（构造地质学专业论文）鄂尔多斯南缘中新生代构造特征及演化.pdf

摘要 鄂尔多斯南缘北接鄂尔多斯盆地 南邻北祁连一北秦岭构造带 西靠六盘山构造带 东部为华北古板块内的汾河断陷系 包括了渭北隆起 渭河地堑 小秦岭构造带等构造 单元 由于研究区经历了多期构造运动 不同阶段 不同性质的构造复合叠加 致使其 现今的构造特征极其复杂 通过对鄂尔多斯南缘中新生代构造特征及演化研究 可以为 鄂尔多斯南缘中新生代油气勘探提供理论依据和翔实资料 以大陆动力学和盆地分析理论为指导 综合运用构造地质 地球物理 野外地质剖 面观测等研究方法 通过对地震剖面的解释和对研究区中新生代各期古构造图的编制 重点研究鄂尔多斯南缘中新生代不同构造期次构造形迹的叠加关系 构造归属 构造格 局及沉积特征等 从不同的尺度 不同的层次全方位地研究鄂尔多斯南缘中新生代的构 造特征与演化 研究显示 印支期 研究区仅表现为构造抬升作用 其构造变形程度比较微弱 燕 山期 为研究区构造变形的主要时期 它不但继承和加强了印支期的构造运动的特点 而 且形成了较为完整的褶皱逆冲断裂带 喜马拉雅期 研究区处于走滑拉张伸展构造背景 形成了由正断层围限 组成的渭河箕状断陷盆地 最后根据研究区的构造期次 沉积特征 古构造特征 并结合区域构造背景 对研 究区中新生代构造演化进行探讨 关键词 鄂尔多斯南缘 中新生代 构造特征 构造演化 t h em e s o z o i c c e n o z o l cs t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n di t s e v o l u t i o ni ns o u t h e r no r d o sr e g i o n a bs t r a c t s o u t h e r no r d o sr e g i o ni su pt ot h eo r d o sb a s i ni nt h en o r t h t on o r t hq i l i a n n o r t h q i n l i n gt e c t o n i cb e l ti nt h es o u t h t ol i u p a n s h a nt e c t o n i cb e l ti nt h ew e s t a n dt of e n h er i f ti n t h ee a s t w h i c hi n c l u d ew e i b e iu p l i f t w e i h eg r a b e n x i a o q i n l i n gs t r u c t u r a lb e l ta n do t h e r t e c t o n i cu n i t s n o wt h ec h a r a c t e r i s t i c so fg e o l o g i c a ls t r u c t u r ei nt h ea r e aa r ev e r yc o m p l e x b e c a u s et h ea r e aw a sr e f o r m e db ym u l t i p e r i o do ft e c t o n i cm o v e m e n t sa n dc o m p o s i t eo v e r l a y o fd i f f e r e n ts t a g e sa n dd i f f e r e n tc h a r a c t e r s t h er e s e a r c ho nt h em e s o z o i c c e n o z o i cs t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c sa n di t se v o l u t i o ni ns o u t h e r no r d o sr e g i o nc a np r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i sa n d d e t a i l e di n f o r m a t i o nf o rt h em e s o z o i c c e n o z o i co i la n dg a se x p l o r a t i o ni nt h eo r d o sb a s i n u s i n gt h ep r i n c i p l e so fc o n t i n e n t a ld y n a m i c sa n db a s i na n a l y s i st h e o r y b a s e do nt e c t o n i c g e o p h y s i c a l o b s e r v a t i o n so ff i e l dg e o l o g i c a ls e c t i o n c o m b i n e d 航t ht h ee x p l a i n e do fs e i s m i c p r o f i l e sa n dt h ep r e p a r a t i o no ft h em e s o z o i c c e n o z o i cp h a s e sa n c i e n ts t r u c t u r a lm a p s r e s e a r c h i n gt h em e s o z o i c c e n o z o i cs t r u c t u r a l f e a t u r e s s u p e r p o s i t i o no fd i f f e r e n tt e c t o n i c s t a g e s t h eo w n e r s h i p o ft h et e c t o n i c t h ef r a m e w o r ko ft h et e c t o n i c s e d i m e n t a r y c h a r a c t e r i s t i c s f o r md i f f e r e n ts c a l e s d i f f e r e n tl e v e l st or e s e a r c ht h em e s o z o i c c e n o z o i c s t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n di t se v o l u t i o ni ns o u t h e mo r d o sr e g i o n b a s e do np r e v i o u sr e s e a r c h t h er e g i o ns h o w e do n l yt e c t o n i cu p l i f ti ni n d oc h i n e s ee p o c h a n dt h ed e g r e eo ft e c t o n i cd e f o r m a t i o nw a sr e l a t i v e l yw e a k y a n s h a ne p o c hw a st h em a i n p e r i o do ft h et e c t o n i cd e f o r m m i o ni ns o u t h e r no r d o sr e g i o n t h er e g i o no fi n t e r e s tn o to n l y i n h e r i t e da n ds t r e n g t h e nt h et e c t o n i cf e a t u r e so fi n d o c h i n e s em o v e m e n t a n df o r m e d r e l a t i v e l yc o m p l e t ef o l d e dt h r u s tf a u l t t h er e g i o nw a si nt h es t r i k e s l i pa n de x t e n s i o n a l t e c t o n i cs e t t i n gi nh i m a l a y a ne p o c h f o r m e dt h eh a l fa n df a u l t e dw e i h eb a s i n w h i c hw a s l i m i t e db yt h en o r m a lf a u l t i nt h ee n d a c c o r d i n gt os t r u c t u r a ls t a g e s s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c s p a l a e o t e c t o n i c c h a r a c t e r i s t i c s c o m b i n e d 晰t hr e g i o n a lt e c t o n i cb a c k g r o u n d t h es t r u c t u r a le v o l u t i o no ft h e s o u t h e mo r d o sr e g i o ni nm e s o c e n o z o i ca r ed i s c u s s e d k e yw o r d s s o u t h e r no r d o sr e g i o n m e s o c e n o z o i c s t r u c t u r a lf e a t u r e s t r u c t u r a le v o l u t i o n 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集 保存 使用学位论文的规定 学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 本人允许 论文被查阅和借阅 本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文 同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到 中国学位论文全文数据库 或其它相关数据库 保密论文待解密后适用本声明 学位论文作者虢揖蠼 教师虢雠 伽 年 月办日砂 年否月庐日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得西 北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意 嚣考孑警吖妒卜年6 垮 b 西北大学硕士学位论文 第一章绪论 鄂尔多斯南缘是限于洛南断裂以北 草碧一老龙山一圣人桥断裂以南的华北地台南缘 地区 它北接鄂尔多斯盆地 南邻北祁连一北秦岭构造带 西靠六盘山构造带 东部为 华北古板块内的汾河断陷系 包括了渭北隆起 渭河地堑 小秦岭构造带等构造单元 显生宙以来 研究区内发育了不同时期的沉积建造 并经历了加里东期 印支期 燕山 期 喜马拉雅期的构造发展过程 形成了极其复杂的构造变形 特殊的大地构造位置 特殊的构造动力学背景 不同构造体系的叠加 导致了研究区中新生代构造演化过程与 鄂尔多斯本部及西缘地区之间存在着较大的差异 1 1 研究目的和意义 1 1 1 研究目的 1 通过运用构造地质学 地球物理 野外地质剖面观测等研究方法 重点研究鄂 尔多斯南缘中新生代的构造变形特征 构造样式 构造归属 2 通过对研究区沉积特征 古构造特征分析 结合区域构造背景 研究鄂尔多斯 南缘中新生代的构造演化 重点查明渭河盆地新生代构造演化的细节和过程 1 1 2 研究意义 鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地 是我国陆上油气勘探最早的盆地 总面积 达2 5 万平方公里 可供勘探的面积为1 0 万平方公里以上 近年来随着认识程度和工程 工艺技术水平的提高 其产量逐年上升 相对而言 鄂尔多斯南缘的研究还处在探索阶 段 其勘探程度相对较低 渭北地区的宜探1 耀参1 等探井已经发现了下古生界工业气流或气藏 而渭河盆 地探井完钻井位普遍为古近系或者新近系 部分探井和地热井在新生界见气显示 渭河 盆地内西安凹陷的渭深1 3 井在上新统蓝田灞河组地层中发现含氦可燃性气体 测试获 得低产气流 天然气组份中氦气含量已达到开采品位 0 0 5 的5 0 倍 具有较高的经 济价值 这些表明鄂尔多斯南缘已经具备天然气成藏的地质条件 中新生代 鄂尔多斯南缘经受了强烈的构造变动 多期次不同性质构造应力场的作 用 转换及其叠加 使研究区内的中生界 新生界不同构造层序的构造形态 组合型式 及其它们之间的叠加关系十分复杂 第一章绪论 在中生代 燕山期 研究区为华北板块南缘东西向冲断构造系强烈作用地带 南 倾北冲的被动性冲断构造系统的构造组合及其特征明显不同于鄂尔多斯盆地本部 与其 南侧的北倾南冲的北秦岭构造带的构造组合及其特征也完全不同 不同构造作用阶段构 造组合的叠加 同一构造阶段不同构造体制的联合作用 使得研究区燕山期的冲断构造 系统明显有别于中国其它前陆冲断构造区的构造特征 主要表现为迄今尚未发现与冲断 构造系统相伴生的前缘坳陷 它在很大程度上决定了研究区中生界的油气勘探前景 在新生代 喜马拉雅期 研究区在走滑构造背景的被动性构造伸展作用下 形成了 完全不同于中国东部裂谷盆地的渭河地堑 如何根据渭河盆地新生界的沉积结构和构造 特征再现鄂尔多斯盆地南缘新生代构造演化的细节 过程一直是渭河盆地研究的难点问 题 随着勘探技术的提高 勘探力度的加大 研究程度的加深 通过对鄂尔多斯南缘中 新生代构造特征 演化特征进一步的探讨研究 力求解决其中新生代构造演化的细节及 控制因素 构造背景 沉积特征 构造归属等问题 最终解决了研究区中新生代构造特 征及演化这一地质问题 从而为该地区油气勘探提供一些资料和帮助 1 2 研究现状与勘探程度 1 2 1 研究现状与勘探现状 鄂尔多斯南缘已具有上百年的地质研究历史 最初开始于1 9 世纪末李希霍芬对渭河 盆地的调查研究 随后老一辈地质学家对盆地新生界 现今地貌及地质构造的进行了综 合性考察研究 1 9 4 9 年以后 对鄂尔多斯盆地南缘的地质研究一发不可收拾 几十年来 具有代表性的一些地质学家注意到了鄂尔多斯南缘的逆冲挤压断层 李四光 1 9 5 4 李 春昱 1 9 5 6 王存诚 1 9 6 5 后来对鄂尔多斯南缘的一些逆冲断层和一些挤压构造也 进行了比较细致的研究 同时取得了很重要的研究成果 袁耀庭 1 9 7 7 汤锡元等 1 9 7 8 李江涛 1 9 9 6 周鼎武 1 9 9 4 等 国外一些地质学家也进行了深入的逆冲构造研究 b o y e r e ta l 1 9 8 2 u n d e r w o o dm b e ta l 1 9 8 8 p e r r y w j e ta l 1 9 8 4 g r a h a mr 2 0 0 6 为鄂尔多斯南缘构造变形特征研究提供了依据 1 9 8 2 年 张伯声 王战以地壳波浪运动 观点研究了 汾渭地堑 的形成与发展 同年 陕西省地层表问世 渭河盆地地层系统 建立 1 9 8 5 年 刘光勋重新提出汾渭地堑边缘逆断层及地层挤压现象 认为渭河盆地至 少经历了两次地壳运动 1 9 9 4 年 周鼎武从构造演化和地球化学方面对鄂尔多斯南缘进 2 西北大学硕士学位论文 行了大量的野外地质调查及研究 认为秦岭造山带对研究区构造变形有很大影响 2 0 0 4 年 刘护军通过对研究区沉积层序 构造样式及盆地构造沉降等的研究 揭示了研究区 的构造演化 查明了渭河盆地和东秦岭山一盆耦合关系特征 前人对鄂尔多斯南缘进行的大量研究工作 使研究区的地质研究在某些领域获得了 较多的认识 上世纪六十年代以来 原地矿部第三石油普查大队开始对盆地进行地质调 查工作 并且进行了地质 重力 磁力 电法的普查 又陆续进行了1 2 0 万航空磁测 工作 随后进行了二维地震详查 测网密度为2 l k m 共完成地震反射剖面4 5 3 9 1 k m 完成钻井2 8 口 共进尺6 2 8 5 0 7 2 m 通过这一阶段的工作 对盆地基底性质 盖层发育 盆地二级构造 局部构造 断层分布等都有了详细了解 中石化新星公司在研究区渭河盆地的蒲城一蓝田之间布置了一条跨越盆地 测线长 度为1 2 0 k m 的大地电磁测深剖面 重 磁联合反演综合解释认为 渭河盆地前新生界下 存在古生界 长庆油田分公司在固市凹陷及其以北地区完成了二维地震3 4 0 2 3 k m 在扶 风一咸阳地区完成了几条连续的大地电磁测深剖面 c e m p 4 4 4 4 k m 通过地震 重力 磁力 电法资料的综合研究认为富平 蒲城地区发育二叠系和奥陶系及其以下的下古生 界 并在此基础上部署了平l 井的钻探 1 2 2 已有研究与勘探成果 1 建立了研究区新生界地层系统 前人已经建立研究区内渭河盆地的地层系统 其新生界自下而上包括 古近系始新 统红河组 渐新统白鹿塬组和甘河组 新近系中新统冷水沟组和寇家村组 上新统灞河 组 蓝田组 张家坡组 第四系下更新统三门组 中更新统泄湖组 上更新统焦家湾组 乾县组 马兰组及全新统 缺失了古新统的沉积 前人研究显示 在地层剖面结构上 始新统红河组与下伏太古界太华群或二叠系石盒子组之间 中新统冷水沟组与下伏渐新 统白鹿塬组 甘河组之间和第四系与下伏上新统之间均呈角度不整合接触关系 渭河盆 地新生界具有南厚北薄和自南而北逐层超覆沉积的不对称分布特点 固市 西安附近处 于新生界沉降及沉积中心 地层厚度最大 刘护军 2 0 0 4 夏勇 2 0 0 7 2 建立了研究区的基本结构和构造格架 前人在地质研究的基础上 通过对研究区地球物理资料的综合解释 明确了渭河盆 地的前新生界基底呈南深北浅 略向南倾斜的箕状形态 研究发现盆地的结晶基底有两 部分组成 大致以三原一长安一线为界 其东为太古界花岗片麻岩及燕山期火成岩组成 3 第一章绪论 其西为中新元古界片岩及燕山期花岗岩组成 两者之间为断层接触 将盆地划分为北部 斜坡区 南部坳陷区和西部隆起区三个一级构造单元 盆地内断层走向以东西和近东西 向为主 断层性质多为高角度正断层 垂直断距多达千米以上 盆地南缘大断层的断距 可达万米 于鹏等 1 9 9 9 夏勇 2 0 0 7 周正 2 0 0 9 3 对于研究区的地壳结构特征进行了研究 对于研究区的地壳结构特征 前人已经发表过一系列研究成果 例如 利用地震面波 频散研究西安及周围地区大面积范围的平均地壳厚度 冯锐等 1 9 8 1 利用远震反射转 换波和工业爆破的观测资料 研究了西安等地震观测台站附近的地壳厚度 姜家兰等 1 9 8 6 人工地震测深剖面的研究结果揭示了该地区沿剖面的地壳分层结构及速度的纵 向变化 张少泉等 1 9 8 5 丁韫玉等 1 9 8 7 对区域内地壳三维p 波速度结构及莫霍界 面p 波速度分布也进行了详细的研究 丁韫玉等 1 9 9 5 1 袁志祥等 1 9 9 5 薛广盈等 1 9 9 7 1 3 研究主要内容与技术路线 1 3 1 研究主要内容 研究区主要位于鄂尔多斯的南部地区 以渭河盆地为主兼顾渭北隆起 小秦岭构 造带 陇县一千阳构造带 研究的地质时限主要是中新生代 鄂尔多斯南缘现今几何学结构特征是早古生代以来不同构造阶段 构造系统复合 叠加的最终结果 是研究的基本内容 以野外地质剖面和地震剖面为基础 结合重 磁 电 大地电磁测深资料的联合反演 建立其地质构造的几何学模型 查清其构造形态 构造样式 从而研究清楚研究区中新生代的构造特征 以鄂尔多斯南缘成盆系统 改造系统 隆升造山系统的已有研究成果为基础 同时 可结合研究区沉积特征 构造变形 古构造格局 区域构造背景等 来研究和探讨研究 区中新生代的演化 1 3 2 技术路线 1 系统收集并整理研究区的地质 钻井 地球物理以及各种油气勘探资料 对已 有的原始资料进行分析研究 从而去伪存真 加强资料的可用度 2 在前人调查研究基础之上 以野外地质调查和地面构造测量为基础 结合已有 的地球物理资料和地质资料 利用构造解析技术与方法 开展鄂尔多斯南缘构造特征研 4 西北大学硕士学位论文 究 从而查清其地层接触关系 构造模式 构造变形及组合样式 构造归属等问题 3 通过已有的钻井 地质 地球物理资料及以上各方面的综合研究基础之上 对 鄂尔多斯南缘地区的渭河盆地和渭北隆起的中新生代演化过程进行初步探讨 1 4 工作量 1 4 1 资料收集与整理 多次在长庆 三普等单位 系统收集和查阅了研究区地质 地球物理 钻井以及油 气勘探资料和研究成果 收集研究区及邻区范围内的1 2 0 万 l 5 万区域地质调查图件 2 0 余张 检索并收集到相关的鄂尔多斯南缘及邻区的区域地质 地球物理及油气地质等 方面的研究文献 论文7 0 余篇 相关专著5 部 1 4 2 野外地质调查 自2 0 0 9 年3 月2 1 日起 不定期的对鄂尔多斯南缘及邻区进行野外地质调查 共计 2 6 天 主要考察剖面包括泾阳口镇 乾县鹞子村 丹凤油坊街 洛南 周至青岗砭 周 至柳叶河 卢氏五里川 麟游 千阳草碧河 华亭安口 旬邑 临潼骊山等地区 观察 剖面以中新生代为主兼顾古生代 主要对剖面的构造特征 地层接触关系 断裂特征进 行观察 测量 拍照 1 4 3 数据处理及成果图件编制 1 研究区地层不整合接触关系图共3 张 2 研究区构造单元图 断裂系统图共4 张 3 研究区地震剖面解释共2 张 4 研究区中新生代各期古构造格局图 泥岩厚度图 地层对比图共1 7 张 5 第 章研究区地质概况 第二章研究区地质概况 研究区西起平凉陇县 带 东到潼关合阳 北起泾川宜君一带 南到太白洛南 地跨陕西和甘肃两省 研究区面积约为3 0 0 0 0 m 2 图1 研究区北部为渭北隆起 中部 地区为渭河地堑和小秦岭构造带 南部为北秦蛉构造带 西部为陇县千阳构造带 04 0 1 2 0m 图1 研究区位置图 6 西 t 学硕 学位论文 2 1 研究区构造背景 鄂尔多斯南缘位于华北古板块西南缘 该区处于中国东 西构造分区和南 北构造 分区交汇部位 其所在的大地构造位置是比较重要的 图2 研究区处在华北板块 秦 岭板块 扬子板块相互俯冲 碰撞的作用地带 经历了长期的构造作用与演化 研究区 的构造特征与演化不仅具有与华北古板块主体相同的的基本特征外 还表现有自身的特 征 在显生宙以来鄂尔多斯南缘发育了不同时期的沉积建造 同时 由于经历了加里东 期 印支期 燕山期和喜马拉雅期的构造发展过程 因而具有多层次 多期次 多方位 的构造特征和较独特的构造沉积演化特征 一 圈2 华北板块南缘中新生代大地构造单元划分圈 研究区以北地区为鄂尔多斯盆地 它是华北克拉通的一部分 盆地内部地质构造较 平缓 没有发育大的褶皱和断裂 岩浆活动和地震活动也比较少见 为一个地质历史上 相对稳定的构造单元 鄂尔多斯盆地基底为太古界和中一古元古界 沉积盖层发育较为 齐全 盖层平均厚度为5 0 0 0 m 中新元古代 鄂尔多新地块为海相和陆相沉积 沉积地 层厚度较大 在2 0 0 3 0 0 0 m 之间 早古生代 鄂尔多斯地块以海相碳酸盐岩为主 沉 积地层厚度为4 0 0 1 6 0 0 m 晚古生代 主要为陆相河流沼泽沉积 沉积地层厚度在6 0 0 1 7 0 0 m 之间 中生代 主要为内陆湖泊 河流 沼泽相沉积 沉积地层厚度较大 为5 0 0 第二章研究区地质概况 3 0 0 0 m 晚白垩世至古新世 鄂尔多斯盆地受挤压作用而抬升 这段时期的沉积地层普 遍缺失 新生代 盆地隆升 地层厚度较小 不足3 0 0 m 研究区以南地区为近东西向延绵的秦岭造山带 该造山带是夹持于华北地块和扬子 地块之间活动强烈的构造带 经历了加里东期大洋俯冲造山 印支期俯冲碰撞造山 燕 山期一喜马拉雅期陆内造山阶段 为复合型大陆碰撞造山带 现今为隆升状态 从早古 生代开始 秦岭造山带就已经发生裂陷 早中三叠世 扬子板块向北俯冲 晚三叠世北 秦岭海槽全部消失 秦岭整体隆起 侏罗纪到白垩纪 秦岭造山带构造活动较强烈 表 现为大规模断块的平移 逆冲推覆以及强烈的岩浆侵入活动 新生代 秦岭造山带构造 活动仍然十分强烈 表现为大幅度的构造抬升 由于经历了长期强烈的构造运动影响 秦岭造山带发育了一系列褶皱带及断裂带 同时伴随有大面积的岩浆侵入和复杂的变质 作用 研究区处在鄂尔多斯地块与秦岭造山带之间的过渡地带 所在构造位置比较重要 由于鄂尔多斯地块及秦岭造山带对研究区的长期影响 研究区产生了许多的断裂和褶 皱 因此 鄂尔多斯地块和秦岭造山带的发展过程对研究区的形成和演化起到了重要控 制作用 2 2 研究区地球物理特征及其地质意义 2 2 1 重力场特征及其地质意义 布格重力异常能够反映研究区的构造格局 基底构造面貌等 重力梯级带能够反映 出较大断裂的存在 将重力场进行分区 与研究区构造分区对比 进行重力场特征解释 图3 研究区南部 i 区 对应渭河盆地 出现两处重力低异常和一处重力高异常 周至 一户县一长安一带出现东西向重力低异常 主要是由西安凹陷所沉积的厚度巨大的低密度 新生界所引起 大荔一带表现为北东东向重力高 但是在大荔附近表现为重力场低异常 这是由固市凹陷内所沉积的厚度巨大的低密度新生界所引起的 临潼东南地区为北东向 重力场高异常 该地区出露有太古界 元古界的变质岩和燕山期花岗岩 重力高应该是 由高密度基底隆起所引起的 乾县一蒲城一合阳西北部 灵台一长武东南部的地区 i i 区 由一个重力高带和一个 重力低带组成 对应渭北隆起 涝 1 1 白水地区的重力高值带 应该是由高密度地层隆 8 两北大学颈 学位论文 起引起的 因为该地区广泛出露中新元古界 f 古生界 灵台旬邑地区为白垩系 新 生界相对密度较低的地层 从而形成重力低带 洛南一潼关一带 1 1 i 区 为重力高组成的重力高带 对应小秦岭构造带 由于该地区 出露的太占界 元古界及花岗岩 高密度岩体较多 致使该区表现为重力高 二 尹 田3 研究区厦邻医布格重力异常分布图 222 磁力场特征及其地质意义 磁力异常主要是由结晶基底的变质岩系和火成岩引起的 古生界至新生界沉积岩的 磁化率较小 显示为弱磁性或无磁性岩石 因此 磁力异常区往往是不同结构 不同岩 性及结晶基底状态的反映 研究医及邻区航磁 t 化极异常图 图4 显示 存在两个磁力高的地区和三个磁 力低的地区 研究区磁力高主要表现为 崇信泾川地区为东西向磁力高 富平台阳地 区为北东向磁力高 研究区磁力低主要表现为 千阳陇县地区为北西向磁力低 华阴 潼芙为东西向磁力低 风翔一永寿一句邑一铜川等大片区域为弱磁力低 磁场变化较小 等值线稀疏 说明该区基底埋深较大 盖层厚度较大 研究区磁力异常和等值线总体为 北东向延伸 说明结晶基底整体为北衷向展布 23 研究区基底特征 基底控制着盆地的盖层发育和盆地的构造运动 对基底的研究可以更好的指导油气 9 第二章研究区地质概况 图4 研究区及邻区航磁 t 化极异常图 勘探 研究区的基底是典型的华北型早前寒武纪结晶基底 其结晶基底由太古宇和古元 古界两部分组成 太古宇基底在区域上包含有登封群杂岩 太华群杂岩及其时代相当杂 岩 古元古界基底在区域上包含有嵩山群 铁铜沟群 风阳群及其时代相当地层 两者 为构造不整合接触关系 太古宇太华群主要分布在临澶 蓝田 华阴 潼关以南的华山山脉 其主要由两太 套岩系组成 发育伟晶岩脉 岩石普遍遭受强烈变质作用和混合岩化作用 太华群下部 以t t g 套长英质混合片麻岩为主体 以深成杂岩和深熔混台杂岩为基本特征 夹有镁 铁质和超镁铁质岩块和包体 上部主要为表壳岩系 由石墨大理岩 长英质片麻岩 石 英岩 碰铁石英岩和斜长角闪岩夹有镁铁质 超镁铁质岩块等组成 古元古界铁铜沟群主要分布于研究区的蓝田 洛南一带 主要由变质碎屑岩组成 厚度在3 1 5 2 8 5 0 m 之间 岩性单一 稳定 以台白云母石英岩 含砾石英岩为主 局 部夹石榴子石二云英片岩和大理岩透镜体 属滨海相沉积 与下伏太古界太华群和上覆 中元古界呈不整合接触 目北大学顾十学 论i 第三章鄂尔多斯南缘中新生代地层和构造层 31 研究区中新生代地层概况 研究区发育在鄂尔多斯地块与北秦岭构造带的交界部位 出露地层从老到新有太古 界 元古界 下古生界寒武系 奥陶系 上古生界石炭系 二叠系 中生界三叠系 侏 罗系 白垩系及新生界 图5 研究区中生界地层主要分布于千阳一麟游一淳化铜川一 线以北的地区 而新生界受构造及古地貌的严格控制 分布于新生代构造盆地中 毗渭 河地区出露较全 发育最好 研究区渭河盆地内总体为陆相碎屑沉积 表1 主要地层 自老至新简述如下 i 三叠系 刘家沟组 刘家沟与下伏石千峰组为整合接触 上部主要为灰白色厚层细砂岩 并 夹有粉砂岩 下部主要为浅灰色中层细砂岩 灾有泥岩 泥质粉砂岩 层理较发育 由 南向北 由西向东地层厚度明显增大 泾阳地区厚度为9 6 m 主要出露于麟游 铜川 韩城一带 和尚沟组 与下伏刘家沟组为连续沉积 主要是以棕红色泥岩 砂质泥岩为主的沉 积 火有少量的砂岩 岩性变化较小 岩层中富含灰质结核 地层厚度为4 2 1 2 8 m 麟游 耀县厚4 2 9 7 m 韩城地区地层厚度最大 该地层分布范围与刘家沟组相同 圈5 鄂属薪赫筒图 第三章鄂尔多斯南缘中新生代地层和构造层 表1 鄂尔多斯南缘中新生代地层表 瀑 渭北小区渭河盆地主要岩性主要沉积相 地层时代 全新统 下部灰色砂层夹黄灰色粘土层 底部为灰 第 中 上 秦川群冲积一洪积相 四 更新统 黄色砾石层 系 下更 新统 三门组灰白色砂岩 黄褐色泥岩 夹泥质粉砂岩河流 湖泊相 新 张家坡组灰色泥岩 夹灰白色砂岩 黄灰色泥灰岩湖泊相 新 上新统 蓝田褐色泥岩 粉砂质泥岩与灰白色细砂岩 生 近 灞河组底部含砾岩 河流 湖泊相 系 为褐色 紫红色泥岩 粉砂质泥岩与浅灰湖泊相 三角 中新统高陵群 色细砂岩互层 夹含砾粗砂岩洲相 界 甘河组灰色泥岩 粉砂岩 有碳质页岩和煤线河流 湖泊相 古 渐新统 近 白鹿塬组大套灰白色砂岩 夹泥岩 底部为砂砾岩河流 湖泊相 系始新统 红河组 紫红色泥岩为主 夹桔红色砂岩湖泊 河流相 古新统 上统 v 口 泾川组浅红色泥岩夹泥灰岩 砂质泥岩河湖相 白 罗汉洞组 桔红色细砂岩 暗紫色泥岩 夹有泥岩 河流 湖泊相 垩 环河棕红色厚层中一细粒长石砂岩 夹有页岩 系 下统 河流相 华池组粉砂岩 泥岩和少量凝灰岩 洛河组灰色中粒砂岩 夹泥质粉砂岩 泥岩河流相 由 宜君组 杂色砾岩夹砂岩 泥岩 砂岩透镜体 山麓相 上统 v v v 生 侏 安定组 黄色泥灰岩和灰色页岩 夹粉砂岩 河流相 罗 中统 直罗组灰白色砂岩夹杂色泥岩 粉砂岩 底含砾河流相 系 延安组 灰黄色砂岩 深灰色泥岩 灰黑色页岩河流 湖泊相 界 下统富县组以紫红色砂岩为主 含有页岩 泥岩河流相 总体为一套灰色中粒砂岩 粉砂岩和灰色河流相 湖泊 上统延长组 泥岩 夹有炭质页岩和数层煤线相 三角洲相 叠 中统纸坊组棕红色砂岩 灰绿色砂质泥岩 河流相 系 和尚沟组棕红色泥岩 砂质泥岩 夹少量砂岩河流相 下统 刘家沟组灰白 浅灰色细粒砂岩 夹粉砂岩 泥岩河流相 1 2 西北大学硕士学位论文 纸坊组 与下伏地层为整合接触 在研究区出露面积相对较大 发育棕红色砂岩 灰绿色砂质泥岩 含较多的灰质结核 以河流相沉积为主 纸坊组厚度一般在3 0 0 4 5 0 m 之间 延长组 与下伏地层呈平行不整合接触 延长组是鄂尔多斯盆地中生界主力含油层 系之一 总体为一套灰色中粒砂岩 粉砂岩和灰色泥岩的地层 并且夹有炭质页岩和煤 线 主要为河流相和湖泊一三角洲相沉积 研究区延长组厚度在4 0 0 9 0 0 m 之间 2 侏罗系 富县组 与下伏延长组为平行不整合接触 富县组为填充式沉积 总体为紫红色砂 岩 含有页岩 泥岩 底部有凸镜状砾岩 岩层厚度较小 在彬县 麟游等地 井下为 灰色含鲕粒的铝土质泥岩 其分布范围比较有限 主要在渭北地区麟游 彬县 陇县 千阳一带的钻孔中可见到 延安组 与下伏地层为平行不整合接触 延安组为鄂尔多斯盆地中生界主要含油层 之一和主要的含煤层系 岩性主要为灰黄色砂岩 发育有深灰色泥岩 灰黑色页岩及煤 层 主体为一套河流 湖泊相为主的沉积体系 渭北地区延安组厚度小于9 0 m 主要分 布在彬县 铜川地区 直罗组 与下伏延安组为平行不整合接触 主要为一套灰白色砂岩 夹有杂色泥岩 粉砂岩 底部有砾岩 整体为一套河流相的沉积 泾阳地区地层厚度较大 约为3 0 0 m 向东厚度逐渐减小 主要分布在灵台 旬邑一带 安定组 与下伏直罗组为整合接触 岩性主要为一套黄色泥灰岩 灰黑色页岩 粉 砂岩 为河流相沉积 在渭北地区的西北部有少量安定组沉积 厚度小于l o o m 在千 阳桐家庄有零星出露 3 白垩系 研究区仅发育下白垩统 统称为志丹群 包括宜君组 洛河组 环河华池组 罗汉 洞组 泾川组 缺失上白垩统沉积 宜君组 不整合或平行不整合与直罗组或安定组之上 为一套山麓相杂色砾岩 含 有砂岩及砂岩透镜体 为志丹群的底砾岩 整体厚度约为2 0 6 5 m 惟有千阳芬芳河地 区厚度达3 0 2 m 由南向北 地层厚度迅速变薄或者尖灭 分布在千阳 麟游 彬县 旬邑一带 洛河组 与下伏安定组为不整合或平行不整合接触 与宜君组为整合接触 为一套 灰色砂岩 夹泥质粉砂岩 泥岩 局部地区夹有较多的砾状砂岩 砾岩 在渭北地区 1 3 第三章鄂尔多斯南缘中新生代地层和构造层 厚度约为7 1 2 0 0 m 主要分布在宜君 旬邑 彬县 千阳一线以北的地区 环河华池组 与下伏洛河组为整合接触 整体为一套棕红色厚层中一细粒长石砂岩 夹有页岩 粉砂岩 泥岩和少量凝灰岩 惟有千阳草碧沟地区夹有砾岩或含砾粗砂岩 罗汉洞组 与下伏环河组为整合接触 主要为棕灰色 桔红色细砂岩 同时发育有 暗紫色泥岩 粉砂岩 沉积厚度较大 主要分布在陇县 千阳 旬邑 黄陵等地区 泾川组 与下伏罗汉组为整合接触 与上覆地层为不整合接触 岩性主要为浅红色 泥岩夹砂质泥岩 泥灰岩 在陇县 泾川一带分布 4 古近系 红河组 与下伏地层呈角度不整合接触 蓝田县支家沟剖面为代表性剖面 以紫红 色泥岩为主 同时发育有桔黄色砂岩 砾岩 为河流一湖泊相沉积 厚度在2 0 0 8 2 0 m 之间 白鹿塬组 与下伏红河组为平行不整合接触 蓝田县支家沟地区很具有代表性 以 大套灰白色砂岩为特征 夹有泥岩 底部为砂砾岩 沉积厚度最大可达7 8 5 m 地层岩 性横向变化不大 具有上下粗 中间细的特点 甘河组 与下伏白鹿塬组为整合接触 岩性为灰绿 深灰色泥岩和粉砂岩 并有碳 质页岩和煤线 该组地层缺失地面剖面 渭河盆地内仅见于西安凹陷南部的渭深1 0 井 5 新近系 高陵群 与下伏甘河组为平行不整合接触 地面剖面上的中新统划分为冷水沟组 寇家村组 盆地内钻井剖面将中新统划分为高陵群 在固市凹陷为一套褐色 紫红色泥 岩 灰白色细砂岩 底部含有砾岩 渭河盆地周缘地面剖面将上新统划分为灞河组 蓝田组 张家坡组三个组 盆地内 的钻井剖面将灞河组 蓝田组合二为一 称为蓝田灞河组 蓝田灞河组 与下伏高陵群为不整合接触 固市凹陷内本组岩性主要为褐色泥岩 泥质粉砂岩 夹有灰白色中细砂岩 在西安凹陷内为棕红含砾泥质砂岩 泥岩 地层厚 度约为2 0 0 1 0 0 0 m 张家坡组 与下伏蓝田灞河组为整合接触 固市凹陷内本组岩性较细 颜色较暗 主要为灰黑色 绿灰色泥岩 夹灰白色中一细砂岩 黄灰色泥灰岩 凹陷中南部地层厚 度大 最大约为1 4 0 0 m 向四周地层减薄 在宝鸡 骊山南侧等地区 缺失本组地层 西安凹陷内岩性较粗 为浅黄灰色泥岩 粉砂质泥岩与砾状 含砾粗 中砂岩 中一细 砂岩间互层 1 4 西北大学硕士学位论文 6 第四系 三门组 与下伏张家坡组呈不整合接触 主要为灰白色砂岩 黄褐色泥岩 夹有泥 质粉砂岩 固市凹陷内 地层最大厚度为7 4 5 m 西安凹陷内地层最大厚度则为3 7 0 m 秦川群 地面剖面将秦川群自下而上分为中更新统泄湖组 上更新统焦家湾组 乾 县组 马兰组及全新统 盆地内合称为秦川群 岩性松散 未成岩 下部为灰白色砾状 砂层与黄灰色粘土互层 底部为灰黄色砾石层 3 2 研究区中新生代构造层及其划分 3 2 1 构造层的概念 近些年来 很多构造学者和沉积学者日益重视地层构型和沉积物类型与大地构造背 景之间的关系 同时将二者结合起来 提出了 构造一地层组合 构造岩相 朱 筱敏等 1 9 9 3 构造沉积幕 夏文臣等 1 9 9 3 等概念 随着层序地层学理论研究 的深入 发展及其广泛应用 许多研究者越来越重视非海相层序地层学的研究与应用 研究者在充分考虑陆相地层的复杂性与特殊性的基础上 提出了 构造层序 李思田 等 1 9 9 2 超层序 王东坡等 1 9 9 4 等概念 以此进行层序地层组合的描述和盆 地演化特征的刻画 综上所述 在一定区域内 构造层是限定在两个不整合面之间 成因上相互联系 并且能够大范围追踪的彼此相关联的地层一岩石组合单元 党彝 2 0 0 4 构造层是在一 定的大地构造背景下 受相对统一的地球动力学系统的控制 它在时间上代表地壳的发 展历史 在空间上代表着构造运动所涉及的范围 3 2 2 构造层的划分 构造层的划分通常依据沉积建造的差异 岩浆活动的差异 构造变形和变质程度的 差异 应力系统的差异这四个方面 张义楷 2 0 0 7 自中新生代以来 鄂尔多斯南缘 经历了印支期 燕山期 喜马拉雅期的多期次演化 多期作用叠加 构造极其复杂 在 充分收集研究区野外剖面 地震等资料后 以研究区的沉积盖层间的区域性角度不整合 接触关系所代表的显著构造变形的构造运动为标志 将研究区中新生代构造旋回划分 为 印支旋回 燕山旋回 喜玛拉雅旋回 与之相对应的构造层序为印支构造层 燕山 构造层 喜玛拉雅构造层 1 5 第三章鄂尔多斯南缘中新生代地层和构造层 1 印支构造层 中二叠世华力西运动后 中国大陆主体转换为劳亚大陆南部大陆边缘 任纪舜等 1 9 9 95 党彝 2 0 0 4 张义楷2 0 0 7 这一转换过程造成了研究区上二叠统与其下伏地层 之间为平行不整合接触 这标志着研究区华力西旋回的结束和印支旋回的开始 与之相 对应的印支构造层包括中下三叠统 上三叠统 区域地层资料表明在三叠系内部 三叠系和侏罗系之间 沉积地层表现为平行不整 合或部分的整合接触 三叠系延长组平行不整合于纸坊组之上 侏罗系延安组超覆于延 长组不同层位之上 与下伏延长组间呈现平行不整合接触 这一现象表明区域发生的印 支运动在鄂尔多斯南缘表现为非造山的地壳隆升作用 图6 根据地层的展布及岩性岩 相组合特征 综合考虑印支构造层内地层的上下接触关系 可将其划分中下三叠统 上 三叠统延长组两个亚构造层 印支运动结束了中生代晚三叠世前陆盆地的发育历史 使渭北地区大面积抬升遭受 剥蚀 它为后期侏罗系向前陆盆地沉积中心的转移奠定了基础 图6 鄂尔多斯南缘印支期地层不整合接触关系 2 燕山构造层 印支运动造成侏罗系平行不整合于三叠系之上 这标志着研究区印支旋回的结束以 及燕山旋回的开始 与之相对应的燕山旋回构造层包括中下侏罗统 中上侏罗统 下白 垩统 区域地层资料以及野外地质剖面显示 侏罗系内部的地层之间主要表现为整合或者 1 6 西北大学硕士学位论文 平行不整合接触 其中延安组和直罗一安定组之间不整合接触比较明显 下白垩统与其 下伏地层和上覆地层之间普遍表现为角度不整合接触 图7 如永寿烂泥塘下白垩统与 三叠系之间 平凉石灰沟下白垩统与二叠系之间 陇县窑厂沟下白垩统与三叠系之间 图 8 彬县百子沟下白垩统与侏罗系安定组之间 图9 下白垩统与古近系之间区域上亦 表现为角度不整合接触 这种不整合接触关系 西部比东部强烈而且明显 上述不整合接触关系 说明了鄂尔多斯南缘中生代末期发生过一次较强构造事件 并于白垩纪末结束 导致了上白垩统整体缺失 反映了区域燕山运动在该区的表现 甘 肃华亭安口窑 新窑一带的含煤向斜中 三叠系与侏罗系呈平行不整合接触 并且一起 皱褶 并与上覆白垩系呈角度不整合接触 这一现象说明了印支运动在该区仅表现为抬 升作用 而燕山运动使研究区南部可能发生过较强烈的逆冲推覆抬升作用 整体表现为 强烈的构造变形 图7 鄂尔多斯南缘燕山期地层不整合接触关系 3 喜马拉雅构造层 白垩纪末以来 由于受新生代断陷作用影响 研究区南部渭河盆地一带发生了强烈 的断陷作用 形成渭河地堑 喜马拉雅运动使渭河地堑内部沉积了巨厚的古近系 新近 系和第四系陆相碎屑沉积 区域上它们以角度不整合覆于前新生界不同地层之上 图 1 0 古近系和白垩系之间的角度不整合标志着研究区及邻区燕山旋回的结束和喜马拉 雅旋回的开始 该时期的沉积地层在渭北隆起地区零星分布 在渭河盆地内发育较齐全 1 7 第三章鄂 多斯南缘中新 代地层和构造目 二一 j 毫 等二鬻 露薹烈 图9 彬县卣子沟f 白垩统与侏罗系安定组问角度不整合接触 圈1 0 鄂尔多斯南缘喜马拉雅勰地层不整台接触暮系 1 8 西北大学硕士学位论文 对鄂尔多斯南缘所进行的构造层的划分可以反映研究区地壳的活动性特征 印支运 动在该区仅仅表现为非造山的地区抬升作用 燕山运动在研究区发生了强烈的构造运 动 以挤压构造为特征 导致中生代及其以前的地层具有了不同的构造组合特征和构造 层次 在此基础上 喜马拉雅运动使其发生拉张断陷 从而形成了渭河盆地 上述构造 层的划分有助于探讨鄂尔多斯南缘的构造变形特征及其构造组合特征 同时有助于探讨 鄂尔多斯南缘的构造演化 1 9 第四章鄂尔多斯南缘中新生代构造特征 第四章鄂尔多斯南缘中新生代构造特征 4 1 研究区新生代构造单元区划 研究区所处的大地构造位置是中国四大巨型构造体系交汇的地区 东部为北东向的 华夏构造体系 南部为秦岭纬向构造体系 西部为北西向的陇西构造体系 西北部为南 北向的贺兰山褶皱带的南延部分 胡孟春 1 9 8 9 权新昌 2 0 0 5 夏勇 2 0 0 7 巨型 构造体系形成了一系列的断裂和褶皱 对研究区构造格局划分起着重要作用 构造单元 的划分需要考虑到断裂特征 构造变形特征 构造沉积发育史 基底性质等多方面的因 素 综合考查研究区的地质 地球物理等资料 将新生代研究区划分为渭北隆起 渭河 地堑 陇县一千阳构造带 小秦岭构造带四个构造单元 图1 1 4 2 渭北隆起构造特征 2琶鲨錾望h 图l l 鄂尔多斯南缘构造单元划分图 渭北隆起为中生代以来形成的断块隆起 其南以渭河断陷与秦岭相隔 西以西缘褶 皱冲断带南部与北祁连构造带相对应 北与伊陕斜坡和天环坳陷南侧