鄂尔多斯盆地南缘平凉组软沉积变形特征及成因机制

牟秋环 宋立军 樊庆毅 王媛

【摘要】鄂尔多斯盆地南缘中奥陶统平凉组中发育大量软沉变形。然而，前人对其变形特征、过程及其机制缺乏细致的研究。本研究以陕西富平底店奥陶系剖面为例，精细研究了平凉组的软沉积变形特征，发现该软沉积变形发育于深海斜坡相带，经历了滑塌和滑移变形等变形过程，揭示鄂尔多斯盆地南缘中奥陶世平凉期可能处于由弧后坳陷向弧后裂陷、再向弧后坳陷转换的过渡构造环境。

【关键词】平凉组 软沉积变形 滑塌构造 滑移构造

软沉积变形是沉积物沉积之后，在固结成岩之前遭受沉积期某种动力作用而产生的软沉积变形构造。资料调查显示，国际上对沉积物构造的研究已经达到了一个很高的水平，相比之下，我国在沉积构造的专门研究方面近十几年成果则很少，水平也相对较低，且深度和系统性不够，因而影响也不大。

野外调查表明，鄂尔多斯盆地南缘平凉组薄层碳酸盐岩内发育大量滑塌、滑移软沉积变形。然而，对其软沉积变形特征、发育机理、形成地质背景的研究更加少，仅对其岩性、沉积环境进行过初步研究[1-4]。

研究选取位于鄂尔多斯盆地南缘的渭北隆起带中段的底店剖面，对其内平凉组软沉积变形的构造特征、形成机理、沉积环境以及地质意义加以研究，以期能全面地了解其形成时古地理环境和地质背景。

1 区域地质概况

平凉组也称赵老峪组，其分布于鄂尔多斯地区的西缘及南缘，呈“L”形展布，岩性以页岩、砂岩为主，次为石灰岩和白云岩 [2]。研究选择的底店奥陶系剖面位于鄂尔多斯盆地南缘的渭北隆起带中段 [3]，剖面内发育大量薄层碳酸盐岩及其角砾，厚度约30m。

2 软沉积变形构造特征

软沉积变形是沉积物在未固结成岩时或者沉积过程中发生的变形，主要有滑塌断层、滑塌褶皱、卷曲层理、压模、碟状等构造[6]。通过调查发现，研究区平凉组主要为薄片状和页状薄层灰岩，并夹杂多层黄绿色凝灰岩，主要发育有滑塌构造和滑移构造两种类型软沉积变形。

2.1 滑塌构造

滑塌构造是沉积岩层因重力滑脱发生的褶皱变形，同时伴有小型断层和角砾化现象。本剖面平凉组滑塌构造比较发育，滑塌形成的深灰色薄层状灰岩角砾混杂堆积，其内角砾最大可达70×10cm [7]。

2.2 滑移构造

滑移褶皱变形是在滑动变形沉积过程中重力挤压形成的褶皱变形构造，该变形岩层中的角砾很少。本剖面上可看到由平卧的向斜、斜歪背斜等褶皱变形（图1.a）。

向斜呈弓形弯曲状并且宽缓舒展，背斜狭窄扭曲，并且局部可见有次级小褶曲[8]。由小型的滑塌、滑移构造组成，局部地带可以完全由滑塌构造组成或其他类型的滑移构造组成（图1.b）。 3.1 变形序列

平凉组下部岩性以泥岩、灰岩为主，泥岩厚度较大。主要为灰—深灰色厚层块状砾屑灰质白云岩及白云岩，灰色中薄层状白云岩，具水平纹层的灰—黄灰色及灰黑色薄层中层状泥粉晶白云岩。单层厚度或呈厘米级的薄板状，或为毫米级的页状层。层间具泥质裂理，内部具水平纹层。本段中夹数层棕黄色凝灰岩，最下部夹具水平纹层的薄层硅质岩。这些特征表明，它们是在水体比较安静的深海环境沉积的，其原始沉积物可能是浅水台地上的灰泥。平凉组下部深度最大，沉积位置靠近盆地一侧。

平凉组中部主要为深灰色薄板状石灰岩和页状石灰岩夹角砾石灰岩（图1）。薄板状石灰岩主要为含“漂浮状”细砾的泥晶砂屑灰岩、泥晶粉屑灰岩和泥晶灰岩；页状石灰岩为泥晶粉屑灰岩、粉屑泥晶灰岩和泥晶灰岩的毫米级薄互层。薄板状石灰岩和页状石灰岩组成的巨砾和岩块，内部发育复杂的褶皱、错断和窗棂构造[9，10]。平凉组中部夹大量杂乱角砾石灰岩和粒序层角砾石灰岩，说明沉积位置在古斜坡边缘（图2），水深比下部的浅。

平凉组上部岩性以灰岩、泥灰岩为主。主要为深灰色薄板状石灰岩和页状石灰岩的不等厚互层。薄板状石灰岩含泥质较高，主要为浅灰色、灰色厚层块状“巨型”砾屑灰岩，下部夹黄绿色页岩、浅黄色含泥灰岩。“巨型”砾屑石灰岩的特点是：砾屑大小混杂，分选不好，一般砾径15cm左右，可达30～100cm或更大。砾屑磨圆差，大部分为次棱角状，砾屑边缘有的地方可见黄褐色圈。层理不清楚，为块状和巨厚层。平凉组的上部水深更浅，沉积位置可能在斜坡上部（图2）。