青藏高原循化-貴德地區(qū)盆地演化與增生過(guò)程

青藏高原循化-貴德地區(qū)盆地演化與增生過(guò)程

高原造山帶的增生過(guò)程，即從交叉帶向外的延伸和上升過(guò)程，與動(dòng)力學(xué)是世界著名的主題[1.3]。高原增長(zhǎng)期的詳細(xì)過(guò)程不僅與復(fù)雜的地表過(guò)程（如區(qū)域構(gòu)造變形、深層巖石圈結(jié)構(gòu)）有關(guān)，而且與復(fù)雜的地表過(guò)程（如地表物質(zhì)侵蝕和山地聚集有關(guān)。對(duì)高原廣泛發(fā)育的盆地與山脈（或構(gòu)造變形帶）的合作關(guān)系和發(fā)育的研究是高原增長(zhǎng)期研究的出發(fā)點(diǎn)之一。通過(guò)對(duì)盆山系統(tǒng)中的高、低、沉降、沉淀等地表過(guò)程的分析，我們可以獲得結(jié)構(gòu)和氣候變化信息，尤其是有關(guān)高原第一代特征的龍興和生長(zhǎng)機(jī)制的科學(xué)重要性。我們?cè)谑澜缫恍┲饕咴蜕絽^(qū)的研究中取得了重要成果[4.6]。因此，選擇與高原造山帶類似的年輕而活躍的造山帶（或構(gòu)造變形帶），進(jìn)行構(gòu)造和沉積過(guò)程與高原增生相關(guān)的反饋關(guān)系，對(duì)于理解高原的發(fā)展歷史和研究生殖機(jī)制具有重要的理論意義。循化-貴德地區(qū)處于青藏高原東北緣的東南區(qū)、位于西秦嶺北緣與祁連山的結(jié)合部位.已有的研究成果表明青藏高原晚期向北東方向增生發(fā)生于晚新生代.關(guān)于循化-貴德地區(qū)構(gòu)造[9~14]、盆地沉積[14~16]、磁性地層[17~19]及盆地發(fā)育與西秦嶺北緣逆沖作用的關(guān)系等問(wèn)題的研究已經(jīng)取得了許多重要研究成果,但是關(guān)于該區(qū)新生代盆地發(fā)育與盆緣不同構(gòu)造帶的構(gòu)造控制關(guān)系、盆山系統(tǒng)演化及其反映的高原增生機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題還有待于進(jìn)一步深入.本文通過(guò)系統(tǒng)地新生代盆地沉積、古流和物源研究,并與盆緣逆沖作用分析相結(jié)合,對(duì)研究區(qū)新生代早期構(gòu)造過(guò)程提出了初步認(rèn)識(shí),為全面揭示青藏高原東北緣增生機(jī)制提供了基本證據(jù)和基礎(chǔ)資料.1逆沖帶與沉積相貴德、同仁、循化盆地分兩帶分別分布于拉雞山和西秦嶺北緣斷裂南側(cè)(圖1).循化盆地與其南、北側(cè)的西秦嶺北緣逆沖帶和拉雞山逆沖帶一起構(gòu)成菱形形態(tài),具有青藏高原東北緣東端構(gòu)造的典型特征西秦嶺北緣逆沖帶呈北西西向貫穿于研究區(qū),向東沿臨夏盆地南緣可能與東秦嶺地區(qū)的商丹斷裂帶相接,向西沿日月山和青海湖南緣可能與柴北緣斷裂帶相連.拉雞山逆沖帶呈弧形分布于循化盆地北緣向西與西秦嶺逆沖帶匯合構(gòu)成日月山逆沖帶,向東與西秦嶺北緣逆沖帶相接.西秦嶺北緣逆沖帶前鋒逆沖斷層在循化盆地南緣主體表現(xiàn)為指向北的逆沖作用,早、中三疊世地層逆沖于下白堊統(tǒng)、古近系西寧群之上.逆沖帶內(nèi)發(fā)育大量緊閉尖棱褶皺、小型逆沖斷層和劈理帶,斷層產(chǎn)狀為182°<30°.在同仁盆地北側(cè)發(fā)育呈東西向延伸的北傾南沖的崗察逆沖斷層,致使中、下三疊統(tǒng)逆沖于西寧群和貴德群之上.西秦嶺北緣逆沖帶向西與拉雞山逆沖帶匯合,構(gòu)成日月山逆沖帶.自北部拉雞山向南發(fā)育向北東傾斜、指向南西的疊瓦式逆沖斷層,表現(xiàn)為太古界和奧陶紀(jì)花崗巖、中、下三疊統(tǒng)逆沖于西寧群和貴德群之上.西秦嶺北緣逆沖帶主體由中、下三疊統(tǒng)隆務(wù)河群組成,其次還發(fā)育上石炭統(tǒng)至二疊系甘家組、石炭系至下二疊統(tǒng)尕海群和中二疊統(tǒng)大關(guān)山組、上三疊統(tǒng)華日組、日腦熱組和晚三疊世至侏羅紀(jì)各類花崗質(zhì)巖體.各地層組成巖石主要為一套復(fù)理石碎屑巖、硅質(zhì)巖及部分碳酸鹽巖和少量的火山巖,它們構(gòu)成南、北部邊緣新生代盆地的主要物源.拉雞山逆沖帶呈背向逆沖的扇狀形態(tài),北側(cè)向北逆沖,南側(cè)向南逆沖.拉雞山東段,即循化盆地北緣和東緣,主要表現(xiàn)為下古生界、上泥盆統(tǒng)和少量的太古界及下元古界逆沖于下白堊統(tǒng)、新生界西寧群和貴德群之上.在化隆縣北部的拉雞山山前上寒武統(tǒng)硅質(zhì)板巖強(qiáng)烈變形,向南逆沖于貴德群礫巖之上,逆沖斷層產(chǎn)狀30°<60°.山前貴德群受逆沖作用影響形成寬緩的北翼陡(地層產(chǎn)狀:221°<68°)、南翼緩(地層產(chǎn)狀:348°<12°)的向斜褶皺.拉雞山西段,即循化盆地西端北緣,下古生界逐漸尖滅,主要表現(xiàn)為中元古界逆沖于白堊系或古生界之上.拉雞山東段主體由下古生界和上泥盆統(tǒng)中基性火山巖、火山碎屑巖、硅質(zhì)巖、少量碎屑巖和奧陶紀(jì)花崗巖組成,它們可能構(gòu)成循化盆地的主要物源區(qū)之一.拉雞山西段中元古界主要為長(zhǎng)城系石英巖、板巖、千枚巖,薊縣系白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、灰?guī)r和千枚巖等.拉雞山西段與西秦嶺北緣逆沖帶之間發(fā)育太古界至下元古界片麻巖、石英片巖、石英巖等及各類花崗質(zhì)巖石.這些中、深級(jí)變質(zhì)巖、花崗巖可能成為貴德盆地或循化盆地的沉積物源.2下段優(yōu)勢(shì)種邊界循化、貴德盆地新生代地層由漸新統(tǒng)西寧群、新近系貴德群、更新統(tǒng)和全新統(tǒng)組成.西寧群除在貴德和同仁地區(qū)外,主要發(fā)育于循化盆地、拉基山及其北部地區(qū).西寧群大體可以劃分為三段,下段主要出露于循化盆地南緣局部、循化盆地中部太古界基底出露區(qū)之上和拉基山山頂.貴德群自下而上劃分為查讓組、下東山組、賀爾加組、甘家礫巖組和共和組.Fang等近期將貴德群劃分為貴德門組、尕讓組、阿什貢組、賀爾加組、甘家礫巖組和阿米崗組(表1).關(guān)于西寧群和貴德群古地磁年代學(xué)取得了重要進(jìn)展,已經(jīng)獲得了西寧群和貴德群及其相當(dāng)?shù)牡貙幽甏?西寧群與臨夏盆地他拉組相當(dāng),年代為29.0~21.4Ma貴德群年代為20.8~1.8Ma(表1).前者相當(dāng)于漸新統(tǒng)上部和中新統(tǒng)底部,后者相當(dāng)于中新統(tǒng)和上新統(tǒng).2.1礫石層序巖石學(xué)特征西寧群在研究區(qū)分布廣泛,在各個(gè)盆地均有發(fā)育.在循化盆地西寧群不整合于太古界至下元古界變質(zhì)巖或白堊系礫巖之上,在貴德盆地和同仁盆地主要不整合于三疊紀(jì)地層之上,在拉雞山不整合于下古生界地層或太古界至下元古界變質(zhì)巖之上.西寧群代表了白堊紀(jì)以來(lái)在新生代時(shí)期的最老的沉積地層.西寧群主體為一套棕褐色、桔紅色砂質(zhì)礫巖、砂巖和粉砂質(zhì)泥巖(圖2).自下而上可大致劃分為三段.通過(guò)對(duì)循化盆地循化鎮(zhèn)南南東方向約15km處的卡時(shí)大村地層剖面和循化鎮(zhèn)西南方向約8km處的拉雄村地層剖面進(jìn)行實(shí)測(cè),獲得了較為完整的西寧群剖面.西寧群一段(卡時(shí)大村剖面)為一套厚度約170m的褐紅色礫巖和含礫粉砂巖或含礫泥巖互層,其底部不整合于太古界至下元古界之上.礫巖層側(cè)向延伸穩(wěn)定,其底部具明顯的沖刷面.礫巖層主要由礫石組成,顆粒支撐,礫石直徑約1~5cm,大的礫石可達(dá)10cm.礫石磨園較好,少數(shù)礫石磨園中等.礫石形態(tài)大都呈扁平狀,扁平面具疊瓦式定向排列.礫石層厚度一般1.5~2.0m.礫石層之上為含礫粉砂巖或含礫粘土巖,塊狀無(wú)層理,厚度1~2m左右.該礫石層可解釋為礫質(zhì)辮狀河道沉積,而其上部為洪泛沉積或泥流沉積.整個(gè)地層層序成現(xiàn)出礫石粒徑向上變細(xì),礫石層變薄,呈透鏡狀,含礫粉砂巖或含礫泥巖層變厚,沉積環(huán)境演變?yōu)榍骱記_積平原沉積.西寧群二段(拉雄村剖面)為一套厚度約150~200m的桔紅色泥巖(局部夾極細(xì)砂巖),泥巖中間夾厚約10~20cm石膏層.泥巖具水平層理.顯然該地層段主要為一套湖泊或極淺湖沉積,局部地區(qū)石膏層可能是水深變淺的產(chǎn)物.向上湖水變淺,轉(zhuǎn)變?yōu)闆_積平原沉積.西寧群三段(拉雄村剖面)厚度大于500m,自下而上為砂、礫巖互層、礫巖.下部礫巖或中、粗粒砂巖呈透鏡狀側(cè)向尖滅再現(xiàn),其間為細(xì)?；驑O細(xì)粒砂巖.前者發(fā)育斜層理或側(cè)向加積層理,礫石粒徑一般為2~5cm,小的0.5cm,大的10~15cm,磨園度較好;后者發(fā)育塊狀層理或波紋層理.從礫巖或砂巖的展布和構(gòu)造特征分析,它們?yōu)榍骱記_積平原沉積,其中礫巖或中粗粒砂巖為曲流河河道沉積,而細(xì)?；驑O細(xì)砂巖為洪泛平原沉積.向上礫巖層加厚和增多.在上部主要為礫巖夾薄層砂巖.礫石略具定向,偶見斜層理,粒徑一般5~10cm,向上粒徑增大至8~15cm,大的可達(dá)10~20cm.它們主要為礫質(zhì)辮狀河道沉積.頂部礫巖層呈透鏡狀,具側(cè)向加積斜層理,間夾較厚的塊狀細(xì)砂巖,它們可能為礫質(zhì)曲流河沉積.該剖面之上被下更新統(tǒng)泥石流或河道礫巖不整合覆蓋,中間缺失貴德群.拉雞山西段山頂保留了西寧群底部部分露頭,主要為一套桔紅色礫巖,厚度百余米.礫石具定向排列,底部礫石層局部大小混雜,無(wú)定向,部分礫石磨園度較好,大部分礫石呈棱角狀.礫石顆粒直徑具有約8~10cm(個(gè)別達(dá)20cm)、5cm左右、1~2cm的礫級(jí)分層.向上礫石定向性增強(qiáng),成層性較好,大部分礫石呈扁平狀,地層層厚約10~30cm.該地層顯然是礫質(zhì)辮狀河沉積,底部夾泥石流礫巖.循化盆地中部化隆鎮(zhèn)南太古界至下元古界頂不整合覆蓋了西寧群現(xiàn)今殘留的底部地層具有與卡時(shí)大村剖面類似的特征,為一套粒徑2~5cm的礫質(zhì)辮狀河道沉積及洪泛細(xì)粒沉積.2.2沉積體系及沉積相貴德群主要覆蓋于西寧群之上,其中貴德盆地和同仁盆地大部分覆蓋于三疊紀(jì)地層之上.據(jù)Fang等研究成果,貴德群與下伏的西寧群之間具有短暫的沉積間斷.兩者之間接觸界面在貴德盆地可見明顯的角度不整合.貴德群主體為一套細(xì)礫巖、泥巖、粉砂巖、砂巖與礫巖互層及巨礫巖,自下而上劃分為查讓組、下東山組、賀爾加組、甘家礫巖組和共和組.下面以貴德門地區(qū)的阿什貢組至下東山組下部剖面及甘家地區(qū)的下東山組上部至共和組剖面為例介紹貴德群地層特征(圖3).貴德群底部查讓組在貴德門和阿什貢發(fā)育較好的露頭,主要為一套灰黃色礫巖,厚度約100m左右(圖3(a)).地層總體具成層性,發(fā)育大型沖刷面.礫石有定向,但部分地區(qū)定向性差,大小混雜.礫石直徑5~25cm不等,磨園度較差.向上礫巖顆粒逐漸變細(xì),表現(xiàn)為細(xì)礫巖與砂巖或砂質(zhì)泥巖互層,并且礫巖層側(cè)向延伸較穩(wěn)定,內(nèi)部礫石定向,具斜層理、粗糙的平行層理.礫巖層厚度2m至20cm不等,向上變薄.礫巖間的砂質(zhì)泥巖或泥巖具塊狀層理、水平層理,厚度30cm至2m不等,向上變厚.根據(jù)沉積構(gòu)造分析,查讓組為沖積扇-辮狀河沖積平原沉積體系,內(nèi)部主要由礫質(zhì)辮狀河、泥石流等構(gòu)成.下部主要沖積扇-辮狀河沖積平原近端沉積,向上逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠皆h(yuǎn)端沉積,頂部發(fā)育礫質(zhì)或砂質(zhì)辮狀河道、決口河道或決口扇、平原湖泊沉積.下東山組下部在貴德門地區(qū)主要為一套褐黃色、紫紅色泥巖夾綠灰色或灰白色鈣質(zhì)粘土巖、泥灰?guī)r、褐黃色礫質(zhì)砂巖、細(xì)礫巖(圖3(a)).泥巖具水平層理,其中的鈣質(zhì)粘土巖與其之上的泥灰?guī)r伴生,厚度約1m左右,側(cè)向延伸穩(wěn)定.泥灰?guī)r或泥巖之上往往發(fā)育粒度突變的粗砂巖和細(xì)礫巖,具斜層理或粗糙的平行層理,礫石直徑約0.5~1cm.泥巖層與上覆的砂、礫巖構(gòu)成向上變粗的沉積旋回.前者為湖泊沉積,后者為湖濱或沖積平原遠(yuǎn)端河流沉積體系,旋回頂部往往具暴露標(biāo)志.據(jù)Fang等對(duì)該地層段的古地磁研究成果,查讓組年代為20.8~19(?)Ma,下東山組下部年代為19~17(?)Ma.下東山組上部至共和組在甘家地區(qū)發(fā)育較全(圖3(b)).下東山組上部在甘家地區(qū)為一套厚度較大的棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾細(xì)礫巖、灰白色鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r.泥巖或砂質(zhì)泥巖主要為塊狀層理,下部夾較多的灰白色鈣質(zhì)泥巖薄層,厚度約0.5m左右,泥巖中夾側(cè)向延伸短的透鏡狀或側(cè)向延伸長(zhǎng)的層狀細(xì)礫巖或礫質(zhì)粗砂巖,其底部具明顯的沖刷面.一些透鏡狀礫巖或礫質(zhì)粗砂巖具交錯(cuò)層理,礫石具定向排列,它們?yōu)楹拥莱练e;另一些層狀或透鏡狀礫巖具塊狀層理,礫石大小混雜,它們?yōu)槟嗍鞒练e或具河道形態(tài)特征的泥石流沉積;部分細(xì)礫巖或礫質(zhì)粗砂巖層具平行或粗糙的平行層理或呈薄層夾層,它們?yōu)槠鞒练e.礫巖或礫質(zhì)粗砂巖厚度0.5~8m,向上厚度加大,礫巖層增多.礫石粒徑2~3mm,2~3cm,3~5cm或8~10cm不等,整個(gè)剖面下細(xì)上粗.下東山組上部為沖積扇-辮狀河平原遠(yuǎn)端極淺湖和遠(yuǎn)端沖積平原沉積.下東山組上段年代為17(?)~7.8(?)Ma.總體上,下東山組自下而上為湖泊、沖積扇-辮狀河平原遠(yuǎn)端沉積系列.賀爾加組在甘家地區(qū)主要為暗紅色、棕色、黃色和灰色礫巖、砂質(zhì)礫巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖等,厚度約700m(圖3(b)).礫巖或砂質(zhì)礫巖、中粗粒砂巖以塊狀層理、斜層理為主,側(cè)向延伸穩(wěn)定,厚度向上增大.在下部礫巖或砂巖與泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層,向上泥巖層減薄或逐步消失,厚度加大的礫巖夾粗砂巖或含礫砂巖.礫石直徑一般為5~10cm,大的顆粒達(dá)8~15cm.賀爾加組為礫質(zhì)辮狀河沖積平原沉積,其年代為7.8~3.6Ma.甘家礫巖組主要為灰色巨礫巖夾透鏡狀含礫砂巖和極細(xì)砂巖,厚度約300m(圖3(b)).礫石具定向排列,礫石磨園呈次圓或次棱狀,直徑約5~30cm,大的可達(dá)100cm.該礫巖為一套沖積扇-辮狀河沖積平原沉積,地層年代為3.6~2.6Ma.甘家礫巖組之上不整合覆蓋了共和組,它主要為厚度約200m的淺灰色泥巖夾薄層黃色砂巖、薄層分選較差的細(xì)礫巖,其頂部由于被剝蝕,保留不全.共和組為一套淺湖夾水下泥石流沉積,地層年代為2.6~1.8Ma.據(jù)方小敏等在研究區(qū)東側(cè)甘肅臨夏盆地研究結(jié)果,與共和組相當(dāng)?shù)臇|山組之上發(fā)育了井溝頭組礫巖(1.76~1.72Ma),它為下更新統(tǒng).與該地層相當(dāng)?shù)南赂陆y(tǒng)在研究區(qū)循化盆地廣泛發(fā)育,它不整合于西寧群之上.2.3盆地相特征和沉積序列循化-貴德地區(qū)新生代地層分別在西寧群、貴德群甘家礫巖組頂部發(fā)育不整合界面.以不整合界面為界,將地層劃分為3個(gè)盆地相.盆地相1為西寧群,盆地相2為貴德群查讓組、下東山組、賀爾加組和甘家礫巖組,盆地相3為共和組及下更新統(tǒng).每一個(gè)盆地相代表了一個(gè)原型盆地的全部沉積充填.3個(gè)盆地相均在層序下部或底部發(fā)育湖泊沉積,向上轉(zhuǎn)變?yōu)槿侵藓蜎_積扇-辮狀河平原沉積體系,呈現(xiàn)出粒徑向上不斷加大的反序、進(jìn)積沉積序列.根據(jù)盆地沉積地層厚度和年代,盆地沉積和沉降速率也不斷加大.3盆地沉積物源分析盆地沉積物是連接盆地與山脈的“紐帶”,通過(guò)盆地沉積物物源分析,可有效地揭示蝕源區(qū)山脈剝露過(guò)程和構(gòu)造隆升事件.對(duì)循化盆地、貴德盆地和同仁盆地西寧群、貴德群不同層位或不同地區(qū)的沉積物物源分析可有效地揭示西秦嶺逆沖帶、拉雞山逆沖帶逆沖隆升事件和構(gòu)造作用過(guò)程.沉積物物源分析除研究沉積巖中碎屑成分組成及其與源區(qū)地層巖性對(duì)比了解沉積物物源特征外,還應(yīng)結(jié)合原型盆地恢復(fù)、古流分析,從而達(dá)到對(duì)盆地源區(qū)逆沖帶隆升、剝露過(guò)程的完整認(rèn)識(shí).3.1沉積古地貌南高西低-西高東低若將研究區(qū)西寧群之上覆蓋的貴德群、更新統(tǒng)和全新統(tǒng)揭去,恢復(fù)西寧群殘留盆地范圍發(fā)現(xiàn),西寧群主要分布于西秦嶺逆沖帶的北部地區(qū),僅貴德盆地和同仁盆地的部分露頭發(fā)育于逆沖帶之上(圖4).循化盆地大部分被西寧群覆蓋,盆地中主要發(fā)育西寧群中部的湖泊沉積和曲流河沖積平原沉積段,上部的辮狀河礫巖沉積主要保留于盆地南緣.盆地中部和南部由于基底的隆升,不整合覆蓋于太古界至元古界之上的西寧群底部礫巖剝露.拉雞山東段山頂未發(fā)現(xiàn)西寧群露頭,但其西段山頂殘留了大片西寧群底部礫巖段.通過(guò)測(cè)量和統(tǒng)計(jì)斜層理或疊瓦式排列的扁平狀礫石產(chǎn)狀進(jìn)行古流分析發(fā)現(xiàn),循化盆地南緣的古流方向主要為南東東向、北東東向及北東方向,與盆地南緣的西秦嶺北緣逆沖帶基本平行或垂直.循化盆地北緣,即拉雞山南緣山前地帶(化隆鎮(zhèn)西北)西寧群古流為北東方向,指向拉雞山.循化盆地西北邊緣古流為南東東向.拉雞山西段西寧群古流方向盡管變化范圍較大,但主體集中為北北東或北東東方向(圖4).古流測(cè)量結(jié)果表明,西寧群同沉積時(shí)期,沉積物流動(dòng)方向主體為向北和向東方向,顯示了沉積古地勢(shì)為南高北低、西高東低;西秦嶺逆沖帶盡管沉積了部分西寧群,但仍然是該時(shí)期沉積盆地的南部構(gòu)造邊界,而拉雞山對(duì)西寧群的沉積作用沒有任何影響,可能在同沉積時(shí)期并未剝露.因此西寧群同沉積時(shí)期,研究區(qū)除同仁盆地外可能為一大型盆地,屬區(qū)域性隴中盆地的組成部分,向東與臨夏盆地相連.貴德群分布與西寧群明顯不同,除貴德盆地規(guī)模較大,構(gòu)成較大型湖泊盆地外,其他的同仁盆地、循化盆地北緣以及拉雞山北緣和東緣主要為點(diǎn)源擴(kuò)散型的沖積扇-辮狀河平原沉積體系(圖5).貴德盆地主體為一湖盆,隨著北緣拉雞山逆沖帶向南逆沖推進(jìn),盆地邊緣礫質(zhì)沖積扇-辮狀河平原向南進(jìn)積,盆地相2頂部的甘家礫巖組礫巖的進(jìn)積前鋒主要分布于貴德鎮(zhèn)與逆沖前鋒之間.貴德盆地中貴德群古流方向主要為向南、南南西向,而盆地東北角處可能受盆地東側(cè)斷層控制,古流為向西的方向.可見,貴德盆地可能為一個(gè)獨(dú)立湖盆,與周邊的循化盆地彼此分隔.貴德盆地北部邊緣越過(guò)西秦嶺北緣逆沖帶前鋒逆沖斷層延伸至拉雞山南側(cè)(即日月山),盆地沉積物自拉雞山南側(cè)呈點(diǎn)源向南擴(kuò)散,在晚期形成一大型沖積扇-辮狀河平原.同仁盆地與貴德盆地不同主體分布于西秦嶺北緣逆沖帶之上.盆地北緣以指向南的逆沖斷層為界,并被其逆沖改造,盆地南緣可斷續(xù)延伸至研究區(qū)區(qū)外.盆地中貴德群在北端主要為細(xì)礫巖,成層性好,層厚1.5m,底部沖刷面延伸平直、穩(wěn)定,礫石定向,粒徑5cm左右,發(fā)育斜層理和粗糙的平行層理,為辮狀河平原沉積.盆地向南呈長(zhǎng)條狀,發(fā)育巨厚的巨礫巖,礫石粒徑一般為5~15cm大的達(dá)20~150cm.礫巖雖然具成層性,但內(nèi)部礫石大小混雜,呈棱角狀,主體為一套礫質(zhì)近源沖積扇沉積.該盆地古流方向主要為北北西向,與盆地延伸方向基本一致.循化盆地貴德群發(fā)育于北側(cè),呈扇形分布于拉雞山山前地帶,北緣以指向南的逆沖斷層為界,盆地南緣不發(fā)育貴德群.該地區(qū)的貴德群主要為一套礫巖沉積.總體上礫巖具成層性,底部沖刷面平直、延伸穩(wěn)定.礫石大小有2~5,5~8,8~10cm不等,大的可達(dá)25cm左右.部分礫巖礫石大小混雜,棱角狀,為泥石流沉積,部分礫巖礫石定向排列,具粗糙的平行層理,為礫質(zhì)辮狀河沉積.根據(jù)礫石定向或少量的斜層理測(cè)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果,該地區(qū)古流方向主要為向南、南南西和南西向.因此,循化盆地北緣貴德群是物源來(lái)自于北部拉雞山的3個(gè)沖積扇和扇前辮狀河平原沉積.同樣,在拉雞山北側(cè)和東側(cè)也發(fā)育物源來(lái)自于拉雞山的沖積扇.同仁盆地、循化盆地貴德群基本未見中下部湖泊沉積和三角洲沉積,它們可能主要相當(dāng)于貴德群(盆地相2)上部的賀爾加組和甘家礫巖組礫巖.由上分析可見,貴德群沉積主要受拉雞山逆沖帶逆沖作用控制,而分布于循化盆地南緣的西秦嶺北緣前鋒逆沖斷層并未控制貴德群沉積.分布于逆沖帶之上的同仁盆地貴德群屬楔頂沉積,盆地源區(qū)位于南部,沖積扇是向北擴(kuò)散沉積的.3.2剖面區(qū)沉積源及其物源特點(diǎn)沉積巖中的礫石和碎屑成分為揭示沉積物物源和源區(qū)隆升、剝露過(guò)程提供了重要證據(jù).循化-貴德地區(qū)西寧群、貴德群主要由礫巖和砂巖組成,在進(jìn)行沉積巖碎屑成分研究中采用了不同的方法.對(duì)砂巖(主要選取中、粗粒砂巖)成分的研究采用薄片統(tǒng)計(jì)每張薄片大約統(tǒng)計(jì)500~550個(gè)顆粒,計(jì)算不同碎屑的百分含量.礫石成分統(tǒng)計(jì)在野外進(jìn)行,統(tǒng)計(jì)露頭面積約2m2.每個(gè)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)顆粒在100以上.在碎屑成分分析中,分兩大階段,即西寧群(盆地相1)和貴德群(盆地相2)分別進(jìn)行典型剖面統(tǒng)計(jì)分析和平面統(tǒng)計(jì)分析.由于循化-貴德地區(qū)的盆地源區(qū)主要為西秦嶺北緣逆沖帶和拉雞山逆沖帶,它們具有明顯不同的巖石組成,通過(guò)沉積巖巖屑或礫石成分統(tǒng)計(jì)分析是判斷沉積物源區(qū)及源區(qū)隆升過(guò)程的重要標(biāo)志.研究區(qū)西寧群主要分布于西秦嶺北緣逆沖帶北部地區(qū).通過(guò)對(duì)循化盆地南緣卡時(shí)大剖面和拉雄剖面碎屑成分系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),西寧群巖屑成分在整個(gè)剖面中無(wú)明顯變化,主要為砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、硅質(zhì)巖,其次為變質(zhì)石英砂巖、板巖、千枚巖、火山巖和泥巖(圖2).顯然,剖面區(qū)沉積物源來(lái)自于南部的西秦嶺北緣逆沖帶三疊系和石炭-二疊系沉積地層.通過(guò)對(duì)循化盆地南緣、中部和北緣不同地區(qū)西寧群巖屑成分系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),巖屑或礫石成分組合仍然為砂巖、極細(xì)砂巖和泥巖、變質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、硅質(zhì)巖、泥巖及少量的火山巖.拉雞山西段山頂發(fā)育西寧群底部礫巖段,礫石成分統(tǒng)計(jì)表明,礫石成分以石灰?guī)r、砂巖、泥巖、變質(zhì)砂巖為主,兼有少量石英巖、大理巖、脈石英(圖4).巖屑或礫石成分分析表明,循化盆地及拉雞山山頂殘留的西寧群巖屑和礫石成分與西秦嶺北緣逆沖帶中的地層巖性和組合特征相同,因此,其物源來(lái)自于南部逆沖帶;然而即使在拉雞山山前的循化盆地北側(cè)西寧群也不存在與拉雞山地層巖性組合相同的巖屑和礫石,沒有任何關(guān)于拉雞山為盆地提供物源的證據(jù),因此,拉雞山在西寧群沉積時(shí)期可能并未剝露.貴德群沉積格架與西寧群明顯不同,除貴德盆地外,不存在統(tǒng)一的大型湖盆,主要表現(xiàn)為點(diǎn)源擴(kuò)散的沖積扇-辮狀河平原沉積體系,因此其沉積物源更能反映源區(qū)隆升剝露過(guò)程.貴德盆地發(fā)育較為完整的貴德群地層序列,通過(guò)對(duì)貴德群中不同地層段的巖屑或礫石成分系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn),查讓組、下東山組和賀爾加組巖屑或礫石成分主要為砂巖、變質(zhì)砂巖、板巖、石灰?guī)r、花崗巖、硅質(zhì)巖等,甘家礫巖組和共和組巖屑或礫石成分則變化為片巖和千枚巖、石英巖、灰?guī)r和片麻巖等(圖3).前者物源為日月山中生代和古生代地層,后者物源顯然主要為現(xiàn)今分布于拉雞山與西秦嶺之間的太古界至下元古界變質(zhì)巖,顯示了源區(qū)從表層向深部的隆升、剝露過(guò)程,可見,該地區(qū)的基底變質(zhì)巖的剝露時(shí)間為上新世之后.對(duì)貴德盆地貴德群分布區(qū)的區(qū)域巖屑或礫石統(tǒng)計(jì)表明(圖5),其物源仍主要為上述兩大類型,并含少量火山巖,反映的物源區(qū)仍然為北部的日月山和拉雞山地區(qū).同仁盆地處于西秦嶺北緣逆沖帶之上.該盆地貴德群主要為巨礫巖,礫石成分主要為細(xì)砂巖和泥巖、變質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖和硅質(zhì)巖,除此之外還存在一定量的再沉積的紅色砂巖和火山巖(圖5).前者的源區(qū)仍然為近源的、分布于盆地南側(cè)的西秦嶺中生代和古生代地層,后者可能為下伏的西寧群或下白堊統(tǒng)砂巖及西秦嶺上三疊統(tǒng)華日組、日腦熱組火山巖.循化盆地北緣貴德群與拉雞山逆沖帶相鄰,巖屑或礫石成分類型具有明顯變化,表現(xiàn)為大量基性、中性火山巖礫石出現(xiàn),片巖、片麻巖和石英巖礫石增多,仍然保留一定量的硅質(zhì)巖、花崗質(zhì)巖石(包括淺成侵入巖)、白云巖及灰?guī)r、砂巖、泥巖(圖5).礫石組合類型與拉雞山逆沖帶及其邊緣區(qū)地層類型一致,以基性、中性火山巖為代表的礫石組合源區(qū)為拉雞山寒武紀(jì)或奧陶紀(jì)地層,以片巖、片麻巖為代表的礫石組合的源區(qū)為拉雞山邊緣區(qū)太古界至下元古界,以白云巖、灰?guī)r為代表的礫石組合源區(qū)可能為中元古界.對(duì)拉雞山北側(cè)和北東側(cè)貴德群碎屑成分統(tǒng)計(jì)也具有類似特征.拉雞山邊緣貴德群的地層年代缺少準(zhǔn)確的年代,僅通過(guò)巖性對(duì)比它們可能相當(dāng)于貴德群上部的賀爾加組和甘家礫巖組.由此可見,拉雞山逆沖帶隆升剝露年代為中新世晚期至上新世,而作為循化盆地南緣邊界的西秦嶺北緣前鋒逆沖斷層在貴德群沉積時(shí)期可能停止向北的逆沖隆升活動(dòng),從而導(dǎo)致貴德盆地貴德群跨越該斷層向南擴(kuò)散沉積,同仁盆地貴德群向北擴(kuò)散沉積于逆沖帶頂峰.4盆山演化特征及高原遠(yuǎn)端增設(shè)機(jī)制年輕活動(dòng)的青藏高原東北緣是進(jìn)行高原增生過(guò)程研究的典型地區(qū).青藏東北緣可以劃分為西北和東南兩個(gè)區(qū)域.西北區(qū)包括阿爾金斷裂、西祁連山和柴達(dá)木盆地,東南區(qū)從青海湖向東延伸至六盤山.西北區(qū)以發(fā)育北西西向線型褶皺-逆沖帶及其之間的盆地為特征,顯示出由沿阿爾金斷裂的左旋走滑轉(zhuǎn)變?yōu)橄虮睎|擠壓的作用過(guò)程.東南區(qū)以發(fā)育“S”型走滑斷裂和逆沖斷裂及由其包圍的菱形漸新世—第四紀(jì)盆地為特征.沿近北西西向海原斷裂的左旋走滑和近南北向六盤山斷裂的擠壓變形相配套,顯示了高原遠(yuǎn)端向東的擠出.青藏高原東北緣地形在~2500至4000m之間,低于青藏高原南部和中部的4000至5000m.青藏高原何時(shí)、以何種方式向外擴(kuò)展和隆升已經(jīng)引起了普遍關(guān)注[1,2,3,7,8,17,19,28,29,30,31,32,33,34,35],并提出了不同的認(rèn)識(shí).基于新構(gòu)造、地層及地貌研究,Tapponnier等認(rèn)為,青藏高原新生代發(fā)生了自南向北擴(kuò)展過(guò)程南緣于始新世開始隆升,中部于漸新世-中新世隆升,而青藏東北緣隆升年代為上新世和更新世.高原擴(kuò)展受到沿阿爾金斷裂左旋走滑驅(qū)動(dòng),構(gòu)造變形由南西向北東方向擴(kuò)展,增生作用現(xiàn)今抵達(dá)六盤山地區(qū).青藏高原東北緣大部分的匯聚變形被北西西向左旋和北北西向右旋轉(zhuǎn)換擠壓斷裂吸收[1,2,3,7,8,26,30,31].深入研究循化-貴德地區(qū)新生代盆山系統(tǒng)演化規(guī)律對(duì)全面認(rèn)識(shí)青藏高原,特別是高原東北緣增生過(guò)程是至關(guān)重要的.通過(guò)系統(tǒng)總結(jié)研究區(qū)構(gòu)造格架、盆地充填序列和物源特征,其盆山系統(tǒng)演化可劃分為4個(gè)階段(圖6).前2個(gè)階段是本文的研究重點(diǎn).下面分不同階段討論盆山演化特征及高原遠(yuǎn)端增生機(jī)制.4.1青海湖西部中下海區(qū)循化-貴德地區(qū)構(gòu)造、沉積及物源分析清楚地表明,西秦嶺北緣逆沖帶是研究區(qū)西寧群沉積盆地(盆地相1)的南部邊緣逆沖帶,該盆地為前陸盆地,其盆地沉積物源主體來(lái)自于逆沖帶.而貴德盆地和同仁盆地局部分布的西寧群可能為逆沖帶之上(或楔頂)的背馱盆地,但是它們與北部前陸盆地是相通的.該前陸盆地向東與同時(shí)期的臨夏前陸盆地相連,向西過(guò)日月山北緣,延伸至青海湖,向北可能抵達(dá)北祁連南側(cè).總體上構(gòu)成向東張開、跨過(guò)六盤山的大型前陸盆地,即隴中盆地.研究區(qū)沉積物流向主要為向北和向東,顯示了既具有垂直逆沖帶的橫向水流,又存在平行逆沖帶的縱向水流.沉積物碎屑成分揭示了拉雞山在同沉積期并未剝露出沉積基準(zhǔn)面.由此可見,青藏高原新生代向北東增生在漸新世(29~21.4Ma)已抵達(dá)研究區(qū)[17,19,34,35,36,37,38,39],增生過(guò)程主要表現(xiàn)為向北的單向褶皺逆沖增厚隆升和前緣前陸盆地充填.4.2逆沖斷層向北擴(kuò)展演化為有效控制了區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造貴德群(盆地相2)沉積時(shí)期(20.8~2.6Ma)研究區(qū)盆地格局發(fā)生了明顯的變化,表現(xiàn)為盆地分割,由前期的統(tǒng)一的大型盆地分割為眾多的小型盆地,如循化北緣盆地、西寧盆地、貴德盆地和同仁盆地,并且沉積體系除貴德盆地外主要為沖積扇-辮狀河沖積平原體系.沉積物源分析表明,拉雞山逆沖帶在該時(shí)期雙向逆沖隆升,控制了其南北緣分布的礫質(zhì)扇體,致使早期西寧群大型沉積盆地分割.西秦嶺北緣前鋒逆沖斷層逆沖作用基本停止,逆沖前鋒向北遷移.位于西秦嶺北緣逆沖帶之上的同仁盆地受南側(cè)隆升作用控制形成線狀獨(dú)立的背馱式盆地.Fang等等通過(guò)對(duì)貴德盆地貴德群古地磁年代學(xué)、沉積學(xué)及盆緣逆沖斷層的研究,認(rèn)為貴德群受控于北部日月山、拉雞山發(fā)育的6條逆沖斷層自北向南的逆沖作用,但是對(duì)盆地沉積具主要控制作用的是發(fā)育于拉雞山南緣(日月山)3條逆沖斷層(見Fang等文章中的圖3),因此盆地發(fā)育與西秦嶺北緣前鋒逆沖斷層無(wú)成因聯(lián)系.由于盆地北側(cè)(拉雞山)和東側(cè)(李家峽)斷層的逆沖隆升作用,堵塞了河流向東和向北流動(dòng),形成了封閉湖盆,但是,隨著湖盆的快速充填,演變?yōu)闆_積平原.區(qū)域分析表明,分布于北祁連南側(cè)和西秦嶺北側(cè)的隴中盆地在中新世至上新世,受走廊南山逆沖斷裂、海原逆沖斷裂和青銅峽-固原逆沖斷裂分割,形成了多個(gè)分割性前陸盆地.青藏高原東北緣廣泛分布的上新世巨礫巖是該時(shí)期逆沖作用的沉積響應(yīng).因此,青藏高原向北的增生作用主要表現(xiàn)為逆沖斷層向北擴(kuò)展,由西秦嶺北緣逆沖帶遷移至拉雞山逆沖帶及其以北地區(qū),可能于中新世至上新世已經(jīng)抵達(dá)祁連北緣和六盤山地區(qū).在逆沖帶擴(kuò)展過(guò)程中,早期盆地沉積地層卷入變形,并在逆沖帶兩側(cè)發(fā)育新的分割性小型盆地沉積,如拉雞山地區(qū).逆沖帶增生機(jī)制類似于