Question

沉积模式与沉积演化

Answer 1

（一）沉积模式

鄂尔多斯盆地位于华北地台西南部，在早古生代其西侧逐步发展为开放的海域（古祁连洋），南部为秦岭洋。因而盆地实际上是一个被南、西两侧洋盆所围限的大陆地台边缘。盆地具有两个大陆边缘，它们与华北地台内部（典型的陆表海背景）在古构造地理上有较大不同。鄂尔多斯盆地边缘在早古生代的地质发展主要受西侧祁连海和南侧秦岭洋的地质演化与区域构造运动影响，其沉积相类型变化与时空展布明显地受该时期的古地理格局的控制。盆地西缘和南缘所处的古地理位置不同，随着构造格局的变动，在古生代发育了各具特点的沉积相序列。鄂尔多斯盆地南缘下古生界的分布在南北方向上具有明显的分带性（傅力浦，1993），这也从另一个方面表明该边缘具有较宽的陆棚区性质（图3-5-19），由于其南侧古秦岭洋的演化发展历史较长，这个大陆边缘在古地理上显示出更加复杂的特征。在各个不同地区，受古构造与古地理背景的影响，沉积地层的组成结构与沉积相变化明显。鄂尔多斯南缘的下古生界在沉积特征方面与华北地台内部（河北—山东地区）总体上有较大的相似之处，但主要的区别是在上部，特别是奥陶系上部存在较大差别。

图3-5-15 鄂尔多斯盆地OSQ5（马六段沉积期）岩相古地理图

图3-5-l6 鄂尔多斯盆地OSQ6（平凉组沉积早期）岩相古地理图

图3-5-17 鄂尔多斯盆地OSQ7（平凉组沉积晚期）岩相古地理图

图3-5-18 鄂尔多斯盆地OSQ8（背锅山组沉积期）岩相古地理图

图3-5-19 鄂尔多斯南缘奥陶系宽陆棚沉积模式图

1—浅水陆棚（碳酸盐台地）沉积；2—浅海缓坡沉积；3—深水陆棚（台地）沉积；4—陆架边缘生物礁；5—深水斜坡滑塌/浊流沉积；6—浊流远端沉积；7—远洋盆地沉积

鄂尔多斯西缘具有相对较狭窄的大陆边缘特点（图3-5-20）。奥陶纪期间发育相对较狭窄的陆棚，陆边坡带大致沿现今的贺兰山东麓一线延伸，而在贺兰山西坡的巴音浩特宽沟—胡基台一带出现了典型的大陆斜坡相沉积。虽然由贺兰山向东侧大部分地区为覆盖区，未见露头，但从现有的沉积特征空间分布分析，这个陆棚的宽度相对较窄，东西方向上已知各不同剖面上相变明显，显示出由东向西，由浅变深的显著变化特征，代表了一个向西开放的被动大陆边缘。仅从现有的资料分析，这个边缘的形成很可能是在在晚寒武世开始的，到中奥陶世晚期已经具有了一定的规模，而晚奥陶世则显示出典型的大陆边缘沉积特征。虽然向西进入沙漠地带，地层发育情况不明，但在贺兰山西坡看到的晚奥陶世沉积为以典型的深水碎屑浊积岩为代表，厚度巨大，因此可以推测，向西是更深水的盆地背景。

在盆地西缘，下奥陶统总体上以内陆棚沉积为主，大多数地区属环潮坪-潮下带上部浅海环境，白云质碳酸盐岩沉积较为发育，生物化石相对较少，门类单一。中统下部以内陆棚浅海为主，而上奥陶统(也包括部分中奥陶统顶部)是鄂尔多斯盆地边缘地质演化的新阶段，普遍发生强烈的沉降，岩相分异显著，以深水-斜坡相沉积为主，浊流和滑塌沉积是重要特征，地层中含有丰富的笔石动物群。明显地以外陆棚浅海沉积占主导，晚期则发展为陆棚边缘深水凹陷环境。晚奥陶世总体上以半深海大陆斜坡沉积为主，但内带可能以外陆棚边缘凹陷-坡折带为主，外带则以大陆斜坡远源碎屑浊积岩为特征。在空间分布上，沿贺兰山一线西侧的外带地区与重力流-滑塌相关的沉积启动明显早于内带，始于中奥陶世晚期，而内带始于乌拉力克组沉积期，表明了基底沉降由西向东扩展的过程。

图3-5-20 鄂尔多斯西缘奥陶系窄陆棚沉积模式图

1—滨浅海碎屑沉积；2—浅水缓坡沉积（内陆棚）；3—深水缓坡沉积（外陆棚）；4—陆架边缘沉积；5—深水斜坡滑塌/浊流沉积；6—远洋盆地沉积

（二）沉积演化

根据鄂尔多斯盆地边缘下古生界发育状况、沉积层序结构、沉积特点及其在时空与空间上的展布与变化分析，可以将鄂尔多斯盆地边缘早古生代的地质发展划分为以下几个重要的沉积演化阶段。

1.寒武纪沉积演化

寒武纪，鄂尔多斯地区主体是一个被西南边缘贺兰-秦岭海槽所围限的稳定平台，基本上呈北东高、南西低的平缓斜坡。自北东的陆架台坪向西南的陆坡转折或构造变陡缓倾斜过渡，这种构造形式控制着盆地寒武系的沉积环境和沉积相展布特征：盆地内部为陆架台坪沉积；盆地西南缘为陆架转折带及陆坡环境。早寒武世，海侵方向自南向北，海水尚未越过陆架转折带。中寒武世徐庄期，海水覆盖全区，以滨浅海相碎屑岩沉积为主，沉积相为陆架之上的大面积砂泥坪沉积和向陆坡方向转折的泥云坪沉积。中寒武世，海侵达到高峰，陆架上为局限海的白云岩和石灰岩沉积，陆架边缘为台缘浅滩的鲕粒灰岩和竹叶状灰岩，再向盆外为开阔海环境的泥灰岩沉积。晚寒武世，早加里东运动使该地区抬升为陆，发生明显海退（图3-5-21）。

（1）早寒武世风化剥蚀古陆阶段：与华北地台主体部分一样，这个时期鄂尔多斯盆地边缘地区主要是遭受风化剥蚀作用的古陆隆起区。这种古地理格局主要是由于新元古代Rodinia超大陆形成导致整体抬升的结果。这个隆起的古陆一直持续至早寒武纪晚期，随着该超大陆的裂解与离散程度的日益显著，华北地台及其边缘才开始发生区域性沉降，发生海侵，接受海相沉积。

（2）早寒武世晚期—中寒武世缓坡形成阶段：该时期重要特征是长期风化剥蚀作用，古陆夷平，地势相当平缓。处于开始沉降接受海相沉积的初期阶段，总体上海水很浅，以潮坪环境为主，局部可达到潮下带上部。从岩性特征看，大多数地区为紫红色细碎屑岩为主，至毛庄期，开始出现白云岩和鲕灰岩夹层，但厚度不大，相应的碎屑沉积的颜色转为灰黄-黄绿色。徐庄期灰岩增多，但一般均夹有较多的碎屑岩。在鄂尔多斯西缘，出现厚度较大的中-薄层灰岩、鲕灰岩，表明水深较其他地区略大，这也可能是出现明显沉降的标志。至张夏期，全区范围内广泛发育鲕粒灰岩为主的滩相沉积，并出现较多的叠层石-凝块石灰岩；而鄂尔多斯西缘夹有大量的风暴竹叶状砾屑灰岩。因此从特征上，至张夏期，已经发展成为以成熟的碳酸盐岩缓坡为主的古地理背景。

图3-5-21 鄂尔多斯盆地寒武系南北向沉积相层序演化模式

（3）晚寒武世碳酸盐岩缓坡发展-台地构筑阶段：这个时期在前期成熟缓坡的基础上，碳酸盐岩沉积得到了进一步的发展，并由于出现的古地理分异，在华北地台开始形成广泛的碳酸盐台地。与华北地台内部相似，在鄂尔多斯盆地南缘和西缘，这个时期也主要是一个碳酸盐台地的形成阶段，并由于台地内部的局部分化出现了多种次级的古地理单元。在西缘地区，这个时期早期阶段沉降较明显，而后期明显上升，导致岩相分异，北段缺失相当于凤山期沉积，而南段发育白云岩为主的大台子组。在盆地南缘地区，大多数地点发育白云岩，表明有规模的碳酸盐台地已经初步形成。

图3-5-22 鄂尔多斯盆地奥陶系南北向沉积相层序演化模式

图3-5-23 鄂尔多斯盆地奥陶系东西向沉积相层序演化模式

2.奥陶纪沉积演化

（1）早奥陶世缓坡发展阶段：鄂尔多斯地区西缘和南缘仍被贺兰-秦祁海槽所围限，北部为兴蒙海槽。这个时期，由于北部兴蒙海槽拉伸和裂陷作用增强，使得盆地内部构造发生了重要的构造分化，形成了盆地中东部的内陆架坳陷带，陆架边缘的定边—庆阳—黄陵“L”均衡翘升隆起带和西南缘面向海槽的外侧斜坡带。由于古隆起的产生，使得陆架与陆坡的结构关系由原先的内陆架台坪到陆坡缓倾斜，改变为内陆架坳陷、陆架边缘隆起和突然向外侧跌落的陆坡，并较快进入广海。因此，陆架边缘的隆起，在一定程度上限制了海水的自由进退，特别是在低海平面时期，很容易使内陆架坳陷成为闭塞的潟湖环境（图3-5-22）。

（2）中奥陶世缓坡-台地发展阶段：鄂尔多斯地区的古环境格局呈现：中部为鄂托克旗—庆阳—黄陵“L”型隆起，西、南、东侧均为开阔海环境。冶里—亮甲山期沉积局限在盆地西、南、东缘，围绕中部隆起区分布。早奥陶世的海侵期，分为低海平面期和高海平面期。低海平面期，内陆架坳陷发育局限膏盐环境；陆架边缘隆起明显，发育较薄的云岩和云灰岩，隆起较高部位缺失部分地层；隆起带外侧从陆向洋发育环陆砂泥云坪、云坪和泥坪。高海平面期，陆架边缘隆起不明显，内陆架坳陷区和外陆架区主体均为开阔海环境。

（3）晚奥陶世被动大陆边缘发展阶段：上奥陶统平凉组仅在盆地西缘和南缘沉积，厚度变化剧烈，南缘一般为200～800m，西缘在鄂尔多斯古陆边缘为200～500m，向西最厚可超过2000m。古陆边缘形成碳酸盐台地建造，向外为台缘斜坡。晚奥陶世海退继续，仅在鄂尔多斯地区南缘的局部地区沉积了背锅山组，残余厚度一般为数米至数十米，最厚的是陇县背锅山地区，厚439.46m，为陆缘斜坡环境。晚奥陶世末海水完全退出鄂尔多斯地区，该区长期遭受风化剥蚀，石炭系与奥陶系乃至寒武系的不同层位呈假整合或不整合接触。