b3) —Late Oligocene to Middle Miocene (24~13 Ma) , the ridge push of the southern oceanic mid-oceanic ridge spreading led to the end of the extensional effect, and the peripheral basins were transferred to the connected depression stage of sedimentation; (c) —Middle Miocene to present (13~0 Ma) , the wedging of the Philippine Sea plate and the remote effect of the collision of the India-Eurasia plate combined to produce the opposing compressive stresses
4.2 早古新世至中中新世滨海断裂两盘的差异隆升及其机制
进入到新生代，在早古新世至中中新世（63~13 Ma）期间，滨海断裂南盘温度从磷灰石部分退火带底部缓慢冷却至顶部（110~78℃），时间差和温度差分别为45~55 Ma和25~40℃，冷却速率、剥蚀量和剥蚀速率分别为0.64℃/Ma、1.07 km 和0.02 km/Ma。与之不同，滨海断裂北部地区在中始新世至晚渐新世（40~24 Ma），还记录了一期快速冷却事件，降温集中在中始新世至晚渐新世（40~24 Ma），其余时间温度较平稳。与此一致的是，在样品裂变径迹年龄-高程关系图（图5）上，滨海断裂北部磷灰石裂变径迹样品具有垂直分布的快速隆升特征，南部样品则为平缓的直线，表明北盘和南盘样品发生差异隆升剥蚀。野外调查时同样发现晚白垩世花岗岩和凝灰岩发育一系列北东向正断层。海南岛新生代动力学背景较为复杂，东部与太平洋板块俯冲和菲律宾海板块楔入相关，西部和北部受印度板块和欧亚板块的碰撞挤出影响，南部受控于古南海闭合，南海开裂扩展（吴时国等，2024）。根据海南岛在早古新世至中中新世总体缓慢隆升和不同地区差异隆升特征，海南岛周缘琼东南和北部湾离散型陆缘盆地发育，而岛内新生界未见褶皱等挤压构造，表明海南岛在该时期应力场以伸展为主，海南岛应该以剥蚀作用为主形成相对隆升，但是具体时间段内局部地区隆升对应相关构造事件。
早古新世至中始新世（63~40 Ma），印度板块和欧亚板块发生弧陆软碰撞，与此同时太平洋板块俯冲带开始后撤。印度板块和欧亚板块在早古新世的弧陆软碰撞引起的构造挤压通过青藏高原初始大规模隆升的形式吸收了多数应变，深部地幔流往北迁移（许志琴等，2011；Hall，2012）。因此，这一时期海南岛缓慢的冷却剥蚀应该受控于早古新世太平洋板块俯冲速率快速降低，造成俯冲带后撤，构造应力场由 NW-SE向的挤压反转为NW-SE向拉伸并顺时针旋转增强（Wu Jonny et al.，2016）。同时，华南陆缘开始进入伸展裂陷阶段（图6b1）。海南岛周缘原NE向基底断裂在拉伸应力作用下先后复活形成独立地堑、半地堑，开始陆续进入盆地伸展裂陷阶段。海南岛位于断陷盆地的裂肩，整体处于缓慢冷却剥蚀。需要强调的是，该时间段内并非完全没有受到印度板块和欧亚板块弧陆软碰撞影响，印支地块旋转和红河断裂左行走滑是海南岛西南部莺歌海拉分盆地的主要成因。
中始新世至晚渐新世（40~24 Ma）滨海断裂以西地区相对快速隆升，隆升时间由华南大陆南部到海南岛逐渐年轻（Yan Yi et al.，2011；Shi Xiaobin et al.，2022）。但海南岛北部、西南部和中部与东南部隆升启动时间在误差范围内一致（Shi Xiaobin et al.，2011；石红才等，2022；史军华等，2024），说明滨海断裂在中始新世至晚渐新世活动。中始新世（~40 Ma），欧亚陆缘发生了重大的板块运动重组事件，东缘太平洋板块俯冲速率突然增大，运动方向由NNW转换为WNW正向俯冲于欧亚板块（图6b2）；西缘新特提斯洋闭合导致印度板块和欧亚板块发生硬碰撞（Patriat and Achache，1984；Tapponnier et al.，1990；任建业，2018）。与此同时，海南岛东南部的古南海呈近E-W向剪刀型加速俯冲至Borneo地块之下。以往研究认为这一加速俯冲是澳大利亚板块对北部苏门答腊和南海挤压所致（Hall，2012）。印度板块和欧亚板块硬碰撞导致欧亚板块软流圈地幔进一步往东南方向逃逸，红河断裂带发生大规模左旋走滑活动。有研究表明，在华南东部同样出现由陆缘至洋盆隆升剥蚀事件和构造反转事件逐渐变晚趋势，被解释为中始新世印度板块与欧亚板块硬碰撞的远程效应，导致挤压应力由西往东传递（王新毓等，2020）。但该时段内海南岛周缘盆地并未发现反转构造，而是裂陷作用进一步增强（吴时国等，2024），岛内相对快速剥蚀动力不可能来源于印度板块和欧亚板块硬碰撞远程效应的挤压应力。而太平洋板块与海南岛被正在俯冲的古南海隔开，俯冲挤压应力难以传递过去。以往部分研究认为，海南岛可能在渐新世发生快速剥蚀（Shi Xiaobin et al.，2011），但本研究中磷灰石相对较小的围限径迹长度（12.2~13.2 μm）和较大的标准偏差（1.7~2.2 μm）特征，表明在滨海断裂北盘不存在这一时期的快速冷却事件。这一结论与海南岛周边在这一时期发育新生代伸展断陷盆地的动力学背景相符，表明海南岛在40~24 Ma期间发生的相对快速冷却事件受局部构造影响。因此，中始新世至晚渐新世相对快速剥蚀的动力学机制应该是古南海加速俯冲，位于其俯冲板片尾端的海南岛周围岩石圈遭受拖拽，产生强烈的伸展应力，区域伸展应力场方向由早期的NW-SE向旋转为近S-N向。岛内滨海断裂复活成正断层，断裂以南地区下滑未发生剥蚀异常，而断裂以北地区因位于正断层下盘而出现相对快速剥蚀。海南岛周边北部湾盆地、莺歌海盆地和琼东南盆地是南海北部剥蚀物主要沉积场所，主要沉积物源区有海南岛、越南东部海岸和红河搬运的青藏高原东南部（Clift and Sun Zhen，2006）。尽管上述盆地以红河搬运的青藏高原东南部沉积物源为主，但相对快速剥蚀提供的近源砂体比红河搬运的砂体粗，是潜在的良好储集层，具有重要的油气勘探意义（Shi Xiaobin et al.，2011）。
晚渐新世至中中新世（24~13 Ma），随着古南海的持续加速俯冲，南海中央次海盆在~32 Ma开始近S-N向扩张后，于~24 Ma洋中脊扩张达到顶峰，洋中脊扩张对其北部陆缘的推挤作用导致海南岛在内的华南陆缘伸展作用结束（Taylor and Hayes，1983），但华南陆缘盆地未发现该期间挤压构造样式，说明挤压强度十分有限（图6b3）。海南岛周缘盆地陆续由分割性强的裂陷阶段转入连通的坳陷阶段沉积，岛内再次进入缓慢剥蚀。
4.3 中中新世以来的快速冷却剥蚀
在中中新世至今（13~0 Ma），滨海断裂南北两盘再次共同经历了温度从磷灰石部分退火带顶部开始的快速冷却（78~20℃），时间差和温度差分别为10~15 Ma和55~60℃，冷却速率、剥蚀量和剥蚀速率分别为4.46℃/Ma、1.93 km和0.15 km/Ma。晚白垩世（~82 Ma）以来滨海断裂沿线的剥蚀总量为6.33 km，其中新生代隆升量为3.00 km。这与近海盆地在中中新世以来沉积快速增加的记录相吻合（李三忠等，2012）。
根据热史模拟结果（图4），所有样品模型均出现位于部分退火带内的冷却路径拐点（~13 Ma、~78℃），表明中中新世是快速冷却事件的启动时间。中中新世（~13 Ma），古南海俯冲消亡同时伴随南海扩张停止，菲律宾海板块被澳洲板块推动沿NNW向楔入到太平洋板块与欧亚板块之间（Wu Jonny et al.，2016），导致中国东南部强烈的挤压隆升，岛内和周缘琼东南盆地形成大量NW向左旋走滑断裂，切断先存NE向断裂（图5c）。这也得到了独立的海南岛白垩系砂岩相对菲律宾海板块~9°逆时针旋转的古地磁证据支持（付璐露等，2010）。与此不谐调的是，北部湾盆地海中凹陷形成NE向的反转褶皱构造样式，反转强度自NW向SE减弱，表明南海北缘同时受到印度-欧亚板块碰撞产生的SE向挤压应力。以往研究显示，中中新世，青藏高原东南缘和东缘的构造活动机制发生了重大转变（Wang Yang et al.，2020; Zhang Guihong et al.，2022; Zheng Yong et al.，2024）。在中中新世前，青藏高原东缘和东南缘的构造变形主要表现为地壳物质沿大型走滑断裂带的侧向挤出和运移，此时川滇和印支地体的边界断裂，如：红河-哀牢山断裂带、鲜水河断裂带等主要表现为走滑性质，垂直运动分量较小；进入中中新世以来，这些断裂带大部分重新活化，且垂直分量显著增加，由此造成了南海北缘的SE向挤压应力。而~5 Ma以来，东南亚季风逐渐增强，降雨量逐渐增加，同样可能增加岩石剥蚀速率（Clift et al.，2014）。
5 结论
（1）晚白垩世至早古新世（82~63 Ma）期间，滨海断裂南北两盘整体发生快速隆升剥蚀作用，冷却速率、剥蚀量和剥蚀速率分别为5.26℃/Ma、3.33 km和0.18 km/Ma。其快速隆升主要受太平洋板块俯冲挤压和古南海洋中脊扩张的推挤作用影响。该阶段大规模挤压隆升事件对白沙盆地西缘的抱伦金矿有较大的改造作用。
（2）早古新世至中中新世（63~13 Ma）阶段相对平静，冷却速率、剥蚀量和剥蚀速率分别为0.64℃/Ma、1.07 km和0.02 km/Ma，其中滨海断裂北部地区隆升剥蚀集中在中始新世至晚渐新世（40~24 Ma）。促使缓慢剥蚀动力学机制应该是太平洋板块俯冲后撤，中始新世至晚渐新世受古南海加速俯冲拖曳作用导致滨海断裂复活两侧差异隆升，晚渐新世至中中新世南海洋中脊扩张的推挤作用导致伸展作用结束。中始新世至晚渐新世短暂隆升沉积的粗粒物源是周缘新生代盆地关键储层。
（3）中中新世至今（13~0 Ma）期间，滨海断裂南北两盘隆升剥蚀作用重新加速，冷却速率、剥蚀量和剥蚀速率分别为4.46℃/Ma、1.93 km和0.15 km/Ma。菲律宾海板块楔入和印度-欧亚板块碰撞远程效应，使海南岛遭受强烈的挤压快速隆升剥蚀。~5 Ma以来岩石快速剥蚀叠加东南亚季风逐渐增强影响。
致谢: 野外调查和样品采集过程中，得到了海南省地质调查院王勇等的帮助，审稿专家对本文进行了认真的审阅并给予宝贵的修改意见，在此一并表示衷心感谢！
