李文厚 張 倩 李克永 陳 強(qiáng) 郭艷琴馬 瑤 馮娟萍 張道鋒
1 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710069 2 西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院,期刊中心,陜西西安 710054 3 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西西安 710064 4 西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710065 5 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,陜西西安 710018
晚古生代鄂爾多斯地區(qū)是華北地臺(tái)的一部分,構(gòu)造演化和沉積充填同華北地臺(tái)一樣,主要受北側(cè)的興蒙海槽、南緣和西南緣的秦祁海槽大洋板塊的俯沖、消減作用控制。華北地臺(tái)晚古生代沉積建造是在陸表海環(huán)境向大陸環(huán)境演化的大背景下形成的,其層序地層模式包括陸表海型、過(guò)渡型和河湖型等3類(lèi)(付鎖堂等,2003;王少昌等,2005;李增學(xué)等,2006;楊華等,2015)。作為大華北盆地的一個(gè)沉積區(qū),鄂爾多斯地區(qū)上古生界層序地層研究必須置于晚古生代大華北盆地之中,理論上要綜合考慮華北地塊的構(gòu)造變動(dòng)、盆地演化、相對(duì)海平面升降、物源及沉積物供給、古氣候等因素。方法上不僅要注重豐富的野外露頭剖面、巖心及測(cè)井資料綜合研究,砂地比等定量古地理研究方法,而且還必須結(jié)合地震反射剖面的研究與追索。研究結(jié)果認(rèn)為,晚石炭世本溪組沉積期,研究區(qū)以東西沉積分異為主,形成以中央古隆起為界的東西2個(gè)海域。早二疊世太原組沉積期,東西海域全面貫通。早二疊世山西組沉積期—中二疊世石盒子組沉積期—晚二疊世石千峰組沉積期,隨著興蒙海槽的關(guān)閉,加劇了北隆南傾的構(gòu)造格局,海水基本上退出鄂爾多斯地區(qū)。該認(rèn)識(shí)對(duì)鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代的研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
鄂爾多斯地區(qū)上古生界發(fā)育不全,表現(xiàn)為下部地層缺失。泥盆系整體缺失,石炭系僅保留了上石炭統(tǒng)本溪組,二疊系發(fā)育完整,自下而上有太原組、山西組、石盒子組和石千峰組。根據(jù)鄂爾多斯地區(qū)的層序、層序組的發(fā)育情況,建立了該地區(qū)晚古生代的層序地層格架(圖 1)。將該區(qū)上古生界劃分為2個(gè)構(gòu)造階段的沉積,相當(dāng)于2個(gè)Ⅰ級(jí)層序(超長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回): 上石炭統(tǒng)本溪組—下二疊統(tǒng)太原組為1個(gè)Ⅰ級(jí)層序,時(shí)限為40~50iMa,該層序組反映了晚石炭世—早二疊世東西部統(tǒng)一陸表海碳酸鹽巖與碎屑巖混合沉積的構(gòu)造沉積背景(屈紅軍等,2003;韓美蓮等,2005;章貴松等,2005;朱宗良等,2010;于波,2016;于興河等,2017);下二疊統(tǒng)山西組、中二疊統(tǒng)石盒子組和上二疊統(tǒng)石千峰組為1個(gè)Ⅰ級(jí)層序,時(shí)限約30iMa,在整個(gè)研究區(qū)乃至整個(gè)華北都發(fā)育。鑒于鄂爾多斯地區(qū)在晚古生代的沉積作用在不同階段具不同的特點(diǎn),根據(jù)層序的發(fā)育特征,共發(fā)育22個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回,反映了研究區(qū)早二疊世晚期至晚二疊世近岸內(nèi)陸拗陷的構(gòu)造沉積背景。根據(jù)識(shí)別出的層序界面,將上古生界劃分為8個(gè)Ⅱ級(jí)層序(相當(dāng)于長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回)和22個(gè)Ⅲ級(jí)層序(相當(dāng)于中期基準(zhǔn)面旋回),其中上石炭統(tǒng)2個(gè)Ⅲ級(jí)層序,二疊系20個(gè)Ⅲ級(jí)層序(圖 1)。
圖 1 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)上古生界層序地層格架Fig.1 Sequence stratigraphic framework of the upper Paleozoic in Ordos Basin and its adjacent areas
將鄂爾多斯地區(qū)上古生界石炭系—二疊系劃分為沖積扇沉積體系、河流沉積體系、湖泊沉積體系、扇三角洲體系、辮狀河三角洲體系、曲流河三角洲體系、障壁海岸沉積體系和陸表海碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系(郭英海和汪澤成,1998;付鎖堂等,2003;郭英海和劉煥杰,2000;馮增昭,2013;郭艷琴等,2019)。
1.2.1 海相沉積體系
從鉆遇古生界的鉆井來(lái)看,鄂爾多斯地區(qū)上古生界海相沉積可以劃分3種沉積體系: 陸棚沉積體系、 障壁海岸沉積體系以及靠近物源區(qū)發(fā)育的海相三角洲沉積體系,且以障壁海岸沉積體系為主,潮汐作用顯著。 因此,作者按地理位置、 海水的深度及潮汐作用等綜合劃分出各種沉積相。 首先按所處的地理位置及水體深度識(shí)別出陸棚沉積體系,再結(jié)合距離岸的遠(yuǎn)近、 沉積物特點(diǎn)及和海的連通性識(shí)別出障壁海岸沉積體系(劉煥杰等,1987)。
陸棚沉積在鄂爾多斯地區(qū)主要發(fā)育在本溪組及太原組,本溪組以泥質(zhì)陸棚為主,太原組主要以碳酸鹽巖陸棚為主,橫向分布較穩(wěn)定(Oertel和姚明,1986;付鎖堂,2004)。
障壁海岸在本溪組及太原組比較發(fā)育,在區(qū)域分布上大致包括3個(gè)相帶: 潮坪、 潟湖及障壁島,并在其間發(fā)育潮溝、 潮道及潮汐三角洲沉積。 鄂爾多斯地區(qū)自中奧陶世整體抬升而長(zhǎng)期遭受風(fēng)化剝蝕,至晚石炭世本溪組沉積期又開(kāi)始緩慢下沉,接受沉積,形成淺海泥質(zhì)陸棚沉積和障壁海岸沉積。 其中障壁海岸沉積發(fā)育在佳縣—米脂—綏德—清澗—延川—延長(zhǎng)—宜川一帶,形成潟湖—障壁島沉積及潮坪沉積。 至早二疊世太原組沉積期,海侵范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,形成淺海陸棚沉積和潮坪沉積,障壁海岸沉積發(fā)育在佳縣—綏德—延川—宜川一帶,主要發(fā)育潟湖及障壁島沉積,其中潮坪沉積在中部古隆起及西緣和北緣發(fā)育,主要是碳酸鹽巖潮坪和碎屑巖潮坪。
扇三角洲是由沖積扇體系提供物質(zhì)并沉積在活動(dòng)扇與靜止水體界面間的大部分或全部堆積在水下的沿岸沉積體。主要發(fā)育在鄂爾多斯盆地北部近物源區(qū)的本溪組及太原組,它是在廣闊陸表海淺水背景下發(fā)育起來(lái)的,并可能受到波浪及強(qiáng)潮汐作用的影響,具有相變快、相帶窄、多物源等特點(diǎn)(李文厚等,1996;李文厚和趙文智,1997)。
1.2.2 陸相沉積體系
陸相沉積在上古生界主要為沖積扇、河流、湖泊及三角洲沉積,對(duì)于三角洲可以再按照河流形態(tài)及入湖的特點(diǎn)細(xì)分為曲流河三角洲、辮狀河三角洲及扇三角洲。
沖積扇一般在盆地形成初期階段最為發(fā)育,這是由于當(dāng)時(shí)地形高差懸殊。表現(xiàn)為盆地下沉快,山地侵蝕作用強(qiáng),粗碎屑物供給充足,在研究區(qū)北部山麓地帶廣泛發(fā)育(圖 2-A)。
河流沉積主要發(fā)育在盆地北部的山西組、 石盒子組及石千峰組,是研究區(qū)上古生界一個(gè)重要的沉積類(lèi)型。 按河道型式,可分為辮狀河和曲流河(圖2-B),或二者之間的過(guò)渡類(lèi)型,它們構(gòu)成該地區(qū)上古生界含氣巖系的主要儲(chǔ)集層建筑結(jié)構(gòu)。 曲流河三角洲沉積廣泛發(fā)育,在下二疊統(tǒng)山西組、 中二疊統(tǒng)石盒子組中、 上部及上二疊統(tǒng)石千峰組都有大面積三角洲沉積,是最主要的沉積體系之一,尤其以三角洲前緣沉積最為發(fā)育(圖 2-C),是本區(qū)曲流河三角洲沉積的主體,也是上古生界氣藏的主要儲(chǔ)集體。 按其沉積特征的不同,可劃分出三角洲平原、 三角洲前緣和前三角洲3種基本單元(Hoy and Ridgway,2003; 楊仁超等,2004; Deynouxaetal.,2005; 趙虹等,2006)。
辮狀河三角洲大多發(fā)育在距物源區(qū)相對(duì)較近的北部,沉積物粒度相對(duì)較粗,結(jié)構(gòu)及礦物成熟度較低;辮狀河三角洲平原部分可發(fā)育成非常寬廣的席狀形體;分流河道和水下分流河道對(duì)下伏沉積物侵蝕強(qiáng)烈,但基底沖刷面較平坦。
湖泊沉積包括濱湖和淺湖亞相,主要集中在盆地中部。濱淺湖沉積主要為深灰色、灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾薄層狀細(xì)粒巖屑石英砂巖和粉砂巖。濱湖是指三角洲以外的濱岸帶,淺湖位于濱岸帶至風(fēng)暴浪基面以上的淺水地區(qū)。
晚古生代鄂爾多斯盆地的充填演化在賀蘭拗拉槽的復(fù)活和基底沉降的基礎(chǔ)上展開(kāi),盆地充填經(jīng)歷了裂陷海灣和陸表海共存、 統(tǒng)一陸表海、 近岸碎屑湖盆和內(nèi)陸湖盆4個(gè)演化階段。 這種“滄海桑田”演變歷史及古地理格局,在縱向上沉積相序列和平面上的沉積相帶也烙下了明顯的印記(劉銳娥,2003; 陳全紅等,2006,2012; 龐軍剛等,2007; 李瑩,2013)。
A—阿拉善左旗葫蘆斯臺(tái)石千峰組沖積扇礫巖;B—保德扒樓溝山西組曲流河板狀交錯(cuò)層理;C—臨縣招賢水山西組三角洲 前緣水下分流河道,硬幣直徑為22.50imm;D—柳林成家莊本溪組鋁土礦風(fēng)化殼。A、B、D中地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm圖 2 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代地層野外露頭照片(Ⅰ)Fig.2 Field outcrops of the late Paleozoic strata in Ordos Basin and its adjacent areas(Ⅰ)
加里東運(yùn)動(dòng)致使鄂爾多斯地區(qū)東部抬升,從而遭受了長(zhǎng)達(dá)近1.4×108年的風(fēng)化剝蝕(圖 2-D)。至晚石炭世本溪組沉積期(羊虎溝組沉積期),該區(qū)再次接受沉積,從而開(kāi)始了晚古生代的充填演化。中央古隆起的形成分割了華北海和祁連海,呈現(xiàn)了東西向分異的沉積環(huán)境。華北海主要為局限陸表海,海水從北東向南西侵入,由于沉降幅度相對(duì)較小,本溪組一般厚度只有幾十米,屬潮下低能的淺海陸棚環(huán)境,暗色泥巖發(fā)育,偶爾夾少量薄層灰?guī)r。在米脂、綏德、清澗、延長(zhǎng)、宜川、韓城一帶發(fā)育一系列大小不一的障壁島,西部發(fā)育潟湖和潮坪沉積,東部則發(fā)育淺海陸棚沉積(圖 3)。障壁島常與潟湖沉積呈互層產(chǎn)出,構(gòu)成反復(fù)疊置的垂向序列。隨著海侵?jǐn)U大,形成與海溝通、循環(huán)良好的潟湖—障壁島—淺水陸棚沉積。臨近中央古隆起及其兩側(cè)邊緣大部為潮坪沉積,向東南延伸至洛陽(yáng)、鄭州,均發(fā)育含煤巖系。在盆地北緣,自北向南形成扇三角洲平原—扇三角洲前緣—潮間帶復(fù)合沉積。隨著本溪組沉積早期的充填沉積,溝谷縱橫的奧陶系風(fēng)化侵蝕基底上被填平補(bǔ)齊。到本溪期末,區(qū)域海平面下降,潮坪相沉積向東遷移,局部地區(qū)沼澤化,沉積了晉祠段一套砂泥巖,并發(fā)育根土巖及泥炭層。
圖 3 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代石炭紀(jì)本溪組沉積期沉積相平面分布圖Fig.3 Sedimentary facies distribution of the Benxi Age in late Paleozoic Carboniferous in Ordos Basin and its adjacent areas
中央古隆起以西沉降幅度較大,從早石炭世到晚石炭世均有沉積,海水由南西向北東方向入侵,形成喇叭狀的海灣,主體表現(xiàn)為潟湖沉積,零星分布有障壁島,厚度極不一致。海灣北部和西北部有河流注入,具有很高的沉積物供應(yīng)速率。在賀蘭山一帶,受北東向同沉積斷裂控制,形成葫蘆斯臺(tái)和雀兒溝2條沉降帶,中部以沙巴臺(tái)隆起形成地塹—地壘—地塹的構(gòu)造組合,這2條地塹正好為潮汐提供了良好的通道。在銀川以西地區(qū)形成粒度粗、厚度大的主潮道沉積,并沿拗拉槽邊緣呈帶狀分布,發(fā)育根土巖及煤線。在昌漢烏蘇及棋盤(pán)井一帶,則為潟湖占據(jù)。受潮汐影響,在任4井和任6井等處形成多個(gè)平行于中央古隆起的障壁島,障壁島后中寧—鄂7井一帶潟湖沉積發(fā)育。
無(wú)論是華北海還是祁連海,其北部從西到東均發(fā)育一系列扇三角洲、潮間帶復(fù)合沉積體系。隨著本溪組的充填沉積,奧陶系頂部溝豁縱橫的侵蝕基底已被填平補(bǔ)齊。至本溪期后期,東、西海域在鄂托克旗—地鄂3井—伊3井一線首次貫通,并向北、向南分別擴(kuò)展至新召蘇木和鹽池一帶。由于區(qū)域海平面的逐漸下降,潮坪沉積向東遷移,沉積了晉祠砂巖。而廣大地區(qū)出現(xiàn)明顯的沼澤化,廣泛發(fā)育根土巖及泥炭層。
早二疊世太原期,東西兩側(cè)海水侵入范圍不斷擴(kuò)大,華北海和祁連海連通,形成統(tǒng)一的濱淺海沉積。此時(shí),中央古隆起已沒(méi)于水下,為潮上帶所占據(jù),從而對(duì)沉積作用的控制大為減弱。古隆起西部轉(zhuǎn)化為裂后坳陷,形成水體相對(duì)淺的陸表海,廣泛發(fā)育潟湖和潮坪沉積,障壁島星羅棋布。石溝驛、環(huán)縣及鎮(zhèn)原一帶形成多個(gè)規(guī)模較大的狹長(zhǎng)障壁島,石溝驛、同心、環(huán)縣、鎮(zhèn)原一帶則發(fā)育潟湖沉積。
中央古隆起以東則發(fā)育潟湖和淺海陸棚沉積,其中也分布零星的障壁島,沉積厚度較小,潮坪沉積發(fā)育,主要沉積類(lèi)型有深灰色泥巖夾生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及煤層(圖 4)。在佳縣—米脂—綏德—清澗—延長(zhǎng)—宜川一帶,形成多個(gè)小型障壁島,橫山、子長(zhǎng)、延安、甘泉一帶形成潟湖。這些潟湖是在潮坪的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,由于沿岸線潮汐的作用,將潮坪沉積物中的砂沖到海岸附近堆積,使潮灘砂不斷擴(kuò)大加厚而起到障壁作用,海水循環(huán)受障壁阻隔,在灘后形成半封閉的潟湖環(huán)境。而在臨縣—吳堡—延川—永和—吉縣一線以東,以濱岸和淺水陸棚環(huán)境的微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和煤層沉積為主,沉積速率低,補(bǔ)償慢,沉積厚度較小,潮汐發(fā)育。
圖 4 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代二疊紀(jì)太原組沉積期沉積相平面分布圖Fig.4 Sedimentary facies distribution of the Taiyuan Age in late Paleozoic Permian in Ordos Basin and its adjacent areas
圖 5 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代二疊紀(jì)山西組沉積期沉積相平面分布圖Fig.5 Sedimentary facies distribution of the Shanxi Age in late Paleozoic Permian in Ordos Basin and its adjacent areas
北部由于興蒙海槽的關(guān)閉,成為主要的物源區(qū),盆地呈北高南低、北陡南緩的地貌特征。自北而南發(fā)育沖積扇、扇三角洲,三角洲平原入海后演變?yōu)槌笨厝侵?,呈現(xiàn)出海陸過(guò)渡帶型的沉積體系組合,自西而東發(fā)育烏海三角洲、鄂托克旗三角洲、杭錦旗三角洲、鄂爾多斯三角洲、河曲三角洲和寧武三角洲等。太原組沉積期末發(fā)生區(qū)域性的海退,為之后的河流—三角洲發(fā)育提供了環(huán)境基礎(chǔ)。
早二疊世山西組沉積期,受海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,華北地臺(tái)北緣迅速抬升,造成南北差異升降顯著。此時(shí)中央古隆起已沒(méi)入水下,東西差異的沉積格局完全消失,而南北差異和相帶分異增強(qiáng),全區(qū)形成統(tǒng)一坳陷。盆地北部明顯抬升,海水迅速向東南方向撤出,從而經(jīng)歷了一次由海到陸的滄桑巨變,研究區(qū)進(jìn)入了近海內(nèi)陸拗陷的全新演化階段。此時(shí)陸地面積逐漸擴(kuò)大,為盆地充填提供了豐富的物源及廣闊的沉積物容納空間,由北向南發(fā)育沖積平原、三角洲平原、三角洲前緣、淺湖乃至潟湖和沙壩(田雯,2016)(圖 5)。總體沉積面貌為以華池、慶城、正寧、宜君、宜川、蒲縣、太原、和順地區(qū)為盆地沉降中心,發(fā)育淺湖沉積,周緣濱湖區(qū)則以三角洲沉積為特征。
山西組沉積早期,沉積格局表現(xiàn)為東西貫通,南北分異,北部三角洲沉積體系規(guī)模大,延伸遠(yuǎn),從西向東分別發(fā)育石溝驛三角洲、定邊三角洲、安塞三角洲、延長(zhǎng)三角洲、中陽(yáng)三角洲、寧武三角洲和陽(yáng)泉三角洲等。由北向南,砂巖的粒度變細(xì),砂體變薄。盆地中部和南部則分別發(fā)育淺湖沉積和潟湖沉積,在西南部則發(fā)育平?jīng)鋈侵藓拖剃?yáng)三角洲,規(guī)模相對(duì)要小得多。淺湖區(qū)砂體規(guī)模變小,砂巖粒度變細(xì),厚度較薄。而在盆地東南部運(yùn)城、臨汾、長(zhǎng)治、安陽(yáng)以南仍然保留海相沉積,潟湖中往往發(fā)育小規(guī)模的沙壩沉積,砂巖礦物成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度都較高,往往具羽狀交錯(cuò)層理,泥巖中可見(jiàn)腕足類(lèi)化石(圖 6-A)。
A—鄉(xiāng)寧臺(tái)頭鎮(zhèn)山西組網(wǎng)格長(zhǎng)身貝化石(硬幣直徑為22.50imm);B—武鄉(xiāng)上石盒子組三角洲前緣水下分流河道(圖中人身高為1.8im);C—麟游紫石崖二疊系上石盒子組沙壩沉積;D—韓城薛峰川石千峰組海侵夾層圖 6 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代地層野外露頭照片(Ⅱ)Fig.6 Field outcrops of the late Paleozoic strata in Ordos Basin and its adjacent areas(Ⅱ)
山西組沉積晚期與早期基本相似,不同之處是沉積相帶相應(yīng)北移,河流和三角洲體系向北退縮,濱淺湖向北擴(kuò)展,從而使三角洲平原相區(qū)范圍縮小,三角洲前緣相區(qū)范圍擴(kuò)大,總體呈現(xiàn)湖進(jìn)河退的特征,東南部的潟湖沉積范圍也逐漸變小。
下石盒子組沉積早期,隨著興蒙海槽的關(guān)閉,致使南北差異增大,從而加劇了北隆南傾的構(gòu)造格局。由北向南發(fā)育沖積扇、扇三角洲、濱淺湖,三角洲砂體厚度變大,巖性變粗,分布范圍變廣闊,形成了一套巨厚的以粗粒為主的碎屑巖建造。濱淺湖范圍變小,南部的潟湖沉積范圍也逐漸有所縮小。盆地北緣的沖積扇規(guī)模再次擴(kuò)大,中心區(qū)繼續(xù)向東遷移,主要分布在北部隆起帶的山前凹陷地帶,沖積扇的沖積水道往往呈塊狀結(jié)構(gòu)的含礫粗砂巖組成,扇端部分水道的分枝現(xiàn)象更加明顯,自西向東分別發(fā)育定邊三角洲、橫山三角洲、子長(zhǎng)三角洲、延川三角洲、汾陽(yáng)三角洲、平遙三角洲和長(zhǎng)治三角洲等。濱淺湖地區(qū)砂體零星分布,厚度也較薄,南部潟湖范圍也有少量的沙壩沉積(圖 7)。此時(shí),古氣候逐漸向干旱—半干旱轉(zhuǎn)變,已經(jīng)沒(méi)有持續(xù)穩(wěn)定的泥炭沼澤沉積,晚古生代成煤史也已終結(jié)。
圖 7 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代二疊紀(jì)下石盒子組沉積期沉積相平面分布圖Fig.7 Sedimentary facies distribution of the early Shihezi Age in late Paleozoic Permian in Ordos Basin and its adjacent areas
圖 8 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代二疊紀(jì)上石盒子組沉積期沉積相平面分布圖Fig.8 Sedimentary facies distribution of the late Shihezi Age in late Paleozoic Permian in Ordos Basin and its adjacent areas
下石盒子組沉積晚期,北部的物源供給減少,沖積扇體明顯向北收縮,扇中分布范圍縮小而扇端部分增大。沖積平原上的辮狀水道在大部分地區(qū)交叉連片,僅在局部地區(qū)分布有泛濫平原及沼澤亞相沉積。隨著剝蝕作用的擴(kuò)大,研究區(qū)逐步向北夷平,辮狀河體系后退,曲流河及三角洲平原體系范圍加大,形成多個(gè)萎縮的三角洲前緣朵體,砂體粒度變細(xì),厚度也有所變薄,濱淺湖沉積范圍加大。研究區(qū)東南部山西武鄉(xiāng)一帶潟湖范圍內(nèi)砂壩中可見(jiàn)羽狀交錯(cuò)層理及沖洗層理,巖性為純石英砂巖,海相特征十分明顯。
上石盒子組沉積期,盆地北部抬升幅度減緩,伴隨著河流夷平作用的不斷進(jìn)行,南北地形差異逐漸縮小,曲流河、三角洲和濱淺湖沉積依次發(fā)育,面積逐漸縮小,濱淺湖面積逐漸擴(kuò)大,潟湖面積也大為縮小。從西向東主要發(fā)育石溝驛三角洲、鹽池三角洲、烏審旗三角洲、綏德三角洲、晉中三角洲(圖 6-B)和林州三角洲等,西南緣則發(fā)育環(huán)縣三角洲和銅川三角洲(圖 8)。其中三角洲前緣巖性主要為灰白色中砂巖、粗砂巖與深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖的不等厚互層。砂巖的砂/地比一般都低于60%,大多介于30%~50%之間,沉積物中泥巖的比例顯著增高,沉積物粒度相對(duì)變細(xì)。三角洲平原分流河道增多,分流河道砂體狹窄且長(zhǎng),橫剖面形態(tài)為近于對(duì)稱的透鏡體。南部的海相潟湖仍有分布,在麟游、洛南、南召和許昌一帶則分布零星的沙壩沉積,其中麟游紫石崖上石盒子組石英砂巖具有較高的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度,羽狀交錯(cuò)層理普遍發(fā)育(圖 6-C)。
圖 9 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代二疊紀(jì)石千峰組沉積期沉積相平面分布圖Fig.9 Sedimentary facies distribution of the Shiqianfeng Age in late Paleozoic Permian in Ordos Basin and its adjacent areas
晚二疊世石千峰組沉積期,秦嶺海槽再度發(fā)生向北的俯沖消減,北緣興蒙海槽因西伯利亞板塊與華北板塊對(duì)接而消亡,華北地臺(tái)整體抬升,海水自此撤出華北大盆地,研究區(qū)由前期的近海湖盆演變?yōu)閮?nèi)陸湖盆,沉積環(huán)境完全轉(zhuǎn)化為大陸體制,在這樣的大背景下,地形仍保持著南陡北緩、南深北淺的不對(duì)稱箕狀湖盆面貌,氣候繼續(xù)干早炎熱,植物稀少,為一套陸相紅色地層。與此同時(shí),河流、三角洲進(jìn)一步萎縮,自西向東發(fā)育石溝驛三角洲、靖邊三角洲、綏德三角洲、晉中三角洲和晉城三角洲等,西南緣僅發(fā)育固原三角洲和銅川三角洲(圖 9)。河流和三角洲平原的巖性主要為紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖互層,砂體厚度通常15~35im,主河道沉積之間往往被泛濫平原所占據(jù)。與此同時(shí),在盆地南部仍然有少量潟湖沉積,并在麟游、韓城、洛南、南召及漯河有海侵夾層及沙壩沉積(圖 6-D)。其中在平?jīng)觥⑨?、麟游、銅川等地可見(jiàn)多層灰?guī)r夾層,并含有海相化石。
1)鄂爾多斯地區(qū)晚古生代沉積地層可劃分為8個(gè)Ⅱ級(jí)層序和22個(gè)Ⅲ級(jí)層序,其中上石炭統(tǒng)2個(gè)Ⅲ級(jí)層序,二疊系20個(gè)Ⅲ級(jí)層序。
2)將本區(qū)上古生界石炭系—二疊系劃分為沖積扇沉積體系、河流沉積體系、湖泊沉積體系、扇三角洲體系、辮狀河三角洲體系、曲流河三角洲體系、障壁海岸沉積體系和陸表海碳酸鹽臺(tái)地沉積體系。
3)晚石炭世本溪組沉積期,鄂爾多斯地區(qū)以東西沉積分異為主,形成以中央古隆起為界的東西2個(gè)海域。西部海域主要由扇三角洲—潟湖—河口灣—潮坪沉積組成,而東部海域則以扇三角洲—三角洲—潟湖—潮坪—障壁島—陸棚為代表。早二疊世太原期,中央古隆起淹沒(méi)水下,東西海域全面貫通,但古隆起仍起一定的分隔作用。早二疊世山西組沉積期—中二疊世石盒子組沉積期—晚二疊世石千峰組沉積期,隨著興蒙海槽的關(guān)閉,致使南北差異增大,從而加劇了北隆南傾的構(gòu)造格局。此時(shí)海水基本上退出鄂爾多斯地區(qū),表現(xiàn)在水體鹽度方面,由晚石炭世本溪組沉積期和早二疊世太原組沉積期水體鹽度較高逐漸向淡水水體轉(zhuǎn)變,出現(xiàn)了統(tǒng)一的陸相碎屑沉積為主的河流—三角洲—湖泊沉積組合。東西分異的沉積環(huán)境,代之以南北分異的新格局。