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宁夏煤炭资源赋存规律及潜力预测:大地构造单元特征

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1-3-1宁夏回族自治区大地构造单元划分图整个宁夏北部和东部区域均属该地块,包括西缘被动陆缘坳陷(Ⅲ1)和鄂尔多斯陆内盆地(Ⅲ2)两个Ⅲ级单元。地块西部基底构造层由古元古代变质岩系及花岗岩类岩石构成。根据裂陷带地质构造形态和组成进一步可分为2个Ⅳ级单元。中生代末期该带大规模隆升,基底及上覆盖层全部卷入强烈褶皱与断裂。

宁夏煤炭资源赋存规律及潜力预测:大地构造单元特征

(一)鄂尔多斯地块(Ⅱ1)

鄂尔多斯地块面积约250000km2,位于华北陆块中西部,是华北陆块中最稳定也是面积最大的地块,也是我国重要的大型中生代盆地所在区域,能源矿产十分丰富,煤、石油、天然气俱全。盆地周边断续为山系所环绕,海拔2000m左右;盆地内部相对较低,海拔800~1800m;西侧边缘北段以磴口西—贺兰山西麓断裂为界,南段以土井子—青铜峡—牛首山东麓—煤山东麓—固原东—新集断裂为界,南侧以草碧—圣人桥断裂为界,东抵吕梁山,南达渭河地堑,轮廓呈矩形。地块的周边均被新生代断陷盆地带(除西南角外)包围。

该地块在地质历史期间表现非常稳定,地块内没有明显的变形作用,仅表现为整体性的升降和掀斜运动。尽管不同的大地构造学派对该地块的性质及构造边界、称谓各不相同,如鄂尔多斯地台(黄汲清,1992)、鄂尔多斯断块(张抗,1989)等,但都认为鄂尔多斯地块在历史期间具有较大范围的完整性和稳定性。鄂尔多斯地块是一个古生代陆表海盆地(或被动大陆边缘)及边缘坳陷与中、新生代陆内坳陷的大型叠合克拉通盆地(翟光明等,1992),在不同时期形成了不同特征的盆地类型。地块具有双层结构,基底由太古宙及古元古代的变质岩构成,本区的结晶基底是我国最古老的陆块区之一。盖层中、新元古界到下古生界总体为一套海相碎屑岩—蒸发岩建造,盆缘存在活动构造背景的边缘相沉积(刘和甫等,1990)、区域性缺失志留纪泥盆纪和早石炭世沉积。晚石炭世—早二叠世早期为滨浅海碳酸盐岩、碎屑岩建造,盆地南北两侧的隆起带为主要的物源供给区;早二叠世中晚期—三叠纪发育陆缘近海湖泊三角洲沉积(局部有海湾沉积)。侏罗纪—早白垩世早期,盆地与周缘地区水体隔绝,形成内陆湖泊—三角洲沉积;早白垩世中晚期,盆地扩展与周缘地区水体多有连通(如六盘山盆地);早白垩世末期,盆地呈现东高西低、南高北低的形态;新生代盆地周缘发育裂陷活动,形成一系列裂陷盆地,造就了现今周缘为裂陷带所围限的矩形形态。鄂尔多斯地块已知沉积岩层累积厚度5~18km。

图1-3-1 宁夏回族自治区大地构造单元划分图

整个宁夏北部和东部区域均属该地块,包括西缘被动陆缘坳陷(Ⅲ1)和鄂尔多斯陆内盆地(Ⅲ2)两个Ⅲ级单元。地块西部基底构造层由古元古代变质岩系及花岗岩类岩石构成。盖层自中、新元古代海相沉积层开始,至第四纪陆相松散堆积层结束,可分为4个大的构造层。下部为中、新元古界—奥陶系构造层,主要由滨浅海碎屑岩—台地相碳酸盐岩地层与次深海相碎屑岩夹碳酸盐岩地层组成。加里东运动褶皱隆起,形成大台子—甜水堡隆褶带(俗称宁夏南北古脊梁)。中部为上石炭统—三叠系构造层,主要由陆缘海陆过渡相含泥炭(煤)碎屑岩地层和河湖相碎屑岩地层组成。华力西—印支期构造运动形成贺兰山—青龙山断褶带。上部为侏罗系与白垩系构造层,由大型陆内坳陷盆地河湖相沉积地层构成,沉积盆地展布受边界断裂限定,也有学者认为是侏罗纪—白垩纪前陆盆地(张家声,2003)。燕山期构造运动形成贺兰山断褶带与陶乐—彭阳断褶带、天环复向斜带。顶部为新生界构造层,主要以继承性陆内断陷盆地河湖相沉积层为主,其次为冲洪积、风积层等。喜马拉雅期构造运动使鄂尔多斯西缘冲断带最终定型。

1.鄂尔多斯地块西缘被动陆缘坳陷(Ⅲ1)

为鄂尔多斯地块西部边缘部分,占据了宁夏北部和中东部区域。基底构造层由太古代—早元古代变质岩系及花岗岩类岩石构成。盖层自晚元古代海相沉积层开始,至第四纪陆相松散堆积层结束,可分为四个构造层:下部构造层为中晚元古界至早古生界层,主要由浅海台地相碎屑岩—碳酸盐岩地层与次深海相碳酸盐岩地层组成,同时因该带坳陷较深,局部形成裂陷,所以该构造层内有小规模的基性、超基性岩体和中酸性岩侵入;中部构造层为晚古生界至三叠系地层,主要由陆缘海陆过渡相含泥炭碎屑岩地层和河流相碎屑岩地层组成;上部构造层为侏罗系—白垩系构造层,由大型陆内断陷盆地河湖相沉积地层构成,沉积盆地展布受边界断裂限定;顶部为新生界构造层,主要以继承性陆内断陷盆地河湖相沉积层为主,其次为冲洪积、风积层等。

根据裂陷带地质构造形态和组成进一步可分为2个Ⅳ级单元。

(1)贺兰裂陷盆地(Ⅳ1)

贺兰裂陷是自晚元古代以来在塔里木—华北板块内部的东西两大地块(鄂尔多斯地块与阿拉善地块)之间形成的一个以裂陷沉积为主的北北东向槽状海盆地,其沉积建造和构造活动与鄂尔多斯地块联系更为密切,因而隶属鄂尔多斯西缘坳陷带。其西界为贺兰山西麓隐伏大断裂(在内蒙古阿拉善左旗境内),东界为黄河大断裂。长180km,宽80~100km。该带在太古界—下元古界结晶基底之上,形成了自上元古界至三叠系基本连续的沉积盖层,中生代时期转化为隆升褶皱带,局部形成内陆上叠坳陷盆地沉积层。中生代末期该带大规模隆升,基底及上覆盖层全部卷入强烈褶皱与断裂。新生代时期又一分为二,西半部继续隆起成山形成贺兰山断褶隆起带,东半部则强烈断陷形成银川断陷盆地。其中,可进一步细分为贺兰山北段基底杂岩带(Ⅴ1)和贺兰山中段晚元古代—三叠纪裂陷带(Ⅴ2)(陆棚海盆与碳酸盐岩台地)及上叠的贺兰山汝箕沟侏罗纪陆内坳陷盆地(Ⅴ3)和银川新生代断陷盆地(Ⅴ4)4个Ⅴ级单元。

(2)灵武—彭阳坳陷(Ⅳ2)

灵武—彭阳坳陷海盆地是自晚元古代以来在鄂尔多斯地块西缘形成的先坳后隆的近南北向带状碳酸盐岩台地。西以黄河断裂和青铜峡—固原大断裂为界,东以车道—阿色浪断裂为界,纵贯灵武—彭阳一线。宁夏境内长约370km,宽30~50km。相对于贺兰裂陷带,其地层结构类似,都是在太古界—下元古界结晶基底(根据区域推测,带内没有出露,钻孔也未控制到)之上,形成了自晚元古界至三叠系基本连续的沉积盖层和中生界局限性上叠盆地沉积。但其下陷深度要浅(表现为相应地层厚度明显减薄),构造变形程度要低(表现为褶皱较宽缓且叠加不明显,隆升幅度也远小于贺兰山隆起带,断裂规模小),没有岩浆岩体、岩脉发育。相对于西侧的银川盆地和东侧的盐池台坳,该带呈现为一明显的脊状隆起,故又称之为“南北古脊梁”。可进一步以青龙山—平凉断裂细分为横山—马家滩古生代坳隆带(Ⅴ5)和青龙山—云雾山早古生代坳隆带(Ⅴ6)2个Ⅴ级单元。

2.鄂尔多斯陆内盆地(Ⅲ2)

位于车道—阿色浪断裂东侧。北起内蒙古桌子山东麓,向南经宁夏盐池大水坑—甜水堡—彭阳至甘肃平凉一线以东,属鄂尔多斯地块中部较稳定区域之一。古生代时期为较稳定的陆表海盆地。未见结晶基底出露,推断为太古代—早元古代变质岩系及花岗岩类构成的结晶岩系。自中—晚元古代海相沉积层开始,至三叠系结束。中—上元古界、古生界及三叠系均属华北型沉积类型。上覆中新生代上叠盆地。尤其在侏罗纪—白垩纪时,下陷幅度大,形成了很厚的陆相碎屑岩建造、含煤(油)建造。内部构造变形以断裂和宽缓褶皱为主,使各构造层产生断块升降和掀斜。

(二)北祁连弧盆系(Ⅱ2)

北祁连弧盆系(习惯上又称北祁连造山带),位于宁夏西部,北接阿拉善地块,东以龙首—六盘深断裂(在宁夏段称青铜峡—固原断裂)与鄂尔多斯地块相邻。与鄂尔多斯地块不同,该带总体上不是由构造层叠置而成,而是由一系列的断块拼接而成。该带由秦—祁—昆古大陆裂解海北缘演化而来,自中元古代始,至早古生代主要以活动大陆边缘弧盆体系为主;早古生代中晚期至晚古生代以弧后前陆盆地体系为主;中生代主要以挤压褶皱造山为主;新生代以来主要以逆冲—推覆为主,由此构成断块山与断坳盆地相间的构造面貌。

该带进一步划分为走廊东北缘前陆盆地、走廊弧后盆地和走廊南山岩浆弧3个Ⅲ级单元。

1.走廊东北缘前陆盆地(Ⅲ3)

位于阿拉善地块—鄂尔多斯地块与走廊弧后盆地之间,北、东以青铜峡—固原断裂为界,南以清水河断裂与走廊弧后盆地分界,向西延至甘肃。该带早古生代早期为走廊弧后盆地的一部分,早古生代晚期至晚古生代演变为前陆盆地。盆地下部充填斜坡相浊流沉积建造,上部充填磨拉石—滨海—海陆交互相碎屑—泥质岩建造。内部以大型断裂和褶皱为特点,部分区域为中、新生代上叠盆地覆盖,进一步可划分为2个Ⅳ级单元和6个Ⅴ级单元。

(1)阿拉善南缘前陆盆地(Ⅳ3)(www.xing528.com)

西由甘肃龙首山经阿拉善南缘一带延入宁夏。北至贺兰山元山子一线,东界止于青铜峡—固原断裂,呈东西转南北的弧形带状展布。该盆地主体由下古生界斜坡相浊积岩组成,上部残存有少量上古生界碎屑—泥质沉积,发育少量中酸性侵入岩和脉岩,是宁夏成矿的有利地带之一。局部上覆连续分布的中、新生代上叠盆地覆盖层。构造线由东西向转北北西向,带内以高角度逆冲断裂、低角度逆冲推覆和较紧闭褶皱为主。按建造及构造形态划分为贺兰山南段早古生代前陆盆地(V7)、牛首山—罗山早古生代前陆盆地(V9)两个次级盆地和贺兰山南段前陆盆地新井中生代上叠盆地(V8)共3个Ⅴ级单元。

(2)香山北缘前陆盆地(Ⅳ4)

西由甘肃庆阳山一带延入宁夏,南、西以清水河断裂与香山弧后盆地分界。该带下部由下古生界斜坡相浊积岩(奥陶系香山群)组成,上部由上古生界磨拉石—前陆盆地沉积层组成,弧后盆地浊积岩出露不多,发育少量的中酸性脉岩和隐伏中酸性侵入体伴随较强烈的热液活动,是宁夏成矿的有利地带之一。构造线由东西向转北北西向,带内以高角度逆冲断裂、低角度逆冲推覆和较紧闭褶皱为主。按建造和构造形态又可划分为卫宁北山晚古生代前陆盆地(V10)、烟筒山—窑山晚古生代前陆盆地(V12)2个次级盆地和红寺堡新生代上叠盆地(V11)共3个Ⅴ级单元。

2.走廊弧后盆地(Ⅲ4)

北、东接走廊东北缘前陆盆地。在宁夏仅划分出1个Ⅳ级单元,即香山弧后盆地。二者以香山北麓—清水河断裂为界;南以南西华山深断裂与走廊南山岩浆弧带为界,向西延出宁夏到甘肃。中、晚元古代构造层未见出露。早古生代时期主体为弧后盆地构造环境,以大陆边缘裂陷为主,发育巨厚的斜坡—次深海浊流沉积层(奥陶系香山群、马家沟组和米钵山组),并伴有少量火山喷溢(硅质岩)和潜火山岩建造;晚古生代发育了弧盖盆地碎屑—泥炭质沉积建造,并演化为碰撞造山褶皱,有热流体活动迹象,未发现有岩浆岩侵入;中生代主要以挤压—褶皱为主,发育陆内坳陷盆地碎屑沉积;新生代以来主要以逆冲推覆为主,进而造成块体内的构造环境分化,北部逆冲隆升,几乎没有发育中、新生界,而南部坳陷沉降,发育了巨厚的中、新生界上叠盆地沉积。内部以逆冲断裂和较紧闭褶皱为主。在此盆地建造之上的盖层沉积和上叠盆地沉积,共划分了3个晚古生代弧盖盆地和2个中新生代上叠盆地(Ⅴ级单元)。其中,弧盖盆地特征如下。

(1)香山北麓晚古生代弧盖盆地(V15)

为晚古生代碰撞时期于香山弧后盆地之上叠合的断坳型盆地。主要以上古生界磨拉石建造和碎屑—泥质沉积建造(泥盆系和石炭系)等为主,其沉积基底为下古生界浊积岩(香山群),已被后期断裂切割呈若干个断块。

(2)香山校育川—狼嘴子晚古生代弧盖盆地(V16)

为晚古生代时期香山弧后盆地之上叠合的坳陷型盆地之一。以上古生界磨拉石建造和碎屑—泥质沉积建造(泥盆系和石炭系)等为主,其沉积基底为下古生界浊积岩(香山群),已被后期断裂切割呈若干个断块。

(3)香山梁水园晚古生代弧盖盆地(V17)

为晚古生代时期香山弧后盆地之上叠合的坳陷型盆地之一。主要以上古生界碎屑—泥质沉积建造(石炭系和二叠系)等为主,其沉积基底为下古生界浊积岩(香山群)。盆地保存相对完整,呈一宽缓向斜展布。

3.走廊南山岩浆弧(Ⅲ5)

由甘肃北祁连南山延入宁夏西南部,在宁夏仅为该岩浆弧的东端部分。走廊南山岩浆弧北东以南西华山北麓深断裂与走廊弧后盆地分界,向南延至甘肃境内与中祁连造山带相接。岩浆弧开始于中、晚元古代,至早古生代晚期结束。主要以岛弧、弧背盆地内的基性火山岩、潜火山岩与碳酸盐岩—细碎屑岩建造为主,厚度巨大。现均已变质为绿片岩相变质岩系(海原群等)。早古生代晚期至晚古生代主要以碰撞造山为主,伴随有酸性—中酸性岩浆岩侵入。发育少量上叠盆地型的陆缘坳陷型海陆交互相碎屑沉积层。中新生代以逆冲推覆—走滑为主,发育内陆拉分—坳陷盆地型碎屑—泥质沉积层。按其构造性质和建造进一步划分为2个Ⅳ级单元。

(1)南西华山—月亮山中元古代岛弧带(V19)

西起甘肃靖远的黄家洼山,经南西华山向东延至月亮山,呈断块状北西向展布。北东边界为南西华山—六盘山大断裂,南界为月亮山南麓反冲断裂。主体由中元古代岛弧型火山—沉积建造(海原群,已发生绿片岩相区域变质)和加里东期中酸性岩浆岩体(脉)组成,东部尚有下古生界奥陶系碳酸盐岩发育。其上仅见零星的泥盆系、石炭系弧盖层沉积。内部发育多期复杂复式褶皱、韧性剪切带和多期多方向的断裂。其东半部为六盘山白垩纪拉分盆地的陆相碎屑岩—泥岩建造覆盖。

(2)西吉弧背盆地之新生代上叠盆地(V21)

位于月亮山北麓—六盘山西麓大断裂南西侧,向西南延至甘肃静宁一带。该盆地是位于南西华山—月亮山岛弧带后缘的裂陷型深海盆地,发育早古生代中基性火山岩—碎屑岩—碳酸盐岩建造(阴沟群等)和斜长角闪岩及中酸性侵入体。普遍发育绿片岩相区域变质。古生界特征与甘肃白银—静宁类似。该盆地在新生代时期被均一性断陷上叠盆地全部覆盖。

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