大地构造背景及盆地演化

鄂尔多斯盆地是我国大型成气沉积盆地之一，面积约25万km²。在地理位置上，该盆地横跨陕、甘、宁、晋、内蒙古五省区，东以吕梁山为界，南临秦岭褶皱带，西界为桌子山－牛首山－罗山一线，北界为黄河断裂（图2-1）。

关于鄂尔多斯盆地的构造属性说法不一。传统槽台学说认为它是一个稳定的地台，北、西、南缘环绕地槽，板块学说认为它是华北板块中的一个地块或地体，西、南缘分属贺兰裂谷和秦岭裂谷。也有人认为它是一个古生代地台及台缘坳陷与中新生代台内坳陷叠合的克拉通盆地（李克勤，1992）。无论哪种观点，由地震剖面揭示的盆地结构为内部起伏不平但坡度平缓的西倾盆地（图2-2）。区域上北部边缘为伊盟隆起，南部边缘为渭北隆起，两者之间由东向西依次为晋西挠褶带、陕北斜坡、天环坳陷和西缘冲断构造带（图2-1）。

盆地演化可以分为以下6个阶段。

一、基底形成阶段（太古宙—古元古代）

鄂尔多斯盆地基底形成于太古宙至古元古代，在此期间经历了迁西、五台、吕梁及中条4次构造运动，导致基底岩系发生了变质作用、混合岩化作用与褶皱作用，形成了由麻粒岩相和绿片岩相组成的复杂变质岩系。其中集宁群是原始硅铝壳增生加厚的产物，属于古陆核雏形，Rb-Sr法测定的年龄值约为36.70亿年。在基底形成过程中，经历了两次大的构造变革，其中阜平运动导致古陆核形成，其后的五台运动使古陆核由塑性向刚性转变，由此古大陆定型并趋于稳定（图2-2）。由莫霍面等埋深线（图2-3）分析，地壳厚度由东南向西北逐渐增大，在YI9井—TSH1井—HUAN14井邻近区最厚可达43km。盆地结晶基底顶面形态为东高西低、北高南低，呈不对称形状（李克勤，1992）。

根据磁力异常和岩性特征，盆地结晶基底可分为三大部分。北部为深变质的麻粒岩相，由片麻岩、变粒岩和混合花岗岩组成，同位素年龄24亿年左右，呈现向南突出的近东西向之条带状异常（见中国石油地质志卷十二，长庆油田石油地质编写组，北京：石油工业出版社），代表盆地稳定的太古宙陆核。盆地东部为古元古代中等变质的片麻岩、片岩、大理岩等，同位素年龄约为20亿年，呈北东西向的宽缓异常带。西部为早元古代的浅变质岩，呈南北向的异常带。后两者稳定性较差。

盆地结晶基底的结构形态控制着沉积盖层及区域构造形态。

二、古大陆裂解作用阶段（中、新元古代）

在中元古代，古大陆发生裂解，沿盆地西南缘向海源－银川、延安－兴县、永济－祁家河产生了3个海槽，反映出的沉积厚度较大，分别为2500m、7335m和6227m，而一般厚度仅1000m。其中长城系为滨岸及滨海相碎屑岩，蓟县系为浅海相藻白云岩。三向裂谷呈“山”字形分布，其间为沉积厚度薄的乌审旗－庆阳隆起（250～1000m）和韩城隆起（18.4m）。

图2-1　鄂尔多斯盆地结构及构造分区图

（据李克勤，1992）

新元古代的晋宁运动使盆地升隆，故缺失青白口系地层，其后局部地区沉积了震旦系罗圈组的冰碛泥砾岩（有人认为是重力流沉积）。

图2-2　鄂尔多斯盆地基底结构图

1—太古宇分布区；2—新太古界分布区；3—古元古界下部分布区；4—古元古界分布区；5—古元古界上部分布区；6—边界断裂；7—古元古界下部边界；8—古元古界上部边界

三、克拉通内坳陷与边缘裂陷阶段（早古生代）

早古生代沿盆地西南缘张裂，形成了新的秦岭、祁连、贺兰海槽（参图2-4）。秦岭、祁连两支海槽发育，贺兰海槽为夭折的一支，成为坳拉谷。秦岭、祁连海槽内早古生代的沉积物厚度大。贺兰坳拉谷及盆地边缘为碎屑岩和碳酸盐沉积。盆地北部为古陆，盆内主要为陆表海碳酸盐沉积，厚度较薄，一般为800m左右。

早古生代是本课题研究的重要时代。沿东西向地质剖面（图2-4）可以看出，盆地内地层薄而两侧地层较厚，西缘没入贺兰坳拉谷内。其中寒武系地层由薄层灰岩、泥灰岩、灰绿色页岩、竹叶状灰岩和鲕粒灰岩组成，中央隆起部分地层缺失。早奥陶世发生了广泛的海侵，海水覆盖全区，沉积了一套浅灰、深灰色厚层灰岩、白云质灰岩、生物屑夹灰岩，夹页岩和膏盐岩。中奥陶世以后，秦岭、祁连海槽发生褶皱，盆内及贺兰坳拉谷长期隆起、整体抬升、遭受剥蚀，故缺失上奥陶统—下石炭统的地层，中奥陶世的沉积也局限于盆地东、西缘及贺兰坳拉谷内。

图2-3　鄂尔多斯盆地莫霍面埋深图/km

（据李克勤，1992）

四、克拉通坳陷与碰撞边缘形成阶段

包括晚古生代—中三叠世的演化阶段。由中石炭世开始，鄂尔多斯地块又发生沉降，以海陆交互相发育。中石炭世时，秦岭、祁连海槽关闭，在北祁连山褶皱带挤压下，西缘原加里东期形成的贺兰坳拉谷重新活动（图2-5）。

此期在坳拉谷及北祁连东褶皱带前沉积了活动型—克拉通型过渡相煤系地层。东部为克拉通内稳定型含煤层系。中部杭锦旗－吴旗－麟游一线为南北向隆起，将祁连与华北海分开。沉积地层西厚东薄，西部靖远组与羊虎沟组厚400～800m，在雀儿沟、中卫、乌达一带厚1100余米，东部本溪组仅20m左右。晚石炭世海侵范围扩大，祁连、华北海联通，仅乌兰格尔与平凉－麟游一带为陆，地层仍为西厚东薄，并明显向中央隆起超覆。早二叠世海水退出，发育煤沼相，夹浅海灰岩相；早二叠世晚期至中三叠世出现了河流、三角洲及湖泊沉积。

图2-4　鄂尔多斯及西缘早古生代构造演化图

图2-5　鄂尔多斯及西缘中晚石炭世贺兰坳拉谷形成机理

（据孙国凡，1989）

五、大型内陆湖盆发育阶段（晚三叠世）

晚三叠世，鄂尔多斯地块形成大型内陆淡水湖泊盆地。西部发育汝箕沟、石沟驿、安口窑三个凹陷，沉积厚度3000余米。北部为向南倾的斜坡，沉积厚度为800～1000m。南部为湖相沉积，沉积厚度1000～1400m。湖盆向东南开口。所谓鄂尔多斯西部前陆盆地实际上开始形成于此期，并在此期结束了内部古生代克拉通坳陷的发展史。

六、盆地分离与消亡阶段（早侏罗世—第四纪）

鄂尔多斯地块在印支旋回期整体抬升、遭受剥蚀，出现丘陵地貌，早侏罗世发育大型河流体系。

燕山旋回中期，西部受到挤压而使坳陷部位向东推移，同时东部逐渐隆起，从而由华北盆地游离出来，构成独立的鄂尔多斯盆地。其后在早白垩世沉积了边缘相带，厚度1000m左右。在盆地西部发生冲断作用，并在推挤作用下隆起，分隔了六盘山盆地。在喜马拉雅旋回期间，盆地周缘发生断陷，而盆地内部发生均衡上升，最终盆地消亡。五、六两个发育阶段也相当于前陆盆地发育阶段。分析盆地演化，主要目的在于从整体和全盆地的角度去把握。另一方面，巨层序和超层序往往受构造运动的控制，例如Sauk巨层序顶界就与加里东运动及秦岭、祁连海槽的褶皱与地块内部升隆作用有关，这些无疑对了解大地构造背景及盆地演化是很重要的。