（构造地质学专业论文）汝箕沟地区中生代构造环境分析.pdf

摘要 鄂尔多斯盆地西缘构造带由于所处的重要构造环境以及良好的油气和煤炭资源前 景，长期以来就引起能源工作者的广泛关注。区内的汝箕沟地区是我国重要的太西煤的 ， 产地，盛产世界上少有的低灰低硫优质无烟煤。 本论文在充分收集前人资料和课题研究的基础上，以构造地质学、层序地层学和沉 积学为理论依据，结合现有的基础地质资料与最新测试成果和相关论文，配合地球化学 分析的方法，从贺兰山汝箕沟地区中生代的地层特征，岩石特性，沉积分析及构造变形 等方面的研究入手，通过典型的地质现象分析，探讨了贺兰山汝箕沟地区中生代构造环 境属性。 ( 1 ) 通过汝箕沟地区中生代晚三叠世一早中侏罗世的地层特征，沉积分析和鄂尔多 斯盆地内部进行对比、晚三叠世延长组及早侏罗世沉积物源和古水流向分析，推断出汝 箕沟地区在中生代早中期是鄂尔多斯盆地的_ 部分，物源区主要是来自于北部的正谊关 断裂； ( 2 ) 通过对汝箕沟玄武岩地质地球化学指标，稀土和微量元素测试资料进行的多 种判别分析，确定该玄武岩为板内拉斑玄武岩，形成于板内张性构造环境，其形成时代 为晚三叠世一早中侏罗世，反映了该时期汝箕沟地区处于拉张的区域构造环境； j ( 3 ) 通过小松山断层面之下地层分布规律，顺层断层特征及裂变径迹测试资料， 结合其变形特点，认为中生代汝箕沟地区西麓处于一个由东向西平缓抬高的斜坡环境， 小松山断层是一重力滑覆断层，它代表了近东西向的拉张，目前汝箕沟地区西麓东高西 。 低的剖面特征是该区后期构造反转的结果； ( 4 ) 综合分析论证得出，汝箕沟地区在晚三叠世一早中侏罗世处于近东西向拉张应 ： 一 ， 力背景下的区域构造环境，具有拉张断陷性质。 关键词：汝箕沟地区；构造环境；玄武岩；裂变径迹；重力滑覆 a b s t r a c t b e c a u s eo ft h ew e s t e r nm a r g i no fo r d o sb a s i nt e c t o n i cb e l tl o c a t e si nt h ei m p o r t a n t t e c t o n i cs e t t i n ga sw e l la st h eb r i g h tp r o s p e c to fi t so i l ，g a sa n dc o a lr e s o u r c e s ，i th a sw i d e l y a r o u s e de n e r g yw o r k e r si n t e r e s ta n da t t e n t i o nf o ral o n gt i m e r u j i g o ua r e ai sa ni m p o r t a n t a r e ao ft a i x ic o a lp r o d u c i n ga r e ao fo u rc o u n t r y 碱x ic o a lw h i c hi sl o wa s ha n ds u l f u r , w h i l e h i 曲q u a l i t ya n t h r a c i t ei sv e r yr a r ei nt h ew o r l d + n l i st h e s i si sb a s e s do nc o l l e c t i n gt h ep r e d e c e s s o rm a t e r i a la n dt h er e s e a r c h so nt h i s t o p i c ，t a k i n gt h et e c t o n i cg e o l o g y , t h es e q u e n c es t r a t i g r a p h ya n dt h es e d i m e n t o l o g ya st h e t h e o r yb a s e s u n i t i n gt h ee x i s t i n gf o u n d a t i o ng e o l o g i c a ld a t a 、惦吐lt h en e w e s tt e s ta c h i e v e m e n t a n dt h er e l a t e dp a p e r s ，a n dc o o r d i n a t i n gt h eg e o c h e m i s t r ya n a l y s i sm e t h o d i ts t a r t sw i t h f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，t h er o c kc h a r a c t e r i s t i e s ，t h ed e p o s i t i o na n a l y s i sa n de o n s t r u c t u r e d i s t o r t i o nr e s e a r c h s ，e t co ft h er u j i g o ua r e am e s o z o i ce r a s ：t h r o u 曲t h ea n a l y s i so ft y p i c a l g e o l o g i c a lp h e n o m e n o n , t h ea u t h o ro ft h i st h e s i sh a sd i s c u s s e dt h en a t u r eo fr u j i g o ua r e a m e s o z o i ct e c t o n i cs e t t i n g ( 1 ) t h r o u g hc o m p a r i s o nb e t w e e nr u j i g o ua r e am e s o z o i ce r al a t et r i a s s i cp e r i o d - e a r l y a n dm i d d l ej u r a s s i cp e r i o df o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，s e d i m e n t a t i o na n a l y s i sa n dt h a to fo r d o s b a s i na n dt h ea n a l y s i so ft h el a t et r i a s s i cp e r i o de x t e n s i o na n de a r l y - m i d d l ej u r a s s i cp e r i o d d e p o s i tp r o v e n a n c ei ts e t sf o r t ht h a td u r i n gt h ep e r i o d r u j i g o ua r e aw a sp a r to ft h eo r d o s b a s i na n dt h ep r o v e n a n c eo r i g i n a t e dz h e n g y i g u a nf a u l t ； ( 2 ) t h r o u g ht h ea n a l y s i s e so ft h ei n d i c a t o r so ft h er u j i g o ub a s a l tg e o l o g yg e o c h e m i s t r y , t h er a r ee a r t ha n dt h et r a c ee l e m e n tt e s tm a t e r i a l i ti sd e t e r m i n e dt h a t t h i sb a s a l tf o r w i t h i n p l a t et h o l e i i t eb a s a l tf o r m e di nw i t h i n - p l a t ee x t e n s i o nt e c t o n i cs e r i n gi nt h el a t e t r i a s s i c m i d d l ej u r a s s i cp e r i o d s i tr e f l e c t e st h a t t h i sp e r i o dt h er u j i g o ua r e ai si nt h e e x t e n s i o nt e c t o n i cs e t t i n g ； ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h es t r a t u md i s t r i b u t i o nr u l e sa n dc h a r a c t e r i s t i co ft h ex i a os u n g s h a n b e d d i n gf a u l la n dt h ef i s s i o nd i a m e t e rm a r kt e s tm a t e r i a l s ，a n di t sd i s t o r t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ， t h ea u t h o ro ft h i st h e s i sb e l i v e st h a tt h o u g h tt h a tt h em e s o z o i ce r a , t h ew e s t e r nr i d g eo f r u j i g o ua r e au s e dt ob eo nas l o p ea n dt o p o g r a p h ys l o w l yd e c l i n e sf r o mw e s tt oe a s t n l e x i a os u n g s h a nb e d d i n gf a u l tu s e dt ob e g r a v i t ys l i pd e t a c h m e n ts t r u t u r e a n di th a s 玎 r e p r e s e n t e dt h ee x t e n s i o nf r o mt h ee a s tt ow e s t a tp r e s e n tt h er u j i g o ua r e ai sh i g h e ri nt h e e a s ta n dl o w e ri nt h ew e s t , w h i c hi st h er e s u l to f t h er e v e r s i o no f t h i sa r e ai nl a t e rt i m e ； ：( 4 ) i tc a nb ec o n c l u d e st h a t , i nm e s o z o i ce r al a t et r i a s s i cp e r i o d - e a r l ya n dm i d d l e j u r a s s i cp e r i o d , r u j i g o ua r e aw a si ne a s t - w e s tr e g i o nt e n s i o n a ls t r e s se n v i r o n m e n tw h i c hw a s t e n s i o n a lf a u l ts u b s i d e n c e k e yw o r d s ：r u j i g o ua r e a ；t e c t o n i cs e t t i n g ；b a s a l t ；f i s s o nt r a c k ；s l i pd e t a c h m e n t i i ! 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 貉啊馁 抛7 辱r r 哆e t 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：籀纺莛 铷酶互李 沙年上只哆e l 。哆少年岁月矽日 长安人学硕士学位论文 选题的来源、目的和意义 绪论 鄂尔多斯盆地西缘构造带位于中国东西构造域的衔接地带和结合部位，该地区构造 活动强烈，构造特征极为复杂，对于鄂尔多斯地区巨型含油气、含煤盆地的生成、发展 演化及改造具有重要意义，并且与此构造带内和相邻的众多沉积盆地的形成密切相关， 是研究鄂尔多斯盆地及邻区地质发展演化的一个重要区域。 汝箕沟所处的贺兰构造带位于鄂尔多斯盆地西缘，属于中国东、西部地质构造和地 球物理场重要分区界线的南北构造带之北段，自南向北横跨4 0 0 多公里，从中元古代到 中、新生代经历了多阶段的沉积和构造演化，地层组合和构造特征极其复杂，是多阶段 地壳活动和演化的产物。由于经历了多期次构造作用的叠加和改造，形成了前加里东、 加里东、华力西、印支和燕山等不同构造层。现今构造特点主要是中生代燕山运动所形 成的，褶皱、断裂以北东向为主，剖面上形成叠瓦状构造组合( 赵红格，2 0 0 7 ) 。其间 的贺兰山汝箕沟因出产世界上最优质的低灰、低硫无烟煤而闻名中外，多年来一直被多 学科科研人员所重视，成为鄂尔多斯盆地及贺兰山构造带研究的热点之一。由于贺兰山 构造带中新生代构造活动明显，所以在构造特征方面与鄂尔多斯西缘具有一定的可比 性。 汝箕沟地区地处贺兰山构造带北端，其周围被断裂环绕，西以小松山逆断层为界， 北部为正谊关断裂，东邻银川断陷，南为一隐伏断裂( 张泓等，2 0 0 5 ) 。出露地层由老 到新为奥陶系、二叠系、三叠系、侏罗系，第四系，其中侏罗系出露面积最广，中、下 侏罗统延安组为主要含煤地层。晚侏罗世和早白垩世末期形成了汝箕沟地区的主体构造 格架，为多个北东向断裂和背、向斜相间构成的复式向斜带。汝箕沟地区还是我国一个 出口优质的侏罗系无烟煤的重要产地。从上个世纪5 0 年代开始，本区就开展广泛的沉 积矿床的勘探工作。 鄂尔多斯西缘构造带存在东西向由挤压逆冲推覆构造所造成的南北向构造分区，各 区块具有明显差异，也存在明显的东谣向构造带分段，各段构造特征、演化、构造环境 等方面具有显著差异性和复杂性。这充分说明了盆地西缘构造带的非统一性和复杂性 ( 王锋等，2 0 0 7 ) 。因此地处在这样区域构造大背景下的汝箕沟地区的构造环境属性的 确定，不仅对汝箕沟地区构造特征进行系统的研究具有重要现实意义，而且为区域地质 绪论 研究提供更多的信息，同时有利于指导和促进该地区的勘探实践，甚至对整个鄂尔多斯 西缘构造带的构造属性的确定也具有重要意义。 二研究现状及存在问题 ( 一) 研究历史和现状 鄂尔多斯盆地西缘构造带是我国东西部重要的南北向构造分界线，也是地球物理场 的重要分界区域和强烈地震活动带。各大构造地质学派从不同的大地构造观点出发并根 据不同的地质基础资料，对鄂尔多斯盆地话部区域地质构造特征和构造属性进行过多方 面程度不同的研究探讨( 刘池洋，2 0 0 5 ) 。李四光先生( 1 9 5 4 ) 运用地质力学的观点， 认为该区是受太平洋体系影响的第三沉降带的西缘，称之为“祁吕贺山字型构造的脊 柱 ；黄汲清先生( 1 9 6 5 ) 称之为“鄂尔多斯台褶带 ；张文佑先生( 1 9 5 9 ) 称其为“贺 兰山一六盘山深断裂带 ：张伯声先生( 1 9 7 5 ) 称其为“镜向反映中轴；彭希龄等( 1 9 5 5 ) 将盆地西缘称为“古六盘山”或“古脊梁”；地震工作者称之为“南北地震带 ；而石油 地质学家称之为“陕甘宁盆地西缘断褶带或“鄂尔多斯西缘掩冲构造带( 杨俊杰等， 1 9 9 0 ；汤锡元等，1 9 8 8 ，1 9 9 2 ；赵重远，1 9 8 3 ，1 9 9 0 ；刘和甫等，1 9 9 0 ，2 0 0 0 ；田在艺， 1 9 9 0 ；陈发景等，1 9 8 7 ) 。 。 近年来，对鄂尔多斯盆地西缘的构造研究形成了高潮。地质学者们运用板块构造理 论认为西缘构造带是由早古生代三叉裂谷系的拗拉槽演化而来的( 林畅松，1 9 9 5 ) 。汤 锡元( 1 9 9 2 ) 、郭忠铭( 1 9 8 6 ，1 9 9 0 ) 、张抗( 1 9 8 2 ，1 9 8 9 ) 、甘克文( 1 9 8 2 ) 、张金山( 1 9 8 1 ) 、 孙国凡( 1 9 8 0 ，1 9 8 1 ) 、孙肇才( 1 9 8 0 ) 、张文昭( 1 9 5 9 ) 等都对鄂尔多斯盆地西缘的各构 造单元的构造背景、构造演化、构造体系和相互关系及不同时代的构造格局及其相互影 响进行了不同程度的分析。汤锡元、郭忠铭等( 1 9 9 2 ) 按照逆冲推覆构造的观点，对西 缘南北向构造带和六盘山弧形构造带中的逆冲推覆体系进行过详细的分析与研究。众多 的研究者从不同的角度对鄂尔多斯笳地西缘中新生代的强烈改造特征进行过考察、分析 和讨论，形成了地块西部的东西向挤压逆冲推覆和南北向成带的认识( 赵重远，1 9 9 0 ； 杨俊杰等，1 9 9 0 ：汤锡元等，1 9 8 9 ，1 9 9 2 ；郭忠铭等，1 9 9 4 ；张汉等，1 9 9 5 ；汪泽成等， 1 9 9 6 ) ，尤其是在静陆盆地理论的热潮影响下，这样的认识得到了广泛的应用( 汪泽成等， 1 9 9 6 ；靳久强，1 9 9 7 ：贾承造等，2 0 0 3 ) 。有关于该构造带形成机制的研究，在该构造 带南北差异的问题上，至今仍存在较多争议( 张进等，2 0 0 0 ；苏春乾等，2 0 0 4 ；刘池洋 等，2 0 0 5 ) 。 2 长安大学硕_ i ：学位论文 贺兰山构造带位于鄂尔多斯西缘构造带的北部，国内许多著名学者基于不同的构造 观点，从不同角度反映了各自对该构造特征的认识，对其构造属性进行过分析和论述。 李捷( 1 9 5 4 ) 认为贺兰山区北段是一挤压逆冲型构造带。张文佑( 1 9 5 9 ) 从断块的观点出 发，称贺兰山为贺兰台向斜，认为它在古生代时期是一个长期的拗陷带。黄汲清( 1 9 6 5 ) 等认为贺兰山、六盘山地区地层沉积厚度大，断裂、褶皱较剧烈，与长期表现稳定的鄂 尔多斯拗陷区的发展截然不同，故称鄂尔多斯西缘褶皱带。张伯声( 1 9 7 5 ) 从地壳波浪状 镶嵌构造观点出发，认为贺兰构造带属环太构造带的一部分。按陈国达( 1 9 6 0 ) 的地洼 说，贺兰山属华夏期( 中生代) 南北地洼区贺兰地洼系。近年来，甘克文、赵重远等( 1 9 8 3 ) 提出了贺兰拗拉谷的认识，并认为现代的贺兰山是在拗拉谷基础上演化而来的。关于贺 兰山隆升的形成机制及时限，目前有多种不同的认识( 宁夏回族自治区地质矿产局， 1 9 9 0 1 赵重远，1 9 9 0 1 刘和甫等，1 9 9 0 ；汤锡元等，1 9 8 8 ，1 9 9 2 ；林畅松等，1 9 9 5 ；刘 少峰和杨士恭，1 9 9 7 ；高山林等，2 0 0 3 ；张进等，2 0 0 4 ，2 0 0 5 1 王锋等，一2 0 0 6 ) 。汤锡 元( 1 9 9 2 ) 等认为贺兰山在晚三叠世已经隆起作为前隆区，发生逆冲抬升，在山前汝箕 沟地区堆积巨厚的晚三叠世沉积地层，从而认为鄂尔多斯盆地在晚三叠世为前陆盆地。 刘少峰( 1 9 9 7 ) 等通过对贺兰山沉积、构造现象和玄武岩分布的研究，认为晚三叠世贺 兰山并未隆起成山，而是处于伸展环境，其隆起时间应为晚侏罗世或之后。赵红格、王 锋( 2 0 0 7 ) 等认为贺兰山在晚三叠世一中侏罗世处于伸展环境，具拉张断陷性质，其隆 升发生在中侏罗世之后。对贺兰山的隆升时限、形成机制及其演化过程尚存在较大的争 议。尽管上述观点有所不同，但无疑都丰富和深化了对本区构造特征的认识。 ( = ) 存在问题 许多地质学家在不同阶段从不同侧面开展了程度不同的研究，提出了或整或零的研 究结论，对贺兰山汝箕沟地区的构造特征和属性，构造模式，以及区域构造环境等存在 ， “ 多种看法。由于受到当时研究手段、技术水平、地质条件和测试方法等各种因素的限制， 研究者所处的研究阶段不同，研究的目的不同，各自引用、占有、倾向资料程度的不同， 所以必然存在一定限制。对汝箕沟地区不同演化阶段的物源体系、沉积环境、构造属性、 构造模式及其形成的动力学机制、区域构造环境、演化特征等问题，至今仍存在较多争 议。 综合分析，关于汝箕沟地区中生代沉积构造特征还存在以下有待进一步研究和解决 的理论与实践问题： ： ( 1 ) 汝箕沟地区中生代的沉积原型盆地的恢复； 3 绪论 ( 2 ) 汝箕沟地区中生代形成的动力学机制和背景与沉积构造演化特征； ( 3 ) 汝箕沟地区中生代的构造特征与沉积充填过程的关系； ( 4 ) 该区断裂系统的分布特征、形成期次、活动特征等。 综上所述，对该区进行深入的研究和系统的分析，不仅对汝箕沟地区及贺兰山构造 带的构造演化具有理论意义，而且对整个鄂尔多斯盆地的油气勘探具有现实意义。同时 随着近几年鄂尔多斯盆地油气勘探工作的深入开展，积累了大量新的地质资料，也很有 必要对该区进行分析和论证。这也是本论文选题的主要依据。 三研究内容 贺兰山汝箕沟所处的大地构造位置独特，构造特征复杂，褶皱发育，经历了多阶段 的沉积构造演化j 本论文以整体、综合、动态分析为原则，采用构造地质学，沉积学和 层序地层学相结合的综合研究方法，从宏观和微观相结合的角度，分析区域地质背景、 构造位置，根据地球物理资料，建立基本构造框架，并结合大地构造性质、构造格局和 沉积格局的变化划分汝箕沟地区中生代的沉积构造演化阶段。着重开展了以下研究工 作： ( 1 ) 汝箕沟玄武岩的年龄测试分析和提取构造环境信息： ( 2 ) 汝箕沟地区的中生代沉积物源分析和古水流分析； ( 3 ) 小松山断层构造特征分析；， ( 4 ) 汝箕沟地区中生代各阶段的地层层序特征分析； ( 5 ) 汝箕沟地区中生代各阶段的沉积构造分析； ( 6 ) 汝箕沟地区中生代构造环境特征总结。 四研究方法和技术路线 ( 一) 主要研究方法 在整个研究过程中，注重于基础地质资料与现有的最新测试成果和有关论文的紧密 结合，加强多学科综合分析与研究，主要采用地质综合分析，结合地球化学分析的方法 等，并以沉积构造演化为纲，系统、动态、综合地开展汝箕沟地区中生代构造环境的研 究。 ( 1 ) 广泛收集整理和分析前人的研究成果与资料，系统收集以往的区域地质、地球 物理、地球化学、煤田、石油等方面的研究及勘探成果资料，对其进行分类整理，去伪 4 长安大学硕士学位论文 存真，提取相关资料； ( 2 ) 在前人研究的基础上，按照国际最新的地层划分方案，对研究区中生界地层进 行划分与对比； ( 3 ) 在地层划分与对比的基础上，开展中生代沉积体系、沉积环境和沉积相的研究， 结合物源成分、物源组合等的综合分析； ( 4 ) 利用交错层理统计分析，判别古水流向； ( 5 ) 锆石单矿物年龄测试； ( 6 ) 进行裂变径迹分析，确定玄武岩形成的年龄及地质事件发生构造抬升的早晚顺 序。 ( 二) 技术路线 总的指导思想是以构造地质学、层序地层学和沉积学为理论依据，采用宏观与微观 相结合，地质、地球物理、地球化学等多学科相结合的方法，借鉴前人所取得的研究成 果，进行分析、整理、归纳和总结，以沉积一构造为主线，充分利用地表露头剖面、钻 井岩芯资料，分析相关地层层序、岩性组合、沉积相类型和构造特征；根据其垂向和空 间组合、发育特点，研究沉积作用、物源、沉积体系和区域沉积格局，建立地层格架， 沉积模式和构造格架。通过汝箕沟地区的玄武岩、晚三叠世一早中侏罗世沉积特征、小 松山断层等典型的地质现象的深入分析和研究，根据它们所提供的地质信息，结合区域 地质特征，在沉积、构造分析的基础上，划分沉积一构造层次，探讨该地区中生代的构 造环境特征。 5 绪论 圈0 1 论文技术路线示意图 6 长安大学硕| ：学位论文 五论文工作计划 鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟地区构造特征复杂，构造现象变化多样，在空间和时问上 变化多端，贺兰山构造带的北、中、南三段各地区的地质构造对比性差，地质现象变动 复杂，所以对其进行构造分析难度较大，多解性强。在采用以构造地质学、层序地层学 和沉积学为理论依据为指导思想，经过系统研究与深入分析，广泛的收集了前人的研究 成果和研究资料，进行分类整理，系统深入的分析与研究。 ( 1 ) 2 0 0 7 年9 月至1 2 月，在贺兰山构造带及周邻地区研究资料和研究成果基础上， 系统查阅、检索、收集有关贺兰山及邻区的地质、地球物理、油气地质等方面的研究论 文和专著，并针对汝箕沟地区重点地质问题进行重点的分析和研究。 ( 2 ) 2 0 0 8 年1 月至3 月，按照论文的研究思路进行资料的归纳整理，对汝箕沟地 区中生代各阶段的地层特征，沉积一构造特征进行分析。 ( 3 ) 2 0 0 8 年6 月至1 2 月，对论文核心和难点内容进行重点研究，进一步收集与补 充资料，完成论文的主体工作。 ( 4 ) 2 0 0 9 年4 月，提交论文初稿，4 月内根据导师建议，修改、整理论文，进一 步对论文进行完善。完成论文撰写及修改。 六拟取得的主要成果和认识 汝箕沟地区是我国西北部一个重要的煤炭基地和勘探开发区。在鄂尔多斯盆地西缘 构造具有明显的南北分段和差异特征存在的新思路下，通过汝箕沟地区典型的地质现象 的测试分析、重点解剖和综合研究，对该区中生代的构造环境进行进一步的具体分析、 讨论和总结，拟取得了以下几个方面的主要成果和认识： ( 1 ) 汝箕沟地区中生代早一中三叠世的主要沉积环境是河流一湖泊环境： ( 2 ) 该时期汝箕沟地区是一更靠近北部物源，由东向西地势平缓升高的大型沉积 盆地的一部分； ( 3 ) 地处贺兰山西麓的小松山地区，在晚三叠世末期一晚侏罗世处于东低西高平缓 抬升的斜坡环境，小松山断层为拉张环境下的重力滑覆构造。目前该区东高西低的地质 格局是后期构造反转的结果； ( 4 ) 在晚三叠世一中侏罗世未期，汝箕沟地区处于一个东话向拉张环境下的裂陷构 造背景。 7 锥一章锋尔多斯地州缝汝健内地e 地所概况 第一章鄂尔多斯盆地西缘及汝箕沟地区地质概况 1 1 鄂尔多斯盆地酉缘 1 1 1 大地构遗位i 鄂尔多斯盐地西缘构造带总体上望南北向展 和，地跨陕、h 、宁、蒙列省区，北起内蒙磴u 经7 卜夏银j i l 、孙0 、i 矧原及l 肃f 凉，南端选敞 两陇旦_ 一带，采爷平凉一 家滩线曲抵z i 嘴山 一菏锕峡闻原带尔两宽5 0 2 0 0 k m ，南北k 逃6 0 0 k m ，址连接我幽北方西部和东部小| i 司性质 构避单j l 的舡纽地区7 束曲部构造域的过渡地 带。r - j l 端为州套衙地舸咿j ；! i 隆起，南与渭北隆 起t h 接撕邻银川箭地和l ，i 黼山盐地尔为鄂 ； 多斯盐地的灭环拗| ：f 1 ( 吲ii ) 。受到复杂板块构 造的拯响，先后鲐历丁加n 尔、海西、印史以及 尊号拉雅多期次托张裂陷、挤压闭合的构造活动， j l 育复杂的构造样式。 112 区域地层特征 鄂尔多斯地块西缘地层膳f 华北区地层。人 体以馏2 i 【i ：关口向东南( 牛汁i i i 以乐、菏尼山以 州) 叠阿原以东域为界托东部和东北部埘f 黄 鲁豫地壕区之华北西缘地层分k 和郡尔多斯地层 分区的备部分：其西部则膳秦祁昆地城之祁 连北秦岭地层分区的一部分。h 蓐新 占代第 州纪地层。其中，中新元古界鄂尔多斯附缘北段 为套海相砰屑岩一碳酸盐岩建造鄂尔多斯西缘 南段为海原群一套类复理石碎屑岩碳酸盐岩夹火 圈1 一( 黧舞攀盏誉龃圈 山岩建造( 李天斌，2 0 0 6 ) ：古生界地层分布以贸 兰山、卫宁北山、牛茸山等为主体；中生界王要发育十贺兰山、青龙山东一马家摊地区 3 长安人学硕士学位论文 和六盘山地区：新生界分布广泛，展布于山前丘陵地带及冲洪积平原区。 鄂尔多斯盆地跨越不同的构造单元，各单元地层特征和分布存在区域性差异。在盆 地内部、西缘桌子山一贺兰山、平凉一永寿和六盘山一宁卫地区地层分布具有明显差别( 表 1 1 ) 。在元古代和古生代期间，不仅地层分布差别大，而且差异运动特征表现明显，所 引起的不同区域沉积环境和岩相古地理变化强烈。在瓮地边缘各区域内部，早奥陶统或 晚寒武统缺失的程度有所不同，盆地内部分御较好，早寒武世各区地层均存在缺失现象。 受加里东运动所影响，在盆地内部缺失中奥陶世到早石炭世地层，桌子山一贺兰山地区， 缺失晚奥陶世至早石炭世地层，平凉一永寿地区，则是志留世至晚石炭世地层，缺失地 层层位上升，而在六盘山一宁卫地区，地层分布较好，仅缺失中晚奥陶统。 鄂尔多斯盆地主要由中生代地层构成，各区域的沉积类型和分布特征差别较小。地 层在盆地内部、盆地西缘各构造单元间对比性较好，连续性较强，反映构造运动在不同 地区具有一定的共同性。三叠纪末的印支运动，在盆地边缘表现强烈，普遍缺失富县组， 地层问为角度不整合接触关系，而向盆地内部则表现为区域上的整体抬升，富县组沉积 与上下地层接触关系渐变为平行不整合接触。燕山运动的早中期，侏罗系地层发育较为 完整。在盆地内部与边缘均分布有延安组、直罗组和安定组，各组地层间为平行不整合 接触关系。后期仅在盆地内部造成晚侏罗世芬芳河组的普遍缺失及边缘地层问的角度不 整合接触关系。晚期燕山运动在盆地内部及边缘均有强烈的影响，作用持续时期较长， 使区域大面积缺失晚白垩世和早第三纪早期或中期地层( 李斌，2 0 0 6 ) 。 9 第一章鄂尔多斯盆地两缘及汝箕沟地地质概况 表1 1 鄂尔多斯盆地及邻区地层简表( 赵红格2 0 0 3 ) 地层单位 地层分区地震年龄 摹统郓尔多斯桌子山一甲凉一六盘山一构造运动反射 m e t 盆地内部锯兰山水寿卫宁界幽 q 4 风积i 申袄冲积屡风轵沉积会新统 q 3马兰缎马兰组马鼍鳃j ：更新绫 第网系 q 2蟊瓢组冲挟层 离缀中更新境 q 1 三门组三门组三门维下更新绞1 7 5 眨 三魁马红展予河沟组千i 呵沟约 再山运动m5 3 上第= 系甘肃爵 n l m | 1 1 l 虹榜构组 红耪沟组 3 - m 喜山运动醒 f 3 清水霸组痨水营组请术黄组滴水营组 下第三系e 2 寺口。于组寺口子纽 e i 謇山运动i6 5 k 2 燕山运动i 、f9 7 舾水湖绻 臼警系 占丹拜 ，l 1 。矗 六盘山群x l，i r r 蕉山运动mt ，| 3 5秘沟门组 j 3芬芳河组棼芳河组芬芳河鳃燕山运动h五1 5 4 安定组安定组安定绍生定组 直罗组直罗鳃直箩缓燕山运动l 了 直罗蛆 m m m 楚女纫跫安绀廷t 安组t 1 7 5延安组 l印支运动i l2 j l 县组 i 廷& 缎l长组3 3 虫j l l i l 延长维 p l e l h ，o 诅 h 一- 印支运动l2 3 0 1 2 纸坊组纸坊组 纸坊组 和尚淘组 西大沟群2 4 0 和尚沟组和尚沟纽 刘塞沟纽 t t l 刘家沟组刘家淘纽 石下峰鳃石t 峰缆 窑掏群 p 3在t 峰纽 石盒f 组 火黄沟群 华力两运动 2 5 0二叠系p 2丽盒他l 石盒f 组 h 山两鲤 t 。2 p i 山西组山两组 太原组 太原纽c 3 太壤组 荸虎沟组本溪维羊虎淘缀 c 2 靖远纽石炭系 炱牛沟纽 c l i 前黑山组 沙流水组d 3 孤峡沟组 弛 泥盆系 霄山嚣 d l 长安大学颤一 ：学位论文 续表1 - 1 5 3 旱峡细 m 洲i 占留系5 2 照诧升组 s l 嘎青锅lj 组 车道组 公岛素缎龙门润组 & 竺竺丫凉组 乌拉力克组 克攀摩攀组三道沟纽奥陶系峰峰组 业- i i 锕 ，i 、r j ，口臣 案子山缎席川一水上马家淘组 下马寂沟纽 = 逆坎纲泉岭组 天景山组 亮甲l j j 组 加氍东运 冶璧组t 踟d 动i 只山组 风山组 c1 长山组长山组 崮山纽 崮l l l 组 扁山组 张夏纽张夏纰张翌纫 l 馀序纽徐庠组 馀庄组 毛废组毛庄组毛庄组 俺蓼绷五道滴纽馒又组 苏峪fj 维猴客山组 晋宁运动 - - h _ _ - - 一 t n 5 4 d i i p t ，l eh 关缆罗m - q t震h 系 晋宁运动 l 群 青| u 系 i 鲷县系 p t ，j 蓟县系十全组绚县纰园河群 南华山群 k 城系 p t l c长城系 锗兰山群 长城系 海源群 中条运动黄旗l群i p t 。滹沱霹 a h 五台群t 罩山群 太古界 a t , 串平霹宗崩 ；：，= 群 第一章鄂尔多斯盆地两缘及汝舞沟地区地质概况 1 1 3 盆地西缘沉积特征 盆地谣缘存在活动构造背景的 边缘相沉积( 刘和甫，1 9 9 0 ) ，区域 性的缺失志留系、泥盆系和下石炭 统沉积，平均沉积岩厚度为5 0 0 0 m 。 中、上元古代以海相、陆相沉积及 火山喷出岩为主。晚古生代早中期 为滨浅海碳酸盐岩、碎屑岩建造， 瓮地南北两侧的隆起带为主要的物 源供给区；晚古生代中晚期早中生 代早期发育陆缘近海湖泊三角洲 沉积( 局部有海湾沉积) 。中生代中 晚期，盆地与周缘地区水体隔绝， 形成内陆湖泊三角洲沉积：早白垩 世末期，盆地呈现东高西低、南高 北低的形态；新生代盆地周缘发育 裂陷活动，形成一系列裂陷盆地， 造就了今日周缘为裂陷带所限定的 矩形形态( 李天斌，2 0 0 6 ) 。 1 1 4 盆地西缘构造 鄂尔多斯西缘是一个长期构造 活动强烈的构造带，也是地球物理 场和地壳厚度的急速变化带以及强 烈地震活动带。由于其长期而又 明显的“多旋回 式的构造活动 及丰富的资源而受到了众多学者 的关注。 l 构造分区及特征 对鄂尔多斯盆地西缘构造特 图1 2 鄂尔多斯盆地西缘断裂分布图 ( 据汤锡元，1 9 9 2 ，修改) ( 1 ) 青铜峡一闽原断裂；( 2 ) 千里沟断裂；( 3 ) 桌子山东麓断 裂；( 4 ) 正谊关断裂；( 5 ) 小松山断裂；( 6 ) 贺兰山东麓断裂； ( 7 ) 黄河断裂：( 8 ) 韦州一安国断裂：( 9 ) 青龙山一平凉断裂； ( 1 0 ) 惠安堡一沙井子断裂：( 1 1 ) 摆宴井断裂；( 1 2 ) 烟筒山一 窑山断裂：( 1 3 ) 清水河断裂；( 1 4 ) 西华山一六盘山断裂：( 1 5 ) 六盘山西麓断裂：( 1 6 ) 卫宁断裂；( 1 7 ) 青铜峡一吴忠断裂 1 2 长安人学硕士学位论文 征及其分区性的研究，以往多侧重于东西向的分带性，研究多集中在各带内部，对西缘 构造带的南北分区研究较为薄弱，划分意见和依据也有所不同。汤锡元等( 1 9 9 2 ) 将盆 地西缘在东西方向上划分为西缘南北向构造带和六盘山弧形构造带，将南北西向构造带 又称为南北向逆冲构造带：刘少峰等( 1 9 9 7 ) 将鄂尔多斯盆地西缘分为南北两段：北段 以贺兰山为主体，与西侧阿拉善地块相邻，属鄂尔多斯盆地西北缘，南段位于平凉至石 沟驿一带，与西南侧东祁连褶皱逆冲带相邻，属鄂尔多斯盆地西南缘。夏义平等( 2 0 0 5 ) 认为中国中西部逆冲断裂带都具有沿走向方向分段、沿倾向方向分带的特征( 图1 2 ) 。 赵红格等( 2 0 0 5 ) 将盆地西缘构造带划分为北区、中区和南区；北区分为桌子山段和横 山堡段，中区为一横向构造带，由转换带和马家滩段组成，南区可以分为沙井子北段、 固原段和华亭南段。 盆地西缘总体呈南北向延伸，自北向南走向有北北西一北北东一北北西一近南北向的 转折变化，具有东西向分带，南北向分区的特点。自北而南分成桌子山一横山堡段，马 家滩段，沙井子段，各段均有数条被东西向断层所错开并作为骨架的主冲断层。主断层 一般延伸长，断距大，断面上陡下缓，在主断层附近形成了各种类型的背斜构造。 2 盆地西缘构造单元划分 鄂尔多斯盆地西部的构造结构特征表现为东西分带、南北分区( 图1 2 ，表1 2 ) ，并 非统一构造模式( 赵红格等，2 0 0 5 ) 。在东西向上，自西向东的断褶带、拗陷和斜坡的 结构特征差异明显，地质研究者将其分别命名为西缘断褶带、天环向斜和陕北斜坡；在 表1 2 鄂尔多斯盆地西缘构造单元划分表( 据赵红格，2 0 0 5 ) 两缘 陕北 邻区 西缘断裙带 天环向斜 斜坡 桌了山 正谊关断层 三眼片凹陷 北阿拉善 贺银 横 铁克苏庙 永红断层 铁克苏庙l u j 陷 鄂托 兰 川陶乐东 克旗 区地块山 高仁镇断层 盐两凹陷 山地 堡 色伦卡德庙南 堑 宝 中龙酋山中卫转换带 青吴断裂 黄 区 中卫 中宁马家滩卫宁断裂 长 沙井予北 垣 红井子姬原 定边 凹陷 六盘 海原环县断裂 庆阳 南 沙井予南 秦祁褶 山盆 皱带 地 固原 固原兰州断裂 区 两峰 彭阳 南部凹陷 隆德平凉断裂 宁县 华亭南 1 3 第一帮嚣尔多斯t 地眄蝉浓肄淘地m 地厩概m 南北向上可以分为北、巾、南3 个大带( 衷12 ) 。 3 盆地两缘的主要大型断裂 鄂尔多斯盆地西部大型区域性断裂主婴分硇维i ! 互缘。盐地州缘的人型断裂有1 7 条 其中证断层2 条走滑平移断裂3 条，逆冲断裂1 2 条( 围1 2 ) 。西缘断裂存在众多东 两向横向构造，其中分隅南、北区的中医为：秽横向构造带，对靠地两缘构造分区的 特征其有重要的地质意义。其它具有明疆构造特征的东西向断裂还有：正谊关断裂，中 卫一中宁断裂、青铜峡一 父忠断裂等。 一。0 贺兰山地质图 ，： 1 2 汝箕沟地区一。“ j j、l u 、u u ” 1 21 区域地质背景 。 “ ，一。、 l 贺! _ 羔i 区域地质 1 4 ，：。“f ；、，： i 1 贺置山横嗵于鄂 、。 ， r !t ”，。、 1一lt j _ t 尔多斯赭地的西北缘， 。 c 尔咀银川地颦，鄂尔 一 ； 多斯箍地棚邻：西一西 ， 北部紧临鲥拇辫地块 一 ，1 ， 。 i 。发仃的巴彦浩特赭 2一一- ， 地和河套箭地( 吉些泰 “7 ” r ， l l j j 陷) ：南接走廊过渡 c j m 、 带，总体生北北东向：c 。 腥。其坡离海拔为 1 ， 。 o ， ， 3 5 5 6 m ，平均海拔约。h 。t 2 0 0 0 m ，均 f 邻半原区 ! 高差达1 0 0 ( 】l l i 左右，构 、? “t 7 、。 h一1 ， 成鄂尔多斯链地凸北| 1 一 ，、 、 jk 的天然屏障。贺兰l 【j 复 ， 。 、 “ 向斜主要山北北东向5，j 1 “、一 l h u 条呈反s 形相问捧列的 。，。c； 圈1 3 贺兰山地区地质筒田( 据霍福臣1 9 1 1 9 ) 1 4 长安大学硕 ：学位论文 背斜和向斜组成( 图1 3 ) ，向南、北两端翘起。这些构造的变形强度由西向东增强，地 层逐渐抬升，时代由西向东变老，主要由中生界和部分古生界组成。由于经历了多期次 构造作用的叠加和改造，形成了前加晕东、加里东、华力西、印支和燕山等不同构造层。 现今构造特点主要是中生代燕山运动所形成的，褶皱、断裂以北东向为主，剖面上形成 叠瓦状构造组合( 赵红格，2 0 0 7 ) 。区内发育的地层包括中元古界至新生界，沿山区有 大面积出露。 2 汝箕沟地质概况 汝箕沟位于贺兰山中北段，在区域构造上处于鄂尔多斯盆地西缘构造带的贺兰山断 褶带上，西为阿拉善地盾，南接走廊过渡带，东隔银川地瓤与鄂尔多斯话缘构造带和鄂 尔多斯地台相接。主体构造格架是晚侏罗世和早白垩世末期形成，为多个北东走向断裂 和背向斜相间构成的复式向斜带。自西向东有北东向的小松山掩冲断层、二道岭向斜、 木葫芦沟背斜和汝箕沟向斜( 图1 4 ) ，向斜规模大，背斜面积较小。 图1 4 汝箕沟地区地质简图( 据张慧。2 0 0 6 ) 卜向斜：2 - 背斜；3 倒转向斜；4 - 逆膏i 层；5 - 正断层：6 - 地层界线i7 一矿区；8 一居民点；9 - 观测点及其编号l k 一中侏罗统安定组；j 缸一中像罗统直罗组；j 矿中侏罗统延安组；t 却一上三叠统延长组；p _ - - 叠系；c 一石炭系； o _ 奥陶系；r 燕山期角闲岩；o ，姻里东期超基性岩 1 5 第一帝郓尔多斯智地两缘驻髓博沟地区地质概h 1 2 2 地层概况 贺兰山地层出露表现为南 北向上具有两个复式背斜和两 个复式向斜相闻展布的特征( 图 i 5 ) 。两个复式背斜分别位于石 嘴山之北和苏峪7 1 之南，主要出 鳐d i 生代及鲫寒武纪地层旱近 南北向帕条带状展布。占k 代为 贺兰i l i 裂陷槽的艇展时期沉秘 地层厚度巨大累计t 4 返 4 0 0 0 m 。两个复向斜位干石嘴山 与苏峪口之日j 和厄i i in 萄：i ；菇 ，f ，生界和部分古生界地层。 在现夸平均海拔2 0 0 0 多米 的饴兰山山脉t 体区，中生代地 层发宵较完全，所分柳的地层绝 大部分足三叠一侏罗纪地层( 图 1 5 ) 。巾侏罗i l i = 地层分布层位较 完整延安组、直罗自l , t l 安定组 均柯h 露。唆k 的延长组总厚达 1 5 4 3 m ，向西至内萤古阿拉善左 旗境内的哈拉乌沟一水癣沟一 带。总厚度可达2 9 4 9 m ：在整个 贺兰i i 地区，缺太晚侏罗世地 层。 汝箕淘地区出露地层出新 到老为第四系、侏罗系、乏叠系、 二二叠系、石炭系、奥陶系。该区 缺失下三叠统中上三叠统发育 斩巾抖 ：=