蘭州蘭州民和盆地河口群沉積相和巖石磁化率祁連山白堊紀(jì)隆升的記錄

蘭州蘭州民和盆地河口群沉積相和巖石磁化率祁連山白堊紀(jì)隆升的記錄

青藏高原是世界上最重要的高原之一。它的崛起對(duì)構(gòu)建亞洲乃至世界氣候變化產(chǎn)生了重大影響。它是研究大陸動(dòng)力學(xué)和全球變化理論最重要的領(lǐng)域之一。高原隆升的時(shí)間、幅度和機(jī)制是認(rèn)識(shí)青藏高原形成和環(huán)境效應(yīng)的關(guān)鍵問(wèn)題。目前認(rèn)為印度—亞洲板塊碰撞是導(dǎo)致高原隆升的主要原因,但是對(duì)高原的隆升過(guò)程,目前還存在著激烈的爭(zhēng)論,一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為印度板塊俯沖導(dǎo)致高原下部地幔增厚并拆沉使地殼反彈,導(dǎo)致高原隆升,8Ma或者更早高原達(dá)到最大高度,并引發(fā)印度季風(fēng)和東亞季風(fēng),以及全球變冷和亞洲干旱化;第二種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為高原地殼和巖石圈的增厚不是一個(gè)連續(xù)過(guò)程和均衡的反彈上升過(guò)程,而是從南到北分塊體階段性隆升,首先是高原南部在始新世逃逸并隆升,其次是高原中部在漸新世隆起,高原北部自上新世以來(lái)才開(kāi)始隆升;第三種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為高原隆升是分階段、差異性的整體隆升,上新世以來(lái)高原快速隆升到現(xiàn)今高度,并產(chǎn)生了巨大的環(huán)境效應(yīng)[14,15,16,17,18,14,17]。近年來(lái),通過(guò)對(duì)高原北部一系列新生代盆地沉積物磁性地層年代和熱年代學(xué)[24,25,26,27,28,24,25,28]及控制高原北部隆升的阿爾金斷裂走滑活動(dòng)的時(shí)間與幅度[24,26,27,28,24,28]等研究,對(duì)新生代高原北部隆升時(shí)間與過(guò)程有了比較明確的認(rèn)識(shí)。如沉積物磁性地層年代研究揭示高原北部隆升最早可能發(fā)生在約55～58Ma,同時(shí),熱年代學(xué)研究還揭示在晚中生代阿爾金斷裂曾強(qiáng)烈活動(dòng)、祁連山及天山開(kāi)始隆升,區(qū)域地質(zhì)地球物理資料也顯示中生代構(gòu)造活動(dòng)在一定程度上制約著新生代高原的形成,因此,要全面認(rèn)識(shí)高原隆升過(guò)程,還要研究印度—亞洲板塊碰撞前特別是白堊紀(jì)高原北部的構(gòu)造變形及其對(duì)高原形成的制約作用。隴中盆地位于青藏高原東北部,是中生代祁連山東部發(fā)育起來(lái)的大型斷陷盆地,盆地演化與阿爾金—祁連山斷裂密切相關(guān)(圖1a),盆地內(nèi)充填了厚達(dá)6000多米的中生代沉積物,這些沉積物較好地記錄了盆地演化過(guò)程中祁連山抬升和剝蝕、阿爾金—祁連山斷裂活動(dòng)及氣候變化的信息,是恢復(fù)青藏高原北部中生代構(gòu)造演化歷史的理想地區(qū)。盆地進(jìn)一步可分為民和盆地、雙臨(臨夏、臨洮)盆地和靜寧盆地。其中民和盆地是隴中盆地白堊系出露最廣、最齊全的次級(jí)盆地,盆地進(jìn)一步可分為西寧盆地和蘭州—民和盆地。本文通過(guò)對(duì)蘭州—民和盆地下白堊統(tǒng)河口群地層序列、沉積相分析結(jié)合巖石磁化率測(cè)量,探討了河口群沉積物記錄的早白堊世祁連山構(gòu)造隆升過(guò)程。1下白堊統(tǒng)河口群蘭州—民和盆地位于甘、青交界地帶,是中生代中祁連隆起帶東段發(fā)育的斷拗山間盆地,北接北祁連造山帶,南臨南祁連造山帶。盆地北接高山,南以拉脊山—霧宿山為界,盆地西部為大坂山、天王山和哈拉古山。盆地基底由元古宇煌源群、寒武—奧陶紀(jì)變質(zhì)火山-沉積巖及加里東期侵入巖組成,蓋層自下而上分別為下—中三疊統(tǒng)五佛寺組雜色砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,厚600m;上三疊統(tǒng)南營(yíng)兒組灰綠色粉砂巖、泥巖及頁(yè)巖,厚808m;下侏羅統(tǒng)炭溝洞組礫巖、砂巖、頁(yè)巖夾煤線(xiàn),厚184m;中侏羅統(tǒng)窯街組和紅溝組礫巖、頁(yè)巖、油頁(yè)巖、砂巖夾煤層,厚612m;上侏羅統(tǒng)享堂組泥巖、粉砂質(zhì)泥巖,厚595m;及白堊系、第三系和第四系。蘭州河口—鹽鍋峽—喇嘛溝一帶下白堊統(tǒng)發(fā)育較好、地層連續(xù)、厚度較大、出露廣泛,是研究白堊紀(jì)祁連山隆升的理想地區(qū)(圖1)。蘭州—民和盆地下白堊統(tǒng)河口群為一套河湖相紅色碎屑巖系,總厚度3482m。孫健初、王尚文(1949)對(duì)這套不整合于前侏羅系之上,第三系之下的碎屑巖命名為河口群,分為上下兩個(gè)巖組;蔡雄飛等[33,34,35,33,34,35]劃分為朱家臺(tái)組、鹽鍋峽組、紅古城組、花莊組;1∶25萬(wàn)區(qū)調(diào)報(bào)告《民和幅》將河口群分為8個(gè)非正式組級(jí)巖石地層單位。野外經(jīng)對(duì)建組剖面和貫穿盆地的輔助剖面考察發(fā)現(xiàn),河口群為干旱氣候條件下形成的紅色碎屑巖系,總體粒度從下向上由粗變細(xì)(圖2)。2河口沉積序列組合根據(jù)對(duì)河口、鹽鍋峽、喇嘛溝等建組典型剖面及貫穿盆地南北的河口—咸水河、朱家臺(tái)—鹽鍋峽剖面地層巖性和沉積構(gòu)造野外觀(guān)測(cè),河口群可以鑒別出6種沉積序列(見(jiàn)圖3),按照沉積序列組合特征可以劃分出7種沉積相。2.1扇中下河口群第1組扇根分布于河口群第1組下部(0～15m),沉積物以巨厚層狀灰綠色—綠色礫巖為主夾薄層砂巖、砂質(zhì)泥巖(圖2,圖3a)。礫巖最大單層厚約15m,礫石含量占70%～80%,次棱角狀—次渾圓狀,礫徑為0.5～30cm,大小懸殊,發(fā)育弱平行層理。主要成分為閃長(zhǎng)巖(60%),花崗巖(40%);扇中分布于河口群第1組中上部(15～56m),由灰綠色礫巖、礫質(zhì)砂巖與紫紅色砂巖組成,夾鈣質(zhì)泥巖透鏡體,礫質(zhì)砂巖厚0.4～1m,含礫石10%～20%,次棱角狀,礫徑小于2cm,成分主要為閃長(zhǎng)巖(60%～70%),花崗巖(30%～40%),石英巖(5%),下部礫巖發(fā)育疊瓦狀構(gòu)造;扇端分布于河口群第2組下部(56～139m),由塊狀暗紫紅色鈣質(zhì)泥巖(厚2～6m)夾紫紅色泥質(zhì)粉砂巖(厚0.3～0.6m)及藍(lán)灰色泥質(zhì)粉砂巖條帶(厚1～8cm)組成,發(fā)育平行層理。表明河口群第1組和第2組下部沉積物形成于近物源的山麓環(huán)境,風(fēng)化剝蝕作用強(qiáng)烈,為盆緣快速堆積的產(chǎn)物。2.2鈣加構(gòu)造巖分布于河口群第2組中上部(139～587m),由塊狀—巨厚層狀灰紫紅色中細(xì)粒石英砂巖與紫紅色泥巖(藍(lán)灰色泥質(zhì)粉砂巖條帶)互層組成(圖2,圖3b)。砂巖約占50%,單層厚0.6～2m,最厚13m,發(fā)育大型斜層理、平行層理;泥巖單層厚0.2～10m,含有少量鈣結(jié)核條帶,結(jié)核大小約為2～5cm;含鈣結(jié)核泥巖層呈棕黃色,其上部泥巖呈褐紅色、疙瘩狀,斷面凹凸不平,可見(jiàn)灰黑色鐵錳膜及灰白色碳酸鹽膜,推測(cè)是經(jīng)壓實(shí)變質(zhì)的古土壤層。該套沉積是下部沖積扇的外延沉積,表明山體抬升、剝蝕及沉積速率經(jīng)歷了間歇性的快慢變化。2.3含礫砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、泥巖分布于河口群第3組(587～668m),由巨厚層狀紫紅色含礫砂巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖組成。砂巖底部發(fā)育沖刷面,并有礫石滯留,發(fā)育大型斜層理和平行層理(圖2,圖3c)。下部為含礫砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、泥巖,含礫砂巖單層厚2～4m,礫石呈條帶,厚約10cm,礫石約占5%～20%,礫徑一般0.2～4cm,最大20cm;主要成分為閃長(zhǎng)巖(60%)、花崗巖(10%～15%)、石英巖(10%～20%)、變安山巖(5%～10%),片麻巖(3%～5%),次棱角狀—次渾圓狀。粉砂巖、泥巖單層厚度0.3～4m,泥巖中夾有2～3層鈣結(jié)核,條帶狀分布,厚約5cm,單個(gè)結(jié)核大小為1～5cm,其上發(fā)育古土壤,說(shuō)明在沉積過(guò)程中曾發(fā)生過(guò)沉積間斷和漫灘沉積物的土壤化。中上部主要為巨厚層狀砂巖,含少量礫石條帶,大型斜層理發(fā)育。2.4英砂泥巖儲(chǔ)集巖分布于河口群第4組下段(668～1050m),由灰紫—紫紅色中細(xì)粒石英砂巖、塊狀暗紫紅色鈣質(zhì)泥巖組成(圖2,圖3d)。砂巖厚0.1～0.6m,最厚4m,浪成波痕、交錯(cuò)層理、平行層理和泥裂發(fā)育,泥巖單層厚1～10m。在中上部分別夾灰綠色—藍(lán)綠色石英砂巖及灰綠色—暗紫色鈣質(zhì)泥巖2層,各6m和3m,沿走向厚度變薄,可能是湖水位變深或沼澤化的沉積產(chǎn)物;同時(shí)在上部泥巖與砂巖的交界部位泥巖一側(cè),見(jiàn)有砂楔沉積,砂楔深度達(dá)2～5m,寬2～15cm,向上逐漸變寬,并與泥巖頂部砂巖相連。2.5含礦巖石及細(xì)砂巖分布于河口群第4組上部、第5組及第6組底部(1050～2150m)(圖2,圖3d),下部為巨厚層狀灰綠色、灰紫紅色含礫砂巖夾泥質(zhì)砂巖薄層,礫石含量小于5%,礫徑小于0.5cm,次棱角狀,成分主要為鉀長(zhǎng)花崗巖(40%～75%)、片麻巖(15%～30%)、硅質(zhì)巖(10%)、石英巖(5%)。砂巖占90%以上,單層一般0.5m,最薄0.2m,最厚可達(dá)15m,發(fā)育底沖刷、斜層理、平行層理、蟲(chóng)管等;中部為灰綠色、灰紫紅色厚—巨厚層狀砂巖夾泥巖條帶,砂巖單層厚0.2～3m,最厚達(dá)6m,發(fā)育斜層理、交錯(cuò)層理,泥巖條帶厚0.1～0.4m;上部為中厚層狀灰紫紅色—灰紫色細(xì)砂巖夾中薄層狀泥質(zhì)砂巖、褐紅色、紫灰色、黃綠色及綠色砂質(zhì)泥巖,平行層理、波痕、泥裂發(fā)育?？傮w反映湖水由淺變深。2.6粉砂巖層理帶分布于河口群第6組(2150～3040m),為褐紅色—暗紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖夾粉砂巖薄層(圖2,圖3e),粉砂巖中發(fā)育浪成波痕,平行層理。該組從下向上夾有3～4套藍(lán)灰色—灰綠色、灰黃色標(biāo)志層,層厚0.3～4m,其中藍(lán)灰色層是盆地?cái)U(kuò)張時(shí)期的標(biāo)志,厚0.2～1m,代表最大湖泛面,分別組成了3個(gè)完整的沉積旋回;頂部為綠色—黃綠色、黑色鈣質(zhì)泥頁(yè)巖,厚約6m。反映水體經(jīng)歷了4次從淺到深的變化過(guò)程。2.7色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖分布于河口群第7組、第8組(3040～3482m),該段前三角洲不發(fā)育,三角洲前緣沉積分布于第7組,由灰紫色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成(圖2,圖3f),粉砂巖單層厚0.2～2m,層理不發(fā)育,偶見(jiàn)小型斜層理、不對(duì)稱(chēng)波痕、蟲(chóng)管,該段粒度由下向上逐漸變粗,代表三角洲前緣沉積;三角洲平原沉積分布于河口群第8組,由褐紅色粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖組成,粉砂巖厚5～20cm,粉砂巖中發(fā)育小型層理、蟲(chóng)管、泥裂。該段粒度由下向上逐漸變細(xì),代表三角洲平原岸后湖泊沉積。3巖石磁化率測(cè)量對(duì)河口、鹽鍋峽和喇嘛溝3個(gè)剖面(圖1b)進(jìn)行了連續(xù)采樣,采樣間距平均4m,樣品采集砂巖和泥巖,共采集797件,室內(nèi)加工成2cm×2cm×2cm大小的立方體塊樣,在蘭州大學(xué)古地磁與環(huán)境磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室用BartingtonMS2雙頻磁化率儀進(jìn)行了高、低頻磁化率測(cè)量,然后根據(jù)樣品體積與重量換算成了質(zhì)量磁化率,以低頻磁化率值減去高頻磁化率值表示磁化率差,測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖2。河口群巖石磁化率值總體較低,其中低頻質(zhì)量磁化率值為(0.14～1.96)×10-8m3/kg,平均0.88×10-8m3/kg;高頻質(zhì)量磁化率值為(0.13～1.84)×10-8m3/kg,平均0.82×10-8m3/kg;高、低頻質(zhì)量磁化率值變化趨勢(shì)基本一致(圖2)。經(jīng)對(duì)不同巖性磁化率值統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),泥巖高頻磁化率(0.98×10-8m3/kg)比砂巖(0.67×10-8m3/kg)高,而且在不同巖性段、不同沉積相中泥巖磁化率也比砂巖的要高;不同顏色的巖石比較,磁化率值從高到低為綠色(0.88×10-8m3/kg,54塊樣品)、紅色(0.85×10-8m3/kg,737塊樣品)、藍(lán)色(0.61×10-8m3/kg,4塊樣品)及黃色(0.17×10-8m3/kg,2塊樣品)為主的巖石;從沉積環(huán)境來(lái)看,磁化率值從高到低為沖積扇相(1.19×10-8m3/kg)、半深湖相(1.03×10-8m3/kg)、濱湖相(0.95×10-8m3/kg)、三角洲相(0.88×10-8m3/kg)、扇三角洲相(0.75×10-8m3/kg)、濱淺湖相(0.70×10-8m3/kg)和辮狀河相(0.34×10-8m3/kg)。為查明上述巖石磁化率變化的內(nèi)在原因,即巖石中磁性礦物種類(lèi)及其含量對(duì)磁化率的貢獻(xiàn),選擇不同沉積環(huán)境的代表性巖石樣品25塊在蘭州大學(xué)古地磁和環(huán)境磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了巖石等溫剩磁、剩磁矯頑力及三軸等溫剩磁熱退磁測(cè)量。結(jié)果顯示,以紅色色調(diào)為主的巖石在外加磁場(chǎng)達(dá)到2500mT時(shí)才飽和或接近飽和,剩磁矯頑力一般在300～500mT(圖4),中、高矯頑力等溫剩磁分量在700℃時(shí)解阻(圖4),說(shuō)明巖石中磁性礦物為赤鐵礦。對(duì)于在1600～1700m及1900～2000m處出現(xiàn)較多的灰綠色砂巖,等溫剩磁在300mT時(shí)已經(jīng)達(dá)到飽和剩磁的80%,此后逐漸達(dá)到飽和,剩磁矯頑力為100mT左右(圖4),低矯頑力分量對(duì)巖石飽和剩磁強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大,并在580℃附近解阻,而中、高矯頑力分量剩磁在700℃解阻(圖4),說(shuō)明巖石中磁性礦物為磁鐵礦和赤鐵礦,由于磁鐵礦對(duì)磁化率的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于赤鐵礦,因而磁鐵礦的出現(xiàn)是該段巖石磁化率偏高的主要原因。對(duì)于綠色泥巖及黃—黃綠色、藍(lán)灰色泥巖,砂質(zhì)泥巖,巖石磁學(xué)測(cè)量顯示其中的磁性礦物為磁鐵礦(圖略),由于它們多以紅色巖系的夾層零星出現(xiàn),厚度一般較薄,數(shù)量有限,包括前述1600～1700m及1900～2000m處的灰綠色砂巖在內(nèi),其磁化率值的變化并不影響剖面上磁化率階段性變化趨勢(shì)。因此,河口群巖石磁化率變化趨勢(shì)可以以剖面上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的紅色巖系的磁化率來(lái)表示,而這些巖石中的磁性礦物均為赤鐵礦,結(jié)合圖2和圖4可以看出,赤鐵礦可以出現(xiàn)在不同沉積環(huán)境的砂巖和泥巖中,說(shuō)明它對(duì)巖性和沉積環(huán)境沒(méi)有選擇性,因此磁化率值的差異僅僅與巖石中赤鐵礦的含量有關(guān),含量越高,磁化率越高。河口群巖石磁化率變化明顯可分為3段(以高頻磁化率為例,見(jiàn)圖2):第1段為河口群第1至第5組(0～2150m),磁化率平均值小于剖面總體平均值,為0.78×10-8m3/kg,且波動(dòng)較大,根據(jù)磁化率值、巖性和沉積相變化又可以分為5個(gè)次級(jí)階段:(1)河口群第1組和第2組下部(0～139m),高頻磁化率平均值為1.44×10-8m3/kg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剖面平均值,巖性為大套灰綠色礫巖夾礫質(zhì)砂巖、泥巖,為沖積扇沉積;(2)河口群第2組中上部(139～587m),高頻磁化率值平均為0.79×10-8m3/kg,接近剖面平均值,但波動(dòng)較大,巖性主要為砂巖、粉砂巖,為扇三角洲沉積;(3)河口群第3組(587～668m),高頻磁化率值平均為0.32×10-8m3/kg,為剖面磁化率最小段,巖性為礫巖、含礫砂巖、泥巖,為辮狀河沉積;(4)河口群第4組下部(668～1050m),高頻磁化率值平均為0.96×10-8m3/kg,高于剖面平均值,巖性為石英砂巖、泥巖,為濱湖相沉積;(5)河口群第4組上部、第5組及第6組底部(1050～2150m),高頻磁化率值平均為0.67×10-8m3/kg,低于剖面平均值,巖性為巨厚層砂巖、粉砂巖、泥巖,為濱淺湖相沉積。第2段為河口群第6組底部以上至第7組底部(2150～3040m),高頻磁化率平均值為1.02×10-8m3/kg,遠(yuǎn)大于總體平均值,磁化率值波動(dòng)較小,該段巖性以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主,夾細(xì)砂巖薄層。第3段為河口群第7組和第8組(3040～3482m),可分為兩個(gè)次級(jí)階段:(1)河口群第7組大部(3040～3252m),高頻磁化率平均值為0.81×10-8m3/kg,接近剖面平均值,縱向上變化較小,巖性為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,為三角洲前緣沉積;(2)河口群第8組(3252～3482m),高頻磁化率平均值為0.91×10-8m3/kg,磁化率值偏高,巖性為粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖,為三角洲平原沉積。4討論和結(jié)論4.1高頻磁化率分布及盆地沉積特征依據(jù)高頻磁化率主要反映巖石中粒度較粗(主要為單疇及多疇)磁性礦物的含量多少,一般情況下可以認(rèn)為是在風(fēng)化搬運(yùn)過(guò)程中殘留的碎屑礦物;而低頻磁化率還包括超順磁性礦物對(duì)磁化率的貢獻(xiàn),這部分磁性礦物是在搬運(yùn)-沉積過(guò)程中形成的,主要與當(dāng)時(shí)的氣候關(guān)系密切。因此高頻磁化率可以用來(lái)反映構(gòu)造隆升-剝蝕-搬運(yùn)信息,低頻磁化率傾向于反映構(gòu)造隆升、氣候變化等綜合信息,而低頻磁化率與高頻磁化率差值可以近似地被看作沉積物在搬運(yùn)-沉積過(guò)程中氣候變化的指示劑。河口群樣品低頻磁化率與高頻磁化率曲線(xiàn)變化基本一致,低、高頻磁化率差值比較穩(wěn)定(圖2),說(shuō)明氣候因素對(duì)磁化率影響較小,因此高頻磁化率的變化可以用來(lái)反映盆地演化過(guò)程中祁連山抬升-剝蝕過(guò)程的信息。沉積物的粒徑特征可以反映源區(qū)抬升-剝蝕的強(qiáng)度及搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近,粒徑大、磨圓度和分選性差說(shuō)明構(gòu)造抬升強(qiáng)烈、搬運(yùn)距離近,反之則構(gòu)造抬升緩慢、搬運(yùn)距離遠(yuǎn)。結(jié)合地層沉積和磁化率測(cè)量結(jié)果分析,剖面上磁化率高值段對(duì)應(yīng)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的半深湖相沉積及沖積扇沉積;低值段對(duì)應(yīng)構(gòu)造相對(duì)活躍時(shí)期的扇三角洲、辮狀河、濱湖及三角洲沉積環(huán)境。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的可能機(jī)制是:在構(gòu)造相對(duì)活躍時(shí)期,從山體剝蝕下來(lái)的碎屑物質(zhì)被高能量的水體搬運(yùn)到盆地邊緣地帶快速堆積下來(lái),沒(méi)有經(jīng)歷充分的風(fēng)化、分選,作為重礦物的赤鐵礦在碎屑中未能富集,相應(yīng)的磁化率總體偏低;而在構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期,碎屑物從源區(qū)到沉積盆地中心的半深湖相沉積環(huán)境,其中的赤鐵礦有相對(duì)足夠的時(shí)間分選、富集,相應(yīng)的磁化率值較高。因此,高頻磁化率值的大小可以近似地反映構(gòu)造抬升-盆地下陷過(guò)程中山體的剝蝕速率和盆地的沉降速率,構(gòu)造抬升幅度和速率越大,盆地沉降速率越大,磁化率越低(圖5)。對(duì)于磁化率值高的剖面底部的沖積扇環(huán)境,可能與物源為閃長(zhǎng)巖有關(guān),從圖2可以看出,該段礫石主要為富含鐵鎂質(zhì)礦物的閃長(zhǎng)巖,此后礫石成分則以石英巖等為主,磁化率值的變化與山體抬升剝蝕及盆地沉降速率呈正相關(guān)關(guān)系(圖5)。4.2aptian-al東南角關(guān)于河口群的時(shí)代,根據(jù)生物化石資料普遍認(rèn)為屬于早白堊世,孟自芳對(duì)河口群中下部厚394m的地層古地磁測(cè)量認(rèn)為其年齡約為距今143～128Ma,吉利明根據(jù)下白堊統(tǒng)頂部層位孢粉組合特征推斷其上部大致位于Aptian-Albian期,結(jié)合古地磁測(cè)年獲得的剖面平均沉積速率10.3cm/ka,按照線(xiàn)性法粗略獲得了剖面的參考年代序列(見(jiàn)圖2和圖5),其底、頂界年齡推測(cè)分別大致在143Ma和109Ma。綜合河口群地層沉積序列、沉積環(huán)境演變、古水流方向及礫石成分統(tǒng)計(jì)和磁化率測(cè)量結(jié)果,參照獲得的參考年代序列,河口群沉積物記錄的早白堊世祁連山隆升過(guò)程可以劃分為早期(約143～123Ma)快速?gòu)?qiáng)烈隆升階段、中期(約123～113Ma)穩(wěn)定隆升階段及晚期(約113～109Ma)快速隆升階段。4.2.1晚古生代隆升期巖相古地理隴中盆地沉積-構(gòu)造演化與阿爾金—祁連山斷裂密切相關(guān),研究表明阿爾金斷裂帶可能形成于三疊紀(jì),其后經(jīng)歷了侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的強(qiáng)烈左旋走滑活動(dòng),隴中盆地是在三疊紀(jì)小型山前盆地的基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的斷陷-拗陷盆地,在盆地北部及南部沉積了厚約1400m的三疊系礫巖、砂巖和粉砂巖、泥巖及頁(yè)巖,構(gòu)成一個(gè)下粗上細(xì)的沉積巨旋回;在盆地中—北部沉積厚約1400m的侏羅系礫巖、砂巖、頁(yè)巖夾煤線(xiàn)、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖,總體構(gòu)成一個(gè)細(xì)—粗—細(xì)的沉積巨旋回;此后沉積了厚近4000m的河口群礫巖、砂巖、泥巖,構(gòu)成從下到上粗—細(xì)—粗的沉積旋回,3個(gè)巨旋回之間均為不整合接觸,代表盆地3次大的充填序列也即祁連山中生代三次隆升過(guò)程,因此,民和—蘭州盆地發(fā)育在時(shí)間上與阿爾金斷裂活動(dòng)的時(shí)間耦合,也即中生代阿爾金斷裂的走滑活動(dòng)導(dǎo)致了祁連山的隆升。盆地中河口群無(wú)論出露厚度還是分布范圍都遠(yuǎn)比前述三疊系和侏羅系要厚和廣泛,說(shuō)明白堊紀(jì)祁連山隆升進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。首先在約143～123Ma期間,盆地沉積了一套相對(duì)高能狀態(tài)下厚達(dá)2150m的碎屑巖,古水流方向總體向北,巖層中含有礫巖或者礫石條帶,對(duì)應(yīng)磁化率Ⅰ階段,磁化率均值總體較低,代表盆地南部祁連山發(fā)生了快速、強(qiáng)烈的隆升-剝蝕過(guò)程(圖2、圖5)。根據(jù)沉積相、古水流方向、礫石成分及磁化率值變化特征,該期隆升過(guò)程可以分為兩個(gè)次級(jí)階段,第一階段大致在143～137Ma,對(duì)應(yīng)磁化率(1)—(2)階段(圖2),首先在南部霧宿山前沉積了沖積扇相的礫巖、砂巖和泥巖,底部礫巖層發(fā)育,礫石成分主要為近源閃長(zhǎng)巖、花崗巖,礫徑0.5～30cm,大小懸殊,次棱角狀—次渾圓狀,分選差;然后接受了扇三角洲相砂巖、泥巖沉積,構(gòu)成一個(gè)下粗上細(xì)的沉積旋回,古水流方向總體向北,但期間曾發(fā)生過(guò)游移;磁化率總體由高變低,代表一次由快到慢的隆升過(guò)程(圖5)。第二階段大致發(fā)生在約137～123Ma,對(duì)應(yīng)磁化率(3)—(5)階段(圖2),首先在約137～136Ma沉積了辮狀河流相的砂巖、泥巖,古水流方向總體向北,礫石ab面統(tǒng)計(jì)顯示水流方向曾從北變?yōu)楸蔽?然后再變?yōu)楸?礫石成分比較復(fù)雜,下部以石英巖和花崗巖為主,上部則以閃長(zhǎng)巖為主,花崗巖、石英巖及變安山巖次之,說(shuō)明源區(qū)曾發(fā)生過(guò)比較大的變化,磁化率值為全剖面最低,表示隆升速度較快。然后在約136～133Ma期間沉積了濱湖相的砂巖、泥巖,可見(jiàn)礫石條帶,礫石成分主要為花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、石英巖、片麻巖、變安山巖、硅質(zhì)巖及鐵碧玉巖組成,巖石中斜層理發(fā)育,總體指向水體向北流動(dòng)。泥巖中可見(jiàn)綠色鈣質(zhì)泥巖夾層及冰緣環(huán)境的砂楔沉積,分別說(shuō)明水體曾經(jīng)變深及變淺、氣候干冷,該段磁化率較高,總體反映隆升速度較慢;最后在約133～123Ma期間沉積了濱淺湖相的砂巖、泥巖,總體以紅色巖系為主,但在上部加有較多的綠色砂巖層,推測(cè)祁連山山體抬升逐漸變高,湖盆水體逐漸變深;磁化率值比較穩(wěn)定,只在上部1600～1700m及19