寧夏賀蘭山地區奧陶紀地層沉積環境演化規律探討

苗軍 李紅霞 魏建成

摘要：賀蘭山地區奧陶紀地層發育良好，特征顯箸。依據形成時間，其巖石地層序列自下而上劃分為馬家溝組、米缽山組2個組級巖石地層單位；出露于賀蘭山中—南段，隸屬華北西緣地層分區和祁連—北秦嶺地層分區。筆者認為奧陶紀初期，海侵進一步擴大，海侵范圍幾乎含蓋整個本區，形成了以碳酸巖鹽為主的臺地相沉積。后期沉積環境發生了明顯變化，以碎屑巖、泥巖為主夾薄層灰巖、礫屑灰巖、角礫巖，屬次深海大陸斜坡沉積。從巖石地層、地層層序、沉積相及沉積環境相演化序列總體看來，反映了一個海侵沉積序列演化規律。

關鍵詞：奧陶紀 巖石地層 地層層序 沉積環境 演化規律 賀蘭山地區

中圖分類號：P5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0023-02

賀蘭山不但是構成寧夏、內蒙古兩省的自然分界，也是我國河流內流區和外流區的分界，起著扼制西北寒風侵襲銀川平原、阻擋騰格里沙漠東移的天然屏障作用。其大地構造位置位于秦祁昆造山系（Ⅳ）和華北陸塊區（Ⅱ）2個Ⅰ級構造單元的過渡地區，地處鄂爾多斯陸塊（Ⅱ-5）、北祁連弧盆系（Ⅳ-1）與阿拉善陸塊（Ⅱ-7）3個Ⅱ級構造單元的接合部位[1]（圖1）。綜合地層區劃屬華北地層大區（Ⅴ），大體賀蘭山三關口向東南（牛首山以東、青龍山以西）至固原以東一線為界，西部屬秦祁昆地層區（Ⅴ1）之祁連—北秦嶺地層分區（Ⅴ12）；東北—東部屬晉冀魯豫地層區（Ⅴ4）之華北西緣地層分區（Ⅴ41）和鄂爾多斯地層分區（Ⅴ44）。

1 巖石地層

奧陶紀地層發育良好，層序特征明顯，其巖石地層序列自下而上馬家溝組、米缽山組。

1.1馬家溝組（Om）

馬家溝組在賀蘭山中—北段連續沉積于阿不切亥組之上，而在賀蘭山南段本組未見底，與上覆米缽山組整合接觸（局地斷層接觸）。由碳酸鹽巖臺地潮坪相沉積組成。

馬家溝組層序特征明顯；主要反映了5個基本層序。

（1）厚層砂屑微晶灰巖—薄紋層含砂屑微晶灰巖—鈣質板巖向上變細變薄層序。

（2）厚—巨厚層含燧石條帶礫屑微晶灰巖—薄層泥質條帶微晶灰巖—中厚層微晶灰巖、白云巖層序。

（3）厚—巨厚層微晶砂屑灰巖—中薄層疙瘩狀微晶（砂屑）灰巖向上變細（薄）層序。

（4）中厚—巨厚層含礫屑砂屑灰巖—厚—巨厚層含燧石條帶鮞粒灰巖層序。

（5）巨厚層含燧石條帶微晶砂屑灰巖、微晶鮞粒灰巖—泥質斑紋砂屑微晶灰巖層序。

1.2米缽山組（Omb）

本組巖性為淺灰—灰綠色薄—中厚層淺變質長石石英（雜）砂巖與板巖、粉砂質板巖不等厚互層，夾灰色薄層灰巖、灰巖、厚層—塊狀礫巖、礫屑灰巖、含礫板巖透鏡體。其巖石組成較為龐雜，重力流和濁流沉積十分發育，巖相變化急劇，沉積厚度變化巨大，顯示了典型的大陸斜坡相沉積特征。

米缽山組主要有下列7種基本層序。

（1）角礫巖層序。

（2）礫巖—板巖夾碳酸鹽巖層序。

（3）含礫板巖—板巖夾碳酸鹽巖層序。

（4）砂巖—板巖層序。

（5）塊狀礫屑灰巖—中厚層灰巖—薄層灰巖向上變薄變細層序。

（6）礫屑灰巖—板巖夾碳酸鹽巖層序。

（7）板巖與灰巖互層層序。

2 沉積相、沉積環境及其演化

奧陶紀頻臨華北陸表海西緣，與華北腹地一樣，發育一套由臺地潮坪相—陸棚內緣斜坡相組成的陸表海沉積。

2.1馬家溝組沉積相及沉積環境

馬家溝組為臺地潮坪相沉積，可劃分為潮上帶和潮間帶兩個亞相。

潮上帶發育于馬家溝組下部。由淺灰、紅灰、灰色薄—中層微晶—粉晶白云巖、角礫狀白云巖、深灰色厚層微晶含灰質白云巖及少量淺黃灰、肉紅色板巖組成。白云巖發育層紋構造，顯示潮汐作用微弱，水動力能量很低。角礫狀白云巖可能為沉積物脫水干涸而形成的角礫。

潮間帶發育于中—上部。由深灰色中厚層—塊狀（含泥質網紋）微晶灰巖及少量深灰色泥質網紋、斑紋灰巖組成。

馬家溝期（兩河口晚期—大彎早期），海侵達繼續擴大，沉積了以碳酸巖鹽為主的馬家溝組，屬碳酸巖鹽臺地潮坪相沉積。

2.2米缽山組沉積相及沉積環境

米缽山組屬次深海大陸斜坡相沉積，重力流沉積發育，可劃分為濁流和泥石流沉積。

濁流沉積該類沉積最為發育。由灰綠色薄—中層淺變質中—細粒長石石英砂巖和灰綠—深灰色板巖、粉砂質板巖組成。并可見由砂巖形成的粒序層理及不同粒度砂巖構成的韻律性較強的類復理石建造，發育鮑馬序列（圖2）。鮑馬序列厚度變化在0.3～1.5m之間，其中砂巖與泥巖的比例變化在5∶1～1∶2之間，多數序列中砂巖類厚度比泥巖厚度大，表明濁流沉積時是高流速的，而且可能接近濁流的物源區。從砂巖的成層厚度大、砂泥比值高（4∶1）等均可看出，米缽山組濁積巖是近源相的，屬近基濁積巖。

泥石流沉積是米缽山組的主要沉積類型，由灰—灰綠色巨厚層—塊狀礫巖組成，其中礫石含量30%～70%不等，礫石成分以來源于臺地上的各種灰巖為主，次為硅質巖、砂巖、板巖，礫徑大小懸殊，一般5～20cm，大者可達數米，有時見巨大巖塊（漂礫），礫石磨園差，以棱角—次棱角狀為主，大小混雜堆積，無定向，無層理構造，反映濁積水道在平面上的迅速遷移，具泥石流沉積的典型特征，有些礫石之長軸直立，反映出泥石流具有較高的粘度。礫巖之填隙物為泥質、鈣質和砂，基底—孔隙式膠結，雜基支撐。礫巖體呈透鏡狀產出，底面常與下伏巖層（板巖、灰巖）呈斜切或截切關系（創蝕面），與上覆巖層截然。含礫板巖之礫石含量＜30%，顯示不明顯的遞變層理和局部的礫石疊瓦狀構造。

米缽山組除上述宏觀沉積相外，在其中—上部還發育有塊狀砂巖和下斜坡沉積（灰巖、板巖）。前者主要為厚—巨厚層淺變質長石石英砂巖，粒序層理不發育，常與典型濁積巖共生，屬濁積扇扇頂辮狀水道沉積；后者由薄層微晶灰巖、礫屑灰巖、砂屑灰巖和板巖組成，薄層灰巖發育滑塌構造及層間揉皺，滑動巖層變形強烈，具有典型的斜坡相沉積特征。

米缽山期（大彎晚期—廟坡期），海侵達到高潮，范圍擴大，華北海與祁連海連通，大體在大彎期末—牯牛潭期初始，直到寶塔期，本區南北發生了明顯的分化，賀蘭山南段沉積的米缽山組屬大陸斜坡下部的深海—次深海沉積。沉積地球化學證據表明，米缽山組的物源具有活動陸緣及島弧性質，綜合考慮賀蘭山地區所處的區域構造背景，物源可能來自南部的北祁連地區；生物地層表明，大彎期末開始牙形石動物種群由華北型轉向華南型，反映了海侵方向有了明顯的變化，海水由南向北侵入，體現了兩個不同地層分區之沉積特點。故在空間上構成南北深而中段淺的強烈坳陷盆地格局。

3 結語

本文通過對奧陶紀巖石地層單位的時空分布分析，筆者認為奧陶紀初期，海侵進一步擴大，海侵范圍幾乎含蓋整個本區，形成了以碳酸巖鹽為主的臺地相沉積（馬家溝組）。大彎期末—廟坡期，賀蘭山南段沉積環境有了明顯變化，于馬家溝組之上沉積了米缽山組，其厚度在2000m以上，以碎屑巖、泥巖為主夾薄層灰巖、礫屑灰巖、角礫巖，屬次深海大陸斜坡沉積。

參考文獻

[1] 潘桂棠，肖慶輝，陸松年，等，大地構造單元劃分[J].中國地質，2009（1）：1-28.

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