鄂爾多斯及鄰區(qū)中新元古界沉積特征及巖相古地理研究

高建平， 周立發(fā)， 羅婷婷

(西北大學地質(zhì)系，陜西 西安 710069)

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鄂爾多斯及鄰區(qū)中新元古界沉積特征及巖相古地理研究

高建平， 周立發(fā)， 羅婷婷

(西北大學地質(zhì)系，陜西 西安 710069)

中新元古界在世界范圍內(nèi)都是一個沉積特征明顯的重要層系。鄂爾多斯及鄰區(qū)的中新元古代大致發(fā)育了穩(wěn)定型、過度型、活動型和冰川沉積型四種基本沉積類型。以不同構造階段的地層沉積特征研究為基礎，結(jié)合區(qū)域構造環(huán)境分析，通過編制巖相古地理圖的方式，重點對洛南斷裂以北的鄂爾多斯南緣及西南緣長城紀、薊縣紀和震旦紀的巖相古地理及其演化進行了研究。

鄂爾多斯盆地；中新元古界；沉積特征

1　長城紀巖相古地理特征及其演化

鄂爾多斯及鄰區(qū)長城紀的構造-沉積格局是清楚的，自西南向東北依次分布著五個不同的沉積相區(qū)，它們是北祁連-北秦嶺深海盆地火山巖-碎屑巖相分布區(qū)，河西走廊深水陸棚碎屑巖分布區(qū)，西緣和南緣淺水陸棚碎屑巖-白云巖相分布區(qū)，盆地西部海岸砂巖相分布區(qū)，盆地東北部陸相砂巖分布區(qū)。

北祁連-北秦嶺深海盆地火山巖-碎屑巖相分布區(qū)大致以西南華山斷裂-洛南斷裂為北界。斷裂南北兩側(cè)的巖性組成、變質(zhì)程度、火山活動、構造變形程度都有很大的差異，完全屬于不同的沉積組合類型，斷裂以北的長城系明顯屬于穩(wěn)定型的沉積組合，而斷裂以南則屬于活動型沉積組合。斷裂以南的活動型沉積組合以北祁連地區(qū)的海原群和北秦嶺地區(qū)的寬坪群為代表。

河西走廊深水陸棚碎屑巖分布區(qū)推測在西南華山斷裂-洛南斷裂以北和青銅峽-固原斷裂以南的西南緣地區(qū)沉積了一套深水陸棚或斜坡環(huán)境過渡型的碎屑巖沉積組合，由于后期地層的沉積疊加，使得這一地區(qū)的長城系并沒有出露。

西緣和南緣淺水陸棚碎屑巖-白云巖相分布區(qū)在青銅峽-固原斷裂以東和洛南-寶雞斷裂以北，馬家灘-環(huán)縣-鎮(zhèn)原-富平-永濟一線以西或以南的區(qū)域，沉積了以黃旗口群和高山河群為代表的長城系，巖相特征分析，整體屬于淺水陸棚碎屑巖-白云巖相，地層兩分明顯，下部以碎屑巖為主，向上逐步過渡為碎屑巖和碳酸鹽巖互層沉積。這個地區(qū)的長城系在地層的巖性組合上，明顯屬于穩(wěn)定型沉積組合，但是相對于盆地內(nèi)典型的穩(wěn)定型沉積組合，其沉積厚度明顯要大，尤其是南緣地區(qū)最為明顯。

盆地西部海岸砂巖相分布區(qū)由于后期地殼抬升，盆地西部海岸砂巖相區(qū)的沉積物遭到不同程度的抬升和剝蝕。目前的研究表明，這個地區(qū)僅保存了相當于黃旗口群下部沉積，而上部沉積保存不全。

盆地內(nèi)的長城系僅限于賀蘭山-西緣地區(qū)的黃旗口群、桌子山-伊盟隆起上的西勒圖族或長城系，不包括相當于南緣地區(qū)的熊耳群及其同時代的沉積物。

2　薊縣紀的巖相古地理特征及其演化

鄂爾多斯南緣及鄰區(qū)的薊縣系主要是一套以碳酸鹽鹽為主的沉積組合，且碳酸鹽巖以白云巖為主。薊縣系的白云巖在整個鄂爾多斯及鄰區(qū)都有廣泛分布，且在區(qū)域上有很好的對比性，尤其是以南緣地區(qū)的薊縣系龍家園組和巡檢司組為代表的硅質(zhì)條帶白云巖和硅質(zhì)條紋白云巖。

相對于長城紀來講，鄂爾多斯地區(qū)薊縣紀的構造-沉積格局并無太大變化，只是由于長城紀末的地殼抬升，盆地沉積范圍有所收縮，主要變現(xiàn)為東北部古陸的形成。這個時期，自西南向東北依次分布著四個不同的沉積相區(qū)，它們是北祁連-北秦嶺深海盆地火山巖-碎屑巖相區(qū)，河西走廊臺地前緣白云巖相，西緣和南緣開闊海臺地白云巖-藻白云巖相，盆地西部海岸砂頁巖-白云巖相，盆地東北部隆起區(qū)。相對于長城系，碎屑巖相沉積的大規(guī)模較少，白云巖的特別發(fā)育為研究區(qū)薊縣紀沉積的基本特點。

北祁連-北秦嶺深海盆地火山巖-碎屑巖相分布區(qū)，西南華山斷裂-洛南斷裂依然是控制薊縣紀北祁連-北秦嶺深水海槽的重要邊界斷裂，斷裂以北主要發(fā)育穩(wěn)定型的沉積組合，斷裂以南主要發(fā)育活動型的沉積組合。根據(jù)洛南斷裂北側(cè)薊縣系的巖性組合特點，結(jié)合海原群和寬坪群上部、中部、和下部地層的系統(tǒng)研究，可以認為薊縣紀北祁連-北秦嶺地區(qū)仍然處于深水盆地環(huán)境，其內(nèi)堆積了一套基性火山巖-細粒碎屑巖-碳酸鹽巖的沉積組合。

西緣和南緣淺水陸棚碎屑巖-白云巖相分布區(qū)在青銅峽-固原斷裂以東和洛南-寶雞斷裂以北，鹽池-西峰-銅川-永濟一線以西或以南的區(qū)域，沉積了以王全口群和洛南群為代表的薊縣系，巖相特征分析，整體屬于開闊海臺地白云巖-藻白云巖相。以南緣地區(qū)的薊縣系為代表，地層兩分明顯，下部以西緣的王全口群和南緣地區(qū)的龍家園組、巡檢司組為代表的白云巖-藻白云巖相，向上逐步過渡以杜關組、馮家灣組為代表的碳酸鹽巖夾碎屑巖的沉積組合。在盆地內(nèi)，薊縣系主要為一套以硅質(zhì)條帶白云巖、硅質(zhì)條紋白云巖等為主的碳酸鹽巖巖系，在層位上相當于南緣地區(qū)的龍家園組和巡檢司組。這個地區(qū)的薊縣系在地層的巖性組合上，明顯屬于穩(wěn)定型沉積組合，但是相對于盆地內(nèi)典型的穩(wěn)定型沉積組合，其沉積厚度明顯要大，尤其是南緣地區(qū)最為明顯。

盆地西部海岸砂巖-白云巖相分布區(qū)，由于薊縣紀末的地殼抬升，使得研究區(qū)的薊縣紀地層保存欠佳。根據(jù)盆地內(nèi)鉆遇薊縣系的慶深1井的資料分析，下部以碎屑巖為主，上部主要為碎屑巖夾白云巖，石英砂巖為主體夾泥巖、含云泥巖、泥-粉晶白云巖的巖性組合，一致反映為海岸砂巖-白云巖相的組合特點。

薊縣系洛南群在甘肅華亭馬峽、平?jīng)龃笈_子、陜西洛南以及陜西隴縣峽口以西的景福山一帶有較大范圍的出露，地層發(fā)育良好，巖序清晰，接觸關系明了，為一套厚千余米的碳酸鹽巖系，含豐富的疊層石，其組合具有華北與華南過渡性特點。在小秦嶺地區(qū)，洛南群發(fā)育良好，厚近2 000 m，并向東、向北不斷減薄，逐漸缺失上部層段，至寧探1井只存在薊縣系下部龍家園組，因此在其西邊不遠鎮(zhèn)探1井可能只存在洛南群下部地層。

薊縣紀海侵繼續(xù)向東向北擴大，在西緣北部烏海摩爾溝剖面可以見到薊縣系王全口組底部含礫砂質(zhì)白云巖，其陸源物質(zhì)已經(jīng)大大減少。從洛南至慶陽、環(huán)縣、再到北部的蘇峪口，廣大地區(qū)整體上地形平緩，水體不深，屬于碳酸鹽潮坪沉積環(huán)境，受波浪、潮汐及間歇暴露的影響，形成一套特殊的巖相標志，主要為潮間帶沉積，同時也包括一部分潮上帶及潮下帶沉積。

3　震旦紀的巖相古地理特征及其演化

薊縣紀末的地殼上升在整個鄂爾多斯及鄰區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯，主要是整個鄂爾多斯盆地區(qū)青白口系的缺失，同時震旦系也僅在鄂爾多斯西緣和南緣見有分布。鄂爾多斯地區(qū)震旦紀的構造-沉積格局是清楚的，由于薊縣紀末的地殼抬升，盆地沉積范圍大范圍收縮，主要變現(xiàn)為東北部古陸的擴大。這個時期，自西南向東北依次分布著四個不同的沉積相區(qū)，它們是北祁連-北秦嶺深海盆地火山巖-碎屑巖相區(qū)，河西走廊前緣斜坡相，西緣和南緣冰磧礫巖-泥礫巖相，盆地隆起區(qū)。

至薊縣紀之后，晉寧運動使鄂爾多斯盆地上升，造成長期的沉積間斷，缺失青白口系。直到震旦紀羅圈期，才在盆地西、南緣蘇峪口-演武-慶陽-長武-彬縣一線以西沉積了一套沒有經(jīng)過充分分選快速堆積而成的混積堆積，主要為重力流沉積，同時不排除局部有冰川消融沉積的可能。應是特殊構造背景下特定沉積作用過程的反映。

在區(qū)域范圍內(nèi)，鄂爾多斯盆地西緣賀蘭山-青龍山-固原陰石峽地區(qū)的正目觀組，阿拉善地塊南緣龍首山的韓母山群，華北地塊南緣洛南北部的上張灣組及其洛南以東的羅圈組，盆地內(nèi)鎮(zhèn)探1井鉆遇的羅圈組，它們的巖性組合特點十分相似，應屬于同時代、同類型沉積建造。

在固原陰石峽剖面，這里的震旦系厚度不大，僅十余米。但是巖性組合特征及其地層結(jié)構關系十分明顯和清晰，主要表現(xiàn)為：一是與上覆寒武系和下伏薊縣系均為清晰的平行不整合接觸，可見厚約數(shù)十公分的風化殼；二是礫巖層自下而上呈粒序特點，下部(或底層)發(fā)育厚層塊狀的礫巖層，礫石多呈棱角狀或次棱角狀，分選和磨圓度極差，向上部礫石半徑明顯變小；三是礫石成分幾乎無例外地屬于下伏地層薊縣系的硅質(zhì)白云巖，由此可以判斷，這里的震旦系礫巖屬于就地和近源的沉積產(chǎn)物；四是膠結(jié)物以泥質(zhì)為主；五是陰石峽剖面的艱險西。

關于研究區(qū)震旦系礫巖層的成因一直存在較大爭議，歸結(jié)為冰磧和重力流之爭。在蘇峪口剖面、固原陰石峽剖面及鎮(zhèn)探1井取芯中發(fā)現(xiàn)這段沉積主要為深灰色、灰色、褐灰色礫巖夾褐灰色含礫中砂巖和深灰色泥質(zhì)沉積。角礫主要為硅質(zhì)巖及白云巖，大小一般3-8cm，在蘇峪口剖面的震旦紀碎屑流中可以見到較大的礫石。顆粒主要為棱角狀，分選差。基質(zhì)以泥質(zhì)、凝灰質(zhì)為主，砂質(zhì)次之。角礫形狀不規(guī)則，大小不一，棱角分明，排列雜亂無序。而且塊狀白云質(zhì)角礫巖相顯示了上述碎屑流的每一個特征，只是搬運距離較短。從其夾有的泥質(zhì)沉積及砂巖透鏡體來分析，可能有陸源物質(zhì)，形成于較淺的水體之中。

結(jié)論：根據(jù)鄂爾多斯及鄰區(qū)長城系、薊縣系、青白口系和震旦系的實際研究情況，結(jié)合前人已有研究成果，重點探討了洛南斷裂以北的鄂爾多斯南緣及西南緣長城紀、薊縣紀和震旦紀的巖相古地理及其演化。同時對這個地區(qū)的巖相標志如斜層理、波痕、干裂等進行了較詳細的觀察統(tǒng)計，在取得一定的實際資料的基礎上，通過編制巖相古地理圖的方式，刻畫了研究區(qū)高山河早、中、晚期的巖相古地理圖。初步研究表明，高山河群既有碎屑潮坪沉積，也有碳酸鹽潮坪沉積，洛南群則以碳酸鹽潮坪沉積為主。潮坪沉積在中新元古界中占有相當?shù)谋戎亍?/p>

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2016-03-03

高建平(1983-)，男，陜西榆林人，博士研究生，主攻方向：礦產(chǎn)普查與勘探。

P586

B

1004-1184(2016)04-0226-03