張掖鸚鴿嘴剖面白堊系碎屑巖層序地層序列:祁連山白堊紀隆升的沉積學響應①

郭榮濤 郭麗娜 周生友 張玉雙 趙 婧

(1．北京大學地球與空間科學學院 北京 100871;2．北京大學石油與天然氣研究中心 北京 100871;3．國土資源部油氣資源戰略研究中心 北京 100034;4．中石化石油勘探開發研究院 北京 100083;5．核工業北京地質研究院 北京 100029;6．中海油天津分公司勘探開發研究院 天津 300452)

沉積盆地性質受海陸變遷、構造運動、氣候變化等多種因素影響，是地球歷史演化的“記錄員”;層序地層是構造沉降、沉積物供給、沉積物充填等作用的最終體現。因此，通過層序地層學方法對沉積盆地進行研究，不僅可以恢復盆地的巖相古地理，還可以為大區域的構造演變研究提供有力佐證。

受地幔熱柱或深部熱隆起的控制，以及燕山運動遠程應力的影響［1］，祁連山地區在早白堊世處于伸展構造背景，形成了一系列斷陷盆地［2-6］，在這些盆地中堆積了特征迥異的早白堊世地層［7-10］。近年來，有關祁連山地區的綜合研究有了很大進展，尤其是在沉積盆地充填［11-16］和構造演化［17-22］等方面取得了豐碩成果。研究白堊紀的祁連山隆升過程及沉積學響應，對理解青藏高原的形成及環境效應具有重要意義［23］。甘肅省張掖市鸚鴿嘴剖面白堊系層序地層序列，由特殊的沉積相單元及演變序列所組成，是白堊紀祁連山隆升過程的沉積學響應，為白堊紀東亞大氣環流格局的重建提供了重要的物質記錄。

在上游控制的河流相背景中，很難準確建立與海侵溝蝕作用或強迫型海退作用的對比關系，給使用傳統層序模式進行層序劃分帶來很大挑戰。但是，非常規體系域“低容納空間體系域”(LAST)和“高容納空間體系域”(HAST)概念的引入，在一定程度上解決了該問題［24-32］。河流構架單元比例的變化是區分“低容納空間體系域”和“高容納空間體系域”的重要標志，聚合河道沉積代表LAST階段的產物，而以泛濫平原為主的沉積序列則代表了HAST階段的產物［24，30］。雖然鸚鴿嘴剖面白堊系的層序地層序列還存在更加復雜的構造與氣候的響應機制，但是這種理念基本適用于該剖面的層序地層劃分。

1 區域地質背景

古元古代末，走廊盆地地區發生了區域動力熱流變質作用，形成了構成阿拉善地塊結晶基底的敦煌巖群［7］。馮益民和何世平［17］認為中國古陸在陸內裂谷作用下，于中寒武世早期發生裂解，至晚奧陶世末碰撞成山，并于志留紀在褶皺山系前形成前陸盆地，同時發育一系列北西西向展布的斷裂。李奮其［2］指出，到泥盆紀，區內進入碰撞期后造山階段，經過泥盆紀的強烈構造剝蝕，至石炭紀初，已夷平到準平原化程度，并且在石炭紀—二疊紀，基本上處于伸展環境，為海陸交互相沉積，發育一系列山間斷陷含煤建造。走廊盆地地區于三疊紀演變為準平原化，僅在部分地區接受山麓相粗碎屑沉積。進入侏羅紀，受中特提斯洋關閉的影響，發生造山運動，使區內的泥盆系和石炭系、三疊系均卷入到推覆和逆沖構造之中［33］。岡底斯地塊和喜馬拉雅地塊分別于侏羅紀末期和白堊紀末期兩次與北方大陸碰撞拼接，造成青藏高原東北部出現一定幅度的隆升，尤其是青藏高原東北部邊緣祁連山地區的明顯隆升，前者使走廊盆地形成了一系列斷陷盆地，后者使其抬升為陸，成為剝蝕區，造成區內普遍缺失上白堊統［7-10］。

圖1 甘肅省西部早白堊世沉積盆地分布和剖面位置圖Fig．1 Outline map showing both the distribution of sedimentary basins of the Early Cretaceous in the western part of Gansu province and the cross-section location

鸚鴿嘴剖面位于張掖市西北部約40 km的鸚鴿嘴水庫附近(圖1)，屬于走廊盆地中部的張掖盆地，向南東至丹霞地質公園一帶展布，地層從北西至南東由老變新，露頭出露良好。張掖市鸚鴿嘴剖面白堊系以角度不整合上覆于石炭系淺變質巖之上，并被第四系黃土覆蓋。

2 巖相及相序特征

鸚鴿嘴剖面白堊系包括三個組，從下往上依次為赤金堡組、下溝組和中溝組，主要為一套黃褐色和紫紅色色調碎屑巖地層。通過野外露頭觀察和室內分析，根據巖性組合和沉積構造特征，筆者將鸚鴿嘴剖面白堊系碎屑巖地層進一步劃分為沖積扇和洪積扇、辮狀河、曲流河、湖泊和干旱湖泊5個相帶。

2．1 沖積扇和洪積扇相

沖積扇和洪積扇相地層主要由黃褐色或紫紅色塊狀含粗砂中—細礫巖組成，夾少量灰黃色及紫紅色透鏡層狀含礫砂巖(圖2)。由中—細礫、砂和泥雜亂堆積而成，單元層下部主要為含粗砂中—細礫巖，向上逐漸過渡為砂泥質細礫巖，構成下粗上細的沉積序列。礫石大小不一，多在0．5～8 cm之間，最大可達15 cm，分選性差，磨圓度中等，雜基支撐結構，多呈厚層塊狀發育。研究區沖積扇和洪積扇相主要包括泥石流亞相和辮狀河道亞相，部分地區出現漫流亞相。

(1)泥石流亞相 為一套黃色或紫紅色巨厚層塊狀含粗砂礫巖，礫、砂、泥混雜堆積，分選性差，礫石大部分為次棱角狀，磨圓度差，塊狀構造(圖2a)，系扇體根部地勢比較陡峭處的重力流沉積，常被暴雨、構造等活動引發。

(2)河道亞相 主要為灰紅色、灰黃色含礫砂巖層，可見沖刷面構造，一般以透鏡層或透鏡體的形態夾于厚層塊狀礫巖層中(圖2a)。

(3)漫流亞相 常伴隨河道沉積出現，以灰紅色砂泥巖、粉砂巖為主，系水流漫溢出水道時，水流速度降低所沉積的細粒沉積物(圖2b，c)。

2．2 河流沉積體系

2．2．1 辮狀河相

辮狀河相地層主要由黃褐色或紫紅色厚層含礫粗砂巖或砂質礫巖，與灰黃色或紫紅色中薄層泥質砂巖互層構成的韻律層組成(圖3a，b，c)，下部含細礫粗砂巖或砂質礫巖單元層厚一般在80～120 cm之間，發育沖刷面，沖刷面之上富集礫石和粗砂;上部泥質砂巖單元層厚一般在10～30 cm之間。辮狀河相可以進一步分為河道亞相和泛濫平原亞相。

(1)河道亞相 主要為黃褐色厚層塊狀礫質砂巖或砂質礫巖，發育板狀交錯層理，偶見槽狀交錯層理和楔狀交錯層理，單層厚度一般大于1 m，呈塊狀產出，底部普遍發育沖刷構造，沖刷面之上礫石相對富集(圖3b，c)。

(2)泛濫平原亞相 主要為灰黃色中厚層或中薄層泥質砂巖或泥質粉砂巖，發育砂質紋層或水平層理，單層厚度一般不超過40 cm。

圖2 沖積扇和洪積扇相沉積示意圖及地層特征a．泥石流相地層，夾河道亞相地層;b．泥石流亞相，夾漫流亞相地層;c．照片b的局部放大Fig．2 The sedimentary schematic and stratigraphic characteristics of alluvial facies strata

2．2．2 曲流河相

研究區內白堊系剖面普遍發育曲流河相沉積，主要由灰紅色或灰黃色中厚層含細礫中粗粒雜砂巖、灰紅色中薄層泥質砂巖、灰紅色中厚層砂質泥巖三種巖石單元構成的韻律層組成(圖3d)。下部砂巖單元層厚一般在30～50 cm之間，少數可達1 m，發育沖刷面，沖刷面之上富集細礫石和粗砂;中部泥質砂巖單元層厚一般在10～30 cm之間;上部砂質泥巖單元層厚一般在40～70 cm之間。曲流河相也可以進一步分為河道亞相和泛濫平原亞相。

(1)河道亞相 主要為灰紅色或灰黃色中厚層含礫砂巖組成，夾少量薄層泥質砂巖，發育板狀交錯層理，單層厚度一般小于1 m。底部可見沖刷構造，沖刷面之上細礫石和粗砂相對富集。

(2)泛濫平原亞相 主要為灰紅色泥質砂巖、砂質泥巖和粉砂質泥巖，發育砂質紋層或水平層理，夾少量砂巖透鏡體和透鏡層，單層厚度一般不超過40 cm。

2．3 湖泊相

鸚鴿嘴剖面白堊紀地層普遍發育湖泊相沉積，主要包括濱湖相風成沙丘亞相、濱淺湖亞相、和干旱湖泊相。

圖3 河流沉積體系地層特征a．辮狀河相地層;b，c．照片a中河道沉積的局部放大，夾細礫巖透鏡層;d．曲流河相地層，具有典型的“二元結構”Fig．3 The characteristics of braided and meandering fluvial facies strata

2．3．1 濱湖相風成沙丘亞相

風成沙丘是在風力作用下搬運并堆積而成的丘狀砂質沉積，主要沉積物為中—細粒砂巖、粉砂巖，穩定礦物組分多，黏土含量低，成熟度高，分選性好，顆粒磨圓度高。

鸚鴿嘴剖面白堊紀風成砂巖主要為濱湖相風成沙丘，主要為磚紅色及桔紅色厚層塊狀交錯層理中粗粒砂巖，夾薄層紅色泥巖(圖4a)。其中，下部砂巖單元層厚90～180 cm，部分可達2～3 m，為典型的風成砂巖;上部泥巖單元層厚2～5 cm。這些膠結疏松的磚紅色風成砂巖，主要為中細粒砂巖，具有典型的“小米種子(millet seed)”結構［34］，是炎熱干旱氣候背景下的產物。研究區風成砂巖組分主要為石英顆粒，磨圓度和分選性較好，鈣質膠結物發育(圖4b，c);另外，顆粒普遍被紅色泥套包裹，這些紅色泥套物質成分復雜，既有SiO2沉淀，又有鐵、錳等氧化沉淀物，它們以膠體形式存在，在搬運的過程中可以黏附許多物質，其中以粉塵中的黏土為主，形成泥套，并且在次生氧化作用下變成紅色(圖4b，c)。

2．3．2 濱淺湖亞相

鸚鴿嘴剖面白堊系普遍發育濱淺湖相沉積，主要由灰紫色中薄層含礫砂巖或泥質砂巖，與厚層灰紫色或黃綠色砂質泥巖互層構成的韻律層組成。下部泥質砂巖單元層厚10～30cm，局部見河道相中粗粒雜砂巖透鏡體和透鏡層;上部砂質泥巖單元層厚70～90 cm。

圖4 湖泊相地層特征a，b，c．濱湖相風成砂巖;b，c．風成砂巖的顯微照片，顆粒周邊發育鐵質氧化圈，被鈣質膠結物膠結;b．正交光照片;c．單偏光照片;d．濱淺湖相地層;e．干旱湖泊地層Fig．4 The characteristics of lacustrine strata

2．4 干旱湖泊相

鸚鴿嘴剖面白堊系發育干旱湖泊相沉積，主要由磚紅色中厚層塊狀泥質砂巖，與厚層豬肝色及紫紅色粉砂質泥巖互層構成的韻律層組成。其中，下部泥質砂巖單元層厚一般在30～50 cm之間;上部砂質泥巖單元層厚一般在50～80 cm之間。

3 鸚鴿嘴剖面白堊系層序地層劃分

以沉積相及其有序疊加形式為基礎，通過對層序界面的識別，運用層序地層學理論和方法，筆者對鸚鴿嘴剖面白堊系進行了層序地層劃分，共識別出10個三級層序(S．1—S．10)。這些三級層序兩分性明顯，都由低可容納空間體系域(LAST)和高可容納空間體系域(HAST)兩個非常規體系域組成，且巖性組合相似，沉積環境均為基準面逐漸上升的沖積扇—辮狀河—曲流河—湖泊，形成退積序列，其中LAST主要由沖積體系的粗碎屑沉積物構成，包括沖積扇、辮狀河和曲流河相地層;HAST主要由湖泊相細粒沉積物組成(圖5)。三級層序界面為湖相細粒沉積物向沖積扇或辮狀河相粗碎屑地層轉變的面，一般表現為湖相泥質巖突變為大套厚層塊狀礫巖層，沖刷面非常發育。

S．1—S．4 的低可容納空間體系域(LAST)，自下而上由沖積扇和洪積扇相、辮狀河相、曲流河相沉積組成。但是由于第四系覆蓋，該剖面未見底，所以未觀察到S．1底部的沖積扇和洪積扇相礫巖層;另外，S．2和S．4不發育曲流河相地層。沖積扇和洪積扇相沉積主要由灰黃色及黃褐色塊狀中細粒礫巖組成，夾灰黃色粗砂巖透鏡體和透鏡層(圖6a)。礫巖層單元層厚2～4 m，礫石大小為0．5～5 cm，礫石間為砂質充填，礫石多為次棱角狀及次圓狀，含量大于75%(圖6b)。辮狀河相沉積，主要由灰黃色厚層塊狀含礫砂巖與灰黃色中薄層泥質砂巖互層構成的韻律層組成。其中，下部含礫砂巖層厚80～190 cm，發育沖刷面及大型交錯層理，沖刷面之上充填和富集礫石;上部砂巖單元層厚10～30 cm。曲流河相沉積主要由灰黃色厚層含礫中粗粒砂巖、灰黃色及黃褐色中厚層中粗粒泥質砂巖、灰黃色及黃褐色砂質泥頁巖構成的韻律層組成。其中，下部含礫中粗粒砂巖單元層厚90～280 cm;中部泥質砂巖單元層厚40～70 cm;上部砂質泥頁巖單元層厚10～30 cm。高可容納空間體系域(HAST)為濱湖相風成沙丘或濱淺湖相沉積。濱湖相風成沙丘，主要由灰色中薄層粗砂質細礫巖與厚層塊狀大型交錯層理中粗粒砂巖互層構成的韻律層組成。其中，下部砂礫巖單元層厚10～30 cm，底部為沖刷面，組成間歇性河流沉積;上部砂巖單元發育大型交錯層理，局部見漂浮狀產出的細礫石，層厚2～4 m。濱淺湖相沉積主要由灰紫色及紫紅色中薄層含細礫粗砂巖、紫紅色中薄層中細粒砂巖、紫紅色中薄層砂質泥巖構成的韻律層組成(圖6c)。其中，下部含細礫粗砂巖單元層厚10～30 cm;中部中細粒砂巖單元層厚10～30 cm;上部砂質泥巖單元層厚10～30 cm。

S．5—S．6的 HAST不發育風成砂巖，頂部為灰黑色炭質泥巖，并以此與赤金堡組下部的四個三級層序相區別。

S．5的低可容納空間體系域(LAST)，自下而上由沖積扇和洪積扇相、辮狀河相沉積組成。沖積扇和洪積扇相，沉積主要由灰黃色塊狀細礫巖與灰黃色中厚層細礫粗砂巖互層構成的韻律層組成。其中，下部礫巖單元層厚3～6 m;上部細礫粗砂巖單元層厚30～50 cm，發育交錯層理。辮狀河相沉積，主要由灰黃色厚層含細礫粗砂巖、灰黃色中厚層泥質砂巖、灰黃色及黃褐色中薄層砂質泥巖構成的韻律層組成。其中，下部含細礫粗砂巖單元層厚50～100 cm;中部泥質砂巖單元層厚30～50 cm;上部砂質泥巖單元層厚10～30 cm。高可容納空間體系域(HAST)為濱淺湖相沉積組成，主要由灰黃色中薄層含細礫粗砂巖、灰黃色中薄層砂巖、灰黑色中厚層含炭質泥巖構成的韻律層組成。其中，下部含細礫粗砂巖單元層厚多為10～30 cm，少數可達50～70 cm;中部砂巖單元層厚20～40 cm;上部含炭質泥巖單元層厚50～120 cm。

S．6的低可容納空間體系域(LAST)由辮狀河相和曲流河相沉積組成。辮狀河相沉積，主要由灰黃色及黃褐色厚層含細礫粗砂巖、黃褐色中厚層泥質砂巖、灰黃色中薄層砂質泥巖構成的韻律層組成。其中，下部含細礫粗砂巖單元層厚60～90 cm;中部泥質砂巖單元層厚30～50 cm;上部砂質泥巖單元層厚10～30 cm。曲流河相沉積，主要由灰黃色中厚層中粗粒砂巖與黃褐色中薄層砂質泥巖互層構成的韻律層組成。其中，下部中粗粒砂巖單元層厚40～80 cm;上部砂質泥巖單元層厚10～30 cm。高可容納空間體系域(HAST)為濱淺湖相沉積，主要由灰黃色中薄層泥質砂巖與灰黑色砂質碳質泥巖互層構成的韻律層組成。其中，下部砂巖單元層厚10～30 cm;上部碳質泥巖單元層厚40～80 cm。

S．7的低可容納空間體系域(LAST)為辮狀河相沉積，主要由灰黃色中厚層粗砂巖，與灰黃色中薄層砂質泥巖互層構成的韻律層組成。下部砂巖單元層厚40～80 cm;上部砂質泥巖單元層厚20～40 cm。高可容納空間體系域(HAST)為濱湖相風成沙丘沉積，主要由灰色及雜色中薄層含細礫粗砂巖，與淺灰色厚層塊狀交錯層理互層構成的韻律層組成。其中，下部粗砂巖單元多為透鏡體，厚5～30 cm;上部砂巖單元層厚1～2 m，膠結疏松，發育大型交錯層理。

S．8的低可容納空間體系域(LAST)為曲流河相沉積，主要由灰黃色中薄層含礫中粗粒砂巖、灰黃色中薄層泥質砂巖、灰黃色中厚層砂質泥巖構成的韻律層組成。其中，下部含礫中粗粒砂巖單元層厚10～30 cm;中部泥質砂巖單元層厚10～30 cm;上部砂質泥巖單元層厚30～50 cm。高可容納空間體系域(HAST)由濱湖相和干旱湖泊相沉積組成。濱淺湖相地層主要由灰色中薄層泥質細砂巖，與紫紅色中厚層粉砂質泥巖互層構成的韻律層組成。其中，下部泥質細砂巖單元層厚10～30 cm;上部粉砂質泥巖單元層厚30～50 cm。干旱湖泊沉積，主要由磚紅色塊狀泥巖與灰紅色中厚層粉砂質泥巖互層構成的韻律層組成。

圖5 鸚鴿嘴剖面白堊系層序地層劃分［35］Fig．5 The sequence stratigraphic division of Cretaceous in Yinggezui cross-section

S．9—S．10的低可容納空間體系域(LAST)為曲流河相沉積，主要由灰黃色及土黃色中厚層泥質砂巖與黃褐色中薄層砂質泥巖互層構成的韻律層組成。其中，下部泥質砂巖單元層厚30～50 cm;上部砂質泥巖單元層厚10～30 cm。高可容納空間體系域(HAST)為濱淺湖相沉積，主要由灰黃色中薄層泥質砂巖與黃褐色中厚層砂質泥巖互層構成的韻律層組成。其中，下部泥質砂巖單元層厚10～30 cm;上部砂質泥巖單元層厚40～70 cm。該層頂部被第四系黃土覆蓋，未到頂。

圖6 鸚鴿嘴剖面白堊系赤金堡組中下部地層特征a．底部沖積扇相礫巖地層;b．照片a的局部放大;c．濱淺湖相地層Fig．6 The characteristics of the low-middle Chijinpu Formation in Yinggezui cross-section

4 層序地層序列與祁連山隆升的沉積學響應

盆地往往與造山運動相伴而生，兩者存在密切的成因關系，造山運動不僅可以形成前陸盆地，同時還可以為盆地提供大量沉積物，所以盆地充填序列往往是構造運動的物質表現［36-48］。因此，造山帶與沉積盆地存在耦合關系，即受控于統一的地球動力學系統，在運動方式成鏡像或其他協調的方式形成的一對盆地和造山帶中，統一的地球動力學背景是盆山耦合的原因和基礎［49］。造山帶的構造演化對盆地的沉降和沉積物類型有非常強烈的控制作用，而盆地本身的發展也對山脈隆升和剝蝕施加影響［50］。因此，鑒于兩者的這種鏡像關系，通過對地層的綜合研究來推測造山帶的構造演化具有切實可行的理論基礎。

在上文對鸚鴿嘴剖面白堊紀地層系統分析的基礎上，下文對研究區白堊系的階段性沉積特征轉變進行總結，并從層序形成機制和氣候轉變的角度對白堊紀祁連山的階段性隆升特征進行了推測。

4．1 鸚鴿嘴剖面白堊紀地層特征

鸚鴿嘴剖面白堊系可以分為3個沉積階段，即赤金堡組沉積期、下溝組沉積期和中溝組沉積期。

赤金堡組分兩部分，中下部4個三級層序(S．1—S．4)以發育大套濱湖相風成砂巖為特征區別于上部的2個三級層序(S．5和 S．6)。另外，S．5和 S．6的HAST為灰黑色炭質泥巖地層組成的濱淺湖沉積。下溝組以紅層沉積的發育為特征，主要由河流相砂巖層、濱淺湖相砂泥巖層和干旱湖泊相泥巖層組成，其中干旱湖泊相泥巖層中偶見石膏透鏡體和透鏡層，最為典型的是發育大量濱湖相風成砂巖，成為區域性地層對比的重要標志。中溝組主要由辮狀河和濱淺湖相地層序列組成，辮狀河相粗碎屑地層組成三級層序的LAST單元，濱淺湖相細碎屑地層構成三級層序的HAST單元。與赤金堡組和下溝組相比，湖泊相細碎屑沉積地層明顯增厚。

綜上所述，研究區的下白堊統，在厚度較為穩定而且沉積相特征相對較為一致的中溝組之下，發育了一個較為特殊的風成砂巖沉積序列。如果根據中溝組三級層序的LAST不發育沖積扇礫巖以及HAST中風成砂巖缺乏的特點，將其解釋為潮濕氣候背景下的產物;那么，下溝組紅層地層組成的風成砂巖序列，則代表了干旱氣候背景下的沉積序列。因此，鸚鴿嘴剖面下白堊統中特殊的沉積相構成所表征的層序地層序列，成為典型的白堊紀溫室效應時期特殊的大氣環流格局影響下、受區域構造運動控制的陸相層序地層序列。

4．2 層序形成機理與祁連山隆升的沉積學響應

鸚鴿嘴剖面白堊系的每一個三級層序，都形成于基準面逐漸上升的過程，構成總體向上變細的沉積序列，為山前凹陷快速填充過程的產物，這符合許多學者［51-54］所倡導的陸相層序模式，尤其是陸相層序的非常規體系域劃分，即 LAST和 HAST概念體系［26-27，55-57］。但是，從 LAST 階段的沖積體系到 HAST階段的湖泊體系所組成的沉積序列，以及大套風成砂巖地層的出現，又與前人基于河流沉積樣式的“非常規體系域”概念框架存在很大差異，代表特殊的構造和氣候背景下形成的碎屑巖沉積序列。該復雜構造和氣候背景主要包括:①差異性構造運動，可以控制沉積物供給和河流梯度變化，并通過調整可容納空間大小控制層序的發育形態;②氣候旋回，可以改變河流排泄量和沉積載荷形式。赤金堡組中下部和中溝組出現的紅色色調風成砂巖地層，可以解釋為祁連山快速隆升，在背風坡形成的“焚風效應”產物。“焚風效應”是指氣流翻過山嶺時在背風坡絕熱下沉而形成干熱的風。總之，在研究區構造運動對層序的發育發揮主導作用，氣候旋回扮演輔助者的角色。根據鸚鴿嘴剖面白堊系沉積特征的階段性變化，以及三級層序構架單元的有序疊加樣式，推測祁連山在早白堊世經歷了下列四個隆升階段。

第一，祁連山幕式隆升階段。在早白堊世早期的赤金堡組沉積期，祁連山的幕式加載和隆升造成山前撓曲沉降，形成沉積物可容納空間，并且由于隆升高度不足以阻擋來自西南方向的暖濕氣流而造成較大的降雨量，所以赤金堡組的三級層序下部的LAST基本上都由大套沖積扇相礫巖層和辮狀河相砂巖層組成。隨著祁連山的持續隆升和山前坳陷盆地的不斷下降，增大的地形高差阻擋了西南方向的暖濕氣流，并在背風坡產生“焚風效應”，堆積了一套濱湖相風成砂巖組成的HAST單元。這種加載隆升過程形成了赤金堡組中下部的4個三級層序(S．1—S．4)。隨著時間推移，祁連山隆升的強度有所減弱，地形高差減小，無法阻擋西南方向的暖濕氣流，所以赤金堡組上部的2個三級層序(S．5和S．6)的HAST為濱淺湖相灰黑色炭質泥巖，不發育風成砂巖。

第二，祁連山快速加載隆升階段。侏羅紀末期至白堊紀，岡底斯地塊與北方大陸的碰撞，造成青藏高原南部一定幅度的隆升，并在青藏高原東北方向產生“焚風效應”而造成干旱氣候在歐亞大陸擴展［58-59］。類似的情況也可能出現在早白堊世下溝組沉積期，因為經過赤金堡組沉積期的隆升，祁連山已經上升到一定高度，阻止了西南方向暖濕氣流的侵入，所以祁連山背風坡的斷陷盆地，在“焚風效應”的影響下，堆積了大套磚紅色濱湖相風成砂巖地層，構成下溝組三級層序中特殊的HAST單元。

第三，祁連山均衡穩定隆升階段。中溝組沉積期，祁連山進入了均衡穩定的隆升階段，隆升過程趨于穩定，隆升強度和幅度減弱，隆升高度減小，未能阻擋來自西南方向的暖濕氣流，從而使研究區轉變成一個潮濕氣候背景，所以中溝組不發育風成砂巖，并且山前沉積盆地相對更加穩定，堆積了大套湖泊相地層。

第四，祁連山卸載階段。在早、晚白堊世過渡期，全球巖石圈進入了異常活躍期，大洋高速擴張以及大型火成巖省的發育是該階段的主要特征［59-61］。在此背景下，作為青藏高原北緣邊界的祁連山逐漸轉變為卸載過程。山前擠壓撓曲逐漸轉變成地殼均衡反彈的作用過程，使研究區地殼區域性抬升為剝蝕區，故張掖市鸚鴿嘴剖面不發育上白堊統。

5 結論

(1)研究區早白堊世地層發育受祁連山階段性隆升控制，形成了一套特征迥異的碎屑巖地層，從下往上可以劃分為赤金堡組、下溝組和中溝組，其形成環境可以歸納為沖積扇和洪積扇、辮狀河、曲流河、湖泊和干旱湖泊5個相帶。

(2)鸚鴿嘴剖面下白堊統，自下往上可以識別出10個三級層序，每個三級層序都包括LAST和HAST兩個非常規體系域。其中部分三級層序底部發育沖積扇相礫巖層，頂部出現濱湖相風成砂巖層，成為研究構造控制的陸相層序劃分的一個典型實例。

(3)從層序形成的階段性特征可以看出，研究區早白堊世經歷了從半干旱氣候—干旱氣候—潮濕氣候的演變，同時也在一定程度上反映出祁連山幕式隆升—快速隆升—均衡穩定隆升的階段性隆升特征。其中，風成砂巖是祁連山隆升過程中形成的“焚風效應”的產物，是氣候轉變的典型物質記錄。在早、晚白堊世的過渡階段，祁連山的快速強烈隆升造成研究區地殼區域性抬升，轉變為剝蝕區，所以整體缺失上白堊統。總之，鸚鴿嘴剖面下白堊統層序地層序列，是特殊的構造運動和氣候背景控制下的產物，與祁連山的階段性隆升具有沉積學上的響應關系。

(4)將鸚鴿嘴剖面下白堊統三級層序的形成機制及沉積相單元與祁連山的階段性隆升結合起來分析，對今后區域性構造活動與地層堆積的復雜響應機制的研究具有重要的借鑒意義。希望本文起到拋磚引玉的作用，可以為祁連山隆升乃至青藏高原隆升的沉積學及環境效應的進一步研究提供基礎資料。

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