晚古生代沉积盆地演化格局

晚古生代克拉通坳陷盆地演化阶段~

晚古生代华北地块克拉通坳陷盆地进一步分为两个盆地演化阶段：即华北滨浅海盆地及华北内陆盆地阶段。在石炭纪—中二叠世，仍然是来自盆地南、北两侧SN向应力作用的动力及古亚洲洋动力控制下的纬向系和华夏系作用影响着该时期的沉积发育。
3.3.1 晚石炭世—早二叠世
晚古生代早期，华北陆块北侧的兴蒙洋处于拉张为主的发展阶段；晚古生代中期，兴蒙洋壳向北俯冲，华北陆块北缘地带处于挤压为主的构造背景，相继出现了类复理石沉积和岛弧火山岩沉积；晚古生代晚期，华北陆块北缘地带在总体处于挤压构造背景的状态，出现了明显的海退现象。
晚石炭世—早二叠世早期盆地的发育和演化主要与南、北两侧兴蒙海槽与昆仑-秦岭海槽的构造演化有关，即主要受控于古亚洲洋动力体系的构造发展。南、北两侧加里东-华力西褶皱带的相继形成，使鄂尔多斯及邻区形成了南北沉积边界，逐渐形成统一的祁连-华北滨浅海盆地。
该时期的总体构造面貌由三大构造单元组成，即SN向延伸、EW向展布的“两坳夹一隆”构造格局（图3-6）。临河—盐池—平凉一线以西为西部深（断）坳带，东胜—榆林—铜川以东为东部浅坳带，两者之间为中部中央古隆起。东部浅坳带主要由本溪组和太原组地层构成，岩性、岩相比较稳定，厚度较小。西部深坳带由羊虎沟组、靖远组和太原组地层构成，层序多，沉积厚度大，变化大。中部隆起带是在早古生代中央古隆起的古背景上演化发展起来的。对石炭纪的沉积起着明显的控制作用，对二叠纪的沉积也有一定的影响。为水上隆起时是阻隔本溪组沉积早期海水或沉积的屏障，在成为水下隆起时又明显控制着太原组到上石盒子组沉积时期的厚度变化及其主要构造特征。
3.2.2 中晚二叠世
中二叠系末或晚二叠世初，中朝板块与西伯利亚板块于索伦山—西拉木伦河一带对接（李春曼等，1982；王鸿祯等，1985），发生陆-陆碰撞，结束了古亚洲的发育史，形成兴蒙海西褶皱带，同时也导致了华北板块北部边缘的抬升。受其影响，鄂尔多斯及其邻区在二叠纪初形成了北高南低的构造格局。
该区南北缘晚古生代两大海槽于中二叠世（茅口期）末封闭，由于这次运动，使得昆仑-秦岭以北（除南祁连外）的广大地区完全结束了海盆发育的历史，进入陆相盆地演化的新阶段。
鄂尔多斯及其邻区自早二叠世晚期—中二叠世演化为华北内陆盆地，已完全进入陆相沉积演化阶段。中二叠世末或晚二叠世初古亚洲洋封闭，自晚二叠世开始，古亚洲大陆南侧的古特提斯洋形成，中国大地构造演化步入一个新的时期——古特提斯-古太平洋演化阶段。
从晚二叠世鄂尔多斯盆地的形成演化主要受控于古特提斯北支构造发展的影响，尤其是受控于华北板块与扬子板块之间古特提斯洋分支——秦岭印支期洋盆的形成与闭合的影响，其演化归属于古特提斯动力体系构造发展。区域构造动力体制也经历了从晚二叠世SN向伸展。到晚石炭世太原期以后，由于华北地台两侧海槽的封闭和其上海水的退出，自山西组沉积期开始碰撞造山。北部活动边缘的碰撞和造山发生于海西期末。南部边缘的碰撞造山有先西后东的特点，西部的弧-陆碰撞发生于海西期，而东部则发生于海西—印支期相当长的地质时间内。
总之，该期构造特点为：早期（石炭纪）以继承早古生代的构造格局为主，即为南北隆、东西凹、中间有一鞍部。后期（二叠纪及其以后）由于南、北缘的俯冲和碰撞造山以及相应于南北方向的挤压作用，导致自二叠纪以来形成统一的克拉通坳陷、并同时强化了克拉通内东西向的次级隆起（北部乌兰格尔隆起带、南部麟游隆起带）和坳陷（中部盐池-米脂坳陷带）以及定边-吴堡区域EW向构造带的形成和发展。

作为华北或中朝地台的一个组成部分，鄂尔多斯以中、新元古界为第一盖层。除陕北和陇东两个与秦岭相通的拗拉槽外(aulacogen)，鄂尔多斯大部分地区是没有中、新元古界沉积的一个大陆。下寒武统在盆地本部大部分地区缺失，含有Bergeroniellus化石(含磷酸盐)的层位涉及盆地西南部，含Redlichiachinese的馒头组在韩城、河津已有发现，详细的周缘生物地层工作证明寒武纪的海侵方向是自西南向北推进。奥陶系的下界在盆地东、西是不一致的。东部边缘有相当特里马道克阶(Tremadoc)的冶里组，而在西部边缘的若干剖面上都是含Wutinoceras，Polydesmia化石的相当于阿雷尼克阶的地层与寒武系崮山组相接；平凉群(O2p)不是马家沟组(O1m)的相变。马家沟组的下部相当于三道坎组(O1s)，上部没有越过含Amplexograptus confertus的克里摩里组。盆地西南部为含有Leptograptus cf.flacidus的上奥陶统；盆地西缘确有含Coronocephalus的志留系。有岩相变化巨大并作为磨拉石相存在的中、下泥盆统雪山组(D1-2x)，以及著名的上泥盆统红层老君山组(D2l)(图3-21)。我们注意到属于盆地东、西不同沉积体系的山西组(P1s)之前的晚古生代地层都有向“现在的盆地”中央逐层超覆的现象，从而得出下石炭统至下二叠统山西组鄂尔多斯是“一条扁担两个筐”的格局。换句话说，在鄂尔多斯盆地存在两个古隆起：一个是现在已被钻井证实的中央隆起；一个是位于盆地北部的广义的乌兰格尔隆起。两个隆起的区别是，乌兰格尔隆起作为一个继承性的隆起不仅控制了古生界，还控制了中、新生界。

图3-22 鄂尔多斯盆地西缘古河西系的格局

(1)乌加庙复向斜(NWW)；(2)桌子山复背斜(NNW)；(3)乌达-石嘴山-铁克苏庙复向斜(NNW)；(4)沙巴台-刘家庄-马家滩复背斜(NNW)；(5)石炭井-石沟驿-韦州复背向斜(NNW)；(6)贺兰庙-牛首山-罗山复背斜(NNW)；(7)中卫-中宁-土坡复向斜(NW—NWW)；(8)香山-米钵山复背斜(NW—NWW)

从泥盆纪至二叠纪中期，塔里木地区经历了相对稳定的滨海-浅海台地相沉积演化过程，沉积物以陆源粗碎屑岩和生物（碎屑）碳酸盐岩为特征，底栖生物和造礁生物比较繁盛，且在泥盆系碳酸盐岩中有沉积再造型铅锌矿出现；在西昆仑地区，从石炭纪开始，经历了一个相对活动的海槽浊流复理石碎屑岩夹少量碳酸盐岩的演化过程，直到晚二叠世或早-中三叠世。

（一）塔里木海盆区

在塔里木海盆区，从泥盆纪中期开始，直到二叠纪中期，沉积经历了一个比较完整的海进演化过程。早泥盆世晚期或中泥盆世早期，海水由东西进，超覆沉积于新元古代地层之上。沉积过程经历了由陆源碎屑岩到生物碳酸盐岩的变化。沉积盆地演化大体分为中泥盆世、晚泥盆世—早石炭世早期、早石炭世晚期—早二叠世、中二叠世四个阶段（图1-5）。据分析，海洋生物中出现有较多属于热水动物群的珊瑚，说明当时海盆的古地理位置应该是在地球低纬度的热带区。

1.中泥盆世岩相古地理

中泥盆世沉积以克孜勒陶组为代表，形成多个砾岩-砂岩-页岩-生物碎屑灰岩的韵律组合。砾石成分较单一，多为磨圆度较好的石英质砾岩，与上下碳酸盐岩地层呈现出明显的岩性突变，呈透镜状，推测为台地边缘河流三角洲水道相-滨海相沉积，沉积组合为砾岩-砂岩-页岩-生物（碎屑）碳酸盐岩的多沉积序列。生物在碳酸盐岩中有以礁体状态出现的珊瑚、底栖状态的腕足和浮游状态的有孔虫、钙藻等的混生或混存为特征，另有部分生物在碳酸盐岩中以碎屑的形式保存。珊瑚中有以大型群体礁状出现的Disphyllum kweihsienense和Hexagonaria longiseptata等，显示中泥盆世为一个盐度正常的滨海-浅海暖流环境。这就是库斯拉甫一带卡兰古式铅锌矿的重要赋矿层位（前人资料一直将此部分地层误归属石炭系克里塔克组）。

2.晚泥盆世—早石炭世岩相古地理

晚泥盆世—早石炭世沉积环境在区域上出现了较为明显的变化，即从奇自拉夫组红色陆源碎屑沉积到克里塔克组生物碳酸盐岩为一轮回。红色滨海碎屑岩相沉积与下伏台地相碳酸盐岩沉积明显分界，证明了地质事件的存在。主要表现在大量以红色从粗碎屑到细碎屑的粒度不等的陆源碎屑为特征的沉积，显示了气候干燥炎热的强氧化环境，生物比较贫乏。只在恰克艾格勒克沟出现鲕粒碳酸盐岩及介壳灰岩的层位有腕足化石的发现。砾岩属于滨海河流水道的沉积。砾岩层中砾石磨圆度中等，多呈次滚圆状，少量呈浑圆状及次棱角状，砾径1～5cm偏多，少量达8～10cm；成分多为白色脉石英，少量为杂色砂岩和灰岩，显示砾石有远源和近源两种。砂岩中交错层理发育，在考古垭以西发育有大型斜层理；沉积物由下往上逐渐变细，海水深度由浅变深，水动力环境由高能转向低能，直至出现灰绿色粉砂岩及页岩层。碳酸盐岩仅在恰克艾格勒克沟局部发现，中有鲕粒状灰岩和介壳灰岩（介壳灰岩中介壳含量达80%以上），多为单壳，壳背面大多朝上，属滩坪相堆积层。溢流相基性火山岩的较大范围出现是沉积盆地演化中的另一特色。

图1-5 塔里木地区晚古生代地层柱状图及海平面变化曲线

从早石炭世晚期开始，调查区进入到以正常浅海台地碳酸盐岩为主体的克里塔克组生物碳酸盐岩沉积，生物化石为大个体珊瑚Dibunophyllum tingi-Neoclisiophyllum donsum组合和腕足Gigantoproductus aff.gingantus等。

3.早石炭世晚期—二叠纪早期岩相古地理

早石炭世晚期—二叠纪早期沉积盆地演化，从和什拉甫组红色及杂色细碎屑岩夹生物碳酸盐岩开始，到塔哈奇组白云质灰岩及白云岩为止。

和什拉甫组继承了台地沉积特点，沉积物以浅海-半深海粉砂岩-页岩夹生物（碎屑）碳酸盐岩为特征。但随着海盆的填补，卡拉乌依组和阿孜干组沉积时，海水又逐步由半深海到浅海盆地，沉积有石英砂岩、页岩、薄层瘤状灰岩及生物灰岩的组合，最上部有白云质灰岩及白云岩的形成。在卡拉乌依组以碳酸盐岩为主的沉积中，底栖生物和造礁生物均较繁盛，进入塔哈奇组，底栖和造礁生物则极为少见，仅有浮游性有孔虫生物存在。

4.中二叠世岩相古地理

中二叠世沉积环境较前有明显变化。在棋盘组沉积中，岩石以绿灰色中-厚层状粗中粒含长石岩屑石英砂岩及页岩为主，中夹黑灰-灰黑色中-厚层状生物碎屑灰岩。沉积环境递变快，底部砂岩发育漩涡状包卷层理，灰岩中腕足化石呈现为不均一状分布，局部出现腕足为主的壳相层，壳体比较完整，以厚壳长身贝为常见，展示滨海-浅海高能环境。

5.晚二叠世岩相古地理

东吴运动中，海盆关闭，海水整体退出塔里木地区，结束了晚古生代海盆演化的历史。只在部分地区有陆相红色陆源碎屑沉积，即以达里约尔组为代表。

（二）西昆仑海盆区

在库斯拉甫一带，海盆演化大体上从晚泥盆世晚期至二叠纪末。沉积盆地属于裂陷海槽型。但在演化上明显分为早石炭世（或晚泥盆世）至早-中二叠世和晚二叠世两个阶段。

1.早石炭世（或晚泥盆世）至早-中二叠世岩相古地理

盆地沉积从苏阿克组开始，早期岩石组成为河道-滨海三角洲相复成分砾岩、砂岩及少量泥质岩的沉积，盆地底界以不整合的形式直接坐落在蓟县纪花岗岩或南华纪—寒武纪早期地层之上。砾石成分以石英（砂）岩为主，其次有硅质岩、花岗岩和白色脉石英等。砾径2～40cm，大小不等，总趋势是由下到上和由东往西变细，大砾石形态多为次滚圆状，少量浑圆状，小砾石则以次棱角状偏多。孔隙式胶结占主要，少量呈基底式胶结。在苏阿克组上部即进入到较正常的浅海盆地沉积，比较特征的是出现含珊瑚生物小块体的灰岩，珊瑚以扁平块状复体（石柱珊瑚）为主，复体横向直径20～40cm，高度仅5～15cm；其他生物尚有腕足和海百合等。进入上石炭统乌鲁克吐孜组，海盆沉积深度加大，礁生物消失，砂泥质岩增多，泥晶灰岩中含小个体海绵和有孔虫。晚石炭世—早二叠世的恰尔隆组沉积，以黑色泥质岩和薄-中厚层状白云质灰岩为主，生物显得较为贫乏，代表湖沉积环境。

2.晚二叠世岩相古地理

东吴运动之后，古地理格局发生极大变化，进入了由陆相到海相的演化过程。麻扎窝孜组以灰-紫色复成分砾岩及砂岩为特征，这与塔里木地区的达里约尔组有一定相近之处。其上的其里拱拜孜组出现含煤碎屑岩，中产植物化石碎片。在沉积环境上是从河流三角洲相到滨海沼泽相。在江达库勒组中较明显出现半深水浊流复理石沉积，中夹含生物结晶灰岩，产少量牙形石、腹足、腕足、有孔虫和海百合等海相化石。另一个最大特点是，该套地层中有大小不等的滑塌堆积块体，最大的长度可达200m以上，最小的仅几厘米，这些灰岩块体中有早石炭世珊瑚和腕足等化石，分析滑塌物源来自塔里木古陆西南缘。

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