鄂爾多斯盆地及周緣巖相古地理與沉積演化

摘要 鄂爾多斯盆地的沉積演化起始于中元古代，發(fā)育陸緣裂谷和陸內(nèi)拗拉槽，沉積濱海相碎屑巖和潮坪相碳酸鹽巖，新元古代盆地性質(zhì)為大陸邊緣地塹型坳陷，沉積滯留海盆碎屑巖、冰水沉積物組合及陸棚碎屑巖;早古生代寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)的克拉通盆地主要沉積淺海碳酸鹽巖，在西南緣發(fā)育溝-弧-盆體系;經(jīng)過加里東運(yùn)動抬升剝蝕后，開始了華北克拉通坳陷盆地的沉積演化過程，晚石炭世和早二疊世發(fā)育了陸表海沉積，早二疊世晚期—中三疊世形成了近岸碎屑湖盆沉積;中晚三疊世延長期至早白堊世，鄂爾多斯盆地最終形成，進(jìn)入大型內(nèi)陸差異沉積盆地的形成和發(fā)展時(shí)期，上三疊統(tǒng)、侏羅系和下白堊統(tǒng)是在鄂爾多斯盆地緩慢沉降過程中堆積的以河流-三角洲-湖泊相為特征的陸源碎屑巖系;新生代進(jìn)入周邊斷陷發(fā)育階段，先后發(fā)育河流-湖泊及風(fēng)成沉積。這一系列沉積演化過程揭示了鄂爾多斯盆地復(fù)雜的地質(zhì)歷史和多樣的沉積環(huán)境。

關(guān)鍵詞 克拉通邊緣疊合盆地；碎屑湖盆；巖相古地理；沉積演化；鄂爾多斯盆地

中圖分類號：P512.2 "DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2024-06-001

Lithofacies palaeogeography and sedimentary evolution ofOrdos Basin and its periphery

LI Wenhou1， ZHANG Qian2， LI Zhaoyu3， LI Keyong4， GUO Yanqin5， FENG Juanping4， CHEN Qiang6， YUAN Zhen5， MA Yao5

（1. Department of Geology， Northwest University， Xi’an 710069， China;

2.College of Chemistry and Chemical Engineering， Shaanxi University of Science ＆ Technology， Xi’an 710021， China;

3.College of Life Science， Linyi University， Linyi 276000， China;

4.College of Geology and Environment， Xi’an University of Science and Technology， Xi’an 710054， China;

5.School of Earth Sciences and Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China;

6.School of Earth Sciences and Resources， Chang’an University， Xi’an 710054， China）

Abstract The sedimentary evolution of the Ordos Basin began in the Mesoproterozoic， characterized by the development of continental marginal rift and intracontinental aulacogen. During this time， clastic rocks of the coastal facies and tidal flat carbonatites were deposited. In the Neoproterozoic， the basin evolved into a continental margin graben-type depression， resulting in the deposition of clastic rocks indicative of a stagnant environment， glacial sediments， and shelf clastic rocks. Throughout the Early Paleozoic Cambrian and Ordovician periods， the cratonic basin primarily accumulated shallow marine carbonates， with a trench-arc-basin system distributed along its southwestern margin. Following the uplift and denudation related with the Caledonian orogeny， the sedimentary evolution of North China Craton depression basin commenced. During the Late Carboniferous and Early Permian periods， the Ordos area was dominated by epicontinental sea deposits， succeeded by nearshore clastic lake basin from the late Early Permian to the Middle Triassic. From the Yanchang Period of the Middle-Late Triassic to the Early Cretaceous， the Ordos Basin underwent significant development and ultimately evolved into a large-scale， differentiated inland sedimentary basin. The Upper Triassic， Jurassic， and Lower Cretaceous strata primarily composed of fluvio-deltaic-lacustrine clastic rocks， accumulated during the slow subsidence of the Ordos Basin. In the Cenozoic， Ordos Basin entered the stage of peripheral fault development， with the successive accumulation of fluvial， lacustrine and aeolian deposits. The sedimentary evolution processes reveal the complex geological history and diverse sedimentary environments of the Ordos Basin.

Keywords Craton marginal superimposed basin； clastic lake basin； lithofacies palaeogeography； sedimentary evolution； Ordos Basin

鄂爾多斯盆地是華北地臺西部典型的克拉通邊緣疊合盆地，其發(fā)展演化與華北地臺一脈相承，除了自身的獨(dú)特性外，同時(shí)還受盆地南、北古海槽多期開合演化的控制與影響。沉積盆地發(fā)展演化至今，經(jīng)歷了中元古代大陸裂解、早古生代陸緣海盆、晚古生代—中三疊世克拉通盆地、晚三疊世—白堊紀(jì)前陸盆地、新生代周緣斷陷盆地階段，形成了波瀾壯闊的沉積地層，為盆地豐富的石油、天然氣、煤和鈾等重要的礦產(chǎn)沉積奠定了基礎(chǔ)。

本文主要回顧了50多年來本團(tuán)隊(duì)在鄂爾多斯盆地研究工作和進(jìn)展，調(diào)研了盆地及周緣各個(gè)時(shí)代野外剖面和地層，觀察并實(shí)測了野外地質(zhì)剖面100余條，描述了1 800余口鉆井巖心，編制了大量全盆地各時(shí)代的沉積相圖。在沖積扇、河流、湖泊、三角洲、濱淺海、深海、重力流和碳酸鹽巖沉積等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，尤其在隴東三疊系延長組辮狀河三角洲、蘇里格上古生界沉積相與儲層、石炭系本溪組障壁島、下古生界和三疊系延長組重力流沉積等諸多領(lǐng)域取得了一系列原創(chuàng)成果。當(dāng)然，地質(zhì)科學(xué)也是一門經(jīng)驗(yàn)積累的科學(xué)，許多認(rèn)識受研究者個(gè)人因素的影響，難免有其局限性，本文有關(guān)觀點(diǎn)供同行探討和批評。

1 中新元古代沉積演化

鄂爾多斯地區(qū)中元古代長城紀(jì)為裂谷演化階段，開始沉積了第一套蓋層，初次海侵由西、南向東、北方向，西南緣發(fā)育石英砂巖及少量頁巖，盆地內(nèi)部為濱淺海相的石英砂巖。除北部發(fā)育有少量沖積扇、河流相砂巖外，向南則分別出現(xiàn)濱岸淺灘、濱淺海相的砂巖沉積，西南方向則主要為半深海-海灣，局部出現(xiàn)潟湖沉積（見圖1）。薊縣紀(jì)被動大陸邊緣坳陷演化階段，發(fā)育水體淺、水動力弱的平坦寬闊陸表海，潮坪沉積大范圍分布，主要為碳酸鹽巖潮坪和碎屑巖潮坪兩種類型，可劃分為潮上帶、潮間帶和潮下帶，這3種相帶在垂向及側(cè)向上頻繁交互和遷移。青白口紀(jì)邊緣沉降演化階段發(fā)育滯留海盆、大陸斜坡等。震旦紀(jì)邊緣坳陷演化階段發(fā)育冰川相。

1.1 長城紀(jì)

長城系在鄂爾多斯內(nèi)部鉆遇地層較少，根據(jù)區(qū)域露頭資料顯示，主體為一套純凈的石英砂巖夾少量頁巖。北部在長城系底部還發(fā)育陸相-海相的過渡型沉積，在桌子山至杭錦旗一帶自下而上構(gòu)成了從陸相河流到濱淺海相碎屑巖的沉積序列，底部礫巖、含礫粗砂巖發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理，向上過渡為純凈的石英砂巖，含海綠石，發(fā)育對稱波痕。北部伊盟隆起的鉆井中長城系主體均為一套紫紅色的石英砂巖、泥巖的組合，泥巖含量較西南緣明顯增多，代表近陸更為低能的潮坪沉積環(huán)境，根據(jù)巖性及沉積構(gòu)造等特征，北部的長城系主體應(yīng)屬于河流沉積過渡至濱淺海濱岸沉積。在甘肅華亭一帶長城系為紫紅色厚層含礫石英砂巖、石英砂巖，分選磨圓好，石英次生加大膠結(jié)，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較高，發(fā)育對稱波痕，主要為濱淺海的海灘堆積［1-3］。

鄂爾多斯南部屬于豫陜坳拉槽的范圍，底部發(fā)育熊耳群一套陸相-海相中性為主的火山熔巖夾碎屑巖建造，由洛南、三門峽、汝陽一帶向北至絳縣一帶近南北向分布，在西南緣的千陽一帶零星分布。長城系主要發(fā)育灰白色、紫紅色石英砂巖夾白云質(zhì)砂巖、白云巖、粉砂質(zhì)板巖，主體為濱淺海相潮坪沉積及海灘沉積，在洛南地區(qū)發(fā)育齊全，保存和出露良好。海灘沉積大都保存在向上變粗的海退層序中，從近濱粗粉砂巖、砂質(zhì)板巖、板巖，變?yōu)榉诌x好的前濱中-粗粒石英巖狀砂巖。砂巖體的形態(tài)常呈席狀或條帶狀，具沖洗層理、板狀交錯(cuò)層理、浪成交錯(cuò)層理及流水波痕、浪成波痕等，具有多向的古水流方向。從熊耳群-高山河群反映了區(qū)域環(huán)境由早期的槽臺過渡型的活動性沉積逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定型的濱淺海相砂巖沉積。中條山一帶廣泛發(fā)育薄層狀-中厚層狀石英巖狀砂巖，羽狀交錯(cuò)層理、波狀層理、透鏡狀層理、脈狀層理發(fā)育，浪成干涉波痕、浪成對稱波痕也十分常見，表明形成于水體較淺的障壁海岸潮坪環(huán)境，砂坪沉積尤其發(fā)育，頂部由黑色頁巖過渡為夾少量薄層細(xì)砂巖，沉積環(huán)境應(yīng)為障壁海岸潟湖［4-5］。

1.2 薊縣紀(jì)

經(jīng)歷了長城紀(jì)早期的活動裂陷及其后的穩(wěn)定濱岸沉積后，鄂爾多斯地區(qū)薊縣紀(jì)的沉積格局基本上穩(wěn)定下來，沉積了一套淺海潮坪相的沉積，發(fā)育硅質(zhì)條帶疊層石藻白云巖，分布范圍以及地層厚度均較長城紀(jì)明顯減小，沉積范圍向西南收縮，具有西厚東薄、南厚北薄的特點(diǎn)。東北部靠近剝蝕古陸區(qū)為濱岸淺灘沉積，而西南部為淺灘臺地沉積，沉積厚度較大，主要是一套硅質(zhì)條帶白云巖、藻疊層石白云巖。其中西緣的青龍山、賀蘭山和桌子山地區(qū)薊縣系巖性上為一套碳酸鹽巖，以含硅質(zhì)條帶或結(jié)核的疊層石白云巖為主，局部地區(qū)含少量石英砂巖或石英礫巖。下部為潮間帶上部的間歇性暴露的沉積環(huán)境，泥質(zhì)白云巖中鳥眼構(gòu)造發(fā)育。上部為潮下帶反復(fù)漲潮退潮的較高能的沉積環(huán)境，含海綠石砂巖夾層中羽狀交錯(cuò)層理發(fā)育。而南緣薊縣系主要分布在華亭、平?jīng)?、隴縣、岐山、洛南一帶，地層發(fā)育良好，為一套富含疊層石的硅質(zhì)白云巖夾泥質(zhì)白云巖（見圖2）。硅質(zhì)白云巖常常發(fā)育有大型柱狀疊層石，局部可構(gòu)成疊層石生物礁。

薊縣系潮上帶能量很低，巖石類型以紋層狀泥-粉晶白云巖、含燧石條帶白云巖為主，常見鳥眼、干裂等構(gòu)造。潮間帶主要發(fā)育的藻坪、云坪、泥云坪及潮汐溝等微相，潮下高能帶常發(fā)生潮坪風(fēng)暴沉積，以泥晶白云巖為主，在動能較高的地方也可出現(xiàn)礫屑白云巖、含硅質(zhì)礫屑白云巖、含燧石條帶細(xì)晶白云巖等。其中潮汐溝微相的礫屑白云巖的礫屑多呈板條狀，來自潮上帶的沉積產(chǎn)物，受水流方向反復(fù)變化影響多呈定向排列，形成疊瓦狀構(gòu)造，底部常見扁平角礫白云巖及潮水溝的沖刷與充填構(gòu)造。它與風(fēng)暴沉積的區(qū)別在于后者礫屑白云巖往往以放射狀排列為主，而正常潮坪沉積的礫屑白云巖則呈反向疊瓦狀排列，二者在沉積結(jié)構(gòu)上可呈突變或漸變關(guān)系［6-7］。鄂爾多斯薊縣紀(jì)在地層巖性組合上應(yīng)該屬于穩(wěn)定性沉積組合，充分反映該沉積期區(qū)域構(gòu)造環(huán)境已基本趨于穩(wěn)定，并沒有發(fā)生劇烈的褶皺造山或大的構(gòu)造運(yùn)動。

1.3 青白口紀(jì)

鄂爾多斯地區(qū)青白口紀(jì)整體抬升為剝蝕古陸，僅在陜西洛南到河南盧氏—靈寶—欒川一帶分布著青白口系沉積，平行不整合于薊縣系之上。主要為一套灰黑色碳質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖夾硅質(zhì)灰?guī)r，顯示了滯留海盆的特征，厚度20～385 m。早期為次深海相炭泥質(zhì)、鈣泥質(zhì)及硅質(zhì)沉積夾菱鐵礦層。晚期水體變淺，出現(xiàn)了鈣泥質(zhì)和碳酸鹽巖相間沉積，其后過渡為富藻碳酸鹽巖沉積，局部為泥炭沼澤沉積。

1.4 震旦紀(jì)

震旦紀(jì)大體上繼承了青白口紀(jì)的沉積格局，僅在鄂爾多斯西緣及南緣有一定的分布［8］。西緣賀蘭山地區(qū)稱為正目觀組及兔兒坑組，南緣北秦嶺地區(qū)則稱為羅圈組及東坡組。其中正目觀組和羅圈組為冰川沉積，下部發(fā)育冰磧巖，局部出現(xiàn)重力流沉積，上部發(fā)育冰海沉積，冰墜石十分發(fā)育。而兔兒坑組和東坡組則為淺海陸棚環(huán)境，巖性為灰-深灰色粉砂質(zhì)板巖夾薄層狀細(xì)砂巖，水平層理及波狀層理發(fā)育。

2 早古生代沉積演化

早古生代開始，鄂爾多斯進(jìn)入相對穩(wěn)定的克拉通盆地發(fā)育時(shí)期，在多期次的海進(jìn)、海退的過程中形成了一套全區(qū)穩(wěn)定的海相碳酸鹽巖為主夾碎屑巖的沉積。區(qū)域上，西以青銅峽—固原斷裂為界與祁連海槽相鄰，南側(cè)以寶雞—洛南斷裂為界與秦嶺海槽相接，北側(cè)以內(nèi)蒙古陸與興蒙加里東海槽相隔，形成北高南低、中部高兩側(cè)低的古構(gòu)造背景。在鄂爾多斯內(nèi)部沉積了厚達(dá)千米的下古生界海相碳酸鹽巖沉積，而在其西緣沉積了厚度很大的深水斜坡-盆地相沉積。晚奧陶世鄂爾多斯的構(gòu)造格局發(fā)生了極大變化，僅在其西南緣接受了大陸斜坡等沉積，加里東運(yùn)動導(dǎo)致主體隆升為陸并遭受風(fēng)化剝蝕，形成統(tǒng)一的古陸。

2.1 寒武紀(jì)

早寒武世滄浪鋪期從西、南兩個(gè)方向發(fā)生海侵，鄂爾多斯南部形成了含磷的碎屑巖與碳酸鹽巖互層的潮坪沉積，隨后沉積了開闊海臺地相鮞?；?guī)r，后期由于海水退卻變淺，沉積了一套局限海臺地相的白云巖（見圖3）。

2.1.1 早中寒武世辛集期朱砂洞期饅頭期

早寒武世辛集期鄂爾多斯西南緣出現(xiàn)了一個(gè)環(huán)臺地邊緣沉積區(qū)，陸外為坪、坪外為海、海外為槽是它基本的古地理格局，沉積地層由東向西、由北向南依次增厚。盆地邊緣地區(qū)為濱海低位體系域潮坪相碎屑巖系。朱砂洞期為海侵體系域碳酸鹽巖沉積。饅頭期沉積范圍逐漸擴(kuò)大，鄂爾多斯古陸被分割為若干個(gè)古陸，分別為中央古陸、伊盟古陸及呂梁古陸。早期沉積范圍仍局限于西南緣，以環(huán)陸濱岸潮坪沉積為主。晚期沉積范圍迅速擴(kuò)大，廣泛發(fā)育清水碳酸鹽臺地沉積。而在地勢低洼平坦、水動力條件弱的地方則形成一套局限海臺地潮坪沉積［2，9-10］。

2.1.2 中寒武世張夏期

中寒武世張夏期鄂爾多斯地區(qū)海侵達(dá)到寒武紀(jì)頂峰，海水覆蓋了全區(qū)，形成了溫暖和清潔的淺海碳酸鹽巖沉積環(huán)境，大范圍高能動蕩的鮞粒灘沉積是其重要的特征，區(qū)域上廣泛發(fā)育中厚層-塊狀的鮞?；?guī)r，其展布特征與中央古隆起走勢基本一致（見圖4）。古隆起內(nèi)外差異明顯，內(nèi)側(cè)因水體與外海溝通不暢，發(fā)育了局限臺地潮坪沉積［3］。外側(cè)的廣闊海域由于溝通通暢，以開闊高能的鮞粒灘沉積為特征。更外側(cè)的桌子山-賀蘭山一帶，水體進(jìn)一步加深，形成臺地前緣斜坡沉積。

2.1.3 晚寒武世三山子期

鄂爾多斯晚寒武世發(fā)育形成了一套灰黃色中層狀泥質(zhì)白云巖夾紫紅色薄層狀泥粉晶白云巖、泥頁巖的組合及竹葉狀白云巖，竹葉礫屑具有特征的氧化圈構(gòu)造，粒度可達(dá)幾個(gè)厘米，磨圓較好，多呈扁平狀，往往沿層面定向排列，代表了潮上帶-潮間帶上部的產(chǎn)物［3，11-12］。晚期海退持續(xù)發(fā)展，水體變淺，古陸面積增大，隨后短暫抬升為陸，導(dǎo)致鄂爾多斯大部晚寒武世地層普遍缺失。

2.2 奧陶紀(jì)

早奧陶世鄂爾多斯主體為統(tǒng)一的古陸，圍繞著古陸形成環(huán)陸潮坪沉積，中奧陶世廣泛發(fā)育陸表海沉積，晚奧陶世海水退卻，僅在西南緣保留有深海沉積。

2.2.1 早奧陶世冶里期亮甲山期

早奧陶世冶里期為灰色、淺灰色薄層狀泥質(zhì)云巖、泥粉晶云巖夾竹葉狀白云巖，發(fā)育微細(xì)水平層理、波狀層理、透鏡狀層理及壓扁層理等潮汐層理以及鳥眼構(gòu)造，區(qū)域上沉積特征基本一致，但沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，環(huán)陸潮坪沉積十分發(fā)育［3，11］。亮甲山期雖然水體加深，主要為富含燧石條帶及團(tuán)塊的中厚層狀白云巖夾竹葉狀白云巖，區(qū)域上巖性主要為灰色、淺灰色中厚層狀白云巖、泥巖、云質(zhì)灰?guī)r夾竹葉狀白云巖，同時(shí)富含燧石條帶及團(tuán)塊，偶爾出現(xiàn)疊層構(gòu)造。亮甲山期末的懷遠(yuǎn)運(yùn)動造成一次大規(guī)模的海退，導(dǎo)致鄂爾多斯整體抬升暴露，馬家溝組與亮甲山組之間出現(xiàn)沉積間斷。

2.2.2 中奧陶世馬家溝期峰峰期

中奧陶世馬家溝期和峰峰期鄂爾多斯本部出現(xiàn)大規(guī)模海侵，形成隆坳相間的構(gòu)造格局，構(gòu)成了3個(gè)海進(jìn)海退的沉積旋回，其中馬家溝組馬一、馬三、馬五期發(fā)育膏鹽湖、膏云坪和云坪，為低海平面期沉積，馬二、馬四期和峰峰期發(fā)育灰?guī)r和云質(zhì)灰?guī)r，為高海平面期局限-開闊臺地相（見圖5）。總之，馬家溝組沉積期由于處在陸表海環(huán)境，鄂爾多斯普遍發(fā)育碳酸鹽巖沉積［10-15］;中奧陶世峰峰期再度出現(xiàn)海侵，鄂爾多斯本部為開闊海臺地，西緣的烏海老石旦、同心青龍山及岐山曹家溝為臺地前緣斜坡［11，16］。

2.2.3 晚奧陶世平?jīng)銎诒冲伾狡?/p>

晚奧陶世平?jīng)銎谠诙鯛柖嗨沟貕K西南緣由陸向海依次發(fā)育開闊臺地相、臺地邊緣礁灘相、前緣斜坡相及大陸斜坡-深海盆地相等多種沉積背景橫向并存的古地理格局（見圖6）。富平趙老峪等地為臺地前緣斜坡相深水碳酸鹽巖建造，發(fā)育碎屑流、顆粒流及濁流沉積［11， 17-19］;岐山一帶為臺地前緣斜坡相向大陸斜坡相過渡。烏海老石旦、同心青龍山、環(huán)縣石板溝、平?jīng)鎏y(tǒng)山等地，特別是烏海老石旦一帶的烏拉力克組的黑色筆石頁巖相，為深海盆地沉積［11， 20-22］。

晚奧陶世背鍋山期以海退為主，僅在西南緣接受背鍋山期開闊海臺地相及臺地前緣斜坡相沉積，盆地主體上升為陸，是奧陶系頂部古巖溶風(fēng)化殼的物質(zhì)基礎(chǔ)［10， 13］。

3 晚古生代沉積演化

晚古生代鄂爾多斯是華北地臺的一部分，構(gòu)造演化和沉積充填同華北地臺一致，主要受北側(cè)的興蒙海槽、西南緣的秦祁海槽的控制，可分為鄂爾多斯西緣地層小區(qū)和鄂爾多斯本部地層小區(qū)。晚古生代鄂爾多斯以中央古隆起為界，西緣發(fā)育了裂陷海灣，東緣發(fā)育了陸表海，二者同生共存，層序地層模式包括陸表海型、海陸過渡型和河湖型等3種類型［23-24］。

3.1 晚石炭世本溪期（羊虎溝期）

晚石炭世本溪期，鄂爾多斯地塊在持續(xù)坳陷沉降的基礎(chǔ)上再次接受大面積沉積。形成了由中央古隆起分割的東西兩個(gè)海盆（華北海和祁連海），沉積相呈東西向分異，東部華北海晚石炭世時(shí)海水向西緣發(fā)生海侵，由于沉降幅度相對較小，上石炭統(tǒng)沉積厚度一般不超過80 m。西部沉降幅度較大，從早石炭世形成向西南開口的喇叭狀海灣，海水由西南方向侵入，充填了厚度很大的沉積物。在中央古隆起兩側(cè)大多為潮坪沉積，盆地自北向南形成沖積扇-扇三角洲-障壁島復(fù)合沉積體系，平面上三角洲、潮坪、潟湖、障壁島等沉積微相呈南北向依次發(fā)育，各沉積微相依次排列［24-27］（見圖7），在垂向上，障壁砂壩常與潟湖相泥巖、泥頁巖及煤層呈相互疊置的垂向序列。

3.2 早二疊世太原期

早二疊世太原期祁連海與華北海盆連為一體，形成二疊紀(jì)最大海侵的以含煤和灰?guī)r為特征的濱淺海相煤系地層沉積建造。中央古隆起兩側(cè)分布一定范圍的潟湖，古隆起西側(cè)沿中寧—惠安堡—環(huán)縣一帶、東側(cè)沿佳縣—米脂—綏德—清澗—延長—宜川一帶發(fā)育一系列平行排列的受潮坪影響而形成的障壁砂壩，壩后為與障壁砂壩近平行的半封閉的潟湖［12， 27-28］。古隆起西側(cè)為受賀蘭裂陷控制的裂谷坳陷沉積體系，東側(cè)為受華北?？刂频乃樾己０冻练e體系［29-30］（見圖8）。

3.3 早二疊世山西期

早二疊世山西期早期華北地臺北緣受亞洲洋的俯沖、興蒙海槽的關(guān)閉并隆起，西緣賀蘭裂陷停止活動并填平補(bǔ)齊，鄂爾多斯地區(qū)發(fā)生區(qū)域性海退，導(dǎo)致早二疊世太原期的東西分異轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳狈之悾珔^(qū)經(jīng)歷了一次由海到陸的滄桑巨變。鄂爾多斯地區(qū)北部以大型三角洲沉積體系為主，而西南緣僅發(fā)育一些小規(guī)模三角洲，自北向南，呈現(xiàn)出砂巖粒度變細(xì)，砂體逐漸變薄的特點(diǎn)［11， 27-28］。

山西組晚期古地理格局與早期基本相似，不同之處在于沉積相帶相應(yīng)北移，濱淺湖體系向北擴(kuò)展，河流、三角洲體系相應(yīng)向北退縮，致使三角洲平原相區(qū)縮小，三角洲前緣相區(qū)擴(kuò)大，總體呈現(xiàn)湖進(jìn)河退的特征［30-31］。

3.4 中二疊世石盒子期

中二疊世早期由于興蒙海槽的關(guān)閉，形成了北隆南傾的沉積構(gòu)造格局，東南部潟湖范圍有所縮小，古季節(jié)呈現(xiàn)旱季與雨季頻繁交換，黃河以西的鄂爾多斯地區(qū)受古構(gòu)造、古氣候的影響，聚煤時(shí)代結(jié)束，轉(zhuǎn)而代之的是以含礫石為主體的中粗粒碎屑巖建造［11， 27-29］。

石盒子早期（早石盒子期）北部陰山、大青山一帶發(fā)育沖積扇沉積，向南開始逐漸發(fā)育辮狀河三角洲沉積，在吳忠—榆林—佳縣—晉中一帶為泛濫平原、淺湖區(qū)，三角洲前緣朵狀體規(guī)模變小粒度變細(xì)、厚度變?。?0-31］。中二疊世晚期（晚石盒子期）辮狀河沉積相對于中二疊世早期逐漸萎縮，鄂爾多斯地區(qū)主要發(fā)育曲流河、三角洲和濱淺湖沉積，沉積物粒度相對變細(xì)，泥巖與粉砂質(zhì)泥巖比例顯著增高（見圖9）［32-33］。

3.5 晚二疊世石千峰期

晚二疊世海西旋回末期，鄂爾多斯地區(qū)為南陡北緩、南深北淺的不對稱箕狀湖盆，北部為曲流河、三角洲平原、三角洲前緣，盆地南部為濱淺湖［34］。

晚古生代經(jīng)歷了晚石炭世本溪期以東西分異為主，到早二疊世山西期—中二疊世石盒子期—晚二疊世石千峰期轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳狈之悾?4， 29， 35-36］。從山西期到石千峰期，鄂爾多斯處在地球的低緯度地區(qū)，古氣候類似于現(xiàn)在的東南亞一帶，常年旱季和雨季交替，由于地形平坦，旱季時(shí)河流和三角洲平原廣布，雨季時(shí)湖水泛濫，盡管水體很淺，仍然覆蓋了廣大地區(qū)，致使三角洲平原轉(zhuǎn)變?yōu)槿侵耷熬?，從而使得研究區(qū)湖岸線變化頻繁，三角洲平原與三角洲前緣交替出現(xiàn)［37-39］。

4 中新生代沉積演化

早中三疊世鄂爾多斯地塊內(nèi)陸盆地逐漸萎縮，由于仍處于低緯度旱季與雨季交替地區(qū)，三角洲平原與三角洲前緣頻繁交替，主要為一套河湖相和三角洲相紅色碎屑巖沉積，沉積中心近東西向展布，顯示其較好的繼承了晚古生代后期沉積盆地南北分異的古地理格局。中晚三疊世氣候溫暖潮濕，深湖沉積發(fā)育，河流、三角洲與濁積巖成為重要的油氣儲集層。鄂爾多斯盆地中侏羅世為大面積河湖三角洲沉積，延安組頂部遭受到不同程度的侵蝕，直羅組和安定組與延安組呈平行不整合接觸。晚侏羅世受燕山運(yùn)動的影響，盆地整體抬升，僅在西緣發(fā)育一套磨拉石建造。早白堊世，由于盆地東部持續(xù)不斷隆升，狹義的鄂爾多斯盆地形成，沉積范圍僅分布于呂梁山以西，沉積及沉降中心向西、向北遷移，在定邊—環(huán)縣—華池—慶陽一帶形成了湖泊沉積，圍繞著湖泊分別發(fā)育有河流與沙漠。新生代盆地周邊發(fā)育一系列斷陷盆地，并在全盆地形成了大范圍的黃土沉積。

4.1 早中三疊世劉家溝期、和尚溝期、紙坊期

早三疊世劉家溝期，湖泊沉積占據(jù)了鄂爾多斯中部大部分地區(qū)，北部由西而東分別發(fā)育了一系列三角洲。經(jīng)過早三疊世和尚溝期和中三疊世紙坊期過渡，整個(gè)盆地相對沉降的幅度并無明顯差異，南北向地層厚度也無明顯變化。

鄂爾多斯地區(qū)早三疊世劉家溝期和和尚溝期主要為一套干旱氣候條件下沖積扇相、河流相、湖泊相和三角洲相沉積，它們共同組成了一套紅色由粗到細(xì)的正旋回沉積組合（見圖10）。劉家溝期與和尚溝期三角洲已深入到湖盆中心，北部由西而東、西南部由北而南，分別發(fā)育一系列三角洲。中三疊世紙坊期沉積相與前二者相似，只是由于氣候逐漸轉(zhuǎn)向溫濕的原因，沉積物顏色由紅色轉(zhuǎn)為紅色夾灰色及灰綠色，三角洲大規(guī)模向南進(jìn)積。北部由西向東發(fā)育一系列三角洲，西南部由北而南同樣發(fā)育三角洲。值得注意的是，早中三疊世劉家溝期、和尚溝期、紙坊期，盆地南部始終受海侵影響，岐山、麟游、旬邑、銅川、韓城一帶均多次出現(xiàn)潮坪砂壩及海侵夾層，并見有灰?guī)r薄層及海相化石，在岐山、麟游附近劉家溝組與和尚溝組以灰色及深灰色砂泥巖為主，這與盆地其他地區(qū)普遍是紅層沉積大相徑庭。麟游紫石崖剖面劉家溝組中部發(fā)育一套深灰色泥巖夾薄層粉細(xì)砂巖和礫巖沉積，粉細(xì)砂巖具鮑馬序列，發(fā)育火焰狀構(gòu)造、槽模、刷模，顯然是濁流沉積。礫巖的礫石成分以灰?guī)r為主，排列雜亂，常見滑塌變形構(gòu)造和漂浮的泥質(zhì)撕裂屑，頂?shù)酌媾c相鄰巖層大多呈突變接觸，應(yīng)該是碎屑流沉積。推測該期盆地南緣曾間斷性地同秦祁海連通，并一直向東北隴東地區(qū)延伸［40-41］。

4.2 中晚三疊世延長期

中晚三疊世湖盆發(fā)育初期（長10期）為特提斯構(gòu)造動力體系向古太平洋構(gòu)造體系轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)刻，河流沉積廣為發(fā)育，沉積厚度普遍在200 m以下。與此同時(shí)在盆地西南部存在一個(gè)沉降帶，圍繞著環(huán)縣—華池—正寧—旬邑—長武—涇川—平?jīng)鲆粠С练e厚度有500 m以上，而在慶陽—鎮(zhèn)原—彭陽—華池—崇信一帶厚度在800 m以上， 最厚處達(dá)1 300余米。由于厚度較大，其下部地層被前人誤認(rèn)為是“黑紙坊”［42-43］，并在定邊—吳起—志丹、寧縣—正寧、宜君和盧氏—南召一帶斷續(xù)分布有湖水，沉積了深灰色泥巖夾砂巖（見圖11）。長9—長8期，湖侵規(guī)模加大，將長10期的三角洲體系全部淹沒水下，長9末期在吳起—志丹—甘泉一帶發(fā)育有效烴源巖李家畔頁巖［44］，長9—長8期受西緣斷裂的影響，湖盆西陡東緩，西部發(fā)育近源粗粒三角洲，東部發(fā)育遠(yuǎn)源細(xì)粒三角洲［45-47］。

長7期為湖盆鼎盛期，銅川、宜君一帶的油頁巖厚度達(dá)30 m左右，為盆地主力烴源巖，深湖區(qū)濁積砂體為良好的儲層;長6期主要發(fā)育淺水型三角洲，偶爾可見深水型三角洲（見圖12），與長8、長7期大體相似，該時(shí)期突出的特征是東北、東部的物源大大加強(qiáng)。長4+5期繼承了長6期的沉積格局［48-52］。長3期沉積作用再次加劇，三角洲向盆地進(jìn)積，近南北向的分流河道也十分發(fā)育。長2期由于湖盆的持續(xù)收縮，北部三角洲連成一片。長1期由于秦嶺的抬升，淺湖區(qū)支離破碎，局部存在深湖沉積，并發(fā)育濁積巖［53-56］。

4.3 侏羅紀(jì)

早侏羅世富縣組沉積初期，在河谷發(fā)育沖積或殘積的紅層，河流可分為低彎度礫砂質(zhì)河流及低彎度砂質(zhì)河流，均起到填平補(bǔ)齊作用。

中侏羅世延10期5條水系為低彎度河流，其中甘陜、慶西、寧陜和蒙陜古河為辮狀河，河道砂壩中砂礫巖沉積厚度大，具明顯的正韻律，晉陜古河缺少底部礫質(zhì)河床滯留沉積，下切作用弱。根據(jù)古流向推測甘陜古河道應(yīng)該繼續(xù)向東流去，在河南三門峽、濟(jì)源、焦作以及山西垣曲、臨汾、晉城一帶相當(dāng)延安組地層中發(fā)現(xiàn)大量介形蟲、葉肢介、瓣鰓類和魚類化石，初步判斷匯水區(qū)應(yīng)該在這里［1， 57-58］。延9期曲流河沉積發(fā)育，鄂爾多斯盆地中部及東南部吳起、子長、銅川、焦作一帶為濱淺湖，四周注入多支吉爾伯特型三角洲［58］，上游地區(qū)特別是西北部地區(qū)發(fā)育曲流河、曲流河三角洲，河漫灘發(fā)育煤層（見圖13）。延8期三角洲沉積進(jìn)一步擴(kuò)大，薄層河道砂體與厚層泥巖的交互沉積［2， 60-61］。延7—延6期湖盆穩(wěn)定充填期含煤沼澤廣泛發(fā)育，是主要的成煤期，河流作用減弱，三角洲前緣收縮。延4+5期盆地萎縮階段河流沉積作用再次增強(qiáng)，濱淺湖規(guī)模減小。延3、延2及延1期鄂爾多斯地區(qū)再次出現(xiàn)河流回春作用，湖泊萎縮，盆地逐漸消亡，構(gòu)成了延安期完整的盆地沉積發(fā)育旋回［58， 61］。

中侏羅世直羅期和安定期為侏羅紀(jì)的第二個(gè)沉積旋回。直羅組初期為辮狀河沉積，后期逐漸演化為曲流河、三角洲及湖泊相。安定組初期為半深湖相，發(fā)育富含介形蟲、瓣鰓類和魚類化石的油頁巖，后期發(fā)育富含菱鐵礦與黃鐵礦結(jié)核的紫紅色、灰黑色泥巖、泥灰?guī)r，為干熱環(huán)境下的淺湖環(huán)境［1-2， 58］。上述兩個(gè)沉積旋回反映了大型內(nèi)陸坳陷沉積盆地的形成、發(fā)展至萎縮、消亡的過程，每一個(gè)旋回由幾個(gè)次一級的沉積旋回組成，導(dǎo)致巖性、巖相的多變性［58-61］。

晚侏羅世芬芳河期盆地整體抬升，僅在盆地西緣一線發(fā)育一套巨厚的沖積扇砂礫巖沉積。

4.4 白堊紀(jì)

鄂爾多斯盆地下白堊統(tǒng)志丹群宜君期在宜君、旬邑、彬州一帶發(fā)育雜色礫巖及含礫砂巖，為近源沖積扇，推測物源來自南部的秦嶺與西南緣隴西古陸。洛河期烏審旗—榆林—靖邊—延安—富縣—黃陵一帶為發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理的沙漠相砂巖，以南以西為河流相，鹽池—環(huán)縣—慶陽一帶為濱淺湖。環(huán)河—華池期湖侵面積擴(kuò)大到鼎盛期，橫山—榆林一帶缺失沉積，定邊、靖邊一線以北為河流相沉積，定邊、靖邊以南的鹽池至慶陽一帶為湖泊相沉積，盆地西南緣隴縣及景福山一帶為沖積扇沉積［1， 62］。羅漢洞期盆地邊部發(fā)育沖積扇、河流相，盆地西南部為沙漠相、河湖相，吳起、定邊以西主要發(fā)育棕紅色、紫紅色具大型板狀交錯(cuò)層理砂巖，為沙漠相。涇川期為白堊系第二個(gè)沙漠萎縮-消亡期，發(fā)育泥巖、砂巖夾泥灰?guī)r，見葉肢介、介形蟲及魚類化石［2， 62］，主要為淺湖相沉積（見圖14）。

西緣的六盤山盆地白堊系沉積與鄂爾多斯盆地相似，圍繞著中心的湖泊，周緣發(fā)育沙漠、河流和三角洲沉積。

4.5 新生代沉積演化

新生代在鄂爾多斯周邊發(fā)育一系列斷陷盆地，主要有河套盆地、銀川盆地、汾渭盆地以及六盤山盆地，上述這些斷裂盆地古近紀(jì)、新近系先后出現(xiàn)河流、三角洲和湖泊沉積（見圖15）。第四紀(jì)全盆發(fā)育風(fēng)成黃土沉積［63-65］。

5 結(jié)論

1）中元古代鄂爾多斯盆地沉積了濱海相碎屑巖和燧石條帶藻紋層白云巖，新元古代南緣發(fā)育滯留海盆，隨后在西南緣沉積了一套冰水沉積物組合及陸棚砂泥互層沉積物。

2）早古生代早中寒武世發(fā)育海相沉積，晚寒武世至早奧陶世盆地內(nèi)部出現(xiàn)大面積古陸，僅在周緣出現(xiàn)潮坪沉積，中奧陶世盆地發(fā)育了三套蒸發(fā)巖-碳酸鹽巖旋回，晚奧陶世海水退出，盆地僅在西南緣發(fā)育溝-弧-盆體系。

3）晚奧陶世末盆地普遍抬升為陸地，自加里東運(yùn)動抬升遭受長達(dá)近1.4億年的風(fēng)化剝蝕后，晚石炭世再次接受沉積。晚古生代沉積建造是在陸表海環(huán)境向大陸環(huán)境演化的大背景下形成的，其層序地層模式包括陸表海型、過渡型和河湖型等。

4）早中三疊世為河湖相和三角洲相紅色碎屑巖沉積，中晚三疊世為河流-湖泊-三角洲沉積;侏羅紀(jì)是經(jīng)早期沉積充填逐漸發(fā)育起來河湖相沉積;白堊紀(jì)盆地圍繞著湖泊的周緣發(fā)育沙漠和河流沉積;盆地邊緣古近紀(jì)、新近系出現(xiàn)河流、三角洲和湖泊沉積;第四紀(jì)發(fā)育大規(guī)模的風(fēng)成黃土沉積。

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（編 輯 亢小玉）

作者簡介

李文厚，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師。曾兼任中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所博士生導(dǎo)師、山東科技大學(xué)和西安石油大學(xué)兼職教授，中國石油地質(zhì)專業(yè)委員會沉積學(xué)組委員、中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會巖相古地理專業(yè)委員會委員，《古地理學(xué)報(bào)》編委，長期致力于沉積學(xué)、巖相古地理學(xué)及石油地質(zhì)學(xué)科研與教學(xué)工作。先后主講沉積巖石學(xué)、晶體光學(xué)、沉積環(huán)境與沉積相、碳酸鹽巖巖石學(xué)等課程，以及秦嶺與鄂爾多斯盆地大剖面野外教學(xué)與科學(xué)研究工作。自任教以來，指導(dǎo)博士78人，碩士88人。承擔(dān)國家重大專項(xiàng)、973項(xiàng)目、國家基金項(xiàng)目、國土資源部項(xiàng)目及各大油田等科研項(xiàng)目130余項(xiàng)。以第一作者、通訊作者發(fā)表論文100余篇，合撰專著10部、教材3部。先后合作獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)和省部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)5項(xiàng)，國家級教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，陜西省教學(xué)成果特等獎(jiǎng)1項(xiàng)。