APP下载

鄂尔多斯盆地南缘晚古生代沉积物源及其对秦岭造山带北部演化的指示

2017-09-25李树霞王誉婉王金元

关键词:造山本溪物源

李树霞, 向 芳, 张 瑶, 王誉婉, 王金元

(油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059)

鄂尔多斯盆地南缘晚古生代沉积物源及其对秦岭造山带北部演化的指示

李树霞, 向 芳, 张 瑶, 王誉婉, 王金元

(油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059)

鄂尔多斯盆地南缘位于华北克拉通盆地的西南部,其形成演化和沉积过程与华北克拉通南侧秦岭造山带的活动有紧密的联系。晚古生代沉积的物源特征能够帮助提取关于秦岭造山带的演化信息。基于对鄂尔多斯盆地南缘澄城和韩城2条出露本溪组—石千峰组的剖面岩石学特征的详细研究,从岩石性质、碎屑特征、重矿物组合和碎屑组分的Dickinson三角图解等方面进行分析讨论,获得了鄂尔多斯盆地南缘晚古生代物源的详细信息,并揭示了秦岭造山带北部晚古生代的演化过程。研究表明,本溪组—太原组的物源为秦岭造山带中的华北板块南缘带;山西组—石千峰组的物源来自于北秦岭构造带,物源区有向南迁移的特征。晚泥盆-晚石炭世商丹带的点接触初始碰撞造成华北板块南缘发生抬升,早二叠世秦岭造山带进入面接触碰撞阶段,造成北秦岭弧后盆地和岛弧带依次发生隆升,成为鄂尔多斯南缘沉积区的主要物源供给区。扬子板块与华北板块自东向西剪刀状的碰撞,造成鄂尔多斯南缘沉积的山西组—下石盒子组的古流向由南东-北西方向朝南西-北东方向的转变。

鄂尔多斯盆地;晚古生代;物源;秦岭造山带

鄂尔多斯盆地是中国形成历史最早、演化时间最长的沉积盆地之一,盆地中北部上古生界物源、沉积、储层、成藏规律研究程度比较高,相对而言,盆地南部研究程度比较低[1]。在南部上古生界的物源分析方面,近年来开展了一些工作,但研究层位主要集中在二叠纪的石盒子组[2-6],其次为山西组[5-6];对于上石炭统本溪组、下二叠统太原组的物源研究则相对较少。在已有的研究中,前人虽然从岩石学特征、主元素、痕量元素、稀土元素、古流向、碎屑锆石U-Pb年龄等方面讨论了盆地南部上古生界的物源与北秦岭有关,但研究较为笼统,少见分层位讨论岩石学特征中蕴含的物源差异性。

鄂尔多斯盆地南缘位于华北巨型克拉通盆地的西南部,其形成演化与华北克拉通南侧秦岭造山带的活动有密切的联系[7],因此晚古生代沉积的物源特征能够帮助提取关于秦岭造山带的演化信息。已有的研究认为,盆地南缘砂岩含量的变化反映出北秦岭在早二叠世早期和晚二叠世晚期隆升速度较快,早二叠世晚期和晚二叠世早期相对较慢[7];盆地南部物源在早中二叠世主要与被动大陆边缘相联系,石千峰组沉积期逐渐与活动大陆边缘相联系,在北秦岭造山带范畴内曾发育了一个由被动板块边缘向主动板块边缘的构造转换过程[8]。这些认识的提出,能够从沉积学的角度为秦岭造山带的演化研究提供重要参考。但总的来看,前人在此方面的研究较少,研究还不够系统和详细。

对秦岭造山带形成演化方面的研究,不同的研究人员有不同的认识[5]:(1)秦岭造山带是由加里东期华北板块和扬子板块拼合而成,商丹断裂带是两板块拼合的缝合带[9-13]。(2)华北板块和扬子板块在泥盆纪发生拼合[14-16]。(3)华北和扬子两大陆块在晋宁运动完成拼合,晚元古宙以来是统一大陆基础上的裂谷、拗陷海槽[17-21]。(4)秦岭古洋域在前寒武纪俯冲消减,并造成华北板块和扬子板块的拼合,古生代之后是板内裂谷发育时期[22-23]。(5)秦岭造山带经历了Z-O1期板块扩张作用、O2-D2期的俯冲收敛、D3-C2期点接触碰撞、C3-P期面接触碰撞和T1-2期陆-陆全面碰撞、T2-3期全面碰撞形成的复合型大陆碰撞造山带等阶段[24-26]。(6)秦岭经历了新元古代—早古生代的古大陆裂解、洋盆形成、俯冲碰撞造山,晚古生代—三叠纪的板内伸展及晚三叠世—新生代的陆内叠覆造山3个重要的演化阶段[27]。由此可见,虽然对于秦岭造山带的研究已经非常丰富和深入,但在一些关键性的问题上还存在争议,因此从沉积学的视角来开展以反演构造过程的沉积响应研究是有必要的。

1 区域地质概况

研究区位于华北板块南部、鄂尔多斯盆地南缘。采样剖面位于陕西东南部的澄城三眼桥和韩城薛峰川(图1),剖面中涉及的层位从老到新依次为上石炭统本溪组、下二叠统太原组和山西组、中二叠统下石盒子组和上石盒子组、上二叠统石千峰组(图2)。本溪组主要为灰色细粒砂岩夹泥岩,太原组主要为深灰、灰黑色砂岩,山西组主要灰褐色砂岩夹泥岩,下石盒子组主要为黄绿、灰绿色砂岩夹泥岩,上石盒子组主要为黄绿色砂岩及粉砂岩,石千峰组主要为灰紫、浅灰绿色、黄绿色、暗紫红色砂岩夹暗紫红色泥岩。沉积环境从本溪组、太原组的海岸潮坪环境过渡为山西组—石千峰组湖泊三角洲环境,并出现三角洲平原到三角洲前缘的波动变化(图2)。

图1 区域地质特征及剖面位置图Fig.1 Sketch map showing regional geological feature and cross section location(据闫建平[5])F1.宝鸡—潼关上冲推覆带; F2.洛南—栾川断裂带; F3.商丹缝合带

图2 研究区代表性剖面晚古生代沉积综合柱状图Fig.2 Comprehensive sedimentary column of late Paleozoic from representative sections of the study area(根据野外实测及闫建平[5]资料综合编制)

区域构造上,采样剖面往南为秦岭造山带,按照前人的划分从北往南依次为以宝鸡—潼关上冲推覆带和洛南—栾川断裂带为界的华北板块南缘带、位于洛南—栾川断裂带和商丹缝合带之间的北秦岭构造带、商丹缝合带和勉略缝合带之间的南秦岭构造带、勉略缝合带以南的扬子板块北缘构造带(图1)[5]。华北板块南缘带由上太古界太华群组成结晶基底,盖层主要发育中元古界长城系和蓟县系、上元古界青白口系和震旦系、中寒武统、上石炭统、二叠系和三叠系[5]。华北板块南缘带主要出露的地层是以震旦系—下古生界陶湾群为代表的一套与裂陷岩浆型被动陆缘密切相关的火山岩及沉积岩组合[28]。北秦岭构造带自北向南依次出露中—上元古界宽坪变质杂岩群、下古生界二郎坪变质沉积-火山岩群、古元古界秦岭岩群、下古生界松树沟蛇绿岩片和丹凤岩群[5,28]。各岩群之间均以大型韧性—韧脆性剪切带和断裂为界,相互叠置,局部断续残留强变形、未变质或弱变质的石炭系—二叠系—三叠系和侏罗系,并有浅变质泥盆系残留[46-47]。北秦岭构造带可细分为北秦岭弧后杂岩带和北秦岭岛弧杂岩带,弧后杂岩带可能是新元古代晚期—泥盆纪弧后盆地的产物,岛弧杂岩带为古生代岛弧及其增生的不同时代和性质的古洋隆块体[28]。

2 研究方法

物源研究方法已经比较成熟,主要有区域沉积学方法、古水流方法、岩石学与矿物学法、地球化学法、同位素年龄法等。本研究主要在对野外样品进行详细薄片鉴定的基础上,利用碎屑成分和结构特征、石英消光类型、长石类型、岩屑成分、重矿物组合特征,进行母岩类型分析,确定物源区;利用Dickson图解,详细讨论物源区的构造背景。通过前人研究资料的对比,确定不同层位在物源上的变化特征,从而提取出物源区构造演化的信息。

3 鄂尔多斯盆地南缘晚古生代沉积物源分析

通过对2个剖面不同层位岩石薄片资料的详细统计,获得反映物源特征的岩性、重矿物特征和物源区构造背景的Dickson图解。

图3 薛峰川、三眼桥剖面晚古生代砂岩三角分类图Fig.3 Triangular plot for the late Paleozoic sandstone classification from two profiles in Xuefengchuan and Sanyanqiao (砂岩分类命名标准据曾允孚[48])

3.1 岩石类型

根据岩石薄片资料可以发现,上石炭统本溪组和二叠系太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组的砂岩分选性主要为中等—好;本溪组—下石盒子组的磨圆度以次棱角—次圆状为主,上石盒子组和石千峰组以次圆状为主;粒度主要为细—中粒,个别层段中可见粗—中粒。在岩石类型上,以长石岩屑砂岩、岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主,但不同层段的岩石类型有所差别(表1、 表2、图3),表现为从本溪组至太原组,由岩屑砂岩、长石岩屑砂岩变为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主;山西组至石千峰组,岩石类型从岩屑砂岩变为长石岩屑砂岩,最后变为岩屑石英砂岩:均显示岩石的成分成熟度和结构成熟度有变好的趋势。

表2 不同层位岩石类型统计表Table 2 Statistics of rock types for different strata

3.2 碎屑的物源特征

根据研究区岩石薄片资料的统计发现,不同层位的砂岩中石英质碎屑平均质量分数(w)大多在40%~55%,包括单晶石英和多晶石英。不同层位的单晶石英中都可见具有波状消光特征的颗粒(图4-A)。多晶石英以石英岩(图4-B)为主,燧石少见。石英质碎屑的特征反映其来源主要为变质岩,其次为岩浆岩和沉积岩。通过计算不同层位单晶石英的平均含量发现,除了山西组有所降低以外,其他从老地层到新地层有递增的趋势,其中石千峰组的石英含量增加明显(图5),反映出从本溪组至太原组、山西组至石千峰组,岩石中稳定成分有增加的趋势。

研究区砂岩中的长石碎屑包括钾长石和斜长石,质量分数为1%~20%;长石类型以具有聚片双晶的斜长石为主,其次为黏土化的正长石和具格子状双晶的微斜长石:反映其来源与变质岩密切相关,且具有花岗岩和沉积岩来源。不同层位长石含量的平均值反映出,除山西组长石含量比较高外,其他组有递减的趋势(图6),这与石英质碎屑含量变化的趋势一致。

不同地层中,岩屑主要为变质岩(质量分数为7%~15%);其次为火成岩,大多是一些酸性岩浆岩(质量分数为1%~9%);沉积岩碎屑含量较少(质量分数为1%~6%)。火成岩包括中—酸性喷出岩(图4-C)、花岗岩(图4-D)和极少量的中基性岩浆岩屑(在本溪组中出现)(图4-E);变质岩中可见板岩、千枚岩、云母石英片岩(图4-F)、石英岩,偶见片麻岩、麻粒岩和糜棱岩(图4-G)。从不同层位岩屑类型和含量的统计发现(图7),从本溪组到石千峰组,除山西组外,岩浆岩和变质岩碎屑均有变少的趋势,而山西组中出现的酸性岩浆岩明显增加。

从上述分析发现,研究区2个剖面的不同地层中,在石英、长石、岩屑的类型上是基本相同的,反映母岩为来自于不同变质程度的变质岩、岩浆岩,以及沉积岩,应该具有相似的物源区。但在碎屑的含量上,不同组具有差别,总的反映出成分成熟度逐渐增加的趋势,代表物源区有逐渐远离沉积区的变化特征。此外,本溪组—太原组和山西组—石千峰组之间具有不同的碎屑含量变化趋势,反映本溪组—太原组和山西组—石千峰组之间具有明显的不同物源亚区或物源构造背景的变化。

图4 显微镜下碎屑特征Fig.4 Microphotographs showing debris characteristics (A)波状消光石英,10×,(+),薛峰川剖面,上石盒子组; (B)石英岩,20×,(+),三眼桥剖面,下石盒子组; (C)酸性喷出岩碎屑,20×,(+),薛峰川剖面,山西组; (D)花岗岩碎屑,20×,(+),薛峰川剖面,下石盒子组; (E)黏土化的中基性岩浆岩碎屑,20×,(+),薛峰川剖面,本溪组; (F)白云母石英片岩,20×,(+),三眼桥剖面,本溪组; (G)糜棱岩, 具核幔结构, 10×, (+),三眼桥剖面,下石盒子组; (H)锆石, 20×, (+), 三眼桥剖面,山西组; (I)黝帘石, 10×,(+),薛峰川剖面,下石盒子组

图5 不同层位单晶石英含量统计图Fig.5 Statistics of the content of single crystal quartz in different strata

图6 不同层位长石含量统计图Fig.6 Statistics of the content of feldspar in different strata

图7 不同层位岩屑类型和含量统计图Fig.7 Statistics of the type and content of rock debris in different strata

3.3 重矿物特征与物源分析

通过薄片鉴定发现,不同层位的砂岩中,重矿物主要为少量的锆石(图4-H)、榍石、绿帘石、黝帘石(图4-I)。重矿物多为自形晶或棱角状,少量有微磨圆,反映其搬运距离较短。根据重矿物组合特征,锆石和榍石一般来源于酸性岩浆岩,而绿帘石和黝帘石一般来源于变质岩。因此,重矿物所反映的物源区特征与主要碎屑成分分析所得结论相吻合。另外,根据重矿物锆石的U-Pb年龄分析发现[5],盆地南部二叠系锆石年龄主要为2.5~1.6 Ga和1 600~542 Ma。这与北秦岭岩石Sm-Nd同位素年龄或锆石U-Pb年龄值(2.2~1.8 Ga和1.4~0.9 Ga)、宽坪群的同位素年龄值(986~1 872 Ma)[29]有一定的相似性,但与Xia等[30]所得北部阴山地块孔兹岩系碎屑锆石的峰值年龄(2.06 Ga、1.94 Ga和1.89 Ga)有明显的差距,因此可以推断,研究区山西组—石千峰组的物源与北部阴山地块无关,而与北秦岭的宽坪群有亲缘性。

3.4 物源区的构造属性分析

沉积盆地与物源区的分布格局受大地构造的影响,因此沉积盆地内沉积物碎屑组分和结构特征与物源区大地构造性质必然有着密切联系[4],而Dickinson三角图解是研究物源区大地构造性质的常用方法。

通过统计本溪组—石千峰组样品的碎屑组分数据(表3)及结合Dickinson三角图(图8),其显示特征如下:(1)在Qt-F-L(图8-A)和Qm-F-Lt(图8-B)图解中,绝大部分砂岩样品点基本都落入再循环造山带物源区,但显示出从本溪组-太原组、从山西组-石千峰组,样品点逐渐向Qt或Qm端点靠近的趋势。(2)在Qm-P-K图解中(图8-C),从本溪组—太原组、 从山西组-石千峰组,样品点显示出从环太平洋-火山岩组区变化到大陆块物源区隆起基底物源部分。(3)通过Qp-Lv-Ls图解(图8-D)可以发现,物源区的构造属性较为复杂,本溪组-太原组具有混合造山带砂岩、俯冲带复合体物源、碰撞缝合带及褶皱逆掩物源。

表3 碎屑组分的统计数据Table 3 Statistical data of clastic components

Qt.石英颗粒总数(Qm+Qp); Qm.单晶石英; Qp.多晶石英质碎屑(包括燧石); F.单晶长石总数(P+K); P.斜长石; K.钾长石; Lt.多晶质岩屑(L+Qp); L.不稳定岩屑(Lv+Ls); Lv.火山岩碎屑(火山岩、变火山岩、浅成岩); Ls.沉积岩和变质岩碎屑(燧石和硅化灰岩除外)。

图8 不同层位的Dickinson三角图解Fig.8 Dickinson triangular plot for different strata(作图方法据Dickinson[35])Qt.石英颗粒总数(Qm+Qp); Qm.单晶石英; Qp.多晶石英质碎屑(包括燧石); F.单晶长石总数(P+K); P.斜长石; K.钾长石; Lt.多晶质岩屑(L+Qp); L.不稳定岩屑(Lv+Ls); Lv.火山岩碎屑(火山岩、变火山岩、浅成岩); Ls.沉积岩和变质岩碎屑(燧石和硅化灰岩除外)

Dickinson图解反映本溪组-石千峰组砂岩的物源区具有相似的构造背景,均来自于洋壳与陆壳的俯冲带及其相邻构造单元,以及后期形成的缝合带及褶皱逆掩带,这种构造背景与秦岭造山带相同。前人对鄂尔多斯南缘及北秦岭构造带中的石盒子组[3-5,31-34]进行物源研究认为,石盒子组的物源来自于北秦岭构造带。本溪组—太原组在岩性、重矿物和构造属性方面与山西组—石千峰组具有相似性,但又存在有一定差异,而与来自北部阿拉善—阴山古陆的相同层位的砂岩具有明显不同的特征[4],因此本溪组—太原组的物源也应该是来自其南部的秦岭构造带,但与山西组—石千峰组的物源区有一定的差异。

4 对秦岭造山带演化的指示

从前面的讨论可知,研究区2条剖面的砂岩均由秦岭造山带提供物源,但本溪组—太原组与山西组—石千峰组砂岩特征所反映的物源区存在一定的差异,这种差异反映了秦岭造山带演化过程对沉积区物质特征的影响。

前人的研究认为,本溪组到山西组的主要物源区为华北板块南缘,下石盒子组到石千峰组的物源基本来源于北秦岭地区活动大陆边缘背景下的隆起区[36]。研究区的本溪组和太原组具有相近的岩性特征,在碎屑成分的组成上,与华北板块南缘主要由千枚岩、砂岩、石英砂岩等组成的陶湾群有亲缘性。在研究区的本溪组中发现了可能来源于陕西宝山沟组中碱性玄武岩的中基性岩浆岩碎屑,因此推断这2套地层应该来自于华北板块南缘。山西组出现长石和酸性岩浆岩的突然增多,这种特征应该与母岩的岩性变化有关。北秦岭带从北向南主要出露宽坪岩群、二郎坪岩群、秦岭岩群和丹凤岩群。宽坪岩群的岩性主要为绿片岩—斜长角闪岩、云母石英片岩-片麻岩等[29];秦岭岩群主要为片麻岩、混合岩、黑云斜长变粒岩、斜长角闪岩[29]。这2个岩石单元中均含有丰富的长石,特别是斜长石。根据闫建平[5]提供的锆石U-Pb年龄资料分析发现,早于二叠纪的岩浆岩(350 Ma B.P.左右)只在北秦岭构造带出现,而在澄城和韩城地区的山西组和石盒子组中存在相同年代的锆石,这些锆石被认为只能来源于北秦岭构造带。因此说明,从山西组开始,物源区向南迁移变为北秦岭构造带。

本溪组—太原组中石英等稳定成分的增加、物源区从碰撞缝合带及褶皱逆掩物源变化为俯冲带复合体物源,说明华北板块南缘地区存在活动大陆边缘的物源,且物源不断南移。山西组—石千峰组,从火山弧造山带物源演变为混合造山带,再变化为碰撞缝合带及褶皱逆掩物源,说明北秦岭带也存在活动大陆边缘和洋壳俯冲有关的物质;且岩石中石英成分的不断增加,反映了剥蚀作用不断南移的过程。

虽然本研究不能给出华北板块南缘和北秦岭构造带演化阶段的具体时间,但从华北板块南缘带中主要出露一套与裂陷岩浆型被动陆缘密切相关的陶湾群的时代为奥陶纪、北秦岭弧后杂岩带被认为是新元古代晚期—泥盆纪弧后盆地产物、北秦岭岛弧杂岩带形成时间跨度可能为奥陶纪—石炭纪[38],可以推测出华北板块南缘隆升形成物源区的时间晚于奥陶纪,北秦岭弧后杂岩带形成隆升剥蚀区的时代晚于泥盆纪,北秦岭岛弧杂岩带隆升的时代晚于石炭纪,3个构造带隆升的时间是向南变新的。

前人的研究认为秦岭地区在晚泥盆—晚石炭世,商丹带由点接触初始碰撞逐渐过渡为面接触碰撞阶段;在石炭纪末—二叠纪初,秦岭造山带进入面接触碰撞阶段。秦岭商丹带于晚石炭世到早二叠世开始挤压造山,从早二叠世开始,原来沿商丹带发育的残余海盆地全面封闭[5,39-41]。对商丹带花岗岩的研究认为[42],花岗岩成分具有向南迁移的特点,说明了古生代秦岭造山作用具有向南增生造山的特点。而古特提斯洋在秦岭造山的闭合来自于扬子板块与华北板块由东向西呈剪刀状碰撞造成了自东向西的闭合过程[24],闭合最终完成于晚三叠世[43]。

由上述讨论,作者认为,晚石炭世商丹带的点接触初始碰撞造成华北板块南缘发生抬升,成为鄂尔多斯南部沉积盆地提供物源的抬升区;而此时,北秦岭构造带还是弧后盆地和岛弧区。早二叠世开始,秦岭造山带进入面接触碰撞阶段,秦岭微板块向北的推进力造成北秦岭弧后盆地和岛弧带依次发生隆升,代替华北板块南缘带成为鄂尔多斯南缘沉积区的主要物源供给区(图9)。由于扬子板块与华北板块是自东向西呈剪刀状形式碰撞的,因此隆升的地形会出现由东高西低向西高东低的转变,从而造成在鄂尔多斯南缘沉积中,山西组的古水流方向主要为南东-北西向,而下石盒子组中古水流方向转变为南西-北东向(图2)。

图9 华北板块南缘和北秦岭带晚古生代演化示意图Fig.9 Diagram showing late Paleozoic evolution of southern margin of the North China Plate and the North Qinling Orogenic Belt(根据陈衍景[44]、周鼎武[12]、张国伟[45]综合编绘)

5 结 论

a.从岩石类型、岩石中石英、长石、岩屑的类型和变化特征分析可以发现,从本溪组至太原组、山西组至石千峰组,分别显示出岩石中稳定成分增加的趋势。山西组中的酸性岩浆岩碎屑有明显的增加,且具有不同的碎屑含量变化趋势,反映太原组和山西组之间具有明显不同的物源亚区或物源构造背景的变化。

b.从岩石中碎屑的特征、重矿物的特征和砂岩组分Dickinson三角图解分析可以发现,研究区2条剖面中本溪组—石千峰组的物源均来自南部的秦岭造山带。其中本溪组—太原组的物源为秦岭造山带中的华北板块南缘带;山西组—石千峰组的物源来自于北秦岭构造带,物源区有向南迁移的特征。

c.晚石炭世商丹带的点接触初始碰撞造成华北板块南缘发生抬升,而此时,北秦岭构造带还是弧后盆地和岛弧区。早二叠世秦岭造山带进入面接触碰撞阶段,造成北秦岭弧后盆地和岛弧带依次发生隆升,成为鄂尔多斯南缘沉积区的主要物源供给区。扬子板块与华北板块自东向西剪刀状形式的碰撞,造成鄂尔多斯南缘从山西组到下石盒子组中的古水流方向由南东-北西向转变为南西-北东向。

在绘图和数据整理工作上得到了陈孝全同学的帮助,在此表示感谢!

[1] 屈红军,马强,高胜利,等.鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析[J].地质学报,2011,85(6):980-985. Qu H J, Ma Q, Gao S L,etal. Controls of provenance and depositional facies on sandbody distributions of the Upper Paleozoic in Southeast Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 85(6): 980-985. (in Chinese)

[2] 杨仁超,韩作振,樊爱萍,等.鄂尔多斯盆地东南部二叠系碎屑岩物源分析[J].山东科技大学学报(自然科学版),2007,26(3):1-4. Yang R C, Han Z Z, Fan A P,etal. Provenance analysis of clastic rocks in Permian System at southeast area of Ordos Basin[J]. Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science), 2007, 26(3): 1-4. (in Chinese)

[3] 肖建新,孙粉锦,何乃祥,等.鄂尔多斯盆地二叠系山西组及下石盒子组盒8段南北物源沉积汇水区与古地理[J].古地理学报,2008,10(4):341-354. Xiao J X, Sun F J, He N X,etal. Permian Shanxi Formation and Member 8 of Xiashihezi Formation in Ordos Basin: Palaeogeography and catchment area for sediments derived from north and south provenances[J]. Journal of Palaeogeography, 2008, 10(4): 341-354. (in Chinese)

[4] 陈全红,李文厚,刘昊伟,等.鄂尔多斯盆地上石炭统—中二叠统砂岩物源分析[J].古地理学报,2009,11(6):629-640. Chen Q H, Li W H, Liu H W,etal. Provenance analysis of sandstone of the Upper Carboniferous to Middle Permian in Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2009, 11(6): 629-640. (in Chinese)

[5] 闫建平.鄂尔多斯盆地南部晚古生代沉积-构造演化及天然气勘探潜力研究[D].西安:西北大学档案馆,2010. Yan J P. Sedimentary-Tectonic Evolution and Gas-Potential Exploration of Late Paleozozic in Southern Ordos Basin[D]. Xi’an: The Archive of Northwestern University, 2010. (in Chinese)

[6] 廖志伟,陈洪德,陈安清,等.鄂尔多斯盆地南部二叠系山西组二段泥岩稀土元素特征及地质意义[J].石油天然气学报,2011,3(9):7-12. Liao Z W, Chen H D, Chen A Q,etal. The characteristics and geological implications of rare earth elements in mudstone of Permian P1sh2in the southern Ordos Basin[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2011, 33(9): 7-12. (in Chinese)

[7] 陈世悦.华北地块南部晚古生代至三叠纪沉积构造演化[J].中国矿业大学学报,2000,29(5):537-540. Chen S Y. Sedimentary-tectonic evolution from late Paleozoic to Triassic in the south of north China Block[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2000, 29(5): 537-540. (in Chinese)

[8] 陈全红,李文厚,刘昊伟,等.鄂尔多斯盆地晚古生代沉积岩源区构造背景及物源分析[J].地质学报,2012, 86(7):1150-1162. Chen Q H, Li W H, Liu H W,etal. Tectonic setting and provenance analysis of late Paleozoic sedimentary rocks in the Ordos Basin[J]. Acta Geologica Sinica, 2012, 86(7): 1150-1161. (in Chinese)

[9] 李春昱,刘仰文.秦岭及祁连山构造发展史[C]//国际交流地质学术讨论会文集.北京:地质出版社,1978:174-187. Li C Y, Liu Y W. The tectonic history of Qinling Mountains and Qilian Mountains[C]//Symposium Papers on International Communication on Geology. Beijing: Geological Publishing House, 1978: 174-187. (in Chinese)

[10] 许志琴,卢一伦,汤耀.东秦岭造山带的变形特征及构造演化[J].地质学报,1986,1(3):237-247. Xu Z Q, Lu Y L, Tang Y. Deformation characteristics and tectonic evolution of the East Qinling Mountains orogenic belt[J]. Acta Geologica Sinica, 1986, 1(3): 237-247. (in Chinese)

[11] 任纪舜,张正坤,牛宝贵,等.论秦岭造山带-中朝与扬子陆块的拼合过程[C]//秦岭造山带学术讨论会论文选集.西安:西北大学出版社,1991:99—100. Ren J S, Zhang Z K, Niu B G,etal. Discussion of the Qinling Orogenic belt: The Merging progress between the Sino-Korean block and the Yangtze block[C]//Symposium Papers on the Qinling Orogenic Belt. Xi’an: Northwestern University Press, 1991: 99-100. (in Chinese)

[12] 周鼎武,张成立.论北秦岭加里东期造山作用[J].西北大学学报(自然科学版),1994,2(3):245-250. Zhou D W, Zhang C L. Disscussion on Caledonian orogeny in the North Qinling[J]. Journal of Northwestern University (Natural Science), 1994, 24(3): 245-250. (in Chinese)

[13] 周鼎武.区域地质综合研究的方法与实践——鄂尔多斯盆地-秦岭造山带地质野外实习指导书[M].北京:科学出版社,2002. Zhou D W. Method and Practice of Comprehensive Study of Regional Geology: Practice Guidance of Field Practice for the Ordos Basin-the Qinling Orogenic Belt[M]. Beijing: Science Press, 2002. (in Chinese)

[14] Mattauer M, Matte Ph, Malavieille J,etal. Tectonics of the Qinling Belt: Build-up and evolution of eastern[J]. Asia Nature, 1985, 317: 496-500.

[15] 黄萱,吴利仁.陕西地区岩浆岩Nd、Sr同位素特征及其与大地构造发展的联系[J].岩石学报,1990,5(2):1-11. Huang X, Wu L R. Nd-Sr isotopes of granitoids from Shanxi Province and their significance for tectonic evolution[J]. Acta Petrologica Sinica, 1990, 5(2): 1-11. (in Chinese)

[16] 高山,张本仁,谷晓明,等.华北与扬子板块志留-泥盆纪对接的沉积地球化学证据[J].中国科学(D辑),1991(6):645-651. Gao S, Zhang B R, Gu X M,etal. Sedimentary geochemical evidence for docking in Silurian-Devonian of North China and Yangtze plates[J]. Sci China (Ser D), 1991(6): 645-651. (in Chinese)

[17] 杨志华.秦岭造山带的构造格架及有关问题讨论[C]//秦岭造山带学术讨论会论文选集.西安:西北大学出版社,1991:148—158. Yang Z H. Discussion on the tectonic framework and other related issues of the Qinling Orogenic Belt[C]// Symposium Papers on Qinling Orogenic Belt. Xi’an: Northwestern University Press, 1991: 148-158. (in Chinese)

[18] 杨志华,王北颖.抽拉逆冲岩片构造——秦岭造山带的新模式[J].地球科学,1993,18(5):565-575. Yang Z H, Wang B Y. Drawng thrusting sheet tectonics: A new model for Qinling Orogenic Belt[J]. Earth Science, 1993, 18(5): 565-575. (in Chinese)

[19] 杨志华.秦岭造山带发展演化阶段的新认识[J].地质力学学报,1995,1(3):38-45. Yang Z H. A new viewpoint on the evolution stages of Qinling Orogennic Belt[J]. Journal of Geomechanics, 1995, 1(3): 38-45. (in Chinese)

[20] 杨志华.秦岭造山带南北向构造及有关问题的讨论[J].地质论评,1997,43(1):10-16. Yang Z H. The N-S-trending tectonics in the Qingling orogen and problems concerned[J]. Geological Review, 1997, 43(1): 10-16. (in Chinese)

[21] 杨志华,李勇,苏生瑞,等.论陆内造山作用和陆内造山带[J].矿物岩石,2001,21(3):160-172. Yang Z H, Li Y, Su S R,etal. On the intracontinental orogenic process an in intracontinental orogenic belt[J]. Journal of Mineral & Rock, 2001, 21(3): 160-172. (in Chinese)

[22] 马杏垣,张家声,白瑾,等.中国前寒武纪历史过程中构造样式的变化[C]//国际前寒武纪地壳演化讨论会论文集(第1集).北京:地质出版社,1986: 1-29. Ma X H, Zhang J S, Bai J,etal. The change of tectonic styles during of Pre-Cambrian history in Chinese[C]//The First Volume of International Symposium Papers on the Evolution of the Crust in the Pre-Cambrian Period. Beijing: Geological Publishing House, 1986: 1-29. (in Chinese)

[23] 张维吉,孟宪恂,胡健民,等.祁连-北秦岭造山带结合部位构造特征与造山过程[M].西安:西北大学出版社,1994. Zhang W J, Meng X X, Hu J M,etal. Structural Features and Orogenic Processes of the Combined site of the Qilian and the North Qinling Orogenic Belt[M]. Xi’an: Northwestern University Press, 1994. (in Chinese)

[24] 张国伟,张宗清,董云鹏.秦岭造山带主要构造岩石地层单元的构造性质及其大地构造意义[J].岩石学报,1995,11(2):101-104. Zhang G W, Zhang Z Q, Dong Y P. Nature of main tectono-lithostratigraphic units of the Qinling Orogen: Implications for the tectonic evolution[J]. Acta Petrologica Sinica, 1995, 11(2): 101-104. (in Chinese)

[25] 张国伟,孟庆任,于在平,等.秦岭造山带的造山过程及其动力学特征[J].中国科学(D辑),1996,26(3):193-200. Zhang G W, Meng Q R, Yu Z P,etal. Orogenic process and dynamic characteristics of the Qinling Orogenic Belt[J]. Sci China (Ser D), 1996, 26(3): 193-200. (in Chinese)

[26] 张国伟,张本仁,袁学诚,等.秦岭造山带与大陆动力学[M].北京:科学出版社,2001:706-724. Zhang G W, Zhang B R, Yuan X C,etal. Qinling Orogenic Belt and Continental Dynamics[M]. Beijing: Science Press, 2001: 706-724. (in Chinese)

[27] 冯益民,曹宣铎,张二朋,等.西秦岭造山带结构造山过程及动力学——1∶100万西秦岭造山带及邻区大地构造说明书[M].西安:西安地图出版社,2002. Feng Y M, Cao X Y, Zhang E P,etal. Orogenic Process and Dynamics of the West Qinling Orogenic Belt: Specification of Tectonic Structures of the West Qinling Orogenic Belt and Adjacent Areas in 1∶1 000 000[M]. Xi’an: Xi’an Map Publishing House, 2002. (in Chinese)

[28] 王宗起,闫全人,闫臻,等.秦岭造山带主要大地构造单元的新划分[J].地质学报,2009,83(11):1527-1540. Wang Z Q, Yan Q R, Yan Z,etal. New division of the main tectonic units of the Qinling Orogenic Belt, central China[J]. Acta Geologica Sinica, 2009, 83(11): 1527-1540. (in Chinese)

[29] 任军锋.北秦岭(陕西段)古生代构造体制转换研究[D].西安:西北大学档案馆,2003. Ren J F. Paleozic Tectonic Transformation of the North Qinling Belt in Shanxi Province[D]. Xi’an: The Archive of Northwestern University, 2003. (in Chinese)

[30] Xia X P, Sun M, Zhao G C,etal. LA-ICP-MS U-Pb geochronogy of detrital zircons from the Jining Complex, North China Craton and its tetonic significance[J]. Precambrian Research, 2006, 144(3/4): 199-212.

[31] 杨仁超,韩作振,樊爱萍,等.鄂尔多斯盆地东南部二叠系碎屑岩物源分析[J].山东科技大学学报(自然科学版),2007,26(3):1-4. Yang R C, Han Z Z, Fan A P,etal. Provenance analysis of clastic rocks in Permian System at southeast area of Ordos Basin[J]. Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science), 2007, 26(3): 1-4. (in Chinese)

[32] 屈红军,马强,高胜利,等.鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析[J].地质学报,2011,85(6):980-985. Qu H J, Ma Q, Gao S L,etal. Controls of provenance and depositional facies on sandbody distributions of the Upper Paleozoic in Southeast Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 85(6): 980-985. (in Chinese)

[33] 罗婷婷.鄂尔多斯南缘及邻区石盒子组、延长组沉积期盆地原型及演化[D].西安:西北大学档案馆,2011. Luo T T. Prototype and Evolution of Shihezi Formation, Yanchang Formation Basin in South Ordos and Its Adjacent Region[D]. Xi’an: The Archive of Northwestern University, 2011. (in Chinese)

[34] 罗婷婷,周立发.鄂尔多斯盆地二叠纪石盒子组沉积期南部沉积边界探讨[J].高校地质学报,2014,20(1):139-150. Luo T T, Zhou L F. Discussion on the southern boundary of the Permian Shihezi Formation in the Ordos Basin[J]. Geological Journal of China Universities, 2014, 20(1): 139-150. (in Chinese)

[35] Dickinson W R. Provenance of North American Phanerozoic sandstones in relation to tectonic settings[J]. Bulletin of the Geological Society of America, 1983, 94(2): 222-235.

[36] 邓昆.鄂尔多斯盆地中央古隆起的形成演化与天然气聚集的关系[D].西安:西北大学档案馆,2008. Deng K. Formation and Tectonic Evolution of Central Paleouplift of Ordos Basin and Its Relationship to Gas Accumulation[D]. Xi’an: The Archive of Northwestern University, 2008. (in Chinese)

[37] 王涛,王晓霞,田伟,等.北秦岭古生代花岗岩组合、岩浆时空演变及其对造山作用的启示[J].中国科学(D辑),2009,39(7):949-971. Wang T, Wang X X, Tian W,etal. North Qinling Paleozoic granite associations and their variation in space and time: Implications for orogenic processes in the orogens of central China[J]. Sci China (Ser D), 2009, 39(7): 949-971. (in Chinese)

[38] 王宗起,高联达,王涛,等.北秦岭陶湾群新发现的微体化石及其对地层时代的限定[J].中国科学杂(D辑),2007,37(11):1467-1473. Wang Z Q, Gao L D, Wang T,etal. Discovery of new microfossils in Taowan Group at the North Qinling Mountains and its limitation on strata formation age[J]. Sci China (Ser D), 2007, 37(11): 1467-1473. (in Chinese)

[39] 张国伟,董云鹏,姚安平.秦岭造山带基本组成与结构及其构造演化[J].陕西地质,1997,15(2):1-14. Zhang G W, Dong Y P, Yao A P. Basic composition and structure of the Qinling Orogenic belt and its tectonic evolution[J]. Geology of Shanxi, 1997, 15(2): 1-14. (in Chinese)

[40] 张国伟,孟庆任,刘少峰,等.华北地块南部巨型陆内俯冲带与秦岭造山带岩石圈现今三维结构[J].高校地质学报,1997,3(2):129-142. Zhang G W, Meng Q R, Liu S F,etal. Huge intracontinental subduction zone at south margin of north china block and present 3-D lithospheric framework of the Qinling Orogenic Belt[J]. Geological Journal of China Universities, 1997, 3(2): 129-142. (in Chinese)

[41] 陈世悦.华北地块南部晚古生代—三叠纪盆山耦合关系[J].沉积与特提斯质,2000,20(3):37-43. Chen S Y. The basin-range coupling in southern North China block during the late Palaeozoic to Triassic[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2000, 20(3): 37-43. (in Chinese)

[42] 张本仁,骆庭川,高山,等.秦巴岩石圈构造及成矿规律地球化学[M].武汉:中国地质大学出版社,1994. Zhang B R, Luo T C, Gao S,etal. The Structure of Lithosphere and Geochemistry of Metallogenic Regularity in Qinling-Dabashan Area[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1994. (in Chinese)

[43] Yin A, Nie S Y. A Phanerozoic paliinspastic reconstruction of China and its neighboring regions [C]// The Tectonic Evolution of Asia. Cambridge: Cambridge University Press, 1996: 442-485.

[44] 陈衍景.秦岭印支期构造背景、岩浆活动及成矿作用[J].中国地质,2010,37(4):855-865. Chen Y J. Indosinian tectonic setting, magmatism and metallogenesis in Qinling Orogen, central China[J]. Geology in China, 2010, 37(4): 855-865. (in Chinese)

[45] 张国伟,董云鹏. 中国大陆构造中的西秦岭-松潘大陆构造特征[J].地学前缘,2004,11(3):23-32. Zhang G W, Dong Y P. Western Qinling-Songpan continental tectonic node in China’s continental tectonics[J]. Earth Science Frontiers, 2004, 11(3): 23-32. (in Chinese)

[46] 裴放.北秦岭晚古生代海槽与华北陆块石炭-二叠纪含煤岩系[J].中国区域地质,1998,17(4):385-389. Pei F. Late Paleozoic north Qinling trough and Permian-Carboniferous coal measures of the North China Block[J]. Regional Geology of China, 1998, 17(4): 385-389. (in Chinese)

[47] 裴放,王凌云.东秦岭古生代生物古地理[J].古地理学报,2006,8(1):1-15. Pei F, Wang L Y. Biopalaeogeography of the Paleozoic in East Qinling Mountains[J]. Journal of Palaeogeography, 2006, 8(1): 1-15. (in Chinese)

[48] 曾允孚,夏文杰.沉积岩石学[ M].北京:地质出版社,1986. Zen Y F, Xia W J. Sedimentary Petrology[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1986. (in Chinese)

ProvenanceanalysisofthelatePaleozoicsedimentsinsouthmarginoftheOrdosBasinanditsindicationtoevolutionofthenorthofQinlingOrogenicBeltinChina

LI Shuxia, XIANG Fang, ZHANG Yao, WANG Yuwan, WANG Jinyuan

StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China

The formation, evolution and sedimentary characteristics in the south margin of Ordos Basin are closely related to the activities of the Qinling Orogenic Belt in the south of North China Cratonic Basin. Provenance characteristics of late Paleozoic sediments in the area are studied so as to extract information on the evolution of the Qinling Orogenic Belt. Based on petrological characteristics from two field sections of Benxi-Shiqianfeng Formation in Chengcheng and Hancheng, provenance information of the late Paleozoic sediments in southern Ordos Basin and evolution process of the north Qinling Orogenic Belt in late Paleozoic is obtained through analysis of rock compositions, grain compositions, heavy mineral compositions and tectonic setting discrimination by Dickinson triangular diagrams. It reveals that the provenance of Benxi-Taiyuan Formation is originated from the southern margin of the Qinling Orogenic Belt of North China Plate, and the provenance of Shanxi-Shiqianfeng Formation is originated from the north Qinling tectonic belt. Initial point collision of Shangdan belt during late Devonian and late Carboniferous period resulted in the uplift of the southern margin of the North China Plate. From early Permian, Qinling Orogenic Belt entered into surface collision stage and resulted in uplift of the north Qinling back-arc basin and island arc belt successively, which became the main provenance of the south margin of Ordos Basin. The east-west collision like scissors between the Yangtze plate and the North China Plate resulted in the change of paleocurrent direction from northwest in the Shanxi Formation to northeast in the Lower Shihezi Formation.

Ordos Basin; late Paleozoic; provenance research; Qinling Orogenic Belt

P512.2; P542 [

] A

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.05.09

1671-9727(2017)05-0589-13

2017-02-16。

成都理工大学优秀创新团队培育计划项目(KYTD201703)。

李树霞(1990-),女,硕士,古生物与地层学专业, E-mail:lishuxia3900@foxmail.com。

向芳(1974-),女,博士,教授,主要从事沉积学研究, E-mail:cdxiangfang@126.com。

猜你喜欢

造山本溪物源
汶川震区寿溪河流域崩滑物源演化特征分析
黑龙江省造山带研究:关于洋壳俯冲造山和陆壳碰撞造山磨拉石的认识*
柴达木盆地北缘造山型金矿成矿条件及找矿潜力
九寨沟震区泥石流物源特征研究
强震区泥石流物源演化指标选取及规律分析
与侵入岩有关的金矿床与造山型金矿床的区别
非洲东南部造山型金矿成矿环境与资源潜力分析
本溪博物馆藏金代铜镜再认识
本溪红叶
本溪:理顺体制让基层稳定了