李樹(shù)霞, 向 芳, 張 瑤, 王譽(yù)婉, 王金元

(油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059)

鄂爾多斯盆地南緣晚古生代沉積物源及其對(duì)秦嶺造山帶北部演化的指示

李樹(shù)霞, 向 芳, 張 瑤, 王譽(yù)婉, 王金元

(油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059)

鄂爾多斯盆地南緣位于華北克拉通盆地的西南部，其形成演化和沉積過(guò)程與華北克拉通南側(cè)秦嶺造山帶的活動(dòng)有緊密的聯(lián)系。晚古生代沉積的物源特征能夠幫助提取關(guān)于秦嶺造山帶的演化信息?；趯?duì)鄂爾多斯盆地南緣澄城和韓城2條出露本溪組—石千峰組的剖面巖石學(xué)特征的詳細(xì)研究，從巖石性質(zhì)、碎屑特征、重礦物組合和碎屑組分的Dickinson三角圖解等方面進(jìn)行分析討論，獲得了鄂爾多斯盆地南緣晚古生代物源的詳細(xì)信息，并揭示了秦嶺造山帶北部晚古生代的演化過(guò)程。研究表明，本溪組—太原組的物源為秦嶺造山帶中的華北板塊南緣帶；山西組—石千峰組的物源來(lái)自于北秦嶺構(gòu)造帶，物源區(qū)有向南遷移的特征。晚泥盆-晚石炭世商丹帶的點(diǎn)接觸初始碰撞造成華北板塊南緣發(fā)生抬升，早二疊世秦嶺造山帶進(jìn)入面接觸碰撞階段，造成北秦嶺弧后盆地和島弧帶依次發(fā)生隆升，成為鄂爾多斯南緣沉積區(qū)的主要物源供給區(qū)。揚(yáng)子板塊與華北板塊自東向西剪刀狀的碰撞，造成鄂爾多斯南緣沉積的山西組—下石盒子組的古流向由南東-北西方向朝南西-北東方向的轉(zhuǎn)變。

鄂爾多斯盆地；晚古生代；物源；秦嶺造山帶

鄂爾多斯盆地是中國(guó)形成歷史最早、演化時(shí)間最長(zhǎng)的沉積盆地之一，盆地中北部上古生界物源、沉積、儲(chǔ)層、成藏規(guī)律研究程度比較高，相對(duì)而言，盆地南部研究程度比較低[1]。在南部上古生界的物源分析方面，近年來(lái)開(kāi)展了一些工作，但研究層位主要集中在二疊紀(jì)的石盒子組[2-6]，其次為山西組[5-6]；對(duì)于上石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組的物源研究則相對(duì)較少。在已有的研究中，前人雖然從巖石學(xué)特征、主元素、痕量元素、稀土元素、古流向、碎屑鋯石U-Pb年齡等方面討論了盆地南部上古生界的物源與北秦嶺有關(guān)，但研究較為籠統(tǒng)，少見(jiàn)分層位討論巖石學(xué)特征中蘊(yùn)含的物源差異性。

鄂爾多斯盆地南緣位于華北巨型克拉通盆地的西南部，其形成演化與華北克拉通南側(cè)秦嶺造山帶的活動(dòng)有密切的聯(lián)系[7]，因此晚古生代沉積的物源特征能夠幫助提取關(guān)于秦嶺造山帶的演化信息。已有的研究認(rèn)為，盆地南緣砂巖含量的變化反映出北秦嶺在早二疊世早期和晚二疊世晚期隆升速度較快,早二疊世晚期和晚二疊世早期相對(duì)較慢[7]；盆地南部物源在早中二疊世主要與被動(dòng)大陸邊緣相聯(lián)系，石千峰組沉積期逐漸與活動(dòng)大陸邊緣相聯(lián)系，在北秦嶺造山帶范疇內(nèi)曾發(fā)育了一個(gè)由被動(dòng)板塊邊緣向主動(dòng)板塊邊緣的構(gòu)造轉(zhuǎn)換過(guò)程[8]。這些認(rèn)識(shí)的提出，能夠從沉積學(xué)的角度為秦嶺造山帶的演化研究提供重要參考。但總的來(lái)看，前人在此方面的研究較少，研究還不夠系統(tǒng)和詳細(xì)。

對(duì)秦嶺造山帶形成演化方面的研究，不同的研究人員有不同的認(rèn)識(shí)[5]：(1)秦嶺造山帶是由加里東期華北板塊和揚(yáng)子板塊拼合而成，商丹斷裂帶是兩板塊拼合的縫合帶[9-13]。(2)華北板塊和揚(yáng)子板塊在泥盆紀(jì)發(fā)生拼合[14-16]。(3)華北和揚(yáng)子兩大陸塊在晉寧運(yùn)動(dòng)完成拼合，晚元古宙以來(lái)是統(tǒng)一大陸基礎(chǔ)上的裂谷、拗陷海槽[17-21]。(4)秦嶺古洋域在前寒武紀(jì)俯沖消減，并造成華北板塊和揚(yáng)子板塊的拼合，古生代之后是板內(nèi)裂谷發(fā)育時(shí)期[22-23]。(5)秦嶺造山帶經(jīng)歷了Z-O1期板塊擴(kuò)張作用、O2-D2期的俯沖收斂、D3-C2期點(diǎn)接觸碰撞、C3-P期面接觸碰撞和T1-2期陸-陸全面碰撞、T2-3期全面碰撞形成的復(fù)合型大陸碰撞造山帶等階段[24-26]。(6)秦嶺經(jīng)歷了新元古代—早古生代的古大陸裂解、洋盆形成、俯沖碰撞造山，晚古生代—三疊紀(jì)的板內(nèi)伸展及晚三疊世—新生代的陸內(nèi)疊覆造山3個(gè)重要的演化階段[27]。由此可見(jiàn)，雖然對(duì)于秦嶺造山帶的研究已經(jīng)非常豐富和深入，但在一些關(guān)鍵性的問(wèn)題上還存在爭(zhēng)議，因此從沉積學(xué)的視角來(lái)開(kāi)展以反演構(gòu)造過(guò)程的沉積響應(yīng)研究是有必要的。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北板塊南部、鄂爾多斯盆地南緣。采樣剖面位于陜西東南部的澄城三眼橋和韓城薛峰川(圖1)，剖面中涉及的層位從老到新依次為上石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組和山西組、中二疊統(tǒng)下石盒子組和上石盒子組、上二疊統(tǒng)石千峰組(圖2)。本溪組主要為灰色細(xì)粒砂巖夾泥巖，太原組主要為深灰、灰黑色砂巖，山西組主要灰褐色砂巖夾泥巖，下石盒子組主要為黃綠、灰綠色砂巖夾泥巖，上石盒子組主要為黃綠色砂巖及粉砂巖，石千峰組主要為灰紫、淺灰綠色、黃綠色、暗紫紅色砂巖夾暗紫紅色泥巖。沉積環(huán)境從本溪組、太原組的海岸潮坪環(huán)境過(guò)渡為山西組—石千峰組湖泊三角洲環(huán)境，并出現(xiàn)三角洲平原到三角洲前緣的波動(dòng)變化(圖2)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)特征及剖面位置圖Fig.1 Sketch map showing regional geological feature and cross section location(據(jù)閆建平[5])F1.寶雞—潼關(guān)上沖推覆帶; F2.洛南—欒川斷裂帶; F3.商丹縫合帶

圖2 研究區(qū)代表性剖面晚古生代沉積綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive sedimentary column of late Paleozoic from representative sections of the study area(根據(jù)野外實(shí)測(cè)及閆建平[5]資料綜合編制)

區(qū)域構(gòu)造上，采樣剖面往南為秦嶺造山帶，按照前人的劃分從北往南依次為以寶雞—潼關(guān)上沖推覆帶和洛南—欒川斷裂帶為界的華北板塊南緣帶、位于洛南—欒川斷裂帶和商丹縫合帶之間的北秦嶺構(gòu)造帶、商丹縫合帶和勉略縫合帶之間的南秦嶺構(gòu)造帶、勉略縫合帶以南的揚(yáng)子板塊北緣構(gòu)造帶(圖1)[5]。華北板塊南緣帶由上太古界太華群組成結(jié)晶基底，蓋層主要發(fā)育中元古界長(zhǎng)城系和薊縣系、上元古界青白口系和震旦系、中寒武統(tǒng)、上石炭統(tǒng)、二疊系和三疊系[5]。華北板塊南緣帶主要出露的地層是以震旦系—下古生界陶灣群為代表的一套與裂陷巖漿型被動(dòng)陸緣密切相關(guān)的火山巖及沉積巖組合[28]。北秦嶺構(gòu)造帶自北向南依次出露中—上元古界寬坪變質(zhì)雜巖群、下古生界二郎坪變質(zhì)沉積-火山巖群、古元古界秦嶺巖群、下古生界松樹(shù)溝蛇綠巖片和丹鳳巖群[5,28]。各巖群之間均以大型韌性—韌脆性剪切帶和斷裂為界，相互疊置，局部斷續(xù)殘留強(qiáng)變形、未變質(zhì)或弱變質(zhì)的石炭系—二疊系—三疊系和侏羅系，并有淺變質(zhì)泥盆系殘留[46-47]。北秦嶺構(gòu)造帶可細(xì)分為北秦嶺弧后雜巖帶和北秦嶺島弧雜巖帶，弧后雜巖帶可能是新元古代晚期—泥盆紀(jì)弧后盆地的產(chǎn)物，島弧雜巖帶為古生代島弧及其增生的不同時(shí)代和性質(zhì)的古洋隆塊體[28]。

2 研究方法

物源研究方法已經(jīng)比較成熟，主要有區(qū)域沉積學(xué)方法、古水流方法、巖石學(xué)與礦物學(xué)法、地球化學(xué)法、同位素年齡法等。本研究主要在對(duì)野外樣品進(jìn)行詳細(xì)薄片鑒定的基礎(chǔ)上，利用碎屑成分和結(jié)構(gòu)特征、石英消光類型、長(zhǎng)石類型、巖屑成分、重礦物組合特征，進(jìn)行母巖類型分析，確定物源區(qū)；利用Dickson圖解，詳細(xì)討論物源區(qū)的構(gòu)造背景。通過(guò)前人研究資料的對(duì)比，確定不同層位在物源上的變化特征，從而提取出物源區(qū)構(gòu)造演化的信息。

3 鄂爾多斯盆地南緣晚古生代沉積物源分析

通過(guò)對(duì)2個(gè)剖面不同層位巖石薄片資料的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，獲得反映物源特征的巖性、重礦物特征和物源區(qū)構(gòu)造背景的Dickson圖解。

圖3 薛峰川、三眼橋剖面晚古生代砂巖三角分類圖Fig.3 Triangular plot for the late Paleozoic sandstone classification from two profiles in Xuefengchuan and Sanyanqiao (砂巖分類命名標(biāo)準(zhǔn)據(jù)曾允孚[48])

3.1 巖石類型

根據(jù)巖石薄片資料可以發(fā)現(xiàn)，上石炭統(tǒng)本溪組和二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組的砂巖分選性主要為中等—好；本溪組—下石盒子組的磨圓度以次棱角—次圓狀為主，上石盒子組和石千峰組以次圓狀為主；粒度主要為細(xì)—中粒，個(gè)別層段中可見(jiàn)粗—中粒。在巖石類型上，以長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖、巖屑石英砂巖為主，但不同層段的巖石類型有所差別(表1、 表2、圖3)，表現(xiàn)為從本溪組至太原組，由巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖變?yōu)閹r屑砂巖、巖屑石英砂巖為主；山西組至石千峰組，巖石類型從巖屑砂巖變?yōu)殚L(zhǎng)石巖屑砂巖，最后變?yōu)閹r屑石英砂巖：均顯示巖石的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度有變好的趨勢(shì)。

表2 不同層位巖石類型統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of rock types for different strata

3.2 碎屑的物源特征

根據(jù)研究區(qū)巖石薄片資料的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，不同層位的砂巖中石英質(zhì)碎屑平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)大多在40%～55%，包括單晶石英和多晶石英。不同層位的單晶石英中都可見(jiàn)具有波狀消光特征的顆粒(圖4-A)。多晶石英以石英巖(圖4-B)為主，燧石少見(jiàn)。石英質(zhì)碎屑的特征反映其來(lái)源主要為變質(zhì)巖，其次為巖漿巖和沉積巖。通過(guò)計(jì)算不同層位單晶石英的平均含量發(fā)現(xiàn)，除了山西組有所降低以外，其他從老地層到新地層有遞增的趨勢(shì)，其中石千峰組的石英含量增加明顯(圖5)，反映出從本溪組至太原組、山西組至石千峰組，巖石中穩(wěn)定成分有增加的趨勢(shì)。

研究區(qū)砂巖中的長(zhǎng)石碎屑包括鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～20%；長(zhǎng)石類型以具有聚片雙晶的斜長(zhǎng)石為主，其次為黏土化的正長(zhǎng)石和具格子狀雙晶的微斜長(zhǎng)石：反映其來(lái)源與變質(zhì)巖密切相關(guān)，且具有花崗巖和沉積巖來(lái)源。不同層位長(zhǎng)石含量的平均值反映出，除山西組長(zhǎng)石含量比較高外，其他組有遞減的趨勢(shì)(圖6)，這與石英質(zhì)碎屑含量變化的趨勢(shì)一致。

不同地層中，巖屑主要為變質(zhì)巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%～15%)；其次為火成巖，大多是一些酸性巖漿巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～9%)；沉積巖碎屑含量較少(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～6%)?；鸪蓭r包括中—酸性噴出巖(圖4-C)、花崗巖(圖4-D)和極少量的中基性巖漿巖屑(在本溪組中出現(xiàn))(圖4-E)；變質(zhì)巖中可見(jiàn)板巖、千枚巖、云母石英片巖(圖4-F)、石英巖，偶見(jiàn)片麻巖、麻粒巖和糜棱巖(圖4-G)。從不同層位巖屑類型和含量的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(圖7)，從本溪組到石千峰組，除山西組外，巖漿巖和變質(zhì)巖碎屑均有變少的趨勢(shì)，而山西組中出現(xiàn)的酸性巖漿巖明顯增加。

從上述分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)2個(gè)剖面的不同地層中，在石英、長(zhǎng)石、巖屑的類型上是基本相同的，反映母巖為來(lái)自于不同變質(zhì)程度的變質(zhì)巖、巖漿巖，以及沉積巖，應(yīng)該具有相似的物源區(qū)。但在碎屑的含量上，不同組具有差別，總的反映出成分成熟度逐漸增加的趨勢(shì)，代表物源區(qū)有逐漸遠(yuǎn)離沉積區(qū)的變化特征。此外，本溪組—太原組和山西組—石千峰組之間具有不同的碎屑含量變化趨勢(shì)，反映本溪組—太原組和山西組—石千峰組之間具有明顯的不同物源亞區(qū)或物源構(gòu)造背景的變化。

圖4 顯微鏡下碎屑特征Fig.4 Microphotographs showing debris characteristics (A)波狀消光石英,10×,(+)，薛峰川剖面，上石盒子組； (B)石英巖,20×,(+)，三眼橋剖面，下石盒子組； (C)酸性噴出巖碎屑,20×,(+)，薛峰川剖面，山西組； (D)花崗巖碎屑,20×,(+)，薛峰川剖面，下石盒子組； (E)黏土化的中基性巖漿巖碎屑,20×,(+)，薛峰川剖面，本溪組； (F)白云母石英片巖,20×,(+)，三眼橋剖面，本溪組； (G)糜棱巖， 具核幔結(jié)構(gòu), 10×, (+)，三眼橋剖面，下石盒子組； (H)鋯石, 20×, (+)， 三眼橋剖面，山西組； (I)黝簾石, 10×,(+)，薛峰川剖面，下石盒子組

圖5 不同層位單晶石英含量統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 Statistics of the content of single crystal quartz in different strata

圖6 不同層位長(zhǎng)石含量統(tǒng)計(jì)圖Fig.6 Statistics of the content of feldspar in different strata

圖7 不同層位巖屑類型和含量統(tǒng)計(jì)圖Fig.7 Statistics of the type and content of rock debris in different strata

3.3 重礦物特征與物源分析

通過(guò)薄片鑒定發(fā)現(xiàn)，不同層位的砂巖中，重礦物主要為少量的鋯石(圖4-H)、榍石、綠簾石、黝簾石(圖4-I)。重礦物多為自形晶或棱角狀，少量有微磨圓，反映其搬運(yùn)距離較短。根據(jù)重礦物組合特征，鋯石和榍石一般來(lái)源于酸性巖漿巖，而綠簾石和黝簾石一般來(lái)源于變質(zhì)巖。因此，重礦物所反映的物源區(qū)特征與主要碎屑成分分析所得結(jié)論相吻合。另外，根據(jù)重礦物鋯石的U-Pb年齡分析發(fā)現(xiàn)[5]，盆地南部二疊系鋯石年齡主要為2.5～1.6 Ga和1 600～542 Ma。這與北秦嶺巖石Sm-Nd同位素年齡或鋯石U-Pb年齡值(2.2～1.8 Ga和1.4～0.9 Ga)、寬坪群的同位素年齡值(986～1 872 Ma)[29]有一定的相似性，但與Xia等[30]所得北部陰山地塊孔茲巖系碎屑鋯石的峰值年齡(2.06 Ga、1.94 Ga和1.89 Ga)有明顯的差距，因此可以推斷，研究區(qū)山西組—石千峰組的物源與北部陰山地塊無(wú)關(guān)，而與北秦嶺的寬坪群有親緣性。

3.4 物源區(qū)的構(gòu)造屬性分析

沉積盆地與物源區(qū)的分布格局受大地構(gòu)造的影響,因此沉積盆地內(nèi)沉積物碎屑組分和結(jié)構(gòu)特征與物源區(qū)大地構(gòu)造性質(zhì)必然有著密切聯(lián)系[4]，而Dickinson三角圖解是研究物源區(qū)大地構(gòu)造性質(zhì)的常用方法。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)本溪組—石千峰組樣品的碎屑組分?jǐn)?shù)據(jù)(表3)及結(jié)合Dickinson三角圖(圖8)，其顯示特征如下：(1)在Qt-F-L(圖8-A)和Qm-F-Lt(圖8-B)圖解中，絕大部分砂巖樣品點(diǎn)基本都落入再循環(huán)造山帶物源區(qū)，但顯示出從本溪組-太原組、從山西組-石千峰組，樣品點(diǎn)逐漸向Qt或Qm端點(diǎn)靠近的趨勢(shì)。(2)在Qm-P-K圖解中(圖8-C)，從本溪組—太原組、 從山西組-石千峰組，樣品點(diǎn)顯示出從環(huán)太平洋-火山巖組區(qū)變化到大陸塊物源區(qū)隆起基底物源部分。(3)通過(guò)Qp-Lv-Ls圖解(圖8-D)可以發(fā)現(xiàn)，物源區(qū)的構(gòu)造屬性較為復(fù)雜，本溪組-太原組具有混合造山帶砂巖、俯沖帶復(fù)合體物源、碰撞縫合帶及褶皺逆掩物源。

表3 碎屑組分的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Table 3 Statistical data of clastic components

Qt.石英顆?？倲?shù)(Qm+Qp); Qm.單晶石英; Qp.多晶石英質(zhì)碎屑(包括燧石); F.單晶長(zhǎng)石總數(shù)(P+K); P.斜長(zhǎng)石; K.鉀長(zhǎng)石; Lt.多晶質(zhì)巖屑(L+Qp); L.不穩(wěn)定巖屑(Lv+Ls); Lv.火山巖碎屑(火山巖、變火山巖、淺成巖); Ls.沉積巖和變質(zhì)巖碎屑(燧石和硅化灰?guī)r除外)。

圖8 不同層位的Dickinson三角圖解Fig.8 Dickinson triangular plot for different strata(作圖方法據(jù)Dickinson[35])Qt.石英顆?？倲?shù)(Qm+Qp); Qm.單晶石英; Qp.多晶石英質(zhì)碎屑(包括燧石); F.單晶長(zhǎng)石總數(shù)(P+K); P.斜長(zhǎng)石; K.鉀長(zhǎng)石; Lt.多晶質(zhì)巖屑(L+Qp); L.不穩(wěn)定巖屑(Lv+Ls); Lv.火山巖碎屑(火山巖、變火山巖、淺成巖); Ls.沉積巖和變質(zhì)巖碎屑(燧石和硅化灰?guī)r除外)

Dickinson圖解反映本溪組-石千峰組砂巖的物源區(qū)具有相似的構(gòu)造背景，均來(lái)自于洋殼與陸殼的俯沖帶及其相鄰構(gòu)造單元，以及后期形成的縫合帶及褶皺逆掩帶，這種構(gòu)造背景與秦嶺造山帶相同。前人對(duì)鄂爾多斯南緣及北秦嶺構(gòu)造帶中的石盒子組[3-5,31-34]進(jìn)行物源研究認(rèn)為，石盒子組的物源來(lái)自于北秦嶺構(gòu)造帶。本溪組—太原組在巖性、重礦物和構(gòu)造屬性方面與山西組—石千峰組具有相似性，但又存在有一定差異，而與來(lái)自北部阿拉善—陰山古陸的相同層位的砂巖具有明顯不同的特征[4]，因此本溪組—太原組的物源也應(yīng)該是來(lái)自其南部的秦嶺構(gòu)造帶，但與山西組—石千峰組的物源區(qū)有一定的差異。

4 對(duì)秦嶺造山帶演化的指示

從前面的討論可知，研究區(qū)2條剖面的砂巖均由秦嶺造山帶提供物源，但本溪組—太原組與山西組—石千峰組砂巖特征所反映的物源區(qū)存在一定的差異，這種差異反映了秦嶺造山帶演化過(guò)程對(duì)沉積區(qū)物質(zhì)特征的影響。

前人的研究認(rèn)為，本溪組到山西組的主要物源區(qū)為華北板塊南緣，下石盒子組到石千峰組的物源基本來(lái)源于北秦嶺地區(qū)活動(dòng)大陸邊緣背景下的隆起區(qū)[36]。研究區(qū)的本溪組和太原組具有相近的巖性特征，在碎屑成分的組成上，與華北板塊南緣主要由千枚巖、砂巖、石英砂巖等組成的陶灣群有親緣性。在研究區(qū)的本溪組中發(fā)現(xiàn)了可能來(lái)源于陜西寶山溝組中堿性玄武巖的中基性巖漿巖碎屑，因此推斷這2套地層應(yīng)該來(lái)自于華北板塊南緣。山西組出現(xiàn)長(zhǎng)石和酸性巖漿巖的突然增多，這種特征應(yīng)該與母巖的巖性變化有關(guān)。北秦嶺帶從北向南主要出露寬坪巖群、二郎坪巖群、秦嶺巖群和丹鳳巖群。寬坪巖群的巖性主要為綠片巖—斜長(zhǎng)角閃巖、云母石英片巖-片麻巖等[29]；秦嶺巖群主要為片麻巖、混合巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖[29]。這2個(gè)巖石單元中均含有豐富的長(zhǎng)石，特別是斜長(zhǎng)石。根據(jù)閆建平[5]提供的鋯石U-Pb年齡資料分析發(fā)現(xiàn)，早于二疊紀(jì)的巖漿巖(350 Ma B.P.左右)只在北秦嶺構(gòu)造帶出現(xiàn)，而在澄城和韓城地區(qū)的山西組和石盒子組中存在相同年代的鋯石，這些鋯石被認(rèn)為只能來(lái)源于北秦嶺構(gòu)造帶。因此說(shuō)明，從山西組開(kāi)始，物源區(qū)向南遷移變?yōu)楸鼻貛X構(gòu)造帶。

本溪組—太原組中石英等穩(wěn)定成分的增加、物源區(qū)從碰撞縫合帶及褶皺逆掩物源變化為俯沖帶復(fù)合體物源，說(shuō)明華北板塊南緣地區(qū)存在活動(dòng)大陸邊緣的物源，且物源不斷南移。山西組—石千峰組，從火山弧造山帶物源演變?yōu)榛旌显焐綆?，再變化為碰撞縫合帶及褶皺逆掩物源，說(shuō)明北秦嶺帶也存在活動(dòng)大陸邊緣和洋殼俯沖有關(guān)的物質(zhì)；且?guī)r石中石英成分的不斷增加，反映了剝蝕作用不斷南移的過(guò)程。

雖然本研究不能給出華北板塊南緣和北秦嶺構(gòu)造帶演化階段的具體時(shí)間，但從華北板塊南緣帶中主要出露一套與裂陷巖漿型被動(dòng)陸緣密切相關(guān)的陶灣群的時(shí)代為奧陶紀(jì)、北秦嶺弧后雜巖帶被認(rèn)為是新元古代晚期—泥盆紀(jì)弧后盆地產(chǎn)物、北秦嶺島弧雜巖帶形成時(shí)間跨度可能為奧陶紀(jì)—石炭紀(jì)[38]，可以推測(cè)出華北板塊南緣隆升形成物源區(qū)的時(shí)間晚于奧陶紀(jì)，北秦嶺弧后雜巖帶形成隆升剝蝕區(qū)的時(shí)代晚于泥盆紀(jì)，北秦嶺島弧雜巖帶隆升的時(shí)代晚于石炭紀(jì)，3個(gè)構(gòu)造帶隆升的時(shí)間是向南變新的。

前人的研究認(rèn)為秦嶺地區(qū)在晚泥盆—晚石炭世，商丹帶由點(diǎn)接觸初始碰撞逐漸過(guò)渡為面接觸碰撞階段；在石炭紀(jì)末—二疊紀(jì)初，秦嶺造山帶進(jìn)入面接觸碰撞階段。秦嶺商丹帶于晚石炭世到早二疊世開(kāi)始擠壓造山，從早二疊世開(kāi)始，原來(lái)沿商丹帶發(fā)育的殘余海盆地全面封閉[5,39-41]。對(duì)商丹帶花崗巖的研究認(rèn)為[42]，花崗巖成分具有向南遷移的特點(diǎn)，說(shuō)明了古生代秦嶺造山作用具有向南增生造山的特點(diǎn)。而古特提斯洋在秦嶺造山的閉合來(lái)自于揚(yáng)子板塊與華北板塊由東向西呈剪刀狀碰撞造成了自東向西的閉合過(guò)程[24]，閉合最終完成于晚三疊世[43]。

由上述討論，作者認(rèn)為，晚石炭世商丹帶的點(diǎn)接觸初始碰撞造成華北板塊南緣發(fā)生抬升，成為鄂爾多斯南部沉積盆地提供物源的抬升區(qū)；而此時(shí)，北秦嶺構(gòu)造帶還是弧后盆地和島弧區(qū)。早二疊世開(kāi)始，秦嶺造山帶進(jìn)入面接觸碰撞階段，秦嶺微板塊向北的推進(jìn)力造成北秦嶺弧后盆地和島弧帶依次發(fā)生隆升，代替華北板塊南緣帶成為鄂爾多斯南緣沉積區(qū)的主要物源供給區(qū)(圖9)。由于揚(yáng)子板塊與華北板塊是自東向西呈剪刀狀形式碰撞的，因此隆升的地形會(huì)出現(xiàn)由東高西低向西高東低的轉(zhuǎn)變，從而造成在鄂爾多斯南緣沉積中，山西組的古水流方向主要為南東-北西向，而下石盒子組中古水流方向轉(zhuǎn)變?yōu)槟衔?北東向(圖2)。

圖9 華北板塊南緣和北秦嶺帶晚古生代演化示意圖Fig.9 Diagram showing late Paleozoic evolution of southern margin of the North China Plate and the North Qinling Orogenic Belt(根據(jù)陳衍景[44]、周鼎武[12]、張國(guó)偉[45]綜合編繪)

5 結(jié) 論

a.從巖石類型、巖石中石英、長(zhǎng)石、巖屑的類型和變化特征分析可以發(fā)現(xiàn)，從本溪組至太原組、山西組至石千峰組，分別顯示出巖石中穩(wěn)定成分增加的趨勢(shì)。山西組中的酸性巖漿巖碎屑有明顯的增加，且具有不同的碎屑含量變化趨勢(shì)，反映太原組和山西組之間具有明顯不同的物源亞區(qū)或物源構(gòu)造背景的變化。

b.從巖石中碎屑的特征、重礦物的特征和砂巖組分Dickinson三角圖解分析可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)2條剖面中本溪組—石千峰組的物源均來(lái)自南部的秦嶺造山帶。其中本溪組—太原組的物源為秦嶺造山帶中的華北板塊南緣帶；山西組—石千峰組的物源來(lái)自于北秦嶺構(gòu)造帶，物源區(qū)有向南遷移的特征。

c.晚石炭世商丹帶的點(diǎn)接觸初始碰撞造成華北板塊南緣發(fā)生抬升，而此時(shí)，北秦嶺構(gòu)造帶還是弧后盆地和島弧區(qū)。早二疊世秦嶺造山帶進(jìn)入面接觸碰撞階段，造成北秦嶺弧后盆地和島弧帶依次發(fā)生隆升，成為鄂爾多斯南緣沉積區(qū)的主要物源供給區(qū)。揚(yáng)子板塊與華北板塊自東向西剪刀狀形式的碰撞，造成鄂爾多斯南緣從山西組到下石盒子組中的古水流方向由南東-北西向轉(zhuǎn)變?yōu)槟衔?北東向。

在繪圖和數(shù)據(jù)整理工作上得到了陳孝全同學(xué)的幫助，在此表示感謝！

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ProvenanceanalysisofthelatePaleozoicsedimentsinsouthmarginoftheOrdosBasinanditsindicationtoevolutionofthenorthofQinlingOrogenicBeltinChina

LI Shuxia, XIANG Fang, ZHANG Yao, WANG Yuwan, WANG Jinyuan

StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China

The formation, evolution and sedimentary characteristics in the south margin of Ordos Basin are closely related to the activities of the Qinling Orogenic Belt in the south of North China Cratonic Basin. Provenance characteristics of late Paleozoic sediments in the area are studied so as to extract information on the evolution of the Qinling Orogenic Belt. Based on petrological characteristics from two field sections of Benxi-Shiqianfeng Formation in Chengcheng and Hancheng, provenance information of the late Paleozoic sediments in southern Ordos Basin and evolution process of the north Qinling Orogenic Belt in late Paleozoic is obtained through analysis of rock compositions, grain compositions, heavy mineral compositions and tectonic setting discrimination by Dickinson triangular diagrams. It reveals that the provenance of Benxi-Taiyuan Formation is originated from the southern margin of the Qinling Orogenic Belt of North China Plate, and the provenance of Shanxi-Shiqianfeng Formation is originated from the north Qinling tectonic belt. Initial point collision of Shangdan belt during late Devonian and late Carboniferous period resulted in the uplift of the southern margin of the North China Plate. From early Permian, Qinling Orogenic Belt entered into surface collision stage and resulted in uplift of the north Qinling back-arc basin and island arc belt successively, which became the main provenance of the south margin of Ordos Basin. The east-west collision like scissors between the Yangtze plate and the North China Plate resulted in the change of paleocurrent direction from northwest in the Shanxi Formation to northeast in the Lower Shihezi Formation.

Ordos Basin; late Paleozoic; provenance research; Qinling Orogenic Belt

P512.2; P542 [

] A

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.05.09

1671-9727(2017)05-0589-13

2017-02-16。

成都理工大學(xué)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培育計(jì)劃項(xiàng)目(KYTD201703)。

李樹(shù)霞(1990-)，女，碩士，古生物與地層學(xué)專業(yè), E-mail:lishuxia3900@foxmail.com。

向芳(1974-)，女，博士，教授，主要從事沉積學(xué)研究, E-mail:cdxiangfang@126.com。