鄂尔多斯盆地中生代构造活动响应特征

鄂尔多斯盆地中生代构造活动响应特征
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曹佰迪,曹伟忠
(长安大学,陕西西安　710054)
摘　要:鄂尔多斯盆地现今的构造特征与古生代的构造面貌具有较大的差异,其构造的主要变革期发生于中生代。

本文通过对各时期古构造特征的详细编图分析,厘定了二叠纪末期石千峰组沉积时期是构造格局发生变化的初始阶段,古生代的构造格局以南北向构造线为主体,中生代的构造格局以东西向的构造线为主体。

同时,盆地内以及周缘造山带的岩浆活动、二叠系石千峰组的油气成藏时间都与这一主要构造变革期息息相关。

盆地西南部龙门构造的岩浆活动时间与秦岭造山带、阴山造山带的岩浆活动时间基本一致,受南北向构造应力的作用;盆地东部紫金山岩浆体的活动时间与西部贺兰山鼓鼓台岩浆体的活动时间基本一致,主要受东西向构造应力的作用,二者对应的时间分别为印支期和燕山期。

石千峰组中的包裹体均一温度峰值为160℃,相当于白垩纪末期,正是由于强烈的构造运动致使下部的原生油气藏遭受破坏,沿着断裂带而发生重新的运移聚集,进而形成了次生油气藏。

关键词:鄂尔多斯盆地;中生代;构造变革期;岩浆活动;油气成藏
中图分类号:P 542 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)05—0130—05 鄂尔多斯盆地是我国中西部典型的克拉通盆地,俗有构造沉积稳定之称,但构造的稳定性和活动性是一个对立统一的过程,也是相对于其它构造活动更为剧烈的裂谷盆地、前陆盆地的一个类比过程[1-3]。

通过对鄂尔多斯盆地中生代构造活动性的分析,可以更为明确的理解克拉通盆地并非一个稳定的地块,在其构造演化的某个阶段仍然存在强烈的构造变迁,
甚至构造格局的整体转换。

图1　鄂尔多斯盆地奥陶系顶面现今构造图
1　构造格局响应特征
鄂尔多斯盆地现今的构造面貌为一西倾的大单斜,古生代的构造面貌主要表现为中部高、东西低,
两坳夹一隆的构造格局(图1、图2)[4-6]。

现今的构造面貌和古生代的构造面貌存在较大的差异,中生代
为其构造变革的主要时期。

图2　鄂尔多斯盆地奥陶系顶面古构造图
1.1　南北向构造线为主体的发育阶段
古生代的构造格局主要受控于近南北向的中央古隆起,盆地构造线主体方向为南北向,其演化时间自中元古代至二叠纪末期。

鄂尔多斯盆地西缘在中元古代至奥陶世发育了一条北北东向的裂谷,它是秦祁大洋裂谷初始发育时的三叉裂谷的夭折支,称之为贺兰坳拉谷。

该裂谷带中元代比较发育,晚元古
代曾一度关闭,早寒武世在前期初始裂开的基础上进一步拉开,坳拉谷内沉积地层厚度达到2000m 以上,向盆地内很快减薄至百米以内。

在西部贺兰坳拉谷的扩张和南部陆缘海沉降作用下,其相邻的地块内形成了边缘隆起。

早石炭世,贺兰裂谷在古特提斯板块向北推挤的作用下,沿早期形成的断裂重新拉开复活,形成了碰撞谷,它是造山碰撞时大陆内部应变的结果,这种状态一直持续到石千峰期,贺兰裂谷关闭隆升,裂谷肩隆起变成了坳陷。

从古隆起的演化
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收稿日期5
作者简介曹佰迪(3),女,山东省潍坊市人,在读硕士研究生。

:2012-01-1:198-
过程来看,奥陶纪古隆起幅度最高,它与东西侧坳陷的幅度相差较大。

在本溪期-上石盒子期,古隆起西侧的幅度陡于东侧,东侧坳陷面积有愈新愈小的趋势(图3)。

从古隆起的平面展布特征来看,在其漫长
的发展过程中,它的位置和方向没有发生太大的变迁,但形态变化却比较明显,或窄或宽,有时南北向横贯全局,
有时呈串珠状分布。

图3　鄂尔多斯盆地古生代构造特征
1.2　东西向构造线为主体的发育阶段二叠纪石千峰期末期,由于中央古隆起的消亡,盆地南北向构造线主体随之消亡,伴随着北部西伯利亚板块与中朝板块的碰撞,南部扬子板块与中朝板块的碰撞,蒙古海槽和秦岭海槽相继闭合,鄂尔多斯盆地的主体构造线方向转变为东西向(图4)。

这一阶段的演化时间从二叠纪末期的石千峰期开始,一直持续到三叠纪末期。

石千峰期的古构造主要表现为南北向坳隆相间的古构造格局。

隆起的最高点主要处于环县-富县一带,其构造线主体方向为东西向。

其以南地区由于受扬子板块向中朝板块迅速漂移的影响,表现为一东西向的坳陷。

北部地区由于西西伯利亚板块向中朝板块的强烈漂移的影响,也表现为一近东西向的坳陷。

石千峰期为构造线主体由南北向转变为东西向的关键时期,与其当时所处的大地构造位置密切相关。

中生代早、中三叠世,鄂尔多斯盆地逐渐开始转化为大型内陆差异沉降盆地发展阶段。

特别是中三叠世末或晚三叠世初,随着古特提斯海洋的扩张,扬子板块向北推挤加剧,封闭了参与的秦岭海槽,在其北侧产生了中生代差异沉降盆地,沉积中心沿秦岭造山带呈近东西向分布(图5)。

这一沉积中心向东可能延伸到三门峡郑州一带,向西从中宁中卫地区可能继续向西开口,一直延
伸到河西走廊的武威景泰一带。

这一时期盆地北部整体抬升,总体表现为北高南低,在北高南低的背景上零星分布着一些近东西向展布的小隆起。

从整个鄂尔多斯盆地的演化过程来看,经历了
古生代以南北向构造线为主体的发育阶段,中生代以东西向构造线为主体的发育阶段,最终呈现为以南北向构造线为主体的西倾的大单斜,中生代为其
构造变迁过程中的关键时期。

图4　鄂尔多斯盆地石千峰期古构造图
　岩浆活动响应特征
鄂尔多斯盆地周缘由于板块的强烈作用,岩浆活动频繁发生。

岩浆强烈活动的时间能够从侧面反映盆地各时期构造格局转换的关键时期。

盆地周缘阴山造山带、贺兰造山带以及南部的秦岭造山带的---2
主要岩浆活动时间能够反映周缘造山带构造活动对鄂尔多斯盆地构造活动的影响,为盆地的构造格局
的变革时间提供证据。

同时,位于盆地东部的紫金山岩浆体、西南部的龙门构造岩浆体的构造活动时间与周缘造山带岩浆活动时间之间的匹配关系能够进
一步证明盆地构造变革的主要时期。

2.1　贺兰山鼓鼓台岩浆活动
贺兰山地区的玄武岩主要发育在汝箕沟煤矿西南的鼓鼓台上,岩石为绿色、灰绿色,主要有基性斜长石、基性火山玻璃、斜方辉石、橄榄石等铁镁矿物,另外还常见玉髓、钛铁矿、方解石、石英、绿泥石等[7-8]。

拉斑玄武结构、微晶质—隐晶质结构、间隐
结构。

岩石具气孔和杏仁状构造,充填有环带状、放射状、球粒状玉髓及少量绿泥石、方解石。

该区玄武岩的SiO 2含量在44.1%～49.51%,K 2O/Na 2O 含量为2.12%～4.53%,具有贫钾的特点。

高场强元素Ta /Hf 在0.21～0.25之间,具典型大陆裂谷玄武岩的特征。

稀土元素呈现右倾的轻稀土富集型,微量元素呈不相容元素富集型,具B a 的正异常和Yb 的负异常,也体现了板内玄武岩的特征。

综合各方面的地球化学特征,最终确定为板内拉张玄武岩。

该玄武岩的形成年龄主要为M (T )、3M (K ),前
者主要表现为西西伯利亚板块与中朝板块碰撞时产生的南北向挤压、东西向拉张而形成的,与鄂尔多斯盆地东西向构造线发育的时间基本一致;后者主要
与滨太平洋板块的俯冲碰撞紧密相关,与鄂尔多斯盆地北东-南西向构造线发育的时间基本上一致。

2.2　秦岭造山带岩浆活动
秦岭早中生代花岗岩体主要分布于西秦岭和东秦岭的西南部地区,它们以准铝到过铝质中钾—高钾钙碱性岩为主,岩石类型主要为石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩,矿物组合与后碰撞富钾花岗岩类(KCG )的组合基本一致。

元素地球化学显示了相对富集LILE,LREE,贫化HF SE 和Nb,T a 不同程度亏损,高Sr,低Y 和高Nb/Y,R b/Ba,Zr /Y 比值的后碰撞花岗岩的地球化学特征。

根据它们的地球化学和岩石组构的异同,可进一步区分出具正常花岗结构的块状花岗岩和具埃达克质岩地球化学特征的花岗岩以及环斑结构花岗岩。

秦岭早中生代花岗岩形成于245-200Ma 期间,但主要集中于220-200Ma 的大约20Ma 时期。

其中,埃达克质花岗岩体(245-215Ma)形成早于具正常花岗结构的块状花岗岩体(225-210Ma ),高分异富钾花岗岩和环斑结构花岗岩(217-200Ma)侵位于最后。

秦岭早中生代花岗岩体的产出特征、岩石类型、地球化学特征以及与煌斑岩脉和基性岩脉的组合一致表明,这些花岗岩体侵位于后碰撞构造环境,是中国南北两大陆块早中生代碰撞的响应,代表了后碰撞不同演化阶段的产物。

较早形成的埃达克质花岗岩(245-215Ma )代表了中国南北两大陆块碰撞造山进入到后碰撞阶段陆壳增厚过程大陆岩石圈发生拆沉作用的产物;其后出现的大量具正常花岗结构的块状花岗岩(225-210Ma )指示,秦岭已演化至后碰撞拆沉作用发生的地壳减薄伸展阶段;最终形成的高分异富
钾花岗岩和环斑结构花岗岩(217-200Ma )则标志着秦岭开始步入后碰撞晚期的伸展拉张环境,并进而可能向新的板内构造演化阶段转换[9-12]。

2.3　阴山造山带岩浆活动
阴山一带由于所处独特的大地构造位置,在地质历史演化过程中受到了西伯利亚、中朝大陆之间的相互作用以及滨太平洋板块的动力作用,岩浆活动比较频繁。

其断裂体系主要包括东西向的断裂体系和北东向的断裂体系,经岩浆岩的年龄分析,确定了断裂体系的形成时间。

东西向的断裂体系主要形成于P 2(240Ma )-T 2(200Ma ),其形成原因主要与西西伯利亚板块与中朝板块的碰撞作用有关,石千峰期可能处于碰撞过程的某一转换时期,因而构造线主体方向由原来的南北向转变为东西向。

北东向的断裂体系主要形成于中晚侏罗世(635M ),与来自盆地东部的滨太平洋板块的俯冲碰撞密切相关,也进一步证明了侏罗纪时期是相邻的鄂尔多斯盆地构造线主体由东西向转变为北东向的关键时期。

229a 298-10a 211-1a
2.4　盆地东部紫金山岩浆体
紫金山岩体位于临县东北部紫金山、大肚山、教排山一带,地理坐标范围N37°50′-N38°00′;E110°00′-E110°30′。

岩体略呈NW-SE方向展布,出露长7.5km,宽4km,面积约23km2。

岩体是多阶段、多期次形成的不同岩性的碱性杂岩体。

关于紫金山岩体的形成年龄前人作了大量的研究工作,山西省地质志上利用K-Ar同位素测年获得的年龄数据可以划分为五组,即:90-95Ma(K2)、129-134Ma (K2)、136-141Ma(K1)、154-159Ma(J2末-J3初)、190-195Ma(J1)。

说明紫金山岩浆体的形成时间主要与滨太平板块的向中朝板块的俯冲紧密相关,同时也说明鄂尔多斯盆地侏罗纪时期的确为一构造转换的关键时期[13-15]。

中国科学院地质研究所对正长石斑晶做了K-
Ar法同位素年龄测定,其结果为134.8百万年,相当于燕山期早白垩世。

在紫金山南部偏东方向的塔儿山和南东东方向的狐偃山两个碱性杂岩体的绝对年龄测定,分别为133Ma和140Ma。

这种由东向西绝对年龄相对减小的特点,说明盆地此时所受到的构造主应力主要来自东方。

随着时间的推移,应力场逐渐西移、减弱以至消失。

2.5　盆地西南部龙门构造岩浆体
龙门构造是70年代末期在鄂尔多斯盆地西南缘发现的一个构造圈闭。

该构造圈闭主要沿北西-
南东向的断裂分布,其上主要钻探了龙1、龙2井。

龙门构造上的两口探井龙1、龙2井都有岩浆岩分布。

龙2井自延长组第一段顶1668m开始至蓟县系的3536m止,在厚1868m的地层中,有52层总厚度为384.5m的岩浆岩。

在龙1井1584m(延长组)钻遇深灰色霞石正长岩,钻进154.6m未见沉积岩,具粒状结构为深成相。

而在龙2井的相当层位1668m开始出现正长斑岩。

龙1井为侵入体的株部,而龙2井出现厚度不等的岩浆岩则为株部向围岩伸出的枝状侵入体,其最大厚度为50.5m,一般为3～7m。

龙1井为碱性岩,而龙2井根据薄片资料以碱性岩为主,还含有中性岩。

中性岩的产生主要与岩浆岩向围岩侵入的过程中,捕虏熔化围岩,从而改变了岩浆岩的化学成分有关。

由于捕虏了围岩,岩浆岩体的边缘部分渐变为中性,同时围岩的熔化使温度迅速降低,到了边缘快速冷凝形成了斑状结构。

根据对岩浆岩的分析,岩浆体的主要活动时间为240.6Ma,这一活动时间与北部阴山造山带东西向构造带岩浆体的活动时间以及秦岭造山带岩浆体的主要活动时间基本一致。

综合以上盆地周缘造山带岩浆活动的主要时间与盆地内部岩浆活动的主要时间相对比可以发现盆地东部紫金山岩浆体的主要活动时间与盆地西部贺兰造山带的活动时间基本一致,反映了燕山运动对鄂尔多斯盆地的影响。

盆地西南部龙门构造的岩浆活动时间与秦岭造山带以及阴山造山带的岩浆活动时间基本一致,反映了印支运动对鄂尔多斯盆地的影响。

总的来说鄂尔多斯盆地中生代的构造变动早期受到南北向构造应力的作用,晚期受到东西向构造应力的作用,各个时期受力的方向还是存在比较明显的差异,这一差异与盆地构造线方向的变动具有较好的一致性。

3　油气运移响应特征
鄂尔多斯盆地经过20多年的勘探,先后在下古生界马家沟组以及上古生界太原组、山西组、下石盒子组都发现了具有相当规模的气藏(气田),尽管这些气藏的规模大小不一,储集类型不同,成因有别,但它们都分布在一套区域性的盖层—上石盒子组以下地层中(图6)。

近年来伴随着天然气勘探的进一步深入,注重新层系成为突破的重点,上石盒子组和石千峰组的勘探相继获得了突破,特别是位于盆地东部的石千峰组气藏。

石千峰组气藏总体上表现为较低的压力和压力系数、较轻的天然气组分、较低的含气饱和度和砂体充满度、较小的气藏规模等特征,明显具有次生油气藏的特点。

从流体包裹体均一温度测试结果可以看出,石千峰组中的均一温度主要集中于158～162℃之间,峰值为160℃,说明该组地层主要经历了一期油气充注。

包裹体主要沿微裂缝呈串珠状分布,说明裂缝是油气运移的主要通道,裂缝以构造缝为主,可能与大规模的构造运动有关。

包裹体的类型主要为含液态烃、气态烃包裹体,说明包裹体的均一温度与油气充注之间存在着紧密的联系,包裹体所捕获到的正是油气大规模运移所留下的迹象。

结合鄂尔多斯盆地东部的地热史分析,160℃相当于70～100Ma(白垩纪末期)[16-17]。

这说明石千峰组接受油气充注的时间主要集中于晚白垩世末期,这一时期与盆地主要构造变革的时间基本上一致,反映了中生代强烈的构造运动致使原生油气藏遭受破坏,沿着断裂带而发生重新的运移聚集,形成次生油气藏。

4　结论
通过以上分析,鄂尔多斯盆地主要构造变革期的构造特征、岩浆活动特征以及油气运聚特征都与强烈的构造活动具有较好的响应关系,具体表现在以下三个方面:
4.1　鄂尔多斯盆地的主要构造变革期发生于中生代的三叠纪-白垩纪,受南北向构造应力的作用,二叠纪末期的石千峰组沉积时期,构造线的主体方向由原来的南北向逐步向东西向转化。

　鄂尔多斯盆地内部的主要岩浆活动时间与盆地周缘造山带的主要岩浆活动时间具有较好的对应关系。

盆地西南部龙门构造的岩浆活动时间与秦岭造山带、阴山造山带的岩浆活动时间基本一致,受南北向构造应力的作用;盆地东部紫金山岩浆体的活
:
4.2
动时间与西部贺兰山鼓鼓台岩浆体的活动时间基本一致,主要受东西向构造应力的作用,二者对应的时间分别为印支期和燕山期。

4.3　鄂尔多斯盆地石千峰组的油气成藏时间与其主要构造变革期具有较好的一致性,反映了正是由于构造的强烈活动才致使原生油气藏发生破坏,进而导致油气沿断裂带向上运移,进而形成次生油气藏。

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Response C haract er ist ics Of Tectonic Act ivit y In Mesozoic Of Ordos B asin
C AO Ba i-di,CAO Wei -zho ng
(C hang/An univer sit y ,Shan xi,Xi,An,710054)
Abstr act:
The st ruct ural characterist ics have major difference bet ween paleo tectonic and present
t ect onic in Ordos basin,Mesozoic is major tectonic revolution t er m.T hr ough the paleo t ect onic maps of different t erms,t he initial stage of t ect onic revolut ion is Shiqianfeng period of t he permian,t he dir ect ion of t ect onic l ine is nort h-sout h t rending in paleozoic,t he direct ion of t ect onic line is east -west t rending in Mesozoic.In t he meant ime,t he magmat ic act ivit y of basin and orogenic belt ,the oil and gas r eser voir format ion of Shiqianfeng format ion ,al l are relative wit h major t ectonic revolut ion t erm .In t he sout h ,t he magmat ic activit y t ime of Longmen st ruct ur al is t he same wit h qinling orogenic belt and Yinshan orogenic belt ,cont rolled by t he Stress Field of nor th -sout h t rending ;t he magmat ic act ivit y t ime of Zijinshan in t he east is t he same wit h Helanshan magmatic body in the west ,cont rolled by t he Str ess Field of east -west t rending ,t he former happened on indo -chinese epoch ,the lat t er happened on Yanshan epoch .T he z f f S q f f 160℃,q ,,
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