宁夏贺兰山地区奥陶纪地层沉积环境演化规律探讨

宁夏贺兰山地区奥陶纪地层沉积环境演化规律探讨摘要:贺兰山地区奥陶纪地层发育良好,特征显箸。依据形成时间,其岩石地层序列自下而上划分为马家沟组、米钵山组2个组级岩石地层单位;出露于贺兰山中—南段,隶属华北西缘地层分区和祁连—北秦岭地层分区。笔者认为奥陶纪初期,海侵进一步扩大,海侵范围几乎含盖整个本区,形成了以碳酸岩盐为主的台地相沉积。后期沉积环境发生了明显变化,以碎屑岩、泥岩为主夹薄层灰岩、砾屑灰岩、角砾岩,属次深海大陆斜坡沉积。从岩石地层、地层层序、沉积相及沉积环境相演化序列总体看来,反映了一个海侵沉积序列演化规律。

关键词:奥陶纪岩石地层地层层序沉积环境演化规律贺兰山地区

贺兰山不但是构成宁夏、内蒙古两省的自然分界,也是我国河流内流区和外流区的分界,起着扼制西北寒风侵袭银川平原、阻挡腾格里沙漠东移的天然屏障作用。其大地构造位置位于秦祁昆造山系（Ⅳ）和华北陆块区（Ⅱ）2个Ⅰ级构造单元的过渡地区,地处鄂尔多斯陆块（Ⅱ-5）、北祁连弧盆系（Ⅳ-1）与阿拉善陆块（Ⅱ-7）3个Ⅱ级构造单元的接合部位[1]（图1）。综合地层区划属华北地层大区（Ⅴ）,大体贺兰山三关口向东南（牛首山以东、青龙山以西）至固原以东一线为界,西部属秦祁昆地层区（Ⅴ1）之祁连—北秦岭地层分区（Ⅴ12）;东北—东部属晋冀鲁豫地层区（Ⅴ4）之华北西缘地层分区（Ⅴ41）和鄂尔多斯地层分区（Ⅴ44）。

1 岩石地层

奥陶纪地层发育良好,层序特征明显,其岩石地层序列自下而上马家沟组、米钵山组。

1.1 马家沟组（Om）

马家沟组在贺兰山中—北段连续沉积于阿不切亥组之上,而在贺兰山南段本组未见底,与上覆米钵山组整合接触（局地断层接触）。由碳酸盐岩台地潮坪相沉积组成。

马家沟组层序特征明显;主要反映了5个基本层序。

(1)厚层砂屑微晶灰岩—薄纹层含砂屑微晶灰岩—钙质板岩向上变细变薄层序。

(2)厚—巨厚层含燧石条带砾屑微晶灰岩—薄层泥质条带微晶灰岩—中厚层微晶灰岩、白云岩层序。

(3)厚—巨厚层微晶砂屑灰岩—中薄层疙瘩状微晶（砂屑）灰岩向上变细（薄）层序。

(4)中厚—巨厚层含砾屑砂屑灰岩—厚—巨厚层含燧石条带鲕粒灰岩层序。

(5)巨厚层含燧石条带微晶砂屑灰岩、微晶鲕粒灰岩—泥质斑纹

砂屑微晶灰岩层序。

1.2 米钵山组（Omb）

本组岩性为浅灰—灰绿色薄—中厚层浅变质长石石英（杂）砂岩与板岩、粉砂质板岩不等厚互层,夹灰色薄层灰岩、灰岩、厚层—块状砾岩、砾屑灰岩、含砾板岩透镜体。其岩石组成较为庞杂,重力流和浊流沉积十分发育,岩相变化急剧,沉积厚度变化巨大,显示了典型的大陆斜坡相沉积特征。

米钵山组主要有下列7种基本层序。

(1)角砾岩层序。

(2)砾岩—板岩夹碳酸盐岩层序。

(3)含砾板岩—板岩夹碳酸盐岩层序。

(4)砂岩—板岩层序。

(5)块状砾屑灰岩—中厚层灰岩—薄层灰岩向上变薄变细层序。

(6)砾屑灰岩—板岩夹碳酸盐岩层序。

(7)板岩与灰岩互层层序。

2 沉积相、沉积环境及其演化

奥陶纪频临华北陆表海西缘,与华北腹地一样,发育一套由台地潮坪相—陆棚内缘斜坡相组成的陆表海沉积。

2.1 马家沟组沉积相及沉积环境

马家沟组为台地潮坪相沉积,可划分为潮上带和潮间带两个亚相。

潮上带发育于马家沟组下部。由浅灰、红灰、灰色薄—中层微晶—粉晶白云岩、角砾状白云岩、深灰色厚层微晶含灰质白云岩及少量浅黄灰、肉红色板岩组成。白云岩发育层纹构造,显示潮汐作用微弱,水动力能量很低。角砾状白云岩可能为沉积物脱水干涸而形成的角砾。

潮间带发育于中—上部。由深灰色中厚层—块状（含泥质网纹）微晶灰岩及少量深灰色泥质网纹、斑纹灰岩组成。

马家沟期（两河口晚期—大弯早期）,海侵达继续扩大,沉积了以碳酸岩盐为主的马家沟组,属碳酸岩盐台地潮坪相沉积。

2.2 米钵山组沉积相及沉积环境

米钵山组属次深海大陆斜坡相沉积,重力流沉积发育,可划分为浊

流和泥石流沉积。

浊流沉积该类沉积最为发育。由灰绿色薄—中层浅变质中—细粒长石石英砂岩和灰绿—深灰色板岩、粉砂质板岩组成。并可见由砂岩形成的粒序层理及不同粒度砂岩构成的韵律性较强的类复理石建造,发育鲍马序列（图2）。鲍马序列厚度变化在0.3～1.5 m之间,其中砂岩与泥岩的比例变化在5∶1～1∶2之间,多数序列中砂岩类厚度比泥岩厚度大,表明浊流沉积时是高流速的,而且可能接近浊流的物源区。从砂岩的成层厚度大、砂泥比值高（4∶1）等均可看出,米钵山组浊积岩是近源相的,属近基浊积岩。

泥石流沉积是米钵山组的主要沉积类型,由灰—灰绿色巨厚层—块状砾岩组成,其中砾石含量30%～70%不等,砾石成分以来源于台地上的各种灰岩为主,次为硅质岩、砂岩、板岩,砾径大小悬殊,一般5～20 cm,大者可达数米,有时见巨大岩块（漂砾）,砾石磨园差,以棱角—次棱角状为主,大小混杂堆积,无定向,无层理构造,反映浊积水道在平面上的迅速迁移,具泥石流沉积的典型特征,有些砾石之长轴直立,反映出泥石流具有较高的粘度。砾岩之填隙物为泥质、钙质和砂,基底—孔隙式胶结,杂基支撑。砾岩体呈透镜状产出,底面常与下伏岩层（板岩、灰岩）呈斜切或截切关系（创蚀面）,与上覆岩层截然。含砾板岩之砾石含量＜30%,显示不明显的递变层理和局部的砾石叠瓦状构造。

米钵山组除上述宏观沉积相外,在其中—上部还发育有块状砂岩

和下斜坡沉积（灰岩、板岩）。前者主要为厚—巨厚层浅变质长石石英砂岩,粒序层理不发育,常与典型浊积岩共生,属浊积扇扇顶辫状水道沉积;后者由薄层微晶灰岩、砾屑灰岩、砂屑灰岩和板岩组成,薄层灰岩发育滑塌构造及层间揉皱,滑动岩层变形强烈,具有典型的斜坡相沉积特征。

米钵山期（大弯晚期—庙坡期）,海侵达到高潮,范围扩大,华北海与祁连海连通,大体在大弯期末—牯牛潭期初始,直到宝塔期,本区南北发生了明显的分化,贺兰山南段沉积的米钵山组属大陆斜坡下部的深海—次深海沉积。沉积地球化学证据表明,米钵山组的物源具有活动陆缘及岛弧性质,综合考虑贺兰山地区所处的区域构造背景,物源可能来自南部的北祁连地区;生物地层表明,大弯期末开始牙形石动物种群由华北型转向华南型,反映了海侵方向有了明显的变化,海水由南向北侵入,体现了两个不同地层分区之沉积特点。故在空间上构成南北深而中段浅的强烈坳陷盆地格局。

3 结语

本文通过对奥陶纪岩石地层单位的时空分布分析,笔者认为奥陶纪初期,海侵进一步扩大,海侵范围几乎含盖整个本区,形成了以碳酸岩盐为主的台地相沉积（马家沟组）。大弯期末—庙坡期,贺兰山南段沉积环境有了明显变化,于马家沟组之上沉积了米钵山组,其厚度在