賀蘭山地區(qū)寒武—奧陶紀(jì)地史演化特征探討

摘 要：賀蘭山地區(qū)寒武-奧陶紀(jì)地層發(fā)育良好，層序完整。地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)賀蘭山小區(qū)。巖石地層序列自下而上由辛集組、朱砂洞組、陶思溝組、胡魯斯臺組、阿不切亥組、馬家溝組、米缽山組構(gòu)成。通過對各巖石地層單位沉積相及沉積環(huán)境的分析研究表明，賀蘭山地區(qū)寒武-奧陶紀(jì)為陸表海沉積，其地史演化由陸源碎屑海岸—淺海陸棚—臺地邊緣淺灘—臺地潮坪相—陸棚內(nèi)緣斜坡相組成。整個寒武紀(jì)時期基本以濱海-淺海為主，奧陶紀(jì)期間地殼緩慢下降，海侵逐漸擴(kuò)大，奧陶紀(jì)中葉達(dá)到高潮形成次深海。奧陶紀(jì)晚期受構(gòu)造運(yùn)動的影響，地殼隆起，海水退去結(jié)束了陸表海沉積，賀蘭山地區(qū)進(jìn)入風(fēng)化剝蝕階段。

關(guān)鍵詞：寒武-奧陶紀(jì) 沉積相 沉積環(huán)境 演化 賀蘭山地區(qū)

中圖分類號：P53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0114-02

寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)，賀蘭山地區(qū)頻臨華北陸表海西緣，與華北腹地一樣，發(fā)育一套由陸源碎屑海岸—淺海陸棚—臺地邊緣淺灘—臺地潮坪相—陸棚內(nèi)緣斜坡相組成的陸表海沉積。巖石地層單位自下而上由辛集組、朱砂洞組、陶思溝組、胡魯斯臺組、阿不切亥組、馬家溝組、米缽山組構(gòu)成，各時期的沉積相及沉積環(huán)境反映了當(dāng)時的構(gòu)造古地理環(huán)境，其垂向疊加反映了這一時期的地史演化特征。見圖1。

1 沉積相及沉積環(huán)境

1.1 辛集組沉積相及沉積環(huán)境

辛集組屬濱海淺灘相沉積。

辛集期（滄浪鋪晚期），海水沿華北陸塊南緣進(jìn)入賀蘭山地區(qū)，直抵賀蘭山中段蘇峪口一帶，沉積了一套濱海碎屑巖。從初期的沖刷海岸沉積開始，進(jìn)而出現(xiàn)濱海淺灘高能環(huán)境下的礫-砂質(zhì)鱗塊巖、磷質(zhì)砂巖、白云質(zhì)砂巖等沉積，反映了一個海侵沉積序列。

1.2 朱砂洞組沉積相及沉積環(huán)境

朱砂洞組屬碳酸巖鹽潮坪相沉積。

朱砂洞期（龍王廟期），海水繼辛集期侵入賀蘭山中段后，海侵范圍有所擴(kuò)大，由辛集期的渾水海岸變?yōu)榍逅逼海S著環(huán)境趨向穩(wěn)定和氣候炎熱干燥，形成了一套白云巖、灰質(zhì)白云巖。巖石組合特征表明，朱砂洞期氣候熱燥，蒸發(fā)量較大，沉積環(huán)境為海水不暢的半封閉海或局限海，除含疊層石外，其它生物很少。

1.3 陶思溝組沉積相及沉積環(huán)境

陶思溝組屬濱海淺灘相沉積。

陶思溝期（毛莊期），隨著華北海侵范圍的繼續(xù)擴(kuò)大，賀蘭山中—北段等地均廣泛為海水淹沒，形成了一套濱海淺灘相沉積，巖石組合由陸源碎屑巖和少量碳酸鹽巖組成，具有陸源碎屑海岸沉積特征。表明陶思溝期海水深度不大，水動力條件較強(qiáng)，古氣候較為溫暖。

1.4 胡魯斯臺組沉積相及沉積環(huán)境

胡魯斯臺組屬臺地邊緣淺灘相沉積。

胡魯斯臺期（徐莊期），海侵繼續(xù)擴(kuò)大，形成一套臺地邊緣淺灘相沉積，由頁板巖和礫屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、薄層微晶灰?guī)r等碳酸鹽巖組成，具有淺海陸棚相沉積特征。胡魯斯臺期沉積環(huán)境不穩(wěn)定，在總的海侵沉積序列中，次級海侵、海退頻繁，水動力條件較強(qiáng)，沉積物中近岸粗碎屑物質(zhì)較少，碳酸鹽巖和泥質(zhì)巖均發(fā)育。三葉蟲、腕足類化石豐富，古氣候較為溫暖，在初期和晚期曾有過短暫的炎熱氣候，沉積了紫紅色頁巖。

1.5 阿不切亥組沉積相及沉積環(huán)境

阿不切亥組具臺地邊緣淺灘相—陸棚內(nèi)緣斜坡相沉積特征。

阿不切亥期（張夏—兩河口早期），海侵持續(xù)時間長，賀蘭山地區(qū)沉積厚度較華北本部大，由深灰色中層—塊狀（白云石化）微晶鮞?；?guī)r、深灰色薄層泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r及少量竹葉狀灰?guī)r、礫屑灰?guī)r組成。表明阿不切亥期早期（張夏期）海侵不斷擴(kuò)大，水動力逐漸增強(qiáng)，為攪動較強(qiáng)的臺地邊緣高能淺灘沉積環(huán)境。之后（崮山期）沉積環(huán)境動蕩，次級海侵、海退頻繁。中—晚期（長山—鳳山期），水體變淺，水動力作用減弱，氣候干熱，屬潮間—潮上低能環(huán)境沉積。巖石、生物地層之特征表明，從阿不切亥中期—晚期，巖石中鮞粒灰?guī)r減少，灰?guī)r、白云巖、竹葉狀灰?guī)r增多，生物上三葉蟲、腕足類個體變小，并出現(xiàn)疊層石。說明阿不切亥中期—晚期處于海退環(huán)境，水動力條件逐漸變?nèi)酰Ｋ蓜邮幾兊孟鄬Ψ€(wěn)定，氣候由溫暖變?yōu)楦稍镅谉帷?/p>

1.6 馬家溝組沉積相及沉積環(huán)境

馬家溝組為臺地潮坪相沉積。

馬家溝期（兩河口晚期—大彎早期），海侵達(dá)繼續(xù)擴(kuò)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。

1.7 米缽山組沉積相及沉積環(huán)境

米缽山組屬次深海大陸斜坡相沉積。

米缽山期（大彎晚期—廟坡期），海侵達(dá)到高潮，范圍擴(kuò)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，賀蘭山地區(qū)南北發(fā)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(xué)證據(jù)表明，米缽山組的物源具有活動陸緣及島弧性質(zhì)，綜合考慮賀蘭山地區(qū)所處的區(qū)域構(gòu)造背景，物源可能來自南部的北祁連地區(qū)；生物地層表明，大彎期末開始牙形石動物種群由華北型轉(zhuǎn)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(xiàn)了兩個不同地層分區(qū)之沉積特點(diǎn)。故在空間上構(gòu)成南北深而中段淺的強(qiáng)烈坳陷盆地格局，見圖2。

2 地質(zhì)演化歷史

賀蘭山地區(qū)寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)巖石地層單位的時空分布表明，賀蘭山中—北段屬華北區(qū)海侵范圍，滄浪鋪晚期—龍王廟期，海水沿華北陸塊南緣進(jìn)入賀蘭山地區(qū)，直抵賀蘭山中段蘇峪口一帶，沉積了一套濱海碎屑巖（辛集組）—碳酸巖鹽（朱砂洞組）。反映了一個海侵沉積序列，從初期的沖刷海岸沉積開始，進(jìn)而出現(xiàn)濱海淺灘高能環(huán)境下的礫-砂質(zhì)鱗塊巖、磷質(zhì)砂巖、白云質(zhì)砂巖等沉積，隨著環(huán)境趨向穩(wěn)定和氣候干熱，出現(xiàn)碳酸巖鹽潮坪相沉積。龍王廟期末—毛莊期，隨著華北區(qū)海侵范圍逐步擴(kuò)大，整個賀蘭山中-北段及相鄰地區(qū)均為海水淹沒，形成了一套陸源碎屑巖和碳酸鹽巖組成的濱海淺灘相沉積（陶思溝組）。徐莊期海侵范圍繼續(xù)擴(kuò)大，形成一套由頁板巖和碳酸鹽巖組成的臺地邊緣淺灘相沉積（胡魯斯臺組）。到張夏期海侵達(dá)到高潮，祁連海與華北海連通，整個賀蘭山地區(qū)為碳酸巖鹽臺地沉積。張夏期—鳳山期，海侵持續(xù)時間長，形成了一套臺地邊緣淺灘相—陸棚內(nèi)緣斜坡相沉積（阿不切亥組）。奧陶紀(jì)初期，海侵進(jìn)一步擴(kuò)大，海侵范圍幾乎含蓋整個賀蘭山地區(qū)，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(huán)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2000 m以上，以碎屑巖、泥巖為主夾灰?guī)r透鏡體，屬次深海大陸斜坡沉積。

3 結(jié)語

綜上所述，賀蘭山地區(qū)寒武-奧陶紀(jì)古地理環(huán)境為海洋，形成了一套完整的陸表海沉積，持續(xù)時限達(dá)88Ma。在此期間海侵-海退頻繁，構(gòu)成了多旋回沉積特征。整個寒武紀(jì)時期基本以濱海-淺海為主，奧陶紀(jì)期間地殼緩慢下降，海侵逐漸擴(kuò)大，奧陶紀(jì)中葉達(dá)到高潮形成次深海。奧陶紀(jì)晚期受構(gòu)造運(yùn)動的影響，地殼隆起，海水退去結(jié)束了陸表海沉積，賀蘭山地區(qū)進(jìn)入風(fēng)化剝蝕階段。

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