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贺兰山地区由于处于重要的大地构造位置,夹持于华北陆块鄂尔多斯地块与阿拉善地块的结合部位,处于分隔中国东、西部两大构造带的北段,该地区经历了一个长期的地质构造演化期,奥陶纪是其沉积构造演化的重要关键阶段。奥陶纪中、晚世米钵山组地层,与其上、下地层具显著的不同,为一大套重力流沉积特征,这预示着该地层记录着重要构造运动背景,其沉积特征对探讨贺兰山早古生代的构造格局及岩相古地理演化方面尤为重要。
本文在充分研究前人资料和研究成果的前提下,野外实测、观察研究地层剖面,并通过室内较深入细致的沉积特征、沉积相、沉积模式及沉积演化分析,结合沉积地球化学、岩石地球物理数据资料研究等,在这些大量宏观和微观特征描述的基础上,探讨了贺兰山地区中、晚奥陶世沉积古地理格局及构造演化,取得以下几点认识:
1)在中-晚奥陶世时期,贺兰山地区为深陷槽半深海-深海相沉积环境,其岩性组合主要为为角砾岩、砂砾岩、砂岩和深海相泥页岩,在地层岩石组合上较为复杂,且横向岩相变化非常剧烈。
2)中-晚奥陶世沉积的米钵山组,重力流沉积非常发育,主要为碎屑流和浊流,并夹杂一些深水相正常沉积,反映的古地理环境属深陷槽陡斜坡及深海的坡脚延伸带。发现的沉积微相包括角砾岩微相、反递变层理的岩屑砂岩微相、纹层状粉细砂岩微相、受同沉积作用改造的灰质砂砾岩微相,这几类微相均具有大陆边缘的微相特征。
3)对岩石地球化学性质的研究,表明该地区以还原性沉积界面为主,局部较强;物源区古地理背景为湿热环境;沉积物沉积速率快,具有重力流快速堆积的特征;元素地球化学特征显示物源区地质构造具有被动大陆边缘性质,结合区域构造背景,沉积物可能来自华北陆块西缘;
4)对岩石古地磁的研究,显示体积磁化率强度中等,天然剩磁微弱,磁化率各向异性度结果表明古水流方向为SW向,即砂岩沉积物来自华北陆块西缘。
5)贺兰山南北向构造,是从加里东中期开始形成,一直到燕山期结束,直接的沉积证据就是中、晚奥陶世米钵山组的巨厚深水相重力流沉积和地层近南北走向的分布以及以后地层分布都是近南北走向的分布。其构造背景受加里东期北祁连造山运动影响,北祁连弧后盆地的弧后扩张作用的挤压,以及阿拉善地块与华北陆块之间的相对运动,贺兰海槽开始拉张沉降,沉积巨厚的米钵山组重力流沉积和正常深水沉积。