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宁夏地质构造演化及资源潜力

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:宁夏大地构造活动期次的划分反映了宁夏地质构造阶段性的演化,每个演化阶段或活动期次具有特定的沉积建造、岩浆建造、变质建造、构造变形和成矿建造过程。后经区域变质形成以绿片岩、石英片岩和大理岩为主的绿片岩相变质建造。

宁夏地质构造演化及资源潜力

宁夏大地构造活动期次的划分反映了宁夏地质构造阶段性的演化,每个演化阶段或活动期次具有特定的沉积建造、岩浆建造、变质建造、构造变形和成矿建造过程。由于宁夏自北东向南西纵跨华北陆块和秦祁昆活动带两大不同性质的构造区域,各自呈现出不同的演化特征,因而构造期次的划分也不同,见表1-3-2。

表1-3-2 构造期次(阶段)划分表

(一)华北陆块区构造期次划分及其基本特征

1.晚太古代至早元古代基底裂陷阶段

这个阶段自晚太古代至早元古代末,历经阜平、五台、中条3个构造旋回,为陆块的形成时期。在鄂尔多斯地块西缘其主要特征是:在基底裂陷带内堆积了巨厚的碎屑—火山沉积物质,后发生区域变质作用。火山岩演变为角闪质变质建造,沉积岩成为片麻岩变质建造,同时伴有S型花岗岩侵入。经五台运动,使各类建造强烈挤压,褶皱隆升,最终形成了稳定的结晶基底,从而结束了基底裂陷阶段。在基底裂陷阶段所形成的各类建造中,角闪质变质建造、片麻岩变质建造和S型花岗岩建造具有金属等成矿作用。

2.晚元古代被动陆缘活动裂陷坳陷阶段

在基底裂陷及其建造基础上,晚元古代于鄂尔多斯西缘形成了裂陷初期沉积建造和岩浆侵入,活动性较强。发育了厚度变化较大的青白口系、震旦系(南华系)和较大面积的元古代晚期花岗岩。其中,在青白口系下部发育有沉积铁矿

3.早古生代被动陆缘稳定型裂陷和坳陷阶段

整个早古生代时期,在基底裂陷和陆缘裂陷初期及其建造基础上,表现为较稳定性裂陷(鄂尔多斯地块西缘)和坳陷(鄂尔多斯地块内部)沉积阶段,发育了较稳定的寒武系和奥陶系等浅海台地型碳酸盐岩—碎屑岩沉积建造。在该裂陷阶段的特定建造中,发育了沉积型磷矿。

4.晚古生代至中三叠世被动陆缘活动型裂陷和坳陷阶段

整个晚古生代至三叠纪,为鄂尔多斯地块发展相对稳定阶段,表现为继承性裂陷(鄂尔多斯地块西缘)和坳陷(鄂尔多斯地块内部)。但活动性加强,沉积建造发育,形成了变化较大的海陆交互—陆相碎屑—泥质岩为主的沉积建造。在该阶段的特定建造中,分别发育有煤、铝土矿等沉积类矿产。西缘裂陷带的局部地段在该阶段晚期(中三叠世)发育少量基性火山岩(玄武岩)和超基性岩侵入(志留纪,时代有争议),形成岩浆型铬、镍矿等矿产。

5.中生代陆内坳陷盆地发育阶段

晚三叠世、侏罗纪白垩纪,鄂尔多斯地块内部为大型内陆坳陷盆地沉积建造,其西缘地带发育受断裂控制而形成的小型内陆断坳盆地沉积建造。其中,中侏罗世发育稳定的含煤建造。

6.新生代隆起和断陷沉积阶段

整个新生代时期,宁夏全区受自南西向北东的强烈推挤,褶皱隆起与断陷盆地相伴,东、西部构造活动趋于一致。隆起带遭受剥蚀,断陷盆地内则形成厚度不一的新生界碎屑—泥质沉积,主要形成膏盐类矿产。

(二)秦祁昆活动带构造期次划分

1.中元古代北祁连活动陆缘早期汇聚(岩浆弧建造)阶段

中元古代,宁夏西南部为北西向展布的秦祁海之一部分,处在活动陆缘早期汇聚环境下,发育了巨厚基性火山岩—基性斜长角闪岩—碎屑岩—碳酸盐岩组合的岛弧建造。后经区域变质形成以绿片岩、石英片岩和大理岩为主的绿片岩相变质建造。在该阶段可能形成有海相火山岩型铜、硫等矿床。

2.早古生代北祁连活动陆缘晚期汇聚(岛弧与弧后盆地建造)阶段

在早期岛弧发育阶段基础上,早古生代时期宁夏西南部仍处在北西向展布的秦祁海域,其建造与早期岛弧类似,但活动性更强,晚期发育了“I”型花岗闪长岩侵入。这一阶段的岛弧建造除侵入岩外,在宁夏境内没有其他地质体出露,但可以类比邻近的甘肃靖远白银地区。岛弧建造和花岗闪长岩侵入为形成斑岩型矿床、蚀变岩型金矿和热液型矿床提供了良好条件。

在岛弧带的北东侧,与岛弧建造同期并有相似的活动陆缘汇聚环境,形成了以类复理石浊积岩沉积为主的弧后盆地建造,厚度巨大。其中,尚有潜火山岩(辉绿岩)和溢流火山岩(深海硅质岩)发育。目前,尚未发现有早古生代时期花岗岩侵入。在类复理石深海硅质岩建造中具有含磷沉积层。

3.晚古生代弧陆碰撞(弧盖盆地磨拉石—前陆盆地建造)阶段

早古生代末期—早三叠世晚期,进入弧(北祁连岛弧)陆(华北陆块)碰撞阶段,在前述弧后盆地建造基础上,形成了弧盖盆地—磨拉石—前陆盆地型滨海—海陆交互—陆相碎屑岩建造。同时,在晚期还有中、酸性花岗岩侵入。前陆盆地内滨海潟湖相沉积建造,加上中、酸性花岗岩侵入,为形成各类层控型多金属矿床提供了良好条件;而磨拉石建造层内含有较多砂岩型铜矿;海陆交互—陆相碎屑岩多发育有含煤建造。另外,碰撞阶段的陆缘中、酸性花岗岩侵入,也为斑岩矿床的形成提供了可能。这一时期是宁夏重要的金属矿成矿期。

4.中生代陆内断坳—拉分盆地发育阶段

晚三叠世、侏罗纪和白垩纪,秦祁昆活动带与鄂尔多斯地块边缘相似,发育受断裂控制而成的小型内陆断坳盆地沉积建造。其中,中侏罗世发育有不稳定的含煤建造,而白垩系内发育有砂岩铜矿和盐硝矿。

5.新生代隆起和断陷沉积阶段

与鄂尔多斯地块西缘一样,整个新生代时期,褶皱隆起与断陷盆地相伴,隆起带遭受剥蚀,断陷盆地内则形成厚度不一的新生界碎屑—泥质沉积,主要形成膏盐类的矿产。

(三)构造运动发展史

由于宁夏自北东向南西纵跨华北陆块和秦祁昆活动带两大不同性质构造区域,所以不同时期各自呈现出不同的演化特征。

1.新太古代—古元古代阶段(2800~1800Ma)

新太古代—古元古代为华北古陆块形成阶段。新太古宙末统一的华北、塔南高级变质地体被一组北东走向、地壳尺度的左行韧性剪切带沿东西方向拆离,阿拉善变质结晶基底在华北和塔南地体之间形成,位于华北古陆块西缘的贺兰山地区古元古代时期接受了陆缘环境三角洲相的砂泥质夹碳酸盐岩沉积。而贺兰山以西的巴彦乌拉山地区则表现为活动类型的陆缘碎屑岩夹基性—中酸性火山岩建造(巴彦乌拉山岩组)。古元古代晚期坳陷褶皱造山,吉兰泰韧性断裂将华北结晶基底与阿拉善结晶基底焊接在一起

2.中元古代—青白口纪阶段(1800~780Ma)

自古元古代晚期华北陆块形成以后,贺兰山—青龙山地区和北祁连东段西华山—南华山地区便进入了各自不同的盖层沉积和构造演化阶段。

(1)贺兰山—青龙山陆缘盆地演化阶段(www.xing528.com)

中元古代时贺兰山—青龙山—云雾山地区为华北陆块西缘稳定陆缘(克拉通),早期华北克拉通西缘发生拉张沉陷形成贺兰山—青龙山陆缘盆地,沉积了滨海相陆源碎屑岩建造的黄旗口组;在陆缘盆地南段泾源县石咀子侵入了花岗斑岩,为高硅准铝质—弱过铝质A型花岗岩,具有造山期后岩浆地球化学特征,其锆石U-Pb年龄为1778~1788Ma(王成等,2012;高山林,2012),代表了华北克拉通西部中元古代早期贺兰山陆缘盆地的伸展作用,可能与古元古代末期—中元古代早期Columbia超大陆裂解过程有关。中元古代晚期贺兰山陆缘盆地海水加深,沉积范围不断扩大,形成了台地相碳酸盐岩建造的王全口组。

(2)北祁连东段西华山—南华山地区岛弧—弧后盆地演化阶段

中元古代时黄家洼山—西华山—南华山一带位于华北克拉通西南缘,发育海原岩群一套由钠长云母片岩—钠长石英片岩、绿片岩—角闪质岩、大理岩类等组成的变质岩系,其原岩下部为碳酸盐岩夹中基性火山碎屑岩,上部以杂砂岩类为主的复理石夹火山岩沉积,厚度达5000m以上,代表北祁连古海槽岛弧—弧后盆地相中低变质碎屑岩—火山岩—碳酸盐岩沉积组合。根据海原岩群所含火山岩的稀土元素、微量元素特征研究,海原岩群基性火山岩、次火山岩形成于岛弧—弧后盆地构造环境,属活动型沉积。主变质、变形期为绿帘角闪岩相,经多期变形、变质叠加改造,新生面理及韧性断层发育,内部地层序列不易复原。一般绿片岩类在下,长英质片岩类在上,大理岩类居中,三大基本岩类被韧性剪切带分割,构成三个构造岩石地层单位:南华山岩组、园河岩组和西华山岩组。另据冯益民等人(2002年)的研究,北祁连的熬油沟蛇绿岩代表中元古代早期祁连地块同阿拉善地块之间一个由大陆裂谷演化而成的大洋盆地,发育在南华山、西华山一带的中元古代岛弧—弧后盆地应是该大洋盆地的一部分。

中元古代晚期的四堡运动(晋宁运动Ⅰ)使华北克拉通与祁连地块之间的大洋盆地褶皱隆起,使华北、祁连、扬子塔里木等地的大陆壳相互联结,形成古中国大陆(诺丁尼亚超大陆的一部分),它是形成诺丁尼亚超大陆的一次碰撞造山运动。四堡运动是宁夏南部经历的第一期(主期)变形、变质作用,使海原岩群广泛发生构造置换和变质(绿帘角闪岩相)作用,原生层理S0被新生轴面片理S1置换,形成中元古界褶皱基底。在西华山海原岩群绿片岩中所获Rb-Sr等时年龄1128±209Ma,在头岔沟海原岩群钠长绿帘角闪岩中所获Rb-Sr等时年龄1020±106Ma,代表了该期变质年龄。

3.南华纪—中三叠世阶段

(1)扬子旋回(新元古代南华纪—始寒武世780~521Ma)

南华纪(780~635Ma)时,贺兰山地区抬升,遭受剥蚀。震旦纪(635~541Ma)时,贺兰山局部地区发育山岳冰川,接受了冰水沉积的正目观组、兔儿坑组冰碛砾岩、含砾板岩、板岩,震旦系与下伏蓟县系为不整合接触。震旦纪末—始寒武世(541~521Ma)时,贺兰山地区再一次抬升,遭受剥蚀,早寒武统与下伏震旦系为平行不整合接触,代表兴凯运动在本区的响应。在北祁连,震旦系—寒武系以大陆裂谷火山—沉积为主(夏林圻等,1996)。新元古代早期(青白口纪末)北祁连东段宁夏南部地区经历了第二期变形(Dn2)、变质作用,它是诺丁尼亚超大陆裂解的先兆,是在伸展构造体制下的地壳较深层次中,以发育褶叠层构造和绿片岩相退变质作用为特征,叠加在第一期变形之上,以第一期变形片理S1为变形面。在顺层韧性剪切带中,新生的糜棱面理S2置换了S1;在顺层掩卧褶皱中,新生的轴面片理S2置换了S1。在路沟湾海原岩群糜棱岩化绿泥钠长片岩中所获Rb-Sr等时年龄800±40Ma,代表了该期韧性动力变质年龄。

(2)加里东旋回(早寒武世—中泥盆世521~385.3Ma)

①裂陷沉降阶段(早寒武世—奥陶纪晚期)

寒武纪—奥陶纪,宁夏中北部主要为鄂尔多斯地块与阿拉善微陆块间陆缘盆地与坳陷带发育期。鄂尔多斯地块早古生代主体为陆表海盆地,在宁夏东部为盐池寒武纪—奥陶纪陆表海,展布于车道—阿色浪断裂以东的广大区域,寒武纪为一套滨浅海—陆棚边缘相的碎屑岩—碳酸盐岩建造、奥陶纪为一套开阔浅海台地相碳酸盐岩—碎屑岩沉积,志留纪—早石炭世时隆起未接受沉积。鄂尔多斯地块西缘宁夏发育早古生代裂陷带,该裂陷带西界为贺兰山西麓—土井子—青铜峡—新集断裂,东界为车道—阿色浪断裂。裂陷带下古生界主要由浅海台地相碎屑岩—碳酸盐岩地层与次深海相碎屑岩夹碳酸盐岩地层组成,中晚奥陶世坳陷较深,发育陆缘坳陷带。寒武纪—奥陶纪时,贺兰山—青龙山地区濒临华北鄂尔多斯陆表海西缘,与华北腹地一样,地层层序完整,但沉积厚度(总厚2055~2602m)明显较华北本部大,自下而上为苏峪口组、五道淌组、陶思沟组、胡鲁斯台组、阿不切亥组和大南池组、天景山组、米钵山组。发育一套由陆源碎屑海岸—浅海陆棚—台地边缘浅滩—台地潮坪相—陆棚内缘斜坡相组成的陆缘坳陷带沉积。苏峪口组—天景山组所产生物化石为典型的华北型生物群,牙形石分带可与华北区直接对比;米钵山组所产牙形石均为华南型牙形石动物群,反映其海水已由原来华北海转变为华南海,这种古地理格局一直延续至整个晚奥陶世。

阿拉善微陆块主体多缺失下古生界地层,局部见寒武纪—奥陶纪浅水相碎屑岩、碳酸盐岩沉积,微陆块东南缘的香山寒武纪—奥陶纪陆缘斜坡盆地的沉积和构造演化经历了初期滨、浅海,早期坳陷,中期强烈沉陷到最后抬升隆起的演化过程。寒武纪—早奥陶世早期为正常的滨、浅海沉积,寒武纪贺兰山由北向南水体变深,至贺兰山南段生物组合出现华北型和祁连区的三叶虫过渡混生现象。古城子—土井子地区自北而南发育中晚寒武世阿不切亥组的总厚度达700m以上,大大超过了贺兰山中北段的同组地层厚度(一般在200m左右),揭示了鄂尔多斯西缘贺兰山南段—香山陆缘南倾的特征。早奥陶世晚期至中奥陶世早期,被动陆缘尚处于早期坳陷阶段,此时贺兰山—香山一带与广阔的华北地台浅海区相连,形成了与华北腹地相似的天景山组台地碳酸盐岩沉积,但地层厚度(一般大于500m,最厚达2600m)比华北腹地明显增大,显示了沉陷地带的沉积特征。中奥陶世晚期至晚奥陶世初期,贺兰山南段—香山地区被动陆缘进入了中期强烈沉陷阶段,此时于阿拉善微陆块东南侧大致以磴口西—青铜峡—新集断裂为界,南西侧发育一坡度较大的大陆斜坡,在此大陆斜坡坡脚地带形成了巨厚的以重力流为主的米钵山组斜坡相沉积。晚奥陶世早期陆缘斜坡盆地继续强烈沉陷,并扩张成一相当宽的近南北向深水坳陷带,此坳陷带与秦祁海槽相通,此时形成了巨厚(总体表现为由北东向南西逐渐增厚,即由牛首山>1226.9m到黑鹰湾山>2776.0m、米钵山南麓5022.1m、红泉11306.9m、峡门15155.2m,沉降中心位于香山西部长流水—峡门一带)的以浊流沉积为主的香山群深海浊积扇沉积,包括三个向上厚度变薄、粒度变细的退积型(海侵)的层序,显示陆缘斜坡盆地扩展时期的沉积,相组合表明扇顶位于贺兰山南段,阿拉善微陆块和鄂尔多斯地块为物源供给区。从徐家圈组到狼嘴子组沉积时,持续扩张沉陷,主要来自阿拉善微陆块的陆源碎屑顺斜坡奔腾而下,沉积了半深海—深海浊积扇复理石建造。沉陷强烈时,侵入了浅成拉斑玄武岩质辉绿岩(脉),并与深海硅质岩(黄河井段)共生。之后,扩张迅速减弱,至磨盘井组沉积时,海水逐渐变浅,中上部出现红色碎屑岩系,反映出一种浅水氧化环境,最终海水退出陆缘斜坡盆地,结束奥陶纪沉积。以上陆缘斜坡沉积层加上浅成拉斑玄武岩质辉绿岩及深海硅质岩建造,共同构成了阿拉善微陆块南缘增生地体—腾格里增生楔。

综上,从奥陶纪沉积相的空间配置上分析,在宁夏北、东部华北陆块鄂尔多斯地块西部与阿拉善微陆块东南缘上,大南池组、天景山组属稳定的台地相碳酸盐岩沉积;向南西米钵山组为过渡型大陆斜坡相重力流沉积,香山群为过渡型半深海相浊积扇、半远洋沉积;再往南越过香山南麓断裂,阴沟群、中保群为活动型深海—半深海相火山岩—碎屑岩沉积。

②褶皱隆升阶段(奥陶纪晚期—志留纪末)

奥陶纪晚期,发生了加里东旋回第一期构造变形(Dn3、Dh2),遭受北东—南西向挤压,使北祁连洋发生俯冲造山作用,形成北祁连加里东造山带雏形。受北祁连造山运动影响,景泰老虎山—海原弧后盆地向阿拉善微陆块俯冲,香山陆缘斜坡盆地抬升褶皱隆起,于奥陶纪末期最终褶皱隆升,结束香山寒武纪—奥陶纪陆缘斜坡盆地沉积历史,志留系不整合于香山群之上。与此同期的鄂尔多斯地块西部盐池寒武纪—奥陶纪陆表海与贺兰山—青龙山寒武纪—奥陶纪坳陷带发生褶皱隆升,在鄂尔多斯西缘彭阳县以东的大台子—南秋子—甜水堡一带形成了近南北向的大型挤压褶皱隆起带(大台子—甜水堡隆褶带),元古代—早古生代地层褶皱隆起并遭受长期剥蚀。至泥盆纪末期,核部早古生代地层大部分剥蚀殆尽,晚古生代石炭纪二叠纪地层直接不整合于元古代地层之上,这就是前人俗称的“南北古脊梁”。本阶段早期表现为地壳中浅部韧脆性挤压剪切变形机制,见紧闭同斜倒转褶皱及不对称剪切褶皱,伴随该期变形,岩石发生区域浅变质作用,形成变质砂岩、板岩及重结晶碳酸盐岩,多发育透入性板劈理S1(多顺层置换原生层理S0,S0//S1)。晚期形成大中型平缓开阔圆桶状褶皱,多发育轴面劈理S2。其代表性形迹有牛首山古佛台复式背斜、黑鹰湾山褶皱组及黄沙水复背斜等。末期伴有逆冲断裂,导致碰撞型花岗岩(南华山菜园岩体)、乱堆子岩体(锆石U-Pb年龄431±5Ma)、油房园岩体(锆石U-Pb年龄451±54Ma)、石洼里岩体(锆石U-Pb年龄437±5Ma)等的侵位。

志留纪碰撞造山时期,香山北缘表现为前陆盆地沉积,加里东晚期(祁连运动)使志留系褶皱隆起,北祁连海槽与香山前陆海相盆地最终关闭,华北陆块与中祁连陆块聚合。早—中志留世,宁夏仅在腾格里早古生代增生楔地区的烟筒山—黑鹰湾山南坡一带残留海盆中,沉积了照花井组滨浅海相陆源碎屑岩—碳酸盐岩建造;晚—顶志留世,海水逐渐退出,沉积了旱峡组滨海红色陆源碎屑岩建造(海相磨拉石)。志留纪末,遭受了加里东旋回第二期构造变形(Dn4),为地壳浅部弯滑褶皱变形及剪切挤压变形,使志留系褶皱隆起(掀斜),奥陶系内部构造进一步强化,出现逆冲断裂,西华山北麓—六盘山东麓断裂、香山南麓断裂、中卫—同心断裂、烟筒山—窑山东北麓断裂、牛首山—煤山—崆峒山东麓断裂(青铜峡—固原断裂)等几条北西向断裂开始生成发展,也代表北祁连与腾格里早古生代增生楔地区志留纪残留海盆在加里东末期(祁连运动)最终关闭、褶皱成山,形成北祁连加里东碰撞造山带柴达木—华北板块与中祁连陆块聚合。

(3)华力西旋回(泥盆纪—中二叠世385.3~260.4Ma)

祁连运动后,早泥盆世北祁连造山带隆起遭受剥蚀,中泥盆世于造山带前缘发育前陆盆地,沉积了中泥盆世石峡沟组一套陆相红色碎屑岩建造。晚泥盆世,前陆盆地进一步扩大,沉积的中宁组超覆并微角度不整合于中泥盆世石峡沟组之上,形成贺兰山南段晚泥盆世元山子、围沟井中宁北山等典型磨拉石前陆盆地。早期主要为河流相红色碎屑岩建造,当时气候干燥炎热处于氧化环境,植被有不同程度发育;晚泥盆世中晚期由陆内挤压转化为伸展,发生海侵,沉积了河湖相紫红、灰绿色粉砂岩、砂质灰岩夹浅灰色灰岩,产海相介形类化石。泥盆纪末期,宁南—贺兰山南段遭受了华力西期晚期构造变形(Dn5晚期、Dh3),形成较大型开阔圆桶状褶皱,表现为陆内造山隆升,泥盆系全面隆起,但褶皱并不强烈。因此,晚泥盆世沉积层与早石炭世沉积地层多平行不整合或微角度不整合。

早石炭世—中二叠世为陆内伸展演化阶段。石炭纪是华北陆块陆表海与古特提斯海连成一体的陆表海形成期,早石炭世遭受古特提斯北支海盆的海侵,成为叠置于北祁连造山带(包括走廊弧后盆地)的上叠盆地。宁夏接受广泛海侵,但因海水不深,时进时退,沉积了早石炭世前黑山组、臭牛沟组滨浅海相碎屑岩—碳酸盐岩建造及晚石炭世—早二叠世的靖远组、羊虎沟组、太原组海陆交互相碎屑含煤建造,并发育多级旋回。靖远组、羊虎沟组沉积时因地壳振荡频繁,致使三角洲发育不全,许多地带平原亚相常缺乏成煤沼泽微相,故未形成较大规模的工业煤层,目前仅查明卫宁北山一带及线驮石等地羊虎沟组有较好的可采煤层。太原组沉积时气候温湿炎热,植被茂盛,成煤沼泽微相发育,有很好的可采煤层。早二叠世中晚期因区域抬升运动,海水最终退出,遭受短暂剥蚀,至早二叠世晚期终于完成由陆表海盆向陆相盆地的转换过渡。此时陆地气候开始变得炎热、干旱间有温湿。中二叠世陆相盆地分区明显。在祁连地层区,沉积了中二叠世大黄沟组曲流河相碎屑岩建造,夹有火山凝灰质沉积;在华北地层区,沉积了山西组、下石盒子组、上石盒子组河流相碎屑岩建造;在贺兰山沙巴台—呼鲁斯太地区中二叠统上部见中酸性火山岩(凝灰岩)夹层,代表华力西运动Ⅱ幕的构造热事件。

(4)印支旋回(晚二叠世—三叠纪260.4~199.6Ma)

晚二叠世—中三叠世持续为陆相盆地形成期。在祁连地层区,沉积了晚二叠世红泉组和三叠纪五佛寺组、丁家窑组陆相杂色碎屑岩建造;在华北地层区,连续沉积了晚二叠世—早三叠世孙家沟组、刘家沟组、和尚沟组曲流河相和中三叠统二马营组辫状河流相碎屑岩建造。当时气候炎热,干旱为主、偶有温湿。中三叠世末的印支运动,使晚古生代—中三叠世地层普遍发生褶皱和断裂,伴有岩浆活动(贺兰山大战场花岗闪长岩锆石U-Pb下交点年龄223.6Ma)。代表印支旋回的一期构造变形(Dn6、Dh4),主要表现为地壳浅部弯滑褶皱变形及剪切挤压变形,形成较大型开阔圆桶状褶皱及逆冲断裂。

该期褶皱以石炭系、二叠系、三叠系岩层原生层理为变形面,形成弯滑褶皱变形,其中太原组及山西组含煤层系的煤层、炭质页岩、页岩等软弱岩层,常为后期(燕山期)构造拆离、滑脱作用提供有利构造条件而产生滑脱构造,形成平缓—开阔圆柱状褶皱,伴有逆冲推覆断裂。宁夏北部褶皱轴向为北北东—北东向,代表性褶皱为北寺—红石崖向斜、大岭—庙前梁子背斜、白芨沟—汝箕沟—响水向斜、苏峪口—神水庙背斜、大磴沟—黄草滩—栏圈倒转背斜等,它们共同构成汝箕沟复向斜。贺兰山南部科学山一带褶皱轴向为北西西—近东西向,代表性褶皱为科学山东向斜。宁夏中南部褶皱轴向为北北西—北西向,代表性褶皱为宁东的韦州向斜、惠安堡向斜等。

晚三叠世宁夏为陆内伸展与褶皱冲断阶段,全区晚三叠世表现为广阔的陆内伸展,形成鄂尔多斯大型坳陷盆地与贺兰山地区的汝箕沟、巴伦别立—阿拉善左旗三叠纪陆相坳陷盆地。祁连地层区沉积了西大沟组、南营儿组一套陆相杂色碎屑岩建造;贺兰山晚三叠世盆地下部沉积了大风沟组辫状河相砂砾岩、细砾岩、(含砾)细—粗粒岩屑长石砂岩,上部沉积了上田组曲流河相中厚层—块状长石砂岩、长石石英砂岩、岩屑长石砂岩、石英砂岩、灰黑、深灰绿色泥质粉砂岩、泥岩及炭质页岩夹薄煤层等。贺兰山鼓鼓台玄武岩年龄229~193Ma(锆石裂变径迹年龄193Ma)代表这一时期陆内伸展的产物。位于鄂尔多斯西缘的宁东地区沉积了延长群河湖相碎屑岩建造,富含油气资源。三叠纪末伴随古特提斯洋的闭合过程,其构造效应的前缘已波及宁夏地区,致使侏罗纪地层不整合于三叠纪地层之上。贺兰山发育榆树沟逆冲断层带,其间长城系—奥陶系逆冲于普遍褶皱和断裂的石炭系、二叠系和三叠系之上,赵池沟逆冲岩席(第3期冲断层作用)发生在浅构造层次变形环境下,形成弯滑褶皱和脆性断裂。宁东地区发育褶皱冲断层带,石炭系—二叠系逆冲于三叠系之上。

4.侏罗纪—白垩纪阶段

侏罗纪—早白垩世(199.6~96Ma)的燕山旋回宁夏为陆内变形阶段。地壳变形不只沿板块边界发生,即使在缺乏B型俯冲或碰撞过程的远离板块边界的地区,同样存在较强烈的构造变形——线状构造变形带。这类板内变形带即为板内(陆内或克拉通内)造山带。贺兰山构造变形带是中国大陆重要的板内造山带,经历多期构造演化阶段,到侏罗纪—早白垩世时期,火山—沉积盆地(贺兰山鼓鼓台玄武岩喷发可能延伸到早侏罗世,玄武岩锆石裂变径迹年龄193Ma)发育及其板内构造变形(推覆—冲断构造、滑脱面—滑脱褶皱及构造叠加作用)十分明显,导致贺兰山逆冲构造系统雏形(早期楔顶效应)的形成。

早侏罗世,气候由干旱炎热转变为温暖潮湿,在宁东局部地区沉积了富县组的河流相碎屑岩建造。中侏罗世,在贺兰山新井盆地、汝箕沟盆地、香山地区山间坳陷盆地和鄂尔多斯西缘鸳鸯湖—石沟驿、炭山、王洼地区沉积了延安组的曲流河相碎屑含煤建造及直罗组的辫状河流相碎屑岩建造。随后,燕山早期运动(Ⅰ幕)使地壳上升,香山下流水盆地和宁东石沟驿盆地消失。晚侏罗世仅在贺兰山新井盆地、汝箕沟盆地和宁东地区沉积了安定组、芬芳河组的冲积扇扇根山麓相—扇中辫状河流相粗碎屑岩建造。侏罗纪末的燕山运动Ⅱ幕使侏罗系全面褶皱隆起,代表燕山旋回早期构造变形(Dn7、Dh5),形成中小型平缓开阔圆桶状褶皱,后期伴有强烈的逆冲断裂和逆冲推覆,形成一系列推覆岩席。在麻黄沟—北沿口断层上见古生代地层推覆于侏罗纪地层之上,局部形成飞来峰。中晚期伴有较强的岩浆热液活动(金场子闪长玢岩脉锆石U-Pb年龄147.2±2.3Ma),与金、铜等金属矿产成矿关系密切。

早白垩世,在燕山期褶皱隆起带前缘发育一系列类前陆盆地与坳陷盆地,主要有新井—庙山湖盆地、鄂尔多斯盆地及六盘山盆地,分别沉积了庙山湖组、保安群及六盘山群,主要为一套炎热干旱间有温湿气候条件下的冲积扇山麓—河湖相红色碎屑岩建造。六盘山盆地早期表现为前陆盆地和一些山间坳陷盆地,沉积了三桥组冲积扇相和辫状河三角洲相粒度较粗的砾岩、砂岩红色碎屑岩建造;中晚期(和尚铺组—马东山组)由陆内挤压转化为伸展,湖盆逐渐扩大,主体由辫状河三角洲的砂岩、砾岩,向湖盆地中心的砂岩、泥岩、泥灰岩和生物礁灰岩构成;早白垩世后期(乃家河组)反转为挤压型盆地性质,湖盆衰退,气候变得异常干燥,沉积了一套以泥岩夹石盐、石膏、钙芒硝为主的蒸发盐岩。早白垩世末,经燕山运动Ⅲ幕,使类前陆坳陷盆地褶皱隆起,宁夏遭受燕山旋回晚期构造变形(Dn8、Dh6),受到近东西向的挤压,使白垩系产生近南北向中小型宽缓褶皱和逆冲断层。贺兰山鼓鼓台玄武岩一组K-Ar年龄98.79±2.86Ma~103.6±3.1Ma以及桌子山基底变质岩与窑山东麓断层角砾岩磷灰石裂变径迹年龄91.5Ma、74.4Ma等显示出受到该期运动的影响。

5.新生代阶段

晚白垩世印度板块北移过程中,尚未与中国大陆碰撞,故晚白垩世—古新世的宁夏贺兰山、六盘山及其周缘地区处于构造平静、整体抬升剥蚀期,未接受沉积。始新世—全新世的喜马拉雅旋回中、晚期宁夏主要表现为盆岭构造演化阶段。55Ma前(始新世初)印度陆块与亚洲大陆碰撞(喜马拉雅运动Ⅰ幕)的远程构造效应开启了贺兰山盆岭构造及其宁南弧形构造发展阶段的崭新时代。大罗山东麓断层岩石的磷灰石裂变径迹年龄54.9±8.9Ma代表了该时期的构造响应。始新世时,构造活动渐趋活跃,贺兰山—银川盆地、牛首山、罗山、烟筒山、黑鹰湾山、香山、南华山—西华山及六盘山等山区之山间及山麓地带开始沉降,形成新生代压陷或坳陷盆地,快速沉积了寺口子组一套干燥炎热气候条件下的红色碎屑岩建造。沉积物的结构构造及物质组分严格受周边物源区控制。渐新世时,逐渐发展为宽阔的河湖盆地,气候持续干燥炎热,沉积了清水营组河湖相红色砂泥质含膏盐建造。渐新世末,湖盆淤浅萎缩,经过短暂沉积间断后至中新世,逐渐转为河流相,下部沉积了彰恩堡组一套河湖相红色砂泥岩建造;上部沉积了干河沟组一套辫状河相为主的红色粗碎屑岩夹砂泥岩建造。宁北地区,根据银川地堑中央断陷区沉积最厚近万米的记录,表明贺兰山盆岭间具有相当大的升降幅度,喜马拉雅构造运动Ⅱ幕的块断升降,主要是沿贺兰山北西向土井子—青铜峡、三关口断裂,东西向正义关断裂(断层的基底碎裂花岗片麻岩的磷灰石裂变径迹年龄为18.8±4.2Ma、9.1±4.4Ma、4.8±0.9Ma)及北东向贺兰山东麓断裂、黄河断裂活动实现的,并最终导致现代贺兰山地貌格局的形成。宁南地区,上新世末的喜马拉雅运动Ⅲ幕表现强烈,随着青藏高原的隆升及其远程效应的影响,自南西而北东推挤,发生陆内造山作用,遭受喜马拉雅旋回早期构造变形(Dn9、Dh7),古近系—新近系普遍褶皱,形成中小型平缓开阔圆桶状褶皱,伴有较强烈的逆冲推覆,奥陶系、泥盆系、石炭系逆冲推覆于古近系—新近系之上,导致燕山期形成的推覆构造带不断地向北东挤凸而成弧形,形成青藏高原东北缘宁南弧形挤入推覆构造带和盆—山构造地貌。

更新世—全新世,多表现为间歇性升降,除山区继续遭受剥蚀外,在河流沟谷、山间盆地、山前坳陷及山麓地带广泛沉积冲积、洪积、坡积砾岩、砂、砾石层、沙土及厚度不等的风成黄土。

更新世中晚期以来,宁夏遭受了喜马拉雅旋回晚期构造变形(Dn10、Dh8),受青藏高原东北边缘北东向推挤并兼具左行走滑运动,形成诸如海原活动断裂带、中卫—同心活动断裂带、烟筒山—窑山东北麓活动断裂、牛首山—煤山—崆峒山东麓活动断裂及其附近的小型挤压剪切牵引褶皱、推挤构造、拉分盆地等,并使第四系掀斜和错断、位移,甚至前第四纪地层逆冲推覆于第四纪地层上。因此,地震活动频繁,贺兰山东麓断裂4次古地震事件2~4kaBP、7~8kaBP、8~10kaBP、13~14kaBP,中卫—同心活动断裂带距今16ka以来发生了6次古地震事件,南、西华山北东麓断层也揭露古地震活动事件6次,这些地震事件都与地壳深部结构(见前)和青藏高原隆升向北东推挤相关联。

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