贺兰山地区中奥陶统樱桃沟组深水牵引流沉积的发现及其意义

鄂尔多斯盆地西缘贺兰山地区的中奧陶统樱桃沟组发育一套夹有碳酸盐滑塌重力流沉积的陆源碎屑浊积岩,研究程度颇高。笔者在野外调查过程中于樱桃沟组浊流沉积体发育的环境中发现了相当数量的交错层理,如大型交错层理,板状交错层理,波状、脉状、透镜状层理和波痕等,曾一度被前人解释为浅水沉积环境的识别标志。本文结合当时的古地理背景、沉积环境和区域构造演化特征,通过对樱桃沟组野外露头的详细描述和岩石特征的精细刻画以及对该组沉积序列的详细分析,认为上述疑似浅水沉积环境的交错层理实为底流(深水牵引流)对浊流改造的结果,并分别形成了内波、内潮汐沉积和等深流沉积,这在研究区为首次发现。据此将其归纳为7种岩石类型:(1)双向交错层理粉砂岩;(2)束状透镜体叠加的交错纹理粉砂岩;(3)具波状层理粉砂岩;(4)单向交错层理砂岩;(5)水流波痕细砂岩;(6)平行层理细-中砂岩;(7)大型交错层理细砂岩。其中,前5种岩石类型为内波、内潮汐沉积,后两种为等深流沉积。研究表明樱桃沟组为深水牵引流沉积(内波、内潮汐沉积、等深流沉积)、重力流沉积(碳酸盐滑塌角砾岩、浊积岩)和原地沉积的复合沉积,并建立了该区水道型内波、内潮汐沉积模式。

贺兰山地区中奥陶统樱桃沟组物源及构造背景分析

鄂尔多斯盆地西缘贺兰山地区的樱桃沟组发育一套夹有碳酸盐滑塌重力流沉积的陆源碎屑岩。由于缺少可靠的物源数据,对早古生代鄂尔多斯盆地西缘的构造背景尚未有定论。本文对樱桃沟组碎屑岩进行了地球化学及岩石学分析,砂岩碎屑组分特征表明,该组源区大地构造背景为再旋回造山带。常量元素和微量元素地球化学特征表明樱桃沟组的物源呈现双物源的特点。更进一步,樱桃沟组的稀土元素配分模式对比表明了樱桃沟组碎屑岩的物源来自阿拉善古陆和/或北祁连造山带。综合分析砂岩的常量元素、微量元素和稀土元素的地球化学特征,经构造判别图解,认为樱桃沟组物源区主要为主动大陆边缘,也有来自被动大陆边缘的信息,表明贺兰山地区业已受到北祁连早古生代造山带的影响。樱桃沟组与研究区周缘造山带稀土元素配分模式对比研究显示,前者与其北西部阿拉善古陆和南西部北祁早古生代连造山带花岗岩露头稀土元素配分模式一致,均表现为轻稀土富集,重稀土亏损的右倾模式,具有轻微的Eu负异常和明显的Tm负异常,结合中奥陶世鄂尔多斯西缘古水流和碎屑锆石年龄分布特征,认为樱桃沟组的物源主要来自祁连造山带,部分来自阿拉善古陆。

鄂尔多斯盆地西缘北部奥陶纪盆地原型：来自贺兰山和桌子山地区奥陶系的沉积响应

鄂尔多斯盆地西北缘贺兰山—桌子山地区奥陶纪盆地原型一直存在争议。因此,作为连接盆地与造山带的纽带,鄂尔多斯盆地西北缘奥陶系的沉积响应特点理应引起重视。贺兰山—桌子山地区奥陶系沉积组合普遍存在二元结构,即下部以发育台地相碳酸盐岩为特征,上部发育一套复理石沉积,代表了盆地原型从伸展向敛合发展的不同阶段。本文选取贺兰山—桌子山盆地东、西缘奥陶系两个代表性的剖面作为研究对象,结合当时的古地理背景和区域构造演化特征,通过野外露头的详细描述和岩石薄片矿物组分的鉴定,揭示了桌子山地区奥陶纪沉积环境的演变序列和贺兰山地区樱桃沟组的事件沉积特征。借助本文部分作者在桌子山地区同步采样获取的牙形石化石的最新成果,确定了桌子山地区奥陶系二元沉积组合界线处的精确时限为牙形石生物带Pygodus anserinus结束的位置,时间上为晚奥陶世桑比期最早期,接近中、上奥陶统界线的年龄(458.4±0.9 Ma,ICG 2014),这与前人对鄂尔多斯盆地西缘奥陶纪构造转换面(或是盆山转换面)的时限一致。通过对比研究认为樱桃沟组与其下伏地层构成的被动大陆边缘—复理石沉积序列结构实为前陆盆地序列,代表了贺兰山地区于中奥陶世已进入前陆盆地发育阶段,樱桃沟组复理石沉积序列中多套滑塌角砾岩夹层的存在和显微研究表明阿拉善陆块(?)逐渐靠近华北陆块过程中可能从阿拉善陆块(?)东缘(被动大陆边缘)垮塌的产物。而桌子山剖面奥陶系相同的二元沉积结构,同样对应了Sinclair前陆盆地地层模型的前两个阶段,暗示当时前陆盆地业已影响到了桌子山地区。综合分析表明,鄂尔多斯盆地西北缘奥陶纪构造体制由伸展转换为敛合的时限可能代表了阿拉善陆块与华北板块发生了初始碰撞。

巴彦浩特盆地东缘中奥陶统混合型深水重力流沉积层序及其旋回

作者在巴彦浩特盆地东缘中奥陶统樱桃沟组中识别出一套巨厚的混合型深水重力流沉积岩，包括碳酸盐滑塌角砾岩、递变细砾岩、砂质砾岩、经典浊积岩、灰绿色泥页岩等岩相类型。作者认为碳酸盐滑塌角砾岩是近源海底断裂陡崖下形成的碎屑裙的产物，而陆源碎屑－浊积岩是基岩古风化壳剥蚀而形成的一系列碎屑流－浊流沉积物。对其纵向序列进行分析后作者认为，该套岩层总体上相当于一个Ⅱ级旋回，代表拗拉槽强烈沉陷阶段的产物，为次一级的地壳升降旋回，主要受古构造因素控制，而每一陆源与内源沉积物混合体则相当于一个Ⅲ级旋回，代表一个低级次的海平面升降旋回。