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一、引言
卫宁北山位于中卫市和中宁县以北,故名卫宁北山。
卫宁北山分布着大范围的石炭系地层,蕴含着大量的煤炭资源及多金属矿产资源。
因此倍受资源能源及地质研究人员的关注。
近年来地质研究者从多个角度多种方法来研究卫宁北山的地层分布及构造特征。
张进等(2005)、李天斌(2006)及张岳桥(2007)从构造角度研究其各期构造间的关系,仲佳鑫(2010)从构造角度探究该地铁矿类型及成矿规律,魏明霞(2009)、王锋(2005)及白斌(2008)等分别从不同的角度来研究卫宁北山及周缘的构造环境及其演化,另外还有各期前人的区调工作这里就不再详述。
本文根据野外实地观测,结合前人的研究,主要从形态学、地层学和构造学方面解析卫宁北山的构造演化特征。
二、卫宁北山的地层分布
整体看来,卫宁北山从古生代到新生代各期地层都有分布,但主体以晚古生代为主。
1.早古生代地层
研究区早古生代地层主要为香山群第三亚群,岩性为中细粒长石石英砂岩、绿泥绢云母板岩、千枚岩。
薄层灰岩和鲕状灰岩透镜体,顶部为硅质灰岩、硅质白云岩和硅质岩。
分布地区主要为红柳沟周围及孤子疙瘩以东的局部区域。
2.晚古生代地层
晚古生代地层为该区主要分布地层,遍布研究区,也是地质研究者关注的重点地层。
本区的晚古生代地层为泥盆系地层和石炭系地层,而石炭系地层又是其主要地层。
a.泥盆系,主要分布中宁组第二段、第三段及第四段,皆为整合接触。
第二段为中细粒长石石英砂岩、石英砂岩、钙质粉砂岩夹泥质岩透镜体和含铜砂岩;第三段为砂砾岩、厚-中厚层钙质细粒长石石英砂岩、钙质粉砂岩、页岩及灰岩;第四段为泥岩、钙质粉砂岩夹少量钙质细粒长石石英砂岩、灰岩及泥灰岩透镜体。
主要分布在新井沟及新寺山-菊花台一带。
b.石炭系,主要地层为臭牛沟组、石磨沟组及单梁山组。
臭牛沟组局部与泥盆系地层角度不整合,为细砾岩、细-粗粒石英砂岩、钙质粉砂岩、页岩、灰岩、白云质灰岩,局部夹劣质无烟煤或石膏。
石磨沟组平行不整合于臭牛沟组之上,底部为砾岩,向上为石英岩状砂岩、细-粗粒石英砂岩、粉砂岩、页岩,含结核并含生物灰岩。
单梁山组下段为厚-中厚层中-细粒、粗粒石英砂岩、夹页岩及无烟煤层,中段为中厚-薄层细粒石英砂岩、页岩、砂质页岩。
3.中生代地层
中生代地层主要分布于研究区北部,为侏罗系上统及白垩系下统庙山湖组。
侏罗系主要为褐红色砾岩夹砂砾岩和少量砂岩,与寒武系香山群及庙山湖组皆角度不整合接触;庙山湖组为灰褐红色砾岩、砂砾岩、砂岩、泥岩及砂质粘土和灰岩。
该区庙山湖组未见化石,但于一棵树北部的一条发育五级阶地的河谷中发现庙山湖组含大量化石(如图1)。
庙山湖组角度不整合于石炭系单梁山二段之上。
4.新生代地层
新生代地层主要分布于卫宁北山的周缘部位及其中间的河谷内。
a.古近系地层。
包括始新世的寺口子组和渐新世的清水营组(张进,2010)。
寺口子组为橙红色砾岩夹少量砂砾岩,大佛寺谷地区寺口子组角度不整合于石炭系灰色粗粒石英砂岩之上;清水营组为橘黄色砾岩、含石膏不等粒长石石英砂岩、粘质砂土、砂质粘土及石膏。
清水营组多与石炭系石磨沟组呈角度不整合接触。
b.新近系地层,包括中新世的早-中红柳沟组和晚中新世-早上新世的干河沟组。
红柳沟组主要为橘黄色砾岩、长石石英砂岩及砂质粘土;干河沟组为红色砂砾岩、石英砂岩及砂泥岩。
干河沟组底部砂泥岩含大量钙质结核,因此当时应为干旱沉积环境。
干河沟组与泥盆系地层角度不整合,与红柳沟组平行不整合。
图1庙山湖组地层化石
三、中生代以来的构造演化
1.燕山造山期
根据张岳桥(2007)及白斌(2008)等研究,早中侏罗世为印支造山后期,贺兰山及其周缘处于拉张环境,故该区域沉积有中生代地层。
中侏罗后期太平洋板块向欧亚板块NW向俯冲,燕山运动开始。
根据黄汲清、张进及白斌等研究,贺兰山为燕山运动时期隆起。
贺兰山石嘴山地区及其西南部发育大型褶皱(如图2),遥感影像上表现为二叠系地层与三叠系地层交互出现。
在剖面图上(如图3),我们可以看出二叠系、三叠系地层总体呈宽阔褶皱,东部则发育向西倾覆的闭合褶皱。
很明显这是近西向或北西向的压力使然。
另外我们还可以看到,该褶皱卷入的最新地层为中侏罗地层。
所以我们可以认为该褶皱是燕山运动的作用所致。
在卫宁北山,棺材山泥盆系地层向西逆冲到石炭系地层之上,且在泥盆系地层上发育右向雁列裂谷。
据此我们可以推测形成该组裂谷的应力为来自南东向的挤压力,并在此应力条件下形成左行走滑,在此环境下形成右行雁列裂谷,并使其逆冲到石炭系之上,继续向西使得西侧石炭系地层掀起甚至直立,分析见下面。
另外,从卫宁北山南缘第三系地层向南依次变新的地层分布也可以判断出,在中生代卫宁北山已经隆起。
图2贺兰山地区遥感影像
图3贺兰山石嘴山西南燕山期褶皱剖面
2.喜马拉雅造山期
卫宁北山广泛发育东西向褶皱和东西向断层,并且东西向断层截断燕山期形成了近南北向断层。
可以认为这些构造为喜马拉雅山造山运动所引起。
而卫宁北山最具特征的是鑫力源煤矿附近的W形或锯齿形直立褶皱。
野外测量得出鑫力源煤矿附近的W形褶皱近东向那支走向为8°,另一支为350°。
很明显,这种构造只有先南北向直立后再施加
卫宁北山地层分布及中生代以来的构造演化
郭帮杰1纪仁忠2路仁兵3程东江2宋晓燕3
(1.山东科技大学地质科学与工程学院 2.青岛地质工程勘察院
3.山东黄金矿业(玲珑)有限公司九曲分矿运营部/计划部)
[摘要]卫宁北山位于黄河的宁夏中卫和中宁段以北,故名卫宁北山。
由于该地区以石炭系地层为主,所以倍受地质研究人员及资
源能源采集者的关注。
根据野外观测,结合区调及卫星影像资料,本文从形态学、地层学与构造学角度解释卫宁北山特有的构造形
态及卫宁北山中生代以来的构造演化。
并认为,卫宁北山的形成受燕山运动和喜马拉雅山运动的影响最大,形成W/锯齿形褶皱。
[关键词]卫宁北山燕山构造运动W形褶皱
喜马拉雅山构造运动
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近北向的挤压力方能形成。
因此我们认为,是燕山期造山运动使得石炭系地层向西高角度倾斜甚至直立,喜马拉雅运动近北向挤压,使得可塑性很强的石炭系地层褶皱,形似锯齿。
图4卫宁北山构造形态遥感影像及野外照片
图52001-2012年地震检测结果图
卫宁北山东侧,可见北北西向断裂截断新近系红柳沟组地层,所以中新世卫宁北山还在承受喜马拉雅运动的影响。
根据记载,银川盆地17世纪到现在发生多期构造地震,如错断明长城的1739年的8级平罗
地震和银川1972年的8.4级地震。
从最近十几年的地震检测数据(如图5)可以看出,中国大陆西部主要受喜马拉雅运动影响,卫宁北山西侧、南侧及北侧近年来皆有5级以上地震发生。
这些地震均是发生在板块边缘构造活动较强的地带。
因此喜马拉雅运动对卫宁北山的影响一直持续到现在。
四、结论
1.卫宁北山为燕山造山运动时期隆起成山,使得该地区发生推覆逆冲构造及雁列式裂谷,地层高角度倾斜广泛发育。
2.喜马拉雅造山运动对卫宁北山的作用明显,广泛发育东西向褶皱和断裂,直接叠加在燕山期构造之上,形成大范围的W/锯齿形直立褶皱。
3.喜马拉雅运动对卫宁北山的影响一直持续到现在。
参考文献
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