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鄂尔多斯西缘奥陶纪沉积与构造演化研究

李蒙  
【摘要】:鄂尔多斯西缘毗邻古亚洲洋构造域、祁连构造域和秦岭构造域,横跨多条构造带,一直是地质研究中的难点区域之一。研究区主要涉及鄂尔多斯地块、阿拉善地块、阴山地块、北秦岭地块和北祁连构造带几个重要构造单元的沉积构造演化过程,各构造带的相互作用共同控制着鄂尔多斯西缘奥陶纪沉积与构造时空演化过程。奥陶纪是鄂尔多斯西缘重要的构造演化阶段,晚寒武世至早奥陶世、晚奥陶世晚期两期重要的构造事件将西缘奥陶纪的沉积演化与寒武系和上古生界明显区分开来,使得西缘奥陶纪沉积构造演化过程具有很好的区域对比关系,对西缘早古生界与晚古生界之间的重大构造演化研究具有重要意义。鄂尔多斯西缘奥陶纪分别经历了早奥陶世冶里期、亮甲山期,中奥陶世马家沟期和晚奥陶世峰峰期、平凉期及背锅山期几个演化阶段。冶里期、亮甲山期主要在研究区南部发育环陆云坪和云灰坪沉积,中北部则为隆升剥蚀区;马家沟期发育局限-开阔台地沉积、开阔海台地沉积,北部存在伊盟古陆,南部为镇原隆起;峰峰期发育开阔海台地沉积、台地前缘与礁滩沉积和大陆斜坡沉积;平凉期发育开阔海台地沉积、台地前缘沉积和大陆斜坡-深水海槽沉积,此时鄂尔多斯地块内部已经隆起为剥蚀区;背锅山期只在研究区南缘发育开阔海台地沉积和台地前缘斜坡沉积。通过锆石定年分析、沉积演化规律以及区域构造背景对争议地层重新进行了厘定,研究认为背锅山期沉积于晚奥陶世末期,平凉组及其西缘乌拉力克组、拉什仲组、公乌素组沉积于晚奥陶世早中期,峰峰组沉积于晚奥陶世早期,香山群沉积于米钵山组之后,与米钵山组一同置于晚奥陶世。根据研究区中上奥陶统沉积物源研究认为晚奥陶世沿古城子-牛首山-平凉两侧物源岩性、构造背景、源岩时代以及沉积特征存在明显差异,该区域可能是混源的主要区域。鄂尔多斯地块西部与走廊过渡带东部、阿拉善地块东部沉积物源存在一定差异。阿拉善地块东部与走廊过渡带东部受北祁连构造带物源的影响明显,鄂尔多斯地块西部南北两侧物源存在差异,北侧(桌子山一带)中晚奥陶世受伊盟古陆和阿拉善地块东北部古隆起物源的共同影响,乌拉力克组沉积之前以伊盟古陆为主,之后以阿拉善地块东北部物源为主;南侧(余探1井以南)受北秦岭构造带的影响为主。由此推测,中奥陶世晚期阿拉善地块、走廊过渡带与鄂尔多斯地块之间开始产生分割性海槽,海槽自北向南呈现“V”字形开口,洋盆在研究区中南部主要沿青龙山-石板沟东测、平凉地区西侧一线分布。志留纪阿拉善地块、走廊过渡带与鄂尔多斯地块之间的分割海槽逐渐消失,青龙山-石板沟-平凉两侧的较粗粒物质开始汇集。阿拉善地块与鄂尔多斯地块之间在中晚奥陶世形成开口向南的局限海槽,短暂存在之后该海槽在早志留世基本消失,消失过程中两地块并没有发生明显的碰撞过程,可见二者之间没有经历过长距离分离,更没有形成具备洋壳的海洋,也就不存在碰撞拼合的问题。鄂尔多斯南部沉积演化及物源演化过程与北秦岭北向移动拼合有很好的耦合关系,南部早中奥陶世由台地沉积演变为台地边缘斜坡沉积,与二郎坪弧后盆地南向俯冲引起的区域沉降有关,中晚奥陶世台地边缘斜坡进一步发展为大陆边缘斜坡,与俯冲带持续北移引起的区域沉降不断增加有关,之后背锅山期北秦岭地块开始接触拼合,沉积相也由平凉期的大陆斜坡相转变为背锅山期的台地前缘斜坡相,至晚奥陶世晚期唐王陵期二者基本拼合,并形成了一套唐王陵砾岩为特征的近缘沉积体系。鄂尔多斯西缘晚寒武世至早奥陶世的隆升与阿拉善地块、鄂尔多斯地块北部被动陆缘转变为主动陆缘有关,早奥陶世与中奥陶世南部短暂的沉积间断很可能是二郎坪弧后盆地东部闭合引起的,中奥陶世马家沟期西部古隆起是在继承早奥陶世古地理基础上西缘发生一定程度沉降形成的。中晚奥陶世之交西缘古地理面貌的明显改变与北祁连岛弧北侧的洋盆俯冲有关,持续俯冲拖拽与俯冲带的北移导致走廊过渡带与鄂尔多斯地块西部的不断沉降,斜坡逐渐陡倾,水体逐渐加深,早期的古隆起对西缘下沉起到了一定阻隔作用,阻挡了西缘下沉区域的东向扩展。晚奥陶世中晚期鄂尔多斯地块开始发生整体隆升,这次隆升首先受古亚洲洋南侧事件影响,随后北秦岭地块和北祁连岛弧逐渐北向拼合,并控制南部区域,最终造成整个鄂尔多斯地块及西缘地区隆升成陆,结束了西缘奥陶纪沉积与构造演化的整个阶段。


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