鄂尔多斯盆地的构造演化
2013-11-09 18:40阅读：
——鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价，中国煤田地质总局（著）
一 早古生代
1 大地构造背景
早古生代时本区属于华北板块西部，此时的华北板块是一个主要由碳酸盐台地组成的陆表海盆地。古地理分析表明，这个陆表海与板块以外的大洋盆地是连通的。因此它的形成与发育受北部的中亚-蒙古海槽和南部的秦岭海槽的控制。
与中亚-蒙古海槽相邻的华北地台的北部边缘，在早古生代经历了从被动大陆边缘到海沟-岛弧-盆地体系的活动大陆边缘的演化过程。华北地台北侧的中亚-蒙古洋盆和南侧的秦祁洋盆在早古生代早期均处于洋底扩张期，华北早古生代大陆板块内陆表海盆地的形成与其两侧洋盆的扩张是同步的。这一巧合暗示，当洋盆扩张时，华北板块的地幔物质向南、北两个洋盆的扩张脊运动，在弥补洋盆因岩石圈拉张造成质量亏损的同时，其本身也出现了质量亏损。在这种情况下，华北板块开始下沉，接受海侵，利用水体和沉积物的质量去补偿因地幔物质向两侧洋盆运移之后造成的质量亏损，从而导致了华北陆表海盆地的形成。加里东晚期，华北地台南北缘先后发生洋壳俯冲，弧后小洋盆的封闭和弧-陆碰撞，沿大陆边缘形成加里东褶皱带。这种洋壳俯冲和弧-陆碰撞造成的对挤综合效应，可能就是华北板块大面积抬升，中奥陶世开始出现大规模海退，陆表海盆地最终消亡的直接原因。尽管这次碰撞在鄂尔多斯地块南、北缘形成的加里东褶带宽度不足100km，但已改变了早古生代的构造和古地理轮廓，并深刻制约了晚古生代古地理和古构造的发展。
2 加里东期的构造作用和构造变形
早古生代阶段对研究区有明显影响的构造运动共发生两次。第一次构造运动发生于晚寒武世-早奥陶世末的怀远运动，造成该区中部和北部地层缺失或厚度减薄、并使奥陶系平行不整合在寒武系之上。第二次构造运动发生于早奥陶世末-晚石炭世，其表现形式在各地不相同，边缘地区一般表现为冲断-褶皱，从而造成上下地层角度不整合接触。如贺兰山的羊虎沟组与毛庄组之间，大青山拴马桩组与奥陶系之间，平凉-泾川-富平一线以南泾阳嵯峨山、乾县磨于沟、礼泉石泉河、麟游铁泥沟等地的下石盒子组(或山西组)与奥陶系之间均为角度不整合接触，而且不整合面之下的下古生界地层均已发生褶皱变形。不整合的角度由边缘向内部逐渐变小，并且过渡为平行不整合。这种现象一方面反映了边缘地区构造作用强，但更说明其内部有坚固的基底。此次运动的另一种形式是整体拾升，它是本区主要的运动形式，影响范围大，时间长，造成大量地层缺失，使地势西翘东倾，向东倾斜的角度达1°-3°，这一状态一直保持到海西旋回早期之后。
二
晚古生代——大陆板块与边缘活动带对立趋向统一时期
1 大地构造背景
晚古生代时，研究区南北两侧由于早古生代末的弧-陆碰撞形成了加里东褶皱带。它作为华北板块边缘的褶皱造山地体，已经隔离了华北晚古生代板内盆地与板块之外海洋盆地的全面联系，在其南北两侧形成了以上升剥蚀为特征的沉积边界。这就是说，晚古生代的海水是沿有限的通道侵入到华北晚古生代板内盆地之中的。西侧在早古生代末形成了拼贴于阿拉善地块南缘和鄂尔多斯地块西缘活动造山地体，并成为华北板块的一部分。中祁连以北，在泥盆纪出现被逐渐向北扩张的洪、冲积三角洲体系横向充填的、长条形不对称前渊盆地。它在早石炭世就已发生海浸，至少在晚石炭世晚期与华北晚古生代板内盆地是连通的，并从中二叠世开始和后者—起进入陆相沉积体制发展阶段。因此，我们认为，尽管晚古生代时位于华北板内沉积盆地南北两侧的中亚-蒙古海槽和古持提斯的分支——秦岭海槽的直接影响已经减弱，但两者的洋底扩张和大洋板块俯冲、消减以及洋盆封闭和陆-陆碰撞均是控制华北晚古生代板内盆地的主要大地构造背景。
华北板块北侧，甘肃北山双堡塘组和金塔组代表的残余洋壳，向东经蒙古南部戈壁阿尔泰山的索朗克尔蛇绿岩带和中国二连浩特至西拉木伦河以北。它们显然是西伯利亚板块与华北板块之间的中亚-蒙古洋盆扩张的产物。这个晚占生代洋盆大约从石炭纪末开始自西而东作剪刀式封闭。中二叠世末或晚二叠世初，西伯利亚和华北大陆板块已全部对接拼合。晚二叠世，东秦岭海槽东段首先封闭，华北和华南板块东端发生碰撞，但是东秦岭西段尚残留着狭窄的海槽，西秦岭仍然是—个与古特提斯连通的海洋。至晚二叠世，华南板块与华北板块对接、拼合，秦岭海槽自东而西封闭。
2 海西期的构造作用和构造变形
海西期的构造作用在本区产生重要影响的有两期。第一期发生于早石炭世与晚石炭世之间。由于秦岭向北的强烈挤压，使已经停止活动的贺兰坳拉槽再度被拉开重新活功，为晚石炭世的沉积提供了场所，并控制了该区羊虎沟组和太原组的沉积特征。第二期运动主要发生于二叠世中晚期。由于中亚-蒙古海槽走问封闭和秦岭海两褶皱束的形成所产生的强大压力，使本区形成一系列EW向的隆坳带，并使构造线叠加于SN向的隆坳带之上。此外，由于海西期构造挤压，还使本区南、西缘的下石盒子组与山西织之间局部形成平行不整合接触和南缘局部地区的孙家沟组与上石盒子组之间及刘家沟组与孙家沟组之间形成角度不整合接触关系等。
二
三叠纪——大型内陆湖盆发育时期
1 大地构造背景
晚古生代末，西伯利亚板块和华北-塔里木板块发生陆-陆碰撞，结束了中亚-蒙古海槽的发育历史，同时也导致了华北板块北部边缘的抬升。受其影响，研究区内在二叠纪初形成了北高南低的构造格局，虽然在其南缘和东南有过渡相和海相动物群的报道，但其主体已处于陆相湖盆发展阶段。湖盆的南北两侧均为加里东褶皱带组成的沉积边界。据有关区域地质资料分析，南侧仍通过一定的通道与古特提斯海相通。西侧受我国西南持提斯构造域的俯冲和碰撞影响，产生强烈抬升，其机制类似于前陆盆地。70年代后期的工作已证实太行山东西两侧三叠系的层序和沉积面貌是一致
的，太行山作为地貌上的山地可能到晚白垩世才出现。近10余牛来对豫东掩盖区的大量石油物探及钻井资料揭示出那里存在着巨厚的二叠系。早中二叠世时，华北地区存在一个统一的巨型盆地，总面积近90万km2，鄂尔多斯地区为这一巨型盆地的组成部分。晚三叠世使大华北盆地东界移至太行山之西。
2 印支期的构造作用和构造变形
印支运动是中国地壳构造运动史上重要运动之—。其主要特征之一是由于扬子地台与北方大陆拼接，使中国东部大陆连成—片，长期以来一直存在的南海北陆局面被东西分异的新格局取代。由于印支运动的影响，使晚古生代所形成的大华北沉积盆地的东界于晚二叠世推移到太行山以西，而成为晋陕侏罗纪沉积盆地。印支运动第一期构造运动发生于早二叠世之末，由于盆地抬升和微褶皱，造成纸坊组与下伏和尚沟组呈平行不整合接触，影响范围比较广泛，其中以东南缘西宁乡和陕西韩域至铜川石川河一带比较明显，可以看到下伏和尚沟组自东北向西南方间变薄，而上覆纸纺组与和尚沟组不同层位接触。印支第二期运动使该区铜川组在西部出现砾岩，表明西缘逆冲构造带开始出现，构造运动主要发生在中三叠世末，造成上覆延长群胡家村组与铜川组之间平行不整合，在东北部准格尔一带为角度不整台以及北部一带缺失延长群，在蔓茎乌素沟、王家湾、哈拉寨一带延安组直接覆于纸纺组之上。印支运动第三期使本区西缘延长群砾岩较发育，近一步表明西缘地区在不断隆起形成盆地边缘和西缘逆冲带进一步强化发展，西缘地区厚达3000m的沉积就是这个逆冲带前渊凹陷的产物。此次运动使一些局部构造定型，如马家滩背斜和四郎庙背科等。该次构造运动最大的影响是使三叠纪沉积盆地肢解消亡，由于大幅度拱起抬升造成三叠系顶面遭受严重剥蚀，由于西部抬升幅度比东部大，致使西部地层剥蚀程度较高，因此西部出露的三叠系时代较老。这种西高东低的地势—直影响到侏罗纪早期水向东流的局面。此外，在平凉之东龙门一带的钻井中还见到延长群中夹有多层绿灰色至红褐色的闪长玢岩，并有接触变质现象。
四
侏罗纪至白垩纪——鄂尔多斯盆地形成与演化
1 大地构造背景
自晚二叠世具有划时代意义的印支运动以来，中国大地构造进入了一个新的构造发展时期，即滨太平洋构造域和特提斯-喜马拉雅构造域强烈活动阶段。
滨太平洋构造域的形成，是太平洋与亚洲大陆之间沿西太平洋毕鸟夫带强烈作用的结果。它分为内外两带，内带主要为新生代构造带，包括西太平洋岛弧和各边缘海海盆。外带主要为中生代构造带，包括亚洲东部滨太平洋中生代地槽褶皱带和中、新生代大陆边缘活动带。后者重置于较老的、时代不同的构造单元之上，造成强烈的地台盖层褶皱、断裂和大规模的岩浆活动，以及总体呈NE-NNE方向的隆起带和拗陷带，鄂尔多斯盆地就是拗陷带中的—部分。
特提斯-喜马拉雅构造域的形成是特提斯洋壳或次洋壳与欧亚大陆陆壳之间一次强烈挤压作用的结果，它使秦岭、松潘-甘孜、三江以及与之相连的印度支那地槽封闭。在亚洲西南部形成世界上规模最大的印支褶皱区。而在褶皱区的背后，原来的古亚洲大陆的临近边缘地区则形成了四川、鄂尔多斯、柴达木和塔里木等大型陆相为主的沉积盆地。长期以来人们把四川、鄂尔多斯盆地当作太平洋构造作用的结果。但更确切地说，它们应是特提斯与太平洋联合作用于古亚洲大陆的结果。而且，从鄂尔多斯西缘三叠系和侏罗系的巨大厚度来看，特提斯构造带对它们的影响效应更大。
2 燕山期的构造作用和构造变形
燕山运动是华北地区一次非常重要的地壳运动，活动时间从侏罗纪到白垩纪，一般划分为3期，其中包括5次构造幕。燕山运动使中朝准地台进入了—个崭新的活跃时期。
（1）燕山运动早期。系指发生于中侏罗世延安组和直罗组沉积之间的一次构造运动，称之为燕山运动第Ⅰ幕。一般认为此幕沉积间断时间不长，缺失地层不多，上下地层产状—致，为平行不整合接触关系。近年来石油和煤田地质系统都把延安组白下而上分成5个岩性段，经过野外追索和地层对比，发现最上面的第五段在盆地南部延安以南地区基本全被剥蚀；而在此线以北，越靠近此线第五段缺失越多，直到老虎洞-油房庄-高桥-大海子-响水一线之北，该段才趋于完整。与此相应的是其下伏延安组各段也同样自北而南所受剥蚀逐渐严重，在戚家坡-天堂-宁县-合水-直罗镇一线以南广大地区(除局部小块)，基本上无延安组第二段以上地层存在。
这次运动在该区主要表现为不均衡的整体抬升，而南部抬升幅度较大。位于秦岭之南与本区南北遥相对应的四川盆地北缘镇巴-万源一带也有类似现象，即白田坝组(早中侏罗世)与千佛岩组之间(中侏罗世)同样也存在一个显著的剥蚀面，它将白田坝组上部被剥蚀掉一个多旋回的沉积地层(即当地的Kl砾岩及其以上地层)，厚约20-30m。在四川这种现象愈向南愈不显著，以致无缺失。说明此次构造作用具有一定规模，与秦岭的上升有直接关系。
(2)燕山运动中期。主要指发生于中侏罗世末的构造运动，称燕山运动第Ⅱ幕。此次运动仍以大范围抬升形式为主，而且东部抬升幅度较大，迫使上侏罗统芬芳河组沉积场所移至盆地西缘地带，并使中侏罗世以前地层产生褶皱，从而造成芬芳河组与下伏地层呈微角度不整合接触。燕山构造运动第Ⅰ幕在本区以EW向构造线为主，第Ⅱ幕构造线在本区则以SN向或NNE向为主。燕山运动第Ⅲ幕发生于晚侏罗世芬芳河组与早白垩世之间，这次构造作用对本区影响最大，不仅产生了许多褶皱和断裂，而且还形成了大小山系。西缘SN向逆冲断裂带和东缘SN向断褶带，区内前白垩系被卷入的一些褶皱扣断裂等构造以及吕梁山、大青山、贺兰山和秦岭—些著名山脉的形成都与此次运动有关。另外，还使原来已经形成的一些深大断裂再次活动，从而造成了下白垩统与下伏地层呈广泛不整合接触。
(3)燕山运动晚期。指发生于上下白垩统之间的构造运动，称燕山运动第Ⅳ幕。此次运动造成本区全面隆起，使鄂尔多斯盆地消亡，结束了大型拗陷盆地的沉积历史。这次运功不仅使原来已经形成的—些大的构造形迹进—步加强，而且又产生一些新的构造、如区内下白垩统轻微褶皱变形；西北部狼山地区近NE向逆冲断层，使海西花岗岩或变质岩逆冲于白垩统之上，并形成六盘山雏形。此外还在区山形成—组EW向大型隆起和拗陷构造。其中较为明显者，自北而南有临河-和林格尔拗陷、育铜峡-吴堡隆起和泾川-蒲县拗陷。临河-和林格尔拗陷以其中出露上白垩统为特征；青铜峡-吴堡隆起以西大罗山和青龙山一带大量出露上元古界-下古生界，东部离石一带太古界-下古生界向西呈弧形分布及定边—带下白垩统变薄为待征；泾川-蒲县拗陷以沿此线下白垩统保存较厚和东部甘泉一带侏罗系向东呈弧形突出展布和蒲县、汾西附近有大量上古生界存在为持征。燕山运动第Ⅴ幕主要是使全区抬升，使前新生界遭受剥蚀，并缺失古新世地层。
