奥陶纪原型盆地
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发布时间：2022-04-23 01:48
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时间：2023-09-22 21:51
鄂尔多斯西缘及邻区奥陶纪沉积盆地原型恢复意义重大，因为原型盆地的构造属性控制着奥陶纪沉积作用的发生、发展和相带展布规律，从而可以有效地预测和指导油气勘探。前人对鄂尔多斯西缘及北缘奥陶纪的盆地原型进行了大量的研究，但在原型盆地性质、范围、盆地边界和盆地构造属性及转换等方面分歧较多，主要有以下四种观点。①贺兰山地区在奥陶纪为坳拉槽的重要组成部分，此观点是目前被广为接受的一种观点（林畅松，杨起等，1991）；②贺兰山地区在早古生代不是坳拉槽，而是北祁连岛弧靠*一侧的弧后盆地，在晚期演变为弧后前陆盆地（张进，2002）；③鄂尔多斯盆地西南缘地区早奥陶世为被动*边缘，中晚奥陶世为周缘前陆盆地；*古隆起为前陆盆地的前隆位置，是挤压环境下的产物（孙肇才，2002）；④早奥陶世西缘、南缘为被动*边缘，中晚奥陶世为周缘前陆盆地（张庆龙、谢国爱等，2003）。
鄂尔多斯盆地奥陶纪原型盆地最主要的特征可归纳为以下两个方面。
（一）*隆起的形成与克拉通内挠曲盆地的发育
1.*古隆起的形成与演化
*古隆起现今位于鄂尔多斯叠合盆地的天环向斜与伊陕斜坡的过渡地带，南北分别与渭北隆起和伊盟隆起为界，东部以乌审旗—吴旗—志丹—黄龙一线与陕北凹陷相接，西以定边南北一线与天环凹陷为邻。因其为长期发展的隆起构造而且位于盆地中部，故称*古隆起。*古隆起经历了比较长期的形成与演化，并遭受到后期构造的改造与叠加。大体来说，*古隆起的形成、演化与消亡经历了从寒武纪开始一直持续到早中侏罗世的漫长过程。
*古隆起形成与演化与鄂尔多斯所处周边板块的构造属性、板块的离散与聚集、俯冲与碰撞的动力学机制密切相关，受到其周边，特别是祁秦海槽活动性的控制和制约。鄂尔多斯西南缘的贺兰裂谷的发育、祁秦海槽的裂解与消亡，决定了鄂尔多斯西南缘动力学背景，从而影响*古隆起的分布、性质与演化。根据区域板块构造分析、早古生代地层充填序列以及*古隆起演化综合分析，鄂尔多斯西南缘受到两种*的构造作用：一种是晚寒武世至早奥陶世祁秦海槽扩张、裂谷盆地发展阶段，鄂尔多斯西南缘为被动*边缘，受到区域的拉张作用；另一种是中奥陶世至早石炭世，随着祁秦洋壳的向北俯冲，鄂尔多斯盆地西南缘转化为主动*边缘，并受到来自祁连、秦岭加里东造山带的挤压逆冲作用。*古隆起就是在这两种*作用下的产物。
寒武纪，区域上鄂尔多斯西南缘的祁连-秦岭海槽裂解，贺兰山坳拉槽再次复活沉降，沉积了早寒武世含磷碎屑岩和碳酸盐岩建造，沉积物沿鄂尔多斯盆地西缘和南缘呈“L”型分布，沉积物厚度具有南厚北薄、西厚东薄的特点。鄂尔多斯盆地整体呈北北东向的大型隆起，未接受沉积，*古隆起未能构成的构造单元，对沉积不具控制作用。中寒武世毛庄-徐庄-张夏期，发生大规模海侵，海水从西、南、东涌入鄂尔多斯盆地，包括*古隆起在内的鄂尔多斯盆地成为陆表海碳酸盐台地，*古隆起作为构造单元仍未出现。晚寒武世，随着伸展作用的增强，*古隆起作为裂谷肩部隆起的雏形开始出现，表现为上寒武统在古隆起翼部增厚，顶部减薄，甚至出现上超尖灭的现象（图2-4-16，图2-4-17），表明*古隆起对晚寒武世沉积的控制作用。
图2-4-16 铁瓦殿—富县早古生代构造发育剖面
图2-4-17 平凉—志丹早古生代构造发育剖面
奥陶纪，区域上祁连-秦岭海槽进一步扩展成洋壳，形成蛇绿岩。在伸展背景下早古生代贺兰山裂谷下沉加剧，导致在盆地中西部发育了一个近“L”形的隆起带，即*古隆起。隆起最高部位在环县、庆阳、正宁和黄陵一带，定边以北隆起带由较小的串珠状的局部隆起组成，以南由大型的局部隆起组成。隆起的西部和南部为坳陷带，是贺兰坳拉谷和秦祁大洋翼部的反映，厚度可达2000～4000m。隆起东部是绥德-延川坳陷，为*古隆起的均衡调节坳陷，称边侧盆地，沉积厚度约800m。
该期*古隆起的构造形态较为规则，西部、南部窄陡，东部宽缓。东部坳陷受北部伊盟隆起和*古隆起的围限和制约，其中定边北部一带由于隆起带较窄，东部坳陷向西深入并在靖边以西形成了一个次级的城川坳陷。这个较窄的隆起区也是*古隆起上的相对低洼区，由数个局部隆起和其间的洼陷组成。
从中奥陶世开始，随着祁连-秦岭的商丹洋壳向北俯冲，鄂尔多斯盆地西南缘由之前的伸展性的被动*边缘转换为挤压性主动*边缘，盆地西部和南部边缘在强烈的侧向挤压应力作用下，发生了较强的凹陷，沉积了厚度较大的中-上奥陶统。而盆地内部则由于周边板块的挤压而出现总体隆升。这种巨大而宽缓的隆起迁就、利用并叠加在前期发育的*古隆起之上，使其隆升幅度增大，成为分割鄂尔多斯内部最为显著的构造单元。
2.克拉通内挠曲盆地的发育
鄂尔多斯西南缘奥陶系存在两种不同类型的沉积组合，一种沉积组合为早奥陶世晚期至中奥陶世，岩性组合为一套碳酸盐岩，古地理分异不太明显，以天景山组、三道坎组、桌子山组最为典型，地层厚度呈向西南方向开口的“V”形展布，沉积最大厚度位于中宁—同心地区；另一种为中奥陶世晚期的半深水-深水相沉积组合，岩性主要为硅（钙）质碎屑岩、泥岩夹碳酸盐岩，以米钵山组、平凉组最为典型，沉积厚度从东往西骤增，沉积最大厚度位于阿拉善左旗—中宁一线（图2-4-18）。两种沉积组合的沉积特征和古生物面貌有着明显的不同，其界限相当于我国西南地区的牯牛潭组与大湾组之间。在贺兰山区为中梁子组与樱桃沟组之间；桌子山区为桌子山组与克里摩里组之间，香山地区为天景山组与米钵山组之间。在生物组合上，界限之下含华北型生物群及牙形石，而界限之上则为笔石相过渡类型，华南型动物群与牙形石显著增多（安太痒，1990）。这一界面虽然不是一个构造不整合面，却具有重要的构造意义，因为沉积组合特征是沉积环境变化最重要的物质记录，而沉积环境的转变又往往是区域构造格局调整的结果。因此这一界面乃是一个重要的盆地原型分界面，界面上下代表这两种不同类型盆地的沉积，之下为克拉通内坳陷盆地，之上为克拉通内挠曲盆地。
图2-4-18 贺兰山南段奥陶系柱状图
上述分析表明，以早中奥陶世大湾组沉积期与牯牛潭组沉积期之间的沉积转换面为界，中奥陶世早期沉积和中、晚期沉积发生在两个不同的原型盆地之中。
早奥陶世早、中期，区域上为拉张环境，华北北缘以火山岩、碎屑岩夹碳酸盐活动沉积建造为特征，贺兰山地区处于稳定沉降时期，为坳拉槽的晚期演化阶段；鄂尔多斯盆地西缘为贺兰坳拉槽的东部斜坡地带；宁夏南部香山—米钵山地区为走廊被动*边缘的重要组成部分。香山地区和贺兰山地区沉积分异性不大，都为厚层碳酸盐岩沉积（图2-4-19，图2-4-20）。
早奥陶世晚期，受祁连洋壳向北俯冲的影响，北祁连地区由被动陆缘转为活动陆缘，下降的板片对软流圈产生一种粘性拖曳，引起岛弧后方的地幔楔中发生补充性对流循环，导致地幔上隆，诱发弧后拉张，在现今的北祁连及其以北地区形成了较完整的沟-弧-盆体系，形成了以景泰老虎山蛇绿岩为代表的弧后盆地火山岩充填。此时的贺兰山地区结束了稳定沉降阶段，在南北向挤压应力的作用下，其东西两侧的断层重新活动，断陷加剧，形成贺兰山坳拉谷盆地，沉积了一套深水陆源碎屑浊积岩系。鄂尔多斯盆地西缘为贺兰山裂陷盆地的东侧斜坡。
图2-4-l9 鄂尔多斯盆地早奥陶世亮甲山组沉积期原型盆地分布图
图2-4-20 鄂尔多斯盆地早奥陶世马三段沉积期原型盆地分布图
正是基于构造格局在早奥陶世晚期的转变，导致了在中上奥陶统挤压环境的克拉通内挠曲盆地的发育。在相当于早中奥陶世大湾组沉积期的马家沟组沉积期开始，克拉通内挠曲盆地成为研究区最主要的盆地类型。
马家沟组沉积期研究区频繁地经历了海进和海退的过程，克拉通内挠曲盆地中沉积了厚300～1000m的碳酸盐岩和蒸发岩。总体而言，马一、马三、马五沉积期为海退期，马二、马四沉积期为海进期。与早奥陶世早中期（冶里-亮甲山组沉积期）相比，马家沟组沉积期的古环境发生了很大变化，研究区大规模海侵打破了已有的海陆格局，出现了与晚寒武世类似的海陆分布格局。古地势呈现北高南低，东高西低，华北海从东、东北两个方向向东南部三门峡-伏牛边缘隆起带超覆，秦岭海自南向北海侵，祁连海自西向东海侵。西南华山断裂—洛南断裂以北主体为浅海环境，以潮坪环境为主，在潮上和潮间环境中沉积的准同生白云岩及砂页岩广泛超覆在下伏不同时期的地层之上，马家沟组沉积中晚期，海水有所加深，典型的碳酸盐台地大面积发育，台地内水体清洁、安静，水循环不甚畅通，沉积物为很纯的碳酸盐岩，如西缘桌子山-克里摩里组沉积期主要发育碳酸盐台地和碳酸盐岩斜坡沉积。平凉-天深1井一线以西，西南华山断裂以东为开阔海台地，较晚寒武世发生了很大变化；在庆阳古隆起、三门峡古隆起的外侧为岐山、富平开阔台地，其内侧则主体为局限海或盐湖环境。
克里摩里组沉积期，鄂尔多斯地区的主体部分已经转变为隆起，克拉通内挠曲盆地中沉积主要发生在鄂尔多斯西缘和南缘的鄂12井—定边—环县—崇信—灵台—宜君—澄城—永济一线以西和以南的西缘海和南缘海。另外，在府谷—吴堡—宜川—韩城一线以东作为华北克拉通盆地的残余组成部分接受了早奥陶世克里摩里期（峰峰期）的沉积。值得提及的是，在克里摩里组沉积期鄂尔多斯西缘海与南缘海在灵台—陇县一带被隆起或水下隆起分割，该时期可能并不存在一个统一的华北板块西缘、南缘海。
马家沟组沉积末期，鄂尔多斯及祁连-秦岭地区的区域构造*发生了根本性转换，这种转换导致鄂尔多斯主体部分海水大规模退却转变成为古陆；西缘海和南缘海萎缩，但水体明显较马家沟期变深，是克里摩里组沉积期—中晚奥陶世区域构造演化的基本特点。
（二）克拉通边缘挠曲盆地向周缘前陆盆地的转化
前陆盆地通常被定义为介于造山带前缘与相邻克拉通之间的沉积盆地，一般认为至少包括周缘前陆盆地、弧后前陆盆地以及陆内前陆盆地等成因类型。早古生代晚期，华北两侧的大洋板块相向向华北板块之下俯冲，使其转换为具沟-弧-盆系的活动*边缘。北侧的俯冲作用从寒武纪末期即已开始，而南侧的俯冲作用开始于中奥陶世。被动*边缘向主动*边缘的转换过程及时期具渐进性和穿时性。明显具沟、弧、盆*主动*边缘时期应为中奥陶世时期，所提及的“盆”为发育与挤压环境的克拉通边缘挠曲盆地。奥陶世末期，研究区发生了克拉通边缘挠曲盆地向周缘前陆盆地的转化。
中晚奥陶世平凉组沉积期，鄂尔多斯及华北地区基本结束了早古生代海相盆地的演化历史，转变成为隆起区，鄂尔多斯地区再次成为一个完整的古陆；在同生断裂作用下，古陆西南缘持续下降，沉积了厚达1000～15000m的深水碳酸盐岩、浊积岩和泥质岩，该时期原属于克拉通边缘挠曲盆地的斜坡、浅海陆棚沉积由以浊积岩为代表的碎屑岩斜坡所代替，后者以发育大量海底扇为特点（图2-4-21）。晚奥陶世背锅山组沉积期，商丹断裂以北的祁连-北秦岭以及鄂尔多斯西缘和南缘依然为活动*边缘的构造环境。较平凉组沉积期，青铜峡-固原断裂以东的鄂尔多斯西缘已经结束了早古生代的沉积历史，平凉期的克拉通边缘挠曲盆地转换为前陆盆地。背锅山组及同期沉积仅分布于鄂尔多斯西南部，岩相古地理面貌与平凉期相似，但是分布范围缩小。
图2-4-21 鄂尔多斯盆地晚奥陶世平凉组原型盆地分布图
