中生代前陆盆地演化阶段

作者&投稿:聂子 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
中新生代前陆盆地阶段~

中三叠世印支运动早幕后,随着古特提斯洋的消减和陆块拼贴,龙门山裂谷挤压反转而造成上扬子地台内的中新生代前渊盆地。
中国西部古特提斯海分南北两支,北支为现在的阿尼玛卿蛇绿岩带,秦岭为其东延部分;南支为现在的甘孜-理塘和金沙江蛇绿岩带。挟持在南北印支带之间的是松潘-甘孜印支造山带,是上扬子大陆延伸及其边缘盆地褶皱造山而成的。据许志琴等(1992)研究,该造山带具有自北而南及自西向东的双向“造山极性”,具有两套(近EW向与近SN向)相应的弧形构造体制,四川盆地西侧的龙门山-康滇-盐源前渊逆断带与它同属一个造山带范畴,都是古特提斯造山带的产物。
随着大陆西缘特提斯的发展,冈底斯、印度陆块的碰撞,大陆挤压和排斥作用的反应,四川挤压前渊盆地的形成、演化可分为6个阶段。
4.4.1 晚三叠世西缘前陆阶段
印支运动早幕以后,上扬子碳酸盐岩台地大部分上升成陆,此时的松潘-甘孜边缘海盆仍在快速沉降,并持续至中期,沉积了近万米的盆地相砂、板岩等类复理石建造。晚三叠世早期只在台地西部和南部边缘,残留有海湾式盆地,沉积厚度为900~1890m碎屑岩和少量碳酸盐岩及海陆交互相含煤岩系(图4.7)。

图4.7 晚三叠世早、中期盆地原型和沉积相分区图

(图例见图4.1)
晚三叠世中、晚期之间的印支晚幕,古特提斯海北支消亡,松潘-甘孜自北而南褶皱造山,并向南、向东挤压逆冲。上扬子台地西侧的海湾盆地,由北而南逐渐褶皱隆升由龙门山陆内裂谷反转向东陆内冲断形成山前的前渊盆地。沉积序列由海相和海陆交互相(900m)转为陆相(3500m)碎屑岩及含煤建造。龙门山冲断构造带就此自北而南形成,时间由印支运动晚幕至燕山运动中幕。现今所见到的NNE向龙门山构造带,是进一步经燕山期和喜马拉雅期挤压兼扭动作用改造而成的,且盆地在东西方向上宽度已经被大大压缩了。
随着松潘-甘孜造山带和龙门山构造带自北而南的快速隆升,东侧的冲断前渊则被碎屑物快速充填,并且呈过饱和状态,盆地水体不断变浅,向南、向东扩展超覆在中、下三叠统和古生界之上,到晚三叠世末,已扩展成川、滇、黔统一的含煤岩系盆地(图4.7)。该前渊盆地主要为冲积相、河流相和湖沼相沉积,具有比较高的沉积速率(表4.2),并与西部造山-挤压带的隆升速率相匹配,最大沉积速率为0.34mm/a。前渊盆地中巨厚的河湖沼泽相沉积是重要的生储油气层段(图4.8)。

表4.2 四川盆地陆相中生代沉积速率表

4.4.2 早、中侏罗世拗陷迁移阶段
晚三叠世以后,西部造山带的上隆速度明显减小,表明地壳由热膨胀转入热迁移收缩阶段。因此,早侏罗世表现为缓慢挠曲沉降,沉积中心向东迁移沉积厚度大大减薄,仅400~500m(图4.9)。除盆地北部边缘仍有一些粗碎屑物沉积外,盆地主体以湖相碎屑岩为主夹生物碎屑灰岩,并延续至中侏罗统早期千佛崖组,成为中、下侏罗世生、储油气层段。亦是四川盆地内最后一次生油气岩沉积期。

图4.8 中生代盆地构造和沉积相演化剖面图

Ⅰ—河流相-洪泛平原相;Ⅰ1—早期河流相-湖沼相,晚期冲积相-河沼相:Ⅰ2—冲积相-河流相-干旱湖泊相;Ⅰ3—河流相-湖沼相-河流相;Ⅰ4—河流相-风成沙漠相;Ⅰ5—河沼相;Ⅱ—早期湖沼相-晚期河流沼泽相;Ⅰ-Ⅱ1—冲积相-河流沼泽相-滨湖相;Ⅰ-Ⅱ2—河流相-滨湖相-浅湖相;Ⅱ2-Ⅲ—浅湖-半深水湖相

图4.9 晚三叠世晚期盆地原型和沉积相分区图

Ⅰ1—河流相;Ⅰ2—冲积相;Ⅰ3—洪泛平原相;Ⅱ1—河湖沼泽相;Ⅱ2—河湖交互相;Ⅲ1—滨湖浅湖相;Ⅲ2—半深水湖相;Ⅲ3—干旱湖泊相;Ⅳ—海陆交互相;Ⅴ—风成沙漠相;
1—华北古陆;2—扬子古陆;3—厚度等值线(m);4—沉积相分界线;5—推覆断层

图4.10 早侏罗世自流井期盆地原型和沉积相分区图

4.4.3 中侏罗世-早白垩世北缘前陆阶段
中侏罗世中、晚期,中国东部强烈的燕山构造事件,引起大陆改变格局。南秦岭地区强烈上升,大量的花岗岩侵位,同时向南逆冲。这样在四川盆地北部大巴山前缘出现一个沉积速率更大的挤压前渊盆地(图 4.8)并一直延续到早白垩世,主要为一套红色砂、泥岩沉积,厚度超过6000m,最大沉积速率为0.64mm/a。与此同时,盆地东部雪峰山地区也快速上隆,在盆地东部也有近4000m的红色砂泥岩沉积,且与北部山前拗陷连成一体。因此,从晚三叠世到早白垩世沉积盆地的沉降、沉积中心是随着不同盆地边界部位挤压-排斥带不同时期的隆升而转移的。沉降中心由盆地西部转向东北部、西北部,最后晚白垩世时又回到西部。沉积中心围绕川中隆起呈马蹄形展布,使晚古生界(包括中、下三叠统)海相碳酸盐岩深埋至5000~6500m,而川中地区为3000~4000m。

有史以来的地学基础空白,【湖泊与盆地的关系】,获得重大突破:地理学的认知和深入探研,盆地形成的整个过程是这样的:(看好了)负地形-湖泊(堰塞湖、人工湖)--沼泽地(湿地)--湖盆内陆地--盆地(因在湖盆内)。这就是说,湖泊沉积可以演变成盆地,湖泊、水域是所有盆地形成的基础,这一重大发现,彻底打破地学多年来一筹莫展的困局,依赖板块学说建立的各种地学理论全部垮塌。这一重大发现,让地球科学迎来了巨大的挑战和变革,也将让中国地学迅猛发展和超越世界发达国家奠定坚实的基础,潜力无限。在这个认知的基础上,深入研究,破解了地震形成和发展的规律---郭德胜

盆地、冲积平原对成煤、成矿、地质灾害起了决定作用
郭德胜 佳木斯大学数学系 3051145739@qq.com
在地球上,任何生命都与“碳元素”紧密相关,进行 着周而复始的碳元素循环,生命需要进食含碳的有机物质,排放出二氧化碳,地球也遵循着这样的规律,地球也是要吞纳含碳有机物质,在地球内部形成煤炭、石油、天然气等等,再经过火山、地震、人类开采与使用,形成二氧化碳排放空中,被排放空中的二氧化碳又被树木,植物利用光合作用被吸收,再次将二氧化碳转化 成有机物质,以植物的形式体现出来,一部分植物被动物消化,一部分通过河流被运移地球内部,形成一个反复“碳”循环的体系。
多年来,我一直思考这样的问题,煤到底是如何形成的?原有的煤炭形成理论,“煤是树木、植被、动物尸体堆积,以及沼泽地,经过多年的演变形成煤炭”,根据这个理论分析思考,陆地上为什么看不到树木、动物尸体的堆积呢?另一方面,煤矿很大,哪来的那么多树木和动植物尸体呢?
一,天然气如何的形成的?
经过多年的思考和研究,终于发现,将含碳有机物质堆积起来,只有一种可能,就是通过河水的运移,将树木、植被、动物尸体等含碳有机物质运送到湖泊、低洼地带,经过多年的沉积,叠加,将湖泊,低洼地带变成盆地和冲积平原。
湖泊,低洼地带,他们形成了聚集各种地表物质的自然条件,地表的含碳物体在水流、河水的冲击、运移,被湖泊、低洼地带沉积下来,经历几百年,上千年的沉积过程后,湖泊的演变成干涸的陆地,也就是,湖泊---沼泽地带—干涸的盆地结构陆地。而低洼地带在多次冲击中形成沉淀,天长日久成为冲积平原。而在这个上万年过程中。湖泊、冲积平原要积累无法估量的树木、植被、泥沙,以及鱼类尸体,在多年的积累沉积过程中,湖泊、冲积平原沉积了巨厚的沉积物质,有几十米,上百米、甚至上千米的厚度,继而形成了盆地式结构的陆地、冲积平原。通过这样沉积的方式,地下储存了大量的含碳物质,从而完成了碳元素物质的积累。而这个过程,与生活中的“沼气池原理”完全相似。
任何物质,在高温、高压、通电作用下,会发生了化学反应和化学变化,地下沉积大量含碳物质,在一定条件下,就会发生同等元素的物质的转化,形成含碳固体、液体、气体等物质。根据沼气池形成甲烷气体的原理,沉积巨厚含碳物质的盆地、冲积平原,就必然会出现含碳气体,固体和液体,气体很可能就是天然气。
二,煤炭是否也在盆地、冲积平原内部以及与山体接壤处产生呢?
地球上一个重要的现象,就是水流运移,雨水、河流将地球表面冲洗,把地面的含碳有机物运移汇聚,最后停留在湖盆、低洼地带,盆地、冲积平原就具备了储存含碳有机物的条件。盆地、冲积平原在多年的河水运移,形成一个天然的碳物质储存库,这是一个显著的量变过程,当物质的量变达到一定程度,就会发生质变。盆地、冲积平原条件成熟,就无法避免的发生一系列化学变化。
我们清楚,在化学变化中,物质发生化学变化,会产生热能、气体、甚至出现爆炸现象。从这个角度分析,那么,地球上经常出现地震,是不是在这样的条件下,这样的地理位置上,而产生了一种巨大的能量释放,导致地球的震动?
同时,地下在释放巨大能量的同时,地下含碳物质在热能作用下将进一步发生化学变化,将含有碳元素气体物质演变成固体,进而形成煤炭?根据推理分析,天然气和煤应该存在同一位置,存在于盆地、冲积平原与接壤的山系带,而地震也应发生在这样的地理位置上。这个演变过程应该是,沉积盆地与冲积平原--天然气--地震—煤炭。附下图:

如果上面的推理正确,那么,我们可以得出如下的结论:
1,地球内部出现碳元素物质的堆积,一定是通过河水的运移,经过多年的沉积、叠加,将含碳物质埋入地下,进而形成了盆地和冲积平原。
2,沉积式盆地、冲积平原,一定会产生天然气体,在化学反应的作用下形成含碳的固体、液体、气体。
3,地震所发生的地域,它的周边一定存在着一个冲击平原或盆地。冲积平原、盆地的面积大小决定了天然气、煤矿、地震的大小。
4,在其内及周边,没有盆地、冲积平原的地域,决不会发生地震。
5,如果说,盆地、冲积平原形成天然气,分析天然气移动走向,根据地质疏密程度,盆地、冲积平原的表面密度相对于山体的密度就大一些,气体移动会顺山体移动,山体结构是岩石,岩石存在缝隙,盆地、冲积平原所形成的天然气就会存储在山体内,根据天然气可燃可爆特性,就存在膨胀、爆炸可能,产生地质灾害,而震源中心多出于这样的地理位置。
6,对于大的冲积平原、沉积盆地,在它的内部和周边 ,一定存在巨量的天然气以及大的煤矿,反之,没有这样的地理位置,不会出现巨量天然气与煤矿,冲积平原大,天然气储量也大,地震也大,煤矿也大。
根据上述的结论,用事实加以验证。 根据百度搜索,复制了相关的信息资料。
三、大地震与冲积平原和盆地地域的关系
1、“汶川大地震”是否发生在冲积平原或盆地周边地域里?
汶川地震,它所包括的震区是十个最严重震点。汶川县、北川县、绵竹市、什邡市、青川县、茂县、安县、都江堰市、平武县、彭州市;
从上面这些地震位置发现,参见下图,这些震区围绕着盆西平原,也就是成都平原的北部。
网上资料显示,成都平原发育在东北—西南向的向斜构造基础上,由发源于川西北高原的岷江、沱江(绵远河、石亭江、湔江)及其支流等 8个冲积扇重叠联缀而成复合的冲积扇平原。整个平原地表松散沉积物巨厚,第四纪沉积物之上覆有粉砂和粘土,结构良好,宜于耕作,为四川省境最肥沃土壤,海拔450~750米,地势平坦。
盆西平原介于龙泉山和龙门山、邛崃山之间,北起江油,南到乐山五通桥。包括北部的绵阳、江油、安县间的涪江冲积平原,中部的岷江、沱江冲积平原,南部的青衣江、大渡河冲积平原等。

根据这些发生重灾区的位置发现,汶川县、北川县、绵竹市、什邡市、青川县、茂县、安县、都江堰市、平武县、彭州市,将这些城市依次连接,将成都平原包围了一圈,根据这些城市受到同等严重受灾情况,再根据地图,成都平原的边缘是地震中心地带。
2、鲁甸大地震是否发生在冲积平原或盆地地域里?
2014年8月3日16时30分,在云南省昭通市鲁甸县(北纬27.1度,东经103.3度)发生6.5级地震,震源深度12千米,余震1335次。
鲁甸此次地震灾区最高烈度为Ⅸ度,涉及范围面积只有90平方千米,等震线长轴总体呈北北西走向,Ⅵ度区及以上总面积为10350平方千米,共造成云南省、四川省、贵州省10个县(区)受灾,包括云南省昭通市鲁甸县、巧家县、永善县、昭阳区,曲靖市会泽县;四川省凉山彝族自治州会东县、宁南县、布拖县、金阳县;贵州省毕节市威宁彝族回族苗族自治县。
资料显示, 昭鲁坝子东起昭阳区凉风台大山脚,西至相邻的鲁甸县城稍外。总体地势西南高,东北低,面积约525平方公里,属云南四大坝子之一。坝子内丘坝相间,地势平坦, 昭鲁坝子位于云南省东北部的昭通市,昭通市西北面与四川省隔江(金沙江)相望,东南面与贵州省毕节市接壤,南面与云南省曲靖市会泽县相邻,是云南、贵州、四川三省的结合部。
昭通市境内最高海拔(巧家县药山)4040米,最低海拔(水富县滚坎坝)267米。昭鲁坝子处于昭通市的腹心地带,南北纵贯昭阳区与相邻的鲁甸县,故称昭鲁坝子。

昭鲁坝子北接壤金阳县,南接壤会泽县,南北穿越鲁甸,昭阳区,西侧对应巧家县。
结合上面的陈述和地图,就不难得出,昭鲁坝子处在8.3鲁甸大地震的中心地带。
3、秘鲁大地震是否发生在冲积平原或盆地地域里?
资料显示,亚马逊平原位于南美洲北部,亚马孙河中下游,介于圭亚那高原和巴西高原之间,西接安第斯山,东滨大西洋,跨居巴西、秘鲁、哥伦比亚和玻利维亚四国领土,面积达560万平方千米(其中巴西境内220多万平方千米,约占该国领土1/3),是世界上面积最大的冲积平原。
秘鲁当地媒体报道,当地时间24日下午18点左右(北京时间25日早6时左右),秘鲁中东部与巴西交界的马德雷德迪奥斯大区发生里氏7.5级地震。根据中国地震台网中心消息,此次地震的震级为7.7级,震源深度610公里。

秘鲁多个省份、巴西、阿根廷、智利、哥伦比亚、玻利维亚和厄瓜多尔等邻近国家的一些地区均有震感。
事实上,亚马逊平原周边地带的智利、哥伦比亚、玻利维亚和厄瓜多尔发生过多次大地震。
根据地图,这些发生大地震的国家,都处于亚马逊大平原的周边。这些国家的天然气开采量也很惊人。
4、台湾大地震是否发生在冲积平原或盆地地域里?
资料记载,台湾的台中、南投两县为921地震的重灾区。地震发生次日有统计数字表明:死亡人数逾2000人,上6534人,受困者2308人。台北县、台北市、苗栗县、台中市、彰化县、云林县等地灾情较为严重。
台南平原台湾省最大的平原,属冲积平原,其面积五千平方公里。 台北县、台北市、苗栗县、台中市、彰化县、云林县位于“台南平原”东侧,台南平原5000平方公里,921地震处在台南平原地带。

另注:
百度资料,1556年,中国陕西省南部秦岭以北的渭河流域发生的一次特大地震。华县地震之所以造成巨大损失,还与震中区位于河谷盆地和冲积平原,松散沉积物厚。
1739年1月3日晚8点左右,在平罗、银川一带发生该区有史以来最大的8级地震,地震位置处在银川平原。银川平原是黄河冲积平原,地下水埋深极浅,甚至溢积地表,地下水排泄不畅,土壤盐渍严重。
按照这样的思路分析判研,再结合卫星地图,找到世界所有的沉积盆地、冲积平原,与此地所发生的地震结合起来,就会发现:在这样的地理位置上存在各种地震,对于所有的大地震,在它的周边,或是在受灾严重地区所包围的地带,都存在各种盆地、“冲积平原”。
所有历史大地震,都存在一个共性,每一个大地震都对应着一个大的冲击平原或盆地。我们任意的拿出一个地震事件,都存在这样的现象。有地震的地区,就存在这么一个“冲积平原”,反之,没有“冲积平原”的地区及附近周边,就没有地震。
四.冲积平原,盆地会产生天然气么?
据新闻媒体报道,2015年下半年,中国石油在四川盆地页岩气勘探获重大突破。经国土资源部审定,中国石油在四川盆地威202井区、宁201井区、YS108井区,新增含气面积207.87平方公里、页岩气探明地质储量1635.31亿立方米、技术可采储量408.83亿立方米。这是中国石油首次提交页岩气探明地质储量。
作为一种非常规天然气资源,页岩气如何实现有效勘探开发,国内没有现成经验。中国石油从2007年进行地质综合评价开始,解放思想,创新实践,创造了页岩气工业气井、页岩气“工厂化”作业平台等10多项国内第一,形成了页岩气资源评价、区块优选、快速钻进、长水平段固井、分段压裂、压裂液回收再利用技术系列,积累了以“井位部署平台化、钻井压裂工厂化、采输设备橇装化、工程服务市场化、组织管理一体化”为核心的降本增效经验,对我国规模效益开发页岩气资源将产生重要的推动作用。
截至2015年8月27日,在上述探明储量区内,已有47口气井投产,日产气362万立方米,能保障280万个三口之家用气。
对世界上每一个国家的冲积平原或盆地进行搜查,都会存在着这样现象,存在大平原或大盆地的国家地区,煤炭、天然气非常丰富,同时大地震也频发。把世界上著名的大平原拿出来,得出的结论都是一样的,不再一一例举。
经过上面的分析论证,煤矿、天然气、地质灾害的成因以及所处的地理位置已经非常清楚,所举的事例和事实完全符合文章所阐述的也找到了。
上述观点对于地球的合理开发,保护地球家园,有极其深远意义。按照这个理论观点,地球多年来形成的自然灾害,可以找到相应的解决对策,避免灾害造成的生命与财产的重大伤亡和损失。从这个观点出发,还会发现地球的过去,预知地球的未来,一举突破以往很多无法解决的问题。

印支运动后,华北与扬子两地块碰撞对接,中国陆块初步形成。此时在鄂尔多斯陆块西缘毗邻的贺兰坳拉谷开始构造反转,阿拉善陆块及西南部的六盘山弧形构造带逆冲隆起,在此一系列构造活动的影响下,全盆地开始了内陆差异沉降盆地的形成和发展阶段,从而结束了该区早古生代克拉通边缘和晚古生代克拉通内陆坳陷盆地的发展历史。在鄂尔多斯盆地南部形成L形展布且不对称的晚三叠世盆地,堆积了近1600 m厚的陆源碎屑沉积,提供了鄂尔多斯盆地中生界重要的油源和主要的产油层位。

燕山旋回开始,华北与扬子两地块的陆-陆叠覆活动仍在继续,同时东部太平洋洋壳向北西俯冲,印度陆块对欧亚古陆的俯冲碰撞逐渐增强,在其联合作用下,鄂尔多斯盆地南部上部地壳大规模收缩和构造上向北挤压,使陆内坳陷盆地不断向北推移,沉降中心逐渐转为NE—SN向。西南部率先隆起并遭受剥蚀,形成了延长组自东北向西南方向逐渐抬升剥蚀尖灭的构造地貌特点,同时使陆内坳陷盆地(J1-2)的沉积不断向北及北东方向推移。中侏罗世末早燕山运动,使华北地块与扬子地块大陆地壳间的叠覆造山作用最终完成。随着区域南部、西部陆壳的不断挤压,盆地西缘及南缘的构造逆冲活动及前陆造山作用进一步加强并达到顶峰。在这一过程中,由于深层作用,鄂尔多斯盆地南部在前陆地区形成一系列由南向北的表层逆冲推覆构造,形成多排逆冲推覆褶皱。西南缘由于逆冲推覆的结果,负荷增加,使前缘地区地壳下沉,故产生了类似前陆盆地的沉积,堆积了上侏罗统—下白垩统(志丹群)的一套红色粗碎屑沉积。此后,内陆坳陷盆地发育阶段基本结束,晚燕山运动的表现不甚强烈,除区内急剧抬升外,只有在西段志丹群中见有轻微的褶皱,对前期形成的构造似乎没太大的改进作用。到早白垩世末,鄂尔多斯盆地内部的天环向斜、伊陕斜坡、渭北隆起等构造单位最终形成,鄂尔多斯盆地南部主要表现为东南部的隆升和西部的下沉。

燕山旋回晚期以来,鄂尔多斯地块由沉积转化为整体上升,在主体上升的同时,还伴随着周边的断陷沉降。总之,在鄂尔多斯盆地中生代地壳运动是晚古生代的继续,其前后构造性质没有重大变动。三叠纪以来在沉积上主要为陆相沉积,发育了完整的陆相碎屑岩沉积体系(表3-1)。

3.4.1 三叠纪前陆-坳陷盆地

早中三叠世,鄂尔多斯本部古构造面貌仍略显“两坳夹一隆”的特征。中央古隆起依然存在,但形态已发生了很大变化,总体呈现北高南低的特点,且进一步划分为盐池隆起、志丹隆起和长武-彬县隆起,最北部为EW向展布的杭锦旗隆起。其东部为绥德-延长坳陷,是二叠纪榆林-绥德坳陷东移发展的结果。

晚三叠世及燕山运动以来,盆地演化进入了大型内陆差异沉降盆地的形成和发展时期。燕山运动导致大规模构造形变的发生,不但影响断块间的活动带,也影响断块内部的构造变形,这就造成了鄂尔多斯盆地三叠系在盆地内与侏罗系的区域性平行不整合,而在盆地边缘地区则由于掀斜抬升和侵蚀,造成微角度和角度不整合。燕山期运动盆地边缘表现尤为强烈,在盆地周缘常造成强烈的褶皱冲断和逆冲推覆构造。

表3-1 鄂尔多斯盆地演化-改造阶段和主要地质事件时序表

3.4.2 侏罗纪前陆-坳陷盆地演化阶段

3.4.2.1 盆地残留地层

受后期强烈而不均匀剥蚀改造的影响,直罗—安定期地层的分布和厚度均发生了较大改观:在鄂尔多斯盆地本部,直罗—安定组呈大范围整体分布;在周邻地区,同期可对比地层总体分布零星(表3-2)。

表3-2 鄂尔多斯盆地及周邻地区侏罗纪地层对比表

直罗组:现今直罗组厚度150~400m,仅在鄂托克前旗与苏里格庙间的小范围内厚度可达500m。在乌海、镇原西北厚度逾400m。这3个堆积中心构成了盆地西部自乌海经鄂托克前旗到平凉一线近SN向展布的厚达400 m左右的较厚带(堆积中心)。此带以西,厚度渐薄;此带向东,厚度总体依次渐薄。

安定组延续了直罗组等厚线近SN向展布的总体趋势,但厚度变化幅度不及直罗组显著,总体在50~200 m范围内。在乌海东北部、鄂托克旗、盐池西南部、环县西北部和镇原等处残留厚度可达200~250m,构成近SN向展布的较厚带。该带与直罗组的较厚带(堆积中心)在平面位置上基本一致,但苏里格庙西南部的直罗组形成高值。

3.4.2.2 盆地周邻残存地层

(1)西部地区

在鄂尔多斯盆地西缘冲断带,地震和钻井已证实直罗、安定地层的存在,厚度分别为400 m和200~300m,属河流-湖泊相,两组中均有含砾砂岩、细砾岩夹层(盐池马坊沟、炭井沟)。在贺兰山中的汝箕沟,直罗组底部为含砾粗砂岩,中上部夹砾岩或含砾砂岩;安定组为紫红、灰绿色砂泥岩互层等。在阿拉善左旗科学山,直罗组厚度在700 m左右,下部灰色厚层砾岩、含砾粗砂岩与砾岩互层累积厚度大于260m,具边缘相特征。安定组厚度大于900m,以灰紫色砾岩、粗砂岩为主,有时相变成砂砾岩。砾岩分选差,有时粒径可达30cm,成分复杂,有砂岩、石英岩及灰岩等,总体表现为山麓-河流相。

(2)南部地区

在盆地西南部,直罗组下部为泥质粗砂岩,上部为泥岩夹粗砂岩、细砾岩等,以河流相为主,晚期为短暂的滨浅湖相;安定组表现为干旱内陆湖泊沉积。盆地南部宁县、正宁一带直罗组底部为含砾粗砂岩,中上部为泥岩夹细砂岩,与下伏延长组不整合接触;安定组底部为杂色泥岩,中上部为杂色砂岩,已具边缘相色彩。盆地南缘早中侏罗世地层厚度小、粒度粗、分选性差,碎屑颗粒中以石英、花岗岩、变质岩来源为主。

(3)东部地区

在豫西济源西承留,与直罗、安定同时代的马凹组厚度为233m,底部为厚9m的黄褐色中厚层砾岩夹中砂层,与下伏三叠系平行不整合接触,中上部分别为砂岩、页岩夹砂岩及泥灰岩。在义马东孟村组,以厚达200余米的砂砾岩为主,冲积扇-砾质辫状河沉积发育,为沉积边缘相。

在山西宁武—静乐地区,与直罗组同期的云岗组,厚127~191m,底部为含砾长石石英砂岩,为河、湖泊相沉积。与安定组同期的天池河组红色砂岩下部以三角洲、湖滨浅滩岩相为主,古流向WS,上部为巨型交错层理风成砂岩组成的滨岸沙丘沉积(程守田,1997)。大同云岗镇云岗组厚265m,底部含薄煤层,中上部发育多套含砾粗砂岩或粗—巨粒长石石英杂砂岩,古流向总体向WS和S。大同地区云岗组向北变粗,具边缘相特征。晋中太谷、祁县、榆社和武乡一带零星分布的“黑峰组”,其岩性、岩相及生物地层特征与晋西北云岗组可对比,底部为小于5m的砾岩或含巨砾石英砂岩,之上以厚层—巨厚层含砾中粗粒—巨粒砂岩为主,砾石成分为石英岩、石英砂岩、脉石英及少量变质岩、灰岩等,具明显的边缘相特征,上部为砂质页岩和页岩。

3.4.2.3 原始盆地沉积边界

综合物源、古水流及岩石矿物学,分析了盆地的原始沉积边界。

(1)东部边界

山西地区的云岗、天池河组与今盆地直罗、安定组应属同一沉积盆地。

(2)北部边界

石拐地区同期地层长汗沟组与鄂尔多斯盆地直罗、安定组不属同一原始沉积盆地。鄂尔多斯盆地北部桌子山—东胜一带直罗、安定组均表现出近物源的河流沉积。尽管直罗组尚未见到边缘相沉积,但其下伏延安组在东胜北德敖公路一带可见厚层砾岩代表的边缘相。由沉积相、砂体展布、古流向及延安组边缘相位置等推测,直罗—安定期原始盆地沉积边界在现今河套盆地一带。从伊盟隆起的长期活动性、各时代地层向北超覆变薄的特点和河套盆地的基底特征看,河套地区在中侏罗世应是隆起区,为其南部的鄂尔多斯盆地和北部石拐盆地提供物源,同时限定了鄂尔多斯盆地的北界。

(3)西部边界

贺兰山南段科学山剖面直罗组覆于石炭系之上,发育巨厚的边缘相沉积。贺兰山北段和六盘山同期地层由早到晚为河流-滨浅湖相沉积,沉积相的分布、演变与盆地本部具有一定的渐变性和可比性,古流向亦指向盆地本部。前人研究表明,三叠纪—中侏罗世贺兰山地区处于伸展环境,尚未发生隆升,普遍接受沉积。尽管目前对银川地堑基底情况认识尚不清楚,但对贺兰山与盆地西缘晚三叠世、早中侏罗世地层沉积特征和物源方向的众多研究(叶连俊,1993;王双明等,1996;刘池阳等,2005)均表明二者具有原始沉积的统一性,因此可以推断银川地堑所在地区在中侏罗世并无分隔东西的作用,所谓的银川古隆起至少在当时是不存在的。

位于阿拉善地块东部的巴彦浩特盆地,井下侏罗系见厚64 m的灰绿色砂泥岩夹薄煤层的直罗组和厚千余米的芬芳河组红层,沉积特征可与其东的贺兰山地区及鄂尔多斯盆地对比。据陈庸勋资料(1981),巴彦浩特地区出露的安定组为厚200余米砾岩,砾石成分主要为花岗片麻岩、角闪片麻岩及石英岩等,磨圆度及分选性均较差,明显变粗、变薄,属边缘相沉积(袁效奇等,2003)。此外,巴彦浩特盆地直罗组或上侏罗统芬芳河组直接不整合覆盖于石炭系不同层位之上,缺失二叠系、三叠系和下侏罗统,表明该地区在印支—燕山运动早期隆起剥蚀,于燕山中期才沉降接受中侏罗沉积(赵文智等,2006),地层接触关系反映为盆地边缘的特征。据成都地质学院陕北科研队(1964)的研究,盆地西北端桌子山东麓直罗组厚319m,以巨—厚粒长石石英砂岩、长石砂岩为主,多层砂岩含砾岩,砾径1~4cm,显示带洪积性质的河流相。初步分析认为,直罗、安定组的沉积西北界应在狼山——现今的巴彦浩特盆地—科学山一带。

六盘山地区炭山、窑山剖面与盆地西部沉积相联系较强,岩性岩相具一致性,为冲积扇、辫状河沉积组合。但位于同心之西的上流水剖面、盘探3井含有大量灰黑色泥岩,夹黑色油页岩,湖相沉积发育,表明原始盆地向西往走廊地区仍可追踪。赵文智等(2006)研究认为,晚三叠世,盆地西部受秦祁褶皱带和阿拉善古陆控制,六盘山西缘大断裂和贺兰山西缘断裂分别构成晚三叠世沉积盆地的西南边界与西北边界;走廊过渡区与盆地本部沉积具有连通性。晚三叠世鄂尔多斯盆地类型具复合性:西北部贺兰山地区为裂谷性质,西南六盘山地区为前陆性质,盆地西部南、北受限挤压,促使阿拉善地块向东发生挤出运动。有研究认为,河西走廊侏罗纪煤系沉积与鄂尔多斯盆地为同一盆地(甘肃煤田地质勘探公司,1981)试图通过水系将小型残留盆地与大型盆地联系起来,并提出“走廊河”注入“庆阳湖”的概念(陈丕基,1979)。但据目前对西北侏罗纪沉积盆地的研究(张泓等,1998)同一地层区地层垂向和横向上相变剧烈,结合盆地构造环境,这些地区当时应以小型山间盆地为主。本书对该地区未作实际工作,对具体沉积西界不敢妄加推断,但根据上述前人的研究成果,初步推测鄂尔多斯盆地向西的沉积边界不应太远,具体范围有待进一步研究。

罗开平等(2006)认为六盘山盆地在侏罗纪为分割的断陷盆地而非以前所认为的是广(湖)盆沉积,但未列出具体证据。本文根据对西部地层沉积特征和构造演化的分析并结合前人研究,初步认为直罗—安定期原始盆地西南边界大致在六盘山西缘大断裂一带。

(4)南部边界

在靠近鄂尔多斯盆地南部剥蚀边界的泾川—铜川西一带的探井和露头表明,直罗、安定组普遍发育含砾粗砂岩,砾岩很少见,属辫状河为主的河流相沉积,缺失边缘相。由砂岩厚度、砂泥比平面制图和古流向测定亦显示有来自南部的物源供给。由直罗组沉积前古地质图可知,在鄂尔多斯盆地中南部,直罗组下伏地层由北而南逐渐变老,在泾川以南甚至直接与延长组接触,反映出由盆地中心向边缘过渡的趋势。结合前文对秦岭造山带、渭河地堑中生代地质面貌的探讨及沉积相带组合关系等,认为渭河地堑的大部分地区在直罗、安定期处于接近盆地边缘的冲积沉积区,秦岭造山带或许还包括渭河盆地的南部地区是该时期鄂尔多斯盆地的南部物源区。

3.4.2.4 原始盆地沉积面貌

综上所述,直罗—安定期原始盆地的沉积范围大致为:向东跨过现今汾渭地堑,在现今太行山脉以西,河南济源、义马同期地层可能不属鄂尔多斯大型盆地;北部边界在现今河套盆地一带;西北部边界在狼山—今巴彦浩特盆地—科学山一带;西南部边界在六盘山西缘大断裂一带,同期河西走廊盆地与鄂尔多斯盆地可能存在一定的联系;南部边界在现今渭河地堑靠南部。根据边缘相的分布和现今盆地直罗、安定组沉积体系展布样式推测,自盆地周缘向湖盆中心有大致7个方向的物源供给,沉积中心位于原始盆地中心偏南。原始盆地东部太行隆起、北部河套隆起、西部阿拉善地块、西南和南部的秦岭-祁连造山带为其周缘的主要剥蚀区。盆地北部、西部和南部剥蚀区主要为前寒武纪变质基底;东北部除变质岩外,还接受来自华北克拉通东部的同期火山碎屑物。原始盆地沉积范围广阔,面积是现今残留盆地的2倍以上。

根据较粗略的恢复,早中侏罗世在华北地台东部(大致在太行山以东)可能存在10多个中小型坳陷盆地(杜旭东等,1999)。

3.4.3 白垩纪前陆盆地

早白垩世为中生代盆地演化的最晚阶段,地层分布广泛,占现今盆地面积的三分之二左右,均系陆相沉积,后期抬升剥蚀强烈,残存范围最小。

3.4.3.1 盆地残留地层

早白垩世地层主要残存于盆地的内部,为一套陆相碎屑岩沉积,分布在横山—安塞—宜君一线以西,宜君—旬邑—彬县—麟游—千阳一带以北,陇县—千阳以东等较大范围地区(表3-3),在盆地西南部地区经平凉—环县—惠安堡一线逐渐过渡到六盘山盆地所发育的下白垩统六盘山群;盆地西北部地区以黄河为线,与银川盆地相邻,再往西则为贺兰山脉;盆地北、西北隔着大青山为河套盆地与固阳盆地,其沉积有早白垩世固阳组。向北延入内蒙古额托克旗至东胜一带。东北部东胜地区可延续进入陕西省境内,主要分布在山西北部的右玉、左云、大同及内蒙古的丰镇市、凉城县南部与陕西省接界地带,地层发育较全,亦为一套陆相粗碎屑沉积。此外在山西省东北部的阳高、天镇及浑源地区亦有早白垩世地层零星分布。

表3-3 鄂尔多斯盆地早白垩世地层划分沿革表

现今鄂尔多斯盆地早白垩世地层的分布规律,总体呈东老西新的特点。在盆地东部乌审旗、横山、靖边等大部分地区为洛河宜君组,缺失环河组、华池组、罗汉洞组、泾川组等上部层位地层;中部定边、吴旗、庆阳、鄂托克旗等地区大部分为环河组、华池组,缺失罗汉洞组、泾川组等上部层位地层;西部的环县、镇原、泾川等地区可见泾川组、罗汉洞组、地层保留较为完全,并从环县、凉城等盆地西南部地区逐渐过渡到六盘山盆地的下白垩统六盘山群。在盆地北部的东胜和黄河两岸一带有罗汉洞组、泾川组、东胜组等上部地层残留。地层分布表明,盆地西部地区下白垩统沉积齐全,中东部地区残缺;从地层剥蚀角度看,盆地由东向西剥蚀程度是逐渐减弱的。在盆地东部直至黄河附近,地层剥蚀程度最为强烈,而西部地区在环县、镇原一带地层剥蚀最弱。

晚侏罗世的构造变动,使盆地中东部和周缘地区抬升剥蚀强烈,导致下白垩统下伏地层时代多样:西部为芬芳河组、中东部是安定组,均呈侵蚀不整合接触;在西缘和南、北缘,主要为中侏罗统直罗组-古生界,具角度不整合接触关系;同时由于盆地普遍缺失晚白垩世的沉积,早白垩世上覆地层一般均为古近纪—新近纪,且呈不整合接触,由于盆地各地白垩系发育的程度不一,因此白垩系的不同层位可以直接与新生界相接触。在盆地西部和南部地区新生代沉积厚100~200 m左右,而北部和东部地区一般小于50m,很好地反映了上覆地层沉积前盆地东北高西南低的构造格局;白垩系底与下伏前侏罗系为不整合或平行不整合接触,底面埋深在西部天环凹陷一带达1200~1600m,而往东到乌审旗—横山—志丹一带只有300 m上下,相差1000 多米,与顶面埋深图相结合亦反映出地层厚度东薄西厚,剥蚀强度东强西弱的特征(图2-10)。

3.4.3.2 盆地周邻残存地层

鄂尔多斯盆地周缘分布有诸多小型沉积盆地,主要有河套盆地、银川盆地、六盘山盆地、银根盆地、雅布赖盆地、巴彦浩特盆地、定西盆地及渭河盆地等,它们之中也分布有白垩纪地层,主要为下白垩统(表3-4)。其中一些盆地的构造及沉积史与鄂尔多斯盆地的发展演化有一定的关系。

表3-4 鄂尔多斯及相邻盆地白垩纪地层分布表

(据石油地质志、叶得泉等编制)

河套盆地是一个中新生代断陷盆地,沉积地层巨厚。白垩纪地层命名为固阳组,以紫红、棕红色泥岩为主,夹同色细砂岩。中上部夹深灰、黑灰色泥岩、灰色粉细砂岩或泥灰岩,底为不等粒砂岩及杂色砾岩,厚约527m,含有蕨类和裸子植物孢粉。其下与前白垩纪不同时代地层不整合接触。

银川盆地下白垩统为一套山麓-河湖相沉积,出露于贺兰山的东、西两侧,曾分为庙水湖组和柳沟门组(1969,银川石油勘探指挥部108队创)。从庙水湖红崖剖面可以看到,下部棕红色泥岩夹砂岩,底部为厚37 m的砾岩,与其下的砾岩为断层接触。上部为橘红、红灰、灰白色泥灰岩夹紫红色砂岩和泥岩,顶与新近纪地层为不整合接触,出露厚度约504 m。

盆地东部还分布有志丹群,只出露于横山堡附近,主要见于一些钻孔中,不整合于二叠纪地层和上石炭统之上。不管是庙水湖组、柳沟门组还是志丹组,从岩性组合及化石特征上均比较一致,可以对比。

贺兰山东侧,从三关口向南仍断续分布有东倾的下白垩统,其底部砾岩在横向上表现为距贺兰山、桌子山越近砾径越粗,向东远离老山物源区砾径变小。纵向上,下白垩统由下向上表现为由粗变细,即由山麓河流相过渡到河湖相。

1925年由安特生、袁复礼创立早白垩世的六盘山群,大面积分布于宁夏与甘肃六盘山地区。岩性主要是砾岩、砾状砂岩、砂岩夹泥质及砂质泥岩。不整合于前奥陶纪变质岩或印支期花岗岩之上。其自下而上分为三桥组、和尚铺组、李洼峡组、马东山组及乃家河组(1959,银川石油勘探处125队创建),含有瓣鳃类、腹足类和植物等化石,依据其岩性和化石,认为下部的3个岩组大致相当于志丹群的罗汉洞组、泾川组和东胜组。早白垩世沉积时,鄂尔多斯盆地与六盘山地区是连通的,沉积是过渡的。

早白垩世,鄂尔多斯盆地整体沉降,较广泛地接受沉积。盆地沉积边界总体较中侏罗世明显缩小,但其东界仍远在现今黄河之东,并延伸进入陕西省境内。

西部超覆在遭受强烈剥蚀,几乎夷平的西缘逆冲构造带之上,大致以西缘构造带为界,南段比北段断层影响明显。自北向南,在桌子山东麓—马家滩—平凉—安口窑—崇信一带,均有边缘相砾岩产生。但在南部六盘山地区,燕山运动使周缘山体隆升,该地区再次接受内陆湖泊相沉积,依据岩性和化石,认为该区白垩系下部的3个岩组与志丹群的罗汉洞组、泾川组和东胜组相当,所以普遍认为在早白垩世沉积时,鄂尔多斯盆地的边界超越现今的西缘构造隆起带而与六盘山盆地连为一体,西缘断裂带在早白垩世有同生活动,对白垩系分布和沉积条件、沉积环境都有明显的控制作用。

盆地南界推测在渭河盆地附近甚至更南,证据有:①宜君组砾岩沿宜君—旬邑—彬县—千阳一带分布,呈明显的盆地边缘山麓洪积相;②宜君组物源主要来自秦岭地区元古宙、古生界,砾石磨圆好,显示秦岭物源区与渭北沉积区之间为搬运—堆积过渡区,应该有一定范围的沉积;③在渭河盆地的三原、富平和蔡家坡等地,钻孔资料证实前新生代地层往往直接不整合在二叠系、奥陶系、寒武系或更老的地层之上,之间缺失整个中生代地层,但这些地区处于埋藏较浅的断阶-斜坡地带,不能作为断陷盆地前新生代地层的整体代表;④盆地南缘宜君组上覆洛河组在彬县一带呈现砂砾岩互层夹薄层泥岩,巨厚砂岩层中大型交错、斜层理发育,到崔木—芬芳河—草碧沟一带岩性变得以砾岩为主,以至于与下伏宜君组不易区分,呈现出洪积相与河流相交互的沉积特征;⑤现今环河华池组在盆地南缘以砂泥岩互层为主,表现出滨浅湖相的沉积特征,说明其沉积时盆地边界可能有所扩大。

北界较中侏罗世有所扩展或与大青山之北的早白垩世沉积时有相通。主要受伊盟隆起区北部的乌兰格尔EW向隆起带控制,早期洛河组的沉积在中部可见有盆地边缘洪积相,早中期环河华池组尽管湖盆发育进入鼎盛期,水体范围虽有所扩大,但仍未超出现今鄂尔多斯盆地的北界而进入河套地区。

通过多种方法相互印证和约束,对剥蚀厚度及原形盆地面貌进行了恢复,下白垩统在东部临近黄河厚约700~800m,距盆地沉积东界尚远;向西厚度渐增,在鄂托克旗北和环县西有两个厚度较大的堆积中心,最厚分别达1400 m和1800 m(刘池洋等,2006)。

早白垩世为中生代盆地演化的最晚阶段,其地层后期剥蚀最强;残存范围也最小。后期剥蚀改造具东强西弱、边缘强内部弱的特点;在东部,晚白垩世以来被剥蚀的中生界厚度最大可达1800~2000 m。在盆地南缘和东部,下白垩统大部分已被剥蚀殆尽。早白垩世末,鄂尔多斯盆地整体抬升。此后,盆地再没有大范围地接受区域性广泛沉积,大型鄂尔多斯盆地消亡,盆地开始进入后期改造时期。



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