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鄂尔多斯地块西缘新生代盆地演化

刘晓波  
【摘要】:鄂尔多斯地块位于华北板块西部,向西及南西分别与阿拉善地块及青藏高原板块直接接触。鄂尔多斯地块西缘受到来自青藏高原北东向扩展的挤压,也受太平洋板块向西俯冲导致的弧后伸展的影响,因此鄂尔多斯地块西缘构造-沉积演化实际上是青藏高原构造体系与滨太平洋构造体系相互制约的结果。滨太平洋构造体系与青藏高原构造体系两大构造体制的转换是新生代中国中东部重大的构造事件,但关于这两大构造体系动力体系在鄂尔多斯地块西缘转换的方式和时间目前还不清楚,严重影响了人们对于青藏高原隆升向北东向扩展所导致的华北西缘构造发展过程的争论,以及在鄂尔多斯盆地及周缘油气资源勘查的部署。鄂尔多斯地块西缘发育两个重要的新生代盆地,即银川盆地和宁南盆地,这些盆地沉积了巨厚新生代地层,盆地沉积充填过程显示它们在渐新世-中新世晚期为一个统一的湖泊系统,晚中新世到上新世由于牛首山-固原断层的发育而演化为两个独立的盆地。本文基于对鄂尔多斯地块西缘新生代盆地地层格架、充填特征、地层变形、控盆构造的分析及原型盆地恢复等,特别是在建立精确磁性地层学年代格架基础上,通过沉积学与构造变形研究相结合探讨鄂尔多斯地块西缘新生代盆地演化过程及其所记录的重要构造事件。根据银川盆地XL15-1-01钻孔的磁性地层学研究结果及前人的磁性地层学与古生物研究结果,重新厘定了各个时代的地层界面年代。主要取得以下研究成果与认识:(1)根据银川盆地XL15-1-01钻孔的磁性地层学研究,首次获得银川盆地干河沟组年龄为9.58-2.77 Ma,彰恩堡组年龄为21.32-10.17 Ma,干河沟组与彰恩堡组之间具有0.59 Ma的沉积间断;清水营组与彰恩堡组为整合接触,其顶界年龄为21.32 Ma。(2)发现鄂尔多斯地块西缘两个重要的构造-沉积界面,它们分别代表了本区发生的两次重要构造事件。中新世晚期(~10 Ma)发生了一次区域构造隆起事件,造成彰恩堡组与干河沟组之间的不整合接触,由于该不整合接触界面只局限于鄂尔多斯地块西缘及其以西,表明受控于青藏高原北东向扩展作用,青藏高原构造体系与滨太平洋构造体系在鄂尔多斯地块西缘的构造转换发生在~10Ma;晚上新世-早更新世(2.77-1.04 Ma),玉门组砾岩不整合覆盖于上新世干河沟组之上,下伏地层褶皱变形强烈,上覆玉门组砾岩基本上没有变形,表明青藏高原东北缘隆升向东的扩展的强烈挤压发生在2.77 Ma,玉门组砾岩的沉积标志着相对稳定的夷平作用的结束。(3)提出了鄂尔多斯地块西缘新生代盆地历了始新世初始裂陷、渐新世-中新世晚期NW-SE伸展裂陷、晚中新世-上新世盆地分割、早更新世以来宁南盆地消亡及银川盆地加剧裂陷4个主要发展阶段的认识,详细描述了鄂尔多斯地块西缘新生代盆地与青藏高原北东向扩展的耦合关系。始新世初始裂陷:始新世鄂尔多斯地块西缘以发育于古地形之上由负反转正断层控制的小型汇水盆地为特征,除宁南寺口子地区外,寺口子组(E_2s)在全区基本为近源粗碎屑沉积。渐新世-中新世晚期NW-SE伸展裂陷:渐新世-中新世晚期,清水营组(E_3q)沉积早期区域上以彼此连通的浅湖沉积为主;清水营组沉积晚期受太平洋板块俯冲影响全区处于热沉降阶段,湖泊全面贯通,沉积了一套厚80-100 m的厚层泥岩;彰恩堡组(N_1z)地层序列整体向上变粗,表现为反粒序沉积,底部为滨浅湖相沉积整合覆盖于清水营组顶部深湖相厚层泥岩之上。晚中新世-上新世盆地分割:晚中新世(~10 Ma)期间,牛首山沿牛首山-罗山断层开始隆起并分隔了银川盆地和宁南盆地,自此两个盆地开始独立演化阶段。宁南盆地北4条弧形断裂分割,银川盆地短暂隆起后,在NE-SW向挤压应力产生的NW-SE向拉伸作用下,重新裂陷接收沉积。自晚中新世,银川盆地的演化类似于“碰撞谷”。早更新世以来宁南盆地消亡及银川盆地加剧裂陷:早更新世沉积一套厚遍布全区的砾岩沉积,宇宙核素埋藏年龄为1.04-0.12 Ma,结合其下伏干河沟组地层年龄,较为精确地限定了青藏高原东北缘最为强烈的构造缩短事件发生于2.77-1.04 Ma,宁南盆地完全消亡,银川盆地的裂陷加剧。此外,含旧石器的晚更新世水洞沟组在鄂尔多斯西缘广泛发育,时代为~3-1万年,我们将该时期在鄂尔多斯地块西缘发育的湖泊命名为“宁夏古大湖”。


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