鄂尔多斯盆地南部延长组时代划分及长73对印支Ⅰ幕的响应

鄂尔多斯盆地延长组地层时代划分存在较大分歧,即延长组地层时代是否包含中三叠世以及中、上三叠统界线的确定,而长73地层的归属是其关键.针对争议采集了盆地南部何2井长73底部凝灰岩（H2-2）和长73中上部凝灰岩（H2-1）样品,对H2-2进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩相学研究,对H2-1进行了岩相学和地球化学特征分析.结果表明:岩浆锆石的206Pb/238U加权年龄为239.8±2.0 Ma,属于中三叠世拉丁期,构造活动对应印支Ⅰ幕;凝灰岩来源于大陆花岗岩环境,与西秦岭地区的构造环境一致.结合前人研究成果,认为延长组地层跨中、晚三叠世,长73地层属于延长组第2段并划归到中三叠统,其顶部（即"张家滩页岩"顶部）为中、上三叠统的分界.印支Ⅰ幕构造岩浆活动在盆地发育了延长组长7油层组及凝灰岩等事件沉积,西秦岭地区的花岗质岩浆活动与长73凝灰岩在年龄、分布厚度、岩石组成和构造环境上均具耦合性,长73凝灰岩有可能来自西秦岭的岩浆活动.      

鄂尔多斯盆地南部延长组长7段凝灰岩形成时代、物质来源及其意义

鄂尔多斯盆地南部延长组长7段优质烃源岩以含众多凝灰岩夹层为显著特点,其中长7段底部长7₃层凝灰岩最为发育。凝灰岩的形成时代及火山物质来源,对探讨延长期湖盆优质烃源岩形成、富烃凹陷发育及周邻同期构造-岩浆事件等均具有重要的意义。本文以盆地南部铜川何家坊剖面长7₃层凝灰岩夹层为重点研究对象,利用岩石薄片、扫描电镜及主微量元素等方法,明确了该区凝灰岩岩石学和地球化学特征;同时对凝灰岩夹层及其间的砂岩层开展了锆石U-Pb定年。结果表明该区凝灰岩蚀变强烈,但仍具凝灰岩结构及中酸性火山岩特点;获得的两个凝灰岩样品主组分加权平均年龄分别是（226.5±1.6）Ma（n=24）和（229.7±2.2）Ma（n=21）,同期砂岩碎屑锆石最年轻组分为235~243 Ma（n=7,加权平均年龄239.3 Ma）。结合前人研究成果,综合认为长7₃层凝灰岩形成年龄约在230 Ma±,代表了长7期开始的时间,也是延长期湖盆进入鼎盛发育和盆地坳陷型富烃凹陷形成的时期。依据延长期凝灰岩特征,盆地腹地及秦岭造山带构造-岩浆活动事件,指出延长组长7期凝灰岩的火山物质主要来自秦岭造山带,与勉略洋壳向南秦岭板块下俯冲形成的岛弧火山等联系密切,并将秦岭造山带与延长期湖盆之间的耦合响应过程划分为3个阶段。本文对重新认识鄂尔多斯盆地发育演化过程及长7期湖盆属性具有重要的指示意义。     

印支期秦岭造山活动对鄂尔多斯盆地延长组沉积特征的影响

通过对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组沉积时区域古构造活动规律、沉积地质背景研究以及延长组沉积特征和沉积相序演化规律分析,重点探讨了延长组沉积特征及沉积环境变化与印支期秦岭造山活动之间的关系,分析了印支期秦岭造山活动对盆地边界性质、盆地内延长组沉积物源、碎屑搬运和沉积机理的影响,以及沉积体系类型及沉积相带展布规律的控制作用。      

鄂尔多斯盆地三叠系延长组沉积演化及其与早印支运动关系的探讨

鄂尔多斯盆地延长组下部（长8-长10油层组）沉积特征与中、上部（长1-长7油层组）存在较大的差异。延长组下部沉积时,盆地西部和西南地区地形相对较平坦,以辫状河、辫状河三角洲及滨浅湖沉积为主,碎屑岩中化学性质不稳定的组分含量较高;长7沉积期,沉积格局发生重大变革,盆地西缘、西南缘地区发育冲积扇、扇三角洲沉积体系,拗陷幅度急剧增大,半深湖-深湖区范围可达10×10.4 km2以上,而且湖盆中心向西南迁移了几十公里,碎屑岩成分成熟度增高,岩矿组合具有显著的东西分异性。此外,从延长组凝灰岩的分布特征分析,长7底部沉凝灰岩分布稳定,为同期火山作用的产物,厚度由盆地西南向东北方向逐渐减薄至不发育。上述分析表明,长8沉积末期为湖盆沉积演化的重要转折期,盆地西缘和西南缘存在一次强烈的构造地质事件,火山活动频繁,为印支运动第一幕重要的表现形式。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组凝灰岩锆石SHRIMP U- Pb 年龄、Hf同位素特征及地质意义

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段 (以下简称马五段) 上部发育两层凝灰岩, 通常作为地层划分的区域标志层, 研究凝灰岩锆石年龄能厘定马家沟组年代地层格架并确定其沉积期的构造背景。对盆地S148井和T56井马五段凝灰岩进行锆石SHRIMP U- Pb 定年及Hf同位素特征分析, 得到两组锆石年龄458.4±2.4 Ma和460.9±2.9 Ma, 将马家沟组沉积期厘定为中奥陶统达瑞威尔阶—上奥陶统桑比阶。锆石微区原位Hf同位素测试点n(176Hf)/n(177Hf)值变化范围为0.282687~0.280820, εHf(t)值在6.67~11.32之间, 二阶段模式年龄变化范围为720~1024 Ma。对比盆地周缘凝灰岩锆石U- Pb年龄及Hf同位素特征, 认为马家沟组凝灰岩可能来自于盆地西南方向的北秦岭和/或北祁连造山带, 凝灰岩就位前北秦岭洋和/或北祁连洋开始向北俯冲消减进入洋陆转换阶段, 中奥陶世晚期盆地西南缘开始转化为活动大陆边缘。     

鄂尔多斯盆地早期构造演化与沉积响应——以姬塬地区长8～长6油层组为例

通过对姬塬地区晚三叠世延长组的长8～长6油层组岩石组分特征、沉积相特征、震积岩及凝灰岩发育规律的分析,探讨了鄂尔多斯盆地早期构造演化与沉积响应过程。研究表明,秦岭隆升时间大致在长8沉积早期,而六盘山的隆升则是稍晚的长7沉积期,长8～长6沉积期可视为中生代鄂尔多斯盆地的早期成形阶段。姬塬地区长8沉积期构造相对稳定,砂岩中不含碳酸盐岩岩屑,无震积岩发育,主要发育浅水三角洲沉积;长7沉积期盆地西南缘的挤压导致了湖盆强烈坳陷,砂岩中开始出现碳酸盐岩岩屑,大量发育的震积岩与频繁出现的凝灰岩共生,研究区以发育水下扇的半深湖为特征;长6沉积期火山活动减弱,但盆地西部断裂带的构造活动仍较强烈,地层中常有震积岩出现,沉积环境以湖泊三角洲为主。由姬塬地区长8～长6沉积期古地理演化,证明以长7沉积期为界,之前鄂尔多斯盆地的演化主要受南缘构造活动控制,自长7沉积期开始同时受盆地南缘和西缘构造活动影响,但以西缘的构造活动控制更强烈。     

甘肃靖远宝积山地区上三叠统南营儿群底部凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地层学意义

前人研究认为,晚三叠世鄂尔多斯盆地西缘向西延伸,越过六盘山盆地与河西走廊连通,其相关地层可以相互对比,但上述研究成果一直缺乏高精度、高可置信度的同位素地层年龄数据的支持.本文对靖远县宝积山地区南营儿群底部较厚的一层凝灰岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年研究,获得两组加权平均年龄,分别为439.3±4.1Ma和244.1±3.8Ma.前者是继承锆石结晶年龄,而后者是该层凝灰岩的沉积年龄.通过与鄂尔多斯盆地延长组7段底部的凝灰岩沉积年龄对比,发现它们的沉积年龄在误差范围内相当一致.也就是说,可以用靖远宝积山南营儿群底部的凝灰岩及其延长组7段底部的凝灰岩,作为区域地层对比的标志层,这一研究成果为上述相关地层进行精确的地层划分与对比提供了可靠的依据.     

鄂尔多斯盆地西北缘奥陶纪凝灰岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及地质意义

鄂尔多斯盆地西缘北段奥陶纪剖面中出露有火山凝灰岩夹层,它们是火山喷发的凝灰物质沉积的产物,其研究对于鄂尔多斯盆地奥陶纪年代地层格架的厘定和构造背景的确定有重要意义。本文报道了鄂尔多斯盆地西缘北段乌海地区哈图克沟剖面乌拉力克组顶部火山凝灰岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征。锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为454.9±3.4Ma,SHRIMP U-Pb年龄为456.4±4.2Ma,结合古生物地层学,将乌拉力克组的沉积时代厘定为中奥陶世达瑞威尔阶晚期—晚奥陶世桑比阶。锆石原位微区Hf同位素εHf(t)=+4.02~+10.98,n(176Hf)/n(177Hf)值变化范围为0.282 619~0.282 963之间,二阶段模式年龄变化范围为729~1178Ma。根据凝灰岩与研究区周缘造山带的锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征对比判断火山凝灰岩物质应主要来自于其西南方向的北祁连造山带和/或北秦岭造山带。鄂尔多斯盆地西缘和南缘广泛分布的火山凝灰岩具有一致的就位时间和物源,表明盆地西缘和南缘都受到了中—晚奥陶世北祁连和/或北秦岭洋壳俯冲引起的火山弧喷发的影响。     

印支运动在鄂尔多斯盆地和四川盆地启动时间的讨论：来自生长地层的证据

造山带的形成、演化与周缘盆地受统一构造事件影响,"盆"与"山"在构造和沉积方面相互耦合,沉积盆地存在造山事件的响应,如生长地层、包卷层理等。生长地层为同构造或同变形阶段沉积,其沉积时代可以有效约束构造事件时代。中央造山带近东西向展布,北侧为鄂尔多斯地块,南侧为扬子地块。中央造山带的形成主要源于原—古特提斯洋的闭合,原特提斯洋在早古生代闭合,古特提斯洋在中生代闭合,后者改造前者并响应全球印支运动。印支运动的启动,一方面促使现今中国大陆雏形的形成,另一方面响应Pangea超大陆的最终汇聚,具有重要的大地构造意义。古特提斯洋闭合,华南地块和华北地块汇聚拼贴,并在鄂尔多斯盆地和四川盆地沉积地层中保留了很好的记录。笔者在鄂尔多斯盆地南缘上三叠统识别出一套生长地层,通过最年轻碎屑锆石与区内相同地层凝灰岩锆石对比,限定印支运动启动时间为233 Ma左右;在四川盆地北缘上三叠统须家河组识别出一套生长地层,通过对比分析,推测印支运动启动时间为216 Ma左右。     

鄂尔多斯盆地南缘奥陶纪沉积充填记录的关键时限及其构造意义

鄂尔多斯盆地南缘上、下古生界呈现明显的角度不整合,标志着该区卷入了加里东造山带变形。本文以盆地内奥陶纪沉积充填记录为线索,利用地层序列中沉积凝灰岩的锫石U-Pb同位素测年,结合秦岭造山带岩体年代学研究成果,探讨了秦岭加里东期构造事件的发生与发展过程。研究表明:1)奥陶系沉积时期,沉积序列经历了海侵至海退的完整旋回,中奥陶世马五期海退序列开始,晚奥陶世背锅山期海水自鄂尔多斯盆地西南缘完全退出;2)晚奥陶世平凉期至背锅山期,地层序列中凝灰岩、滑塌构造、滑塌角砾岩普遍发育,滑塌构造和滑塌角砾岩的直接触发因素是构造活动引发的地震,构造活动性明显加强;3)中奥陶世马五期海退序列的开始,孕育着秦岭洋壳板块开始向北俯冲,时限大约为475~463 Ma;4)晚奥陶世平凉期,沉积序列中重力流、滑塌构造和凝灰岩普遍发育,孕育着秦岭洋向北的俯冲碰撞进入了高峰阶段,其时限大约为454~450 Ma。     

鄂尔多斯盆地中三叠统与上三叠统地层界线讨论

针对延长组地层划分的争议,开展了延长组孢粉组合、岩石学特征、湖盆演化规律等对比分析,结果显示长8－长10地层与长1－长7地层差异显著。其中,长8－长10油层组沉积期,地势平坦,河流、三角洲和滨浅湖沉积发育,岩石成分成熟度低,孢粉组合中蕨类植物孢子占优势,中三叠世的重要分子Punctatisporites、Verrucosisporites含量较高;长7油层组沉积期深湖范围宽广,盆地西南、西部地区长7砂岩中石英含量明显提高,岩石类型发生较大的改变,西缘和西南缘沉积体系也由辫状河、辫状河－三角洲体系演化成冲积扇、扇三角洲沉积体系,该段地层孢子花粉含量相近,以具有晚三叠世色彩的Duplexisporites大量出现为特征。此外,在盆地西部、西南及湖盆中部地区,长7底部稳定分布的一套凝灰岩薄层,记录了同期的火山、岩浆活动等地质事件,为早印支运动的重要表现形式,因此长7与长8之间地层界线为中三叠统与上三叠统界线。     

鄂尔多斯盆地南缘中晚三叠世物源演变及其地质意义*

针对鄂尔多斯盆地南缘中晚三叠世物源构成转化及盆山耦合机制不清的问题,选取了铜川地区金锁关剖面和周至柳叶河剖面的延长组砂岩为研究对象,运用岩石学、碎屑锆石U-Pb年代学、地球化学的方法,探讨鄂尔多斯盆地南部延长组的物源构成和变化,并探寻其构造耦合机制。结果表明,金锁关剖面上三叠统碎屑锆石可分为5个年龄段,分别是237-330 Ma、390-480 Ma、870-1230 Ma、1740-1980 Ma、2070-2732 Ma,中三叠统碎屑锆石共具有4个年龄段,分别是240-290 Ma、1760-1840 Ma、2250-2300 Ma、2350-2700 Ma;盆地南端柳叶河地区上三叠统碎屑锆石共具有5个年龄段,分别是244-310 Ma、360-600 Ma、800-1300 Ma、1700-2100 Ma和2450-2550 Ma。通过物源对比发现,中三叠世鄂尔多斯盆地南缘的物源来自于华北克拉通、兴蒙造山带和阿拉善地区,晚三叠世沉积砂体的物源来自华北克拉通、阿拉善、兴蒙造山带、西秦岭、北秦岭以及祁连造山带,且岩石学特征和源区构造背景的转变均支持这一认识。这种物源的转变,与中三叠世盆地南部秦岭造山带的活化以及盆地样式的转变有关。     

鄂尔多斯盆地南部延长组富铀凝灰岩地球化学特征及形成机制

本文系统地研究了鄂尔多斯盆地南部延长组凝灰岩元素和同位素地球化学特征。结果表明:凝灰岩主量元素具有高K、高Al、Si中等至高、低Na的特征;REE总体特征为轻稀土富集、重稀土亏损,∑REE在48.57～402.12μg/g之间变化,Eu呈现出负异常,在0.34～0.82内变化,δCe范围在0.80～2.08之间;微量元素中U含量在3.12～144μg/g之间,Ba、U、Th、Hf和Ce呈明显正异常,Nb、P、Ti和Rb呈现负异常。详细的分析表明:U的富集和一些微量元素如Ta、Dy、Lu等相关,Th与∑REE存在明显的正相关性,这些变化可能和盆地中铀矿的富集有关;凝灰岩的硫同位素总体呈现深源特征。根据以上的研究对凝灰岩的形成原因及形成环境进行了探讨。鄂尔多斯盆地南部延长组凝灰岩来源于秦岭造山带火山作用,其中的铀元素富集是由于砂岩型铀矿中铀向凝灰岩迁移而被还原所致。本研究对盆地砂岩型铀矿的铀运移和富集机理认识具有一定指导意义。     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长8—长7油层组高分辨率层序地层格架及其地质意义

鄂尔多斯盆地三叠系长8—长7油层组位于延长组中下部,代表湖盆最大扩张期,主要属于湖成三角洲相。运用高分辨率层序地层学原理,详细分析了鄂尔多斯盆地三叠系延长组长8—长7油层组地层沉积的基准面旋回特征,识别出1个长期旋回、3个中期旋回(MSC3、MSC4、MSC5)和15~25个短期旋回,分析得出长8油层组为三角洲环境,到长7油层组则演变为半深—深湖环境。3个中期旋回当中,MSC3、MSC4是以上升半旋回为主的不对称旋回,并在MSC4上升半旋回顶部形成盆地最大湖泛面,MSC5以下降半旋回为主的不对称旋回,发育浊积扇。对不同井基准面旋回的分析得出:储集层段多发育于短期基准面上升半旋回的水下分流河道、河口坝和浊流沉积砂体中,且砂体与前三角洲泥构成的烃源岩相匹配,形成岩性油气藏。运用高分辨率层序地层学原理建立地层格架对指导鄂尔多斯盆地延长组油气勘探具有重要指导意义。     

北秦岭灵官庙盆地砂岩碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄

秦岭造山带在印支造山作用主造山期之后,发育一系列晚三叠世—早侏罗世伸展断陷盆地。选择陕西丹凤北秦岭灵官庙盆地中低绿片岩相的灰绿色中细粒砂岩,进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。结果表明,85个以岩浆成因为主的碎屑锆石给出5个年龄组:426~605Ma、661~1174Ma、1494~1789Ma、2113~2261Ma和2826~3298Ma。其中,最年轻的锆石年龄为426Ma±5Ma,最老的锆石年龄为3298Ma±70Ma。主要的年龄峰期为426~605Ma年龄组,其次为661~1174Ma年龄组。这一年龄结构反映出物源区加里东造山期和Grenvillian期岩浆活动的重要影响。年龄谱中缺少中志留世—晚三叠世的锆石,说明普遍发育的印支期岩浆岩体并不构成物源区。通过与现今周缘地体年龄结构对比并结合其他地质证据认为,灵官庙盆地的物源可能主要来自加里东期侵位于二郎坪群、秦岭群中的花岗岩和新元古代宽坪群,少量来自二郎坪群和秦岭群。灵官庙盆地形成之后,盆地内沉积岩遭受了变质变形作用,记录了秦岭造山带在板块构造驱动的造山作用结束后进入了新的陆内造山作用阶段。     

150 Million year history of North China Craton disruption preserved in Mesozoic sediments of the Ordos basin

ABSTRACT

The Ordos Basin, situated in the western part of the North China Craton, preserves the 150-million-year history of North China Craton disruption. Those sedimentary sources from Late Triassic to early Middle Jurassic are controlled by the southern Qinling orogenic belt and northern Yinshan orogenic belt. The Middle and Late Jurassic deposits are received from south, north, east, and west of the Ordos Basin. The Cretaceous deposits are composed of aeolian deposits, probably derived from the plateau to the east. The Ordos Basin records four stages of volcanism in the Mesozoic–Late Triassic (230–220 Ma), Early Jurassic (176 Ma), Middle Jurassic (161 Ma), and Early Cretaceous (132 Ma). Late Triassic and Early Jurassic tuff develop in the southern part of the Ordos Basin, Middle Jurassic in the northeastern part, while Early Cretaceous volcanic rocks have a banding distribution along the eastern part. Mesozoic tectonic evolution can be divided into five stages according to sedimentary and volcanic records: Late Triassic extension in a N–S direction (230–220 Ma), Late Triassic compression in a N–S direction (220–210 Ma), Late Triassic–Early Jurassic–Middle Jurassic extension in a N–S direction (210–168 Ma), Late Jurassic–Early Cretaceous compression in both N–S and E–W directions (168–136 Ma), and Early Cretaceous extension in a NE–SW direction (136–132 Ma).