Question

中生代前陆盆地演化阶段

Answer 1

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（J_1-2）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。