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【摘 要】六盘山盆地位于一个十分复杂的大地构造位置,其大地构造位置属华北板块的南部边缘,同时又是青藏高原的东北缘,对其地质演化的研究具有重要的意义。
通过研究,本文认为六盘山盆地是一个继承性盆地,中晚侏罗世时期,由此前印支运动晚期形成的香山南麓、窑山、炭山等山间断陷盆地逐渐合而为一形成,在白垩纪进一步发展的。早白垩世六盘山盆地发育演化大致经历了四个时期:初期(三桥组)发育了冲积扇相沉积;早期(和尚铺组—李洼峡组)发育了滨浅湖相沉积;中期(马东山组)湖泊发育到鼎盛时期;晚期(乃家河组)为湖泊衰亡期。白垩系早期盆地以伸展拉张为主,早白垩世晚期的燕山晚期构造运动,使早白垩地层产生宽缓褶皱及断裂,是六盘山第一次隆起。
【关键词】构造;沉积;盆地演化史
中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009―914X(2013)35―620―01
1. 区域地质概况
六盘山盆地大地构造位置处于秦祁昆地槽褶皱区西缘走廊过渡带。区内地质构造较为复杂,断裂发育。东部以龙首——六盘深大断裂带为界,与鄂尔多斯台坳相连;西南以南华山——西华山深大断裂为界,与北祁连秦岭褶皱造山相接。西北端延伸与河西走廊对应。北部以营盘水--同心——彭堡大断裂为界。
盆地北宽南窄,形似漏斗,其形态严格受深大断裂带控制,为中新生代断坳盆地。北部为香山、烟筒山隆起,东部为“南北古脊梁”隆起,南部为六盘山隆起,西南部为西华山、南华山、月亮山隆起。
六盘山盆地大地构造位置
2.六盘山盆地地质特征
2.1 地层特征
六盘山地区白垩纪地层厚度大,出露层序完整且横向上露头连续,良好的天然剖面比比可见。自下而上划分为:三桥组、和尚铺组、李洼峡组、马东山组和乃家河组。
本论文对其中的寺口子、火石寨、泾源崆峒山、石岘子、六盘山等露头进行了详细的观测和实测。现结合各露头沉积特征将白垩系各组地层岩性及其特征概述如下。
2.1.1 三桥组(Ks)
区内本组主要出露于西吉县月亮山火石寨、山河镇,固原县和尚铺,同心县青山、窑山,泾源县沙塘川等地。三桥组岩性单一,主要由紫红色厚层一块状砾岩、角砾岩夹砂岩组成。本组与下伏安定组(或更老地层)呈不整合接触。
2.1.2 和尚铺组(Kh)
本组以紫红色砂岩、粉砂岩为主,其厚度自东北同心县青山、窑山一带至南部和尚铺一带厚度渐增,碎屑岩粒度由粗变细。与上覆李洼峡组连续沉积,一般以大量出现杂色泥岩、泥灰岩、砂岩始即为本组顶界。与下伏三桥组呈整合接触。
2.1.3 李洼峡组(Kl)
本组由杂色(灰、灰黄、灰绿、紫红等)泥岩、泥灰岩和少量砂岩组成,与下伏以紫红色砂岩、粉砂岩为主的和尚铺组连续沉积。
2.1.4 马东山组(Km)
六盘山区马东山组沉积范围较广,以固原马东山最发育,厚达1431米。本组为灰、灰绿(蓝灰)色泥岩、泥灰岩、鲕状灰岩组合,灰岩透镜体在剖面上的形态为下层面平直、上层面波浪状鼓謦形似草帽,故习称草帽状灰岩(亦有文献称波浪状灰岩)。与下伏李洼峡组呈整合接触。
2.1.5 乃家河组(Kn)
本组为蓝灰、灰绿色砂岩、泥岩、泥灰岩夹石膏层,上部常夹紫红色砂岩、泥岩等,其野外宏观色调较下伏马东山组深,以蓝灰一灰绿色为主(风化后又多呈灰黄色),基本不含草帽状灰岩、鲕状灰岩。与下伏马东山组呈整合接触。
2.2 构造特征
2.2.1 褶皱
六盘山盆地位于著名的宁南弧形构造带内,区内地质构造较为复杂,断裂发育。盆地主体构造为六盘山复式背斜,东至龙首?——六盘深大断裂带,向南延伸至甘肃平凉和陕西陇县境内西以南华山——西华山深大断裂为界。构成背斜主体的地层是白垩系六盘山群,其形成与燕山运动晚期为一北北西向展布的褶皱,并伴随有断裂活动。
2.2.2 断裂
六盘山盆地断裂平面上有北北西向、北西向及北东向三组断裂系,前两者为盆地中主要断裂。控制断裂发育的构造运动主要有两期:第一期为印支晚期—燕山中期;第二期主要为晚燕山期—喜山期。控制区域构造格架的断裂共有4条,分别为:
1、南华山——西华山深大断裂
断裂由甘肃毛毛山、黄家洼山东延至宁夏西华山、南华山、马东山和泾源县城,呈北北西向转近南北向展布,斜交与龙首—六盘深断裂带,它由两个断裂带组成,中夹两华凸起,宽5-10公里。断面以南西倾为主,倾角60°,多表现为逆冲性质,有的资料认为推覆距离可达60公里。
2、青铜峡—固原深断裂
逆断层,走向 350°-360°,呈反“S”型展布,其中炭山—固原段为盆地东南边界。该段走向约 360°。该断层形成于前古生代,为正断层,晚侏罗世,受到由 SW 向 NE 强烈的挤压作用,断裂性质发生转变,表现为向东逆冲。
3、清水河断层
为中央坳陷与东部斜坡之界,走向80°-355°,向 NE 凸出呈弧形展布。六盘山段走向345°-355°,倾向西,断面下缓上陡,下部倾角 40°-45°,上部倾角 60°-80°,断开层位 Pz-R。由于地层的抬升剥蚀,断层在不同地方表现为不同的性质,如在固原地区,断层为正断层,而在其它地区,断层表现为逆冲断层。
4、烟筒山—窑山断层
逆断层,走向 285°-350°,向 NE 凸出呈弧形展布,在炭山一带与青铜峡—固原断层交汇。其中窑山—炭山段为盆地东北边界,该段走向340°-350°,倾向东,倾角70°,断开层位 Pz-R。
其余断层属次一级断裂构造,不一一赘述。至于北东向平移断层,主要是由于在喜山期受到来自西南方向的挤压应力造成六盘山盆地月亮山一带大量推覆逆掩构造的形成,沿应力方向形成一系列平移断层,致使大部分北西向断层被错断,平面上呈羽翼状展布。 3. 六盘山盆地白垩纪地质演化史讨论
3.1 沉积环境演化
根据前述岩性,六盘山盆地下白垩统自下而上沉积物粗度由粗变细,由纯碎屑岩过渡为泥质岩夹碳酸盐岩,顶部出现膏岩沉积,组成一个完整的沉积旋回;色调由砖红、紫红转为蓝灰、灰绿色,顶部复出现紫红色夹层,标志着沉积环境历经氧化—还原—氧化的演变历程;由此可以推断,早白垩世六盘山盆地发育演化大致经历了四个时期:初期(三桥组)发育了冲积扇相沉积;早期(和尚铺组—李洼峡组)发育了滨浅湖相沉积;中期(马东山组)湖泊发育到鼎盛时期,此时湖水最深,湖面最广,发育半深湖相沉积;晚期(乃家河组)为湖泊衰亡期,乃家河期末,晚期燕山运动使盆地抬升,湖泊迅速消亡,结束了早白垩世六盘山盆地的沉积演化历史。
3.2 构造演化
中晚侏罗世时期,此前形成的香山南麓、窑山、炭山等山间断陷盆地逐渐合而为一形成了六盘山盆地。在鄂尔多斯盆地西缘隆起形成“古脊梁”,分割了六盘山盆地与鄂尔多斯盆地,六盘山盆地进入相对独立的盆地演化阶段。
早白垩世盆地沉积时期同生断层发育,沉积物明显的受断裂控制,六盘山盆地内沉积序列所记录的构造环境也显示出下白垩统正旋回沉积序列,自下而上为砾岩、含砾砂岩、砂岩和泥岩,反映了湖盆逐渐扩张。因此,依据下白垩统同沉积断裂变形特征和沉积序列,可以确定早白垩世六盘山盆地是一个受近东西向引张应力场控制的断陷盆地。
早白垩世晚期的燕山晚期构造运动,构造应力体制发生转换,六盘山群六盘山断陷盆地发生构造反转,使早白垩地层产生宽缓褶皱及断裂,并缺失上白垩—古新世沉积,造成和第三系寺口子组和清水营组之间的角度不整合。该时期是六盘山盆地局部构造的第一次发育期,形成了一些低幅度背斜构造,是六盘山第一次隆起。
4.结论
本文根据六盘山盆地白垩系的改造特点,综合运用露头、地球物理资料对六盘山盆地的沉积、构造特征及盆地所处的大地构造背景等进行了深入研究,取得了以下主要结论和认识:
1、六盘山盆地是一个继承性盆地,中晚侏罗世时期,由此前形成的香山南麓、窑山、炭山等山间断陷盆地逐渐合而为一形成,在白垩纪进一步发展的。在鄂尔多斯盆地西缘隆起形成“古脊梁”,分割了六盘山盆地与鄂尔多斯盆地,六盘山盆地进入相对独立的盆地演化阶段。
2、白垩系早期盆地以伸展拉张为主,晚白垩系以来经历了2次规模较大的挤压改造运动。早白垩世晚期的燕山晚期构造运动,构造应力体制发生转换,六盘山群六盘山断陷盆地发生构造反转,使早白垩地层产生宽缓褶皱及断裂,是六盘山第一次隆起。
3、根据岩性、岩相特征,推演了早白垩世六盘山盆地的沉积演化历史,认为早白垩世六盘山盆地发育演化大致经历了四个时期:初期(三桥组)发育了冲积扇相沉积;早期(和尚铺组—李洼峡组)发育了滨浅湖相沉积;中期(马东山组)湖泊发育到鼎盛时期;晚期(乃家河组)为湖泊衰亡期。
参考文献:
[1] 陈孝雄,王友胜,龙国富.六盘山盆地西南缘逆冲推覆构造带综合物探研究天然气工业,2007,27(增A):399-401.
[2] 宁夏及邻区1:20万地质图说明书
[3] 汤锡元.陕甘宁盆地西缘逆冲推覆构造及油气勘探[M].西北大学出版社,1992.
[4] 温鐵华.六盘山盆地推覆体构造调查研究小结[R].长庆石油勘探局,1985.
[5] 殷占华,薛萍.六盘山盆地含油气系统[J].吐哈油气,2000,5(4):11-15.
[6] 霍福臣.《宁夏大地构造基本轮廓》(1:100万宁夏回族自治区大地构造图说明)
[7] 宁夏回族自治区地质局,1979.
[8] 宁夏回族自治区地质矿产局《宁夏岩石地层》中国地质大学出版社
[9] 宁夏回族自治区地质矿产局《宁夏回族自治区区域地质志》地质出版社
通过研究,本文认为六盘山盆地是一个继承性盆地,中晚侏罗世时期,由此前印支运动晚期形成的香山南麓、窑山、炭山等山间断陷盆地逐渐合而为一形成,在白垩纪进一步发展的。早白垩世六盘山盆地发育演化大致经历了四个时期:初期(三桥组)发育了冲积扇相沉积;早期(和尚铺组—李洼峡组)发育了滨浅湖相沉积;中期(马东山组)湖泊发育到鼎盛时期;晚期(乃家河组)为湖泊衰亡期。白垩系早期盆地以伸展拉张为主,早白垩世晚期的燕山晚期构造运动,使早白垩地层产生宽缓褶皱及断裂,是六盘山第一次隆起。
【关键词】构造;沉积;盆地演化史
中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009―914X(2013)35―620―01
1. 区域地质概况
六盘山盆地大地构造位置处于秦祁昆地槽褶皱区西缘走廊过渡带。区内地质构造较为复杂,断裂发育。东部以龙首——六盘深大断裂带为界,与鄂尔多斯台坳相连;西南以南华山——西华山深大断裂为界,与北祁连秦岭褶皱造山相接。西北端延伸与河西走廊对应。北部以营盘水--同心——彭堡大断裂为界。
盆地北宽南窄,形似漏斗,其形态严格受深大断裂带控制,为中新生代断坳盆地。北部为香山、烟筒山隆起,东部为“南北古脊梁”隆起,南部为六盘山隆起,西南部为西华山、南华山、月亮山隆起。
六盘山盆地大地构造位置
2.六盘山盆地地质特征
2.1 地层特征
六盘山地区白垩纪地层厚度大,出露层序完整且横向上露头连续,良好的天然剖面比比可见。自下而上划分为:三桥组、和尚铺组、李洼峡组、马东山组和乃家河组。
本论文对其中的寺口子、火石寨、泾源崆峒山、石岘子、六盘山等露头进行了详细的观测和实测。现结合各露头沉积特征将白垩系各组地层岩性及其特征概述如下。
2.1.1 三桥组(Ks)
区内本组主要出露于西吉县月亮山火石寨、山河镇,固原县和尚铺,同心县青山、窑山,泾源县沙塘川等地。三桥组岩性单一,主要由紫红色厚层一块状砾岩、角砾岩夹砂岩组成。本组与下伏安定组(或更老地层)呈不整合接触。
2.1.2 和尚铺组(Kh)
本组以紫红色砂岩、粉砂岩为主,其厚度自东北同心县青山、窑山一带至南部和尚铺一带厚度渐增,碎屑岩粒度由粗变细。与上覆李洼峡组连续沉积,一般以大量出现杂色泥岩、泥灰岩、砂岩始即为本组顶界。与下伏三桥组呈整合接触。
2.1.3 李洼峡组(Kl)
本组由杂色(灰、灰黄、灰绿、紫红等)泥岩、泥灰岩和少量砂岩组成,与下伏以紫红色砂岩、粉砂岩为主的和尚铺组连续沉积。
2.1.4 马东山组(Km)
六盘山区马东山组沉积范围较广,以固原马东山最发育,厚达1431米。本组为灰、灰绿(蓝灰)色泥岩、泥灰岩、鲕状灰岩组合,灰岩透镜体在剖面上的形态为下层面平直、上层面波浪状鼓謦形似草帽,故习称草帽状灰岩(亦有文献称波浪状灰岩)。与下伏李洼峡组呈整合接触。
2.1.5 乃家河组(Kn)
本组为蓝灰、灰绿色砂岩、泥岩、泥灰岩夹石膏层,上部常夹紫红色砂岩、泥岩等,其野外宏观色调较下伏马东山组深,以蓝灰一灰绿色为主(风化后又多呈灰黄色),基本不含草帽状灰岩、鲕状灰岩。与下伏马东山组呈整合接触。
2.2 构造特征
2.2.1 褶皱
六盘山盆地位于著名的宁南弧形构造带内,区内地质构造较为复杂,断裂发育。盆地主体构造为六盘山复式背斜,东至龙首?——六盘深大断裂带,向南延伸至甘肃平凉和陕西陇县境内西以南华山——西华山深大断裂为界。构成背斜主体的地层是白垩系六盘山群,其形成与燕山运动晚期为一北北西向展布的褶皱,并伴随有断裂活动。
2.2.2 断裂
六盘山盆地断裂平面上有北北西向、北西向及北东向三组断裂系,前两者为盆地中主要断裂。控制断裂发育的构造运动主要有两期:第一期为印支晚期—燕山中期;第二期主要为晚燕山期—喜山期。控制区域构造格架的断裂共有4条,分别为:
1、南华山——西华山深大断裂
断裂由甘肃毛毛山、黄家洼山东延至宁夏西华山、南华山、马东山和泾源县城,呈北北西向转近南北向展布,斜交与龙首—六盘深断裂带,它由两个断裂带组成,中夹两华凸起,宽5-10公里。断面以南西倾为主,倾角60°,多表现为逆冲性质,有的资料认为推覆距离可达60公里。
2、青铜峡—固原深断裂
逆断层,走向 350°-360°,呈反“S”型展布,其中炭山—固原段为盆地东南边界。该段走向约 360°。该断层形成于前古生代,为正断层,晚侏罗世,受到由 SW 向 NE 强烈的挤压作用,断裂性质发生转变,表现为向东逆冲。
3、清水河断层
为中央坳陷与东部斜坡之界,走向80°-355°,向 NE 凸出呈弧形展布。六盘山段走向345°-355°,倾向西,断面下缓上陡,下部倾角 40°-45°,上部倾角 60°-80°,断开层位 Pz-R。由于地层的抬升剥蚀,断层在不同地方表现为不同的性质,如在固原地区,断层为正断层,而在其它地区,断层表现为逆冲断层。
4、烟筒山—窑山断层
逆断层,走向 285°-350°,向 NE 凸出呈弧形展布,在炭山一带与青铜峡—固原断层交汇。其中窑山—炭山段为盆地东北边界,该段走向340°-350°,倾向东,倾角70°,断开层位 Pz-R。
其余断层属次一级断裂构造,不一一赘述。至于北东向平移断层,主要是由于在喜山期受到来自西南方向的挤压应力造成六盘山盆地月亮山一带大量推覆逆掩构造的形成,沿应力方向形成一系列平移断层,致使大部分北西向断层被错断,平面上呈羽翼状展布。 3. 六盘山盆地白垩纪地质演化史讨论
3.1 沉积环境演化
根据前述岩性,六盘山盆地下白垩统自下而上沉积物粗度由粗变细,由纯碎屑岩过渡为泥质岩夹碳酸盐岩,顶部出现膏岩沉积,组成一个完整的沉积旋回;色调由砖红、紫红转为蓝灰、灰绿色,顶部复出现紫红色夹层,标志着沉积环境历经氧化—还原—氧化的演变历程;由此可以推断,早白垩世六盘山盆地发育演化大致经历了四个时期:初期(三桥组)发育了冲积扇相沉积;早期(和尚铺组—李洼峡组)发育了滨浅湖相沉积;中期(马东山组)湖泊发育到鼎盛时期,此时湖水最深,湖面最广,发育半深湖相沉积;晚期(乃家河组)为湖泊衰亡期,乃家河期末,晚期燕山运动使盆地抬升,湖泊迅速消亡,结束了早白垩世六盘山盆地的沉积演化历史。
3.2 构造演化
中晚侏罗世时期,此前形成的香山南麓、窑山、炭山等山间断陷盆地逐渐合而为一形成了六盘山盆地。在鄂尔多斯盆地西缘隆起形成“古脊梁”,分割了六盘山盆地与鄂尔多斯盆地,六盘山盆地进入相对独立的盆地演化阶段。
早白垩世盆地沉积时期同生断层发育,沉积物明显的受断裂控制,六盘山盆地内沉积序列所记录的构造环境也显示出下白垩统正旋回沉积序列,自下而上为砾岩、含砾砂岩、砂岩和泥岩,反映了湖盆逐渐扩张。因此,依据下白垩统同沉积断裂变形特征和沉积序列,可以确定早白垩世六盘山盆地是一个受近东西向引张应力场控制的断陷盆地。
早白垩世晚期的燕山晚期构造运动,构造应力体制发生转换,六盘山群六盘山断陷盆地发生构造反转,使早白垩地层产生宽缓褶皱及断裂,并缺失上白垩—古新世沉积,造成和第三系寺口子组和清水营组之间的角度不整合。该时期是六盘山盆地局部构造的第一次发育期,形成了一些低幅度背斜构造,是六盘山第一次隆起。
4.结论
本文根据六盘山盆地白垩系的改造特点,综合运用露头、地球物理资料对六盘山盆地的沉积、构造特征及盆地所处的大地构造背景等进行了深入研究,取得了以下主要结论和认识:
1、六盘山盆地是一个继承性盆地,中晚侏罗世时期,由此前形成的香山南麓、窑山、炭山等山间断陷盆地逐渐合而为一形成,在白垩纪进一步发展的。在鄂尔多斯盆地西缘隆起形成“古脊梁”,分割了六盘山盆地与鄂尔多斯盆地,六盘山盆地进入相对独立的盆地演化阶段。
2、白垩系早期盆地以伸展拉张为主,晚白垩系以来经历了2次规模较大的挤压改造运动。早白垩世晚期的燕山晚期构造运动,构造应力体制发生转换,六盘山群六盘山断陷盆地发生构造反转,使早白垩地层产生宽缓褶皱及断裂,是六盘山第一次隆起。
3、根据岩性、岩相特征,推演了早白垩世六盘山盆地的沉积演化历史,认为早白垩世六盘山盆地发育演化大致经历了四个时期:初期(三桥组)发育了冲积扇相沉积;早期(和尚铺组—李洼峡组)发育了滨浅湖相沉积;中期(马东山组)湖泊发育到鼎盛时期;晚期(乃家河组)为湖泊衰亡期。
参考文献:
[1] 陈孝雄,王友胜,龙国富.六盘山盆地西南缘逆冲推覆构造带综合物探研究天然气工业,2007,27(增A):399-401.
[2] 宁夏及邻区1:20万地质图说明书
[3] 汤锡元.陕甘宁盆地西缘逆冲推覆构造及油气勘探[M].西北大学出版社,1992.
[4] 温鐵华.六盘山盆地推覆体构造调查研究小结[R].长庆石油勘探局,1985.
[5] 殷占华,薛萍.六盘山盆地含油气系统[J].吐哈油气,2000,5(4):11-15.
[6] 霍福臣.《宁夏大地构造基本轮廓》(1:100万宁夏回族自治区大地构造图说明)
[7] 宁夏回族自治区地质局,1979.
[8] 宁夏回族自治区地质矿产局《宁夏岩石地层》中国地质大学出版社
[9] 宁夏回族自治区地质矿产局《宁夏回族自治区区域地质志》地质出版社