鄂爾多斯盆地早白堊世構(gòu)造熱事件形成動(dòng)力學(xué)背景及其對(duì)油氣等多種礦產(chǎn)成藏(礦)期的控制作用*

任戰(zhàn)利 祁凱 劉潤(rùn)川 崔軍平 陳志鵬 張圓圓 楊桂林 馬騫

1. 西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 7100692. 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 7100693. 陜西省二氧化碳封存與提高采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710075

鄂爾多斯盆地構(gòu)造上位于華北克拉通的西部，為大型多種能源盆地，油氣、煤、油頁(yè)巖、巖鹽、鈾礦資源豐富。2017年油氣當(dāng)量已達(dá)6000萬(wàn)噸以上，煤炭資源豐富在我國(guó)排名第一，是我國(guó)重要的能源基地。華北克拉通中生代晚期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的改造及破壞，早白堊世是華北克拉通東部巖石圈減薄及破壞時(shí)期，華北克拉通改造及破壞的空間分布范圍是地學(xué)界關(guān)注的重大問(wèn)題，目前對(duì)巖石圈減薄和破壞的時(shí)間、空間范圍、具體過(guò)程以及動(dòng)力學(xué)機(jī)制等方面進(jìn)行了研究(翟明國(guó)等, 2003, 2005; 朱日祥等, 2011; 吳福元等, 2008; 周新華, 2009; 徐義剛等, 2009)。關(guān)于破壞的范圍以往認(rèn)為只局限于東部地區(qū)，而越來(lái)越多證據(jù)表明西部的局部地區(qū)也發(fā)生了或正在發(fā)生巖石圈地幔的減薄與改造。

華北克拉通西部巖石圈厚度變化大，暗示著該區(qū)域也發(fā)生了減薄與改造。由于地幔包體、巖漿巖空間分布較少等因素限制，對(duì)華北克拉通西部地區(qū)鄂爾多斯盆地巖石圈減薄及演化歷史研究程度薄弱，對(duì)中部沁水盆地研究更為薄弱。鄂爾多斯盆地深部結(jié)構(gòu)存在較大的非均質(zhì)性，對(duì)華北克拉通中西部沁水盆地、鄂爾多斯盆地巖石圈是否存在減薄及克拉通是否存在破壞有不同認(rèn)識(shí)(陳凌等, 2010; 常利軍等, 2011; 趙國(guó)澤等, 2010; 李松林等, 2011)。已有古地溫資料表明早白堊世是鄂爾多斯盆地深部熱活動(dòng)的重要時(shí)期，存在古地溫梯度異常，發(fā)育一期構(gòu)造熱事件，早白堊世也是鄂爾多斯盆地油氣藏形成的主要時(shí)期(任戰(zhàn)利, 1995, 1999; 任戰(zhàn)利等, 1999, 2005, 2006, 2007; 孫少華等, 1997; 陳瑞銀等, 2007)。地溫場(chǎng)的異常變化能夠在一定程度上揭示巖石圈深部活動(dòng)過(guò)程，對(duì)地溫場(chǎng)及巖石圈熱結(jié)構(gòu)的研究是進(jìn)行盆地地球動(dòng)力學(xué)研究及探討克拉通演化的有效途徑(邱楠生等, 2004; 胡圣標(biāo)和汪集旸, 1995; 何麗娟和邱楠生, 2014; 任戰(zhàn)利, 1995;任戰(zhàn)利等, 2005, 2007)。加強(qiáng)早白堊世鄂爾多斯盆地?zé)崾录皫r石圈厚度的研究不僅對(duì)完善華北克拉通西部巖石圈動(dòng)力學(xué)演化機(jī)制的分析具有十分重要的理論意義，而且對(duì)華北克拉通西部地區(qū)鄂爾多斯盆地、沁水盆地的油氣煤鈾等多種礦產(chǎn)資源的成藏成礦研究及勘探有重要現(xiàn)實(shí)意義。

華北克拉通西部巖石圈動(dòng)力學(xué)演化及與油氣等礦產(chǎn)成藏(礦)的關(guān)系是地質(zhì)學(xué)界及石油行業(yè)關(guān)注的重大問(wèn)題，本文在作者多年來(lái)對(duì)鄂爾多斯盆地構(gòu)造熱演化史研究的基礎(chǔ)上，充分收集了近年來(lái)前人研究的各種資料及進(jìn)展，從盆地現(xiàn)今地殼結(jié)構(gòu)、盆地古地溫演化、早白堊世火成巖活動(dòng)、構(gòu)造熱事件、巖石圈動(dòng)力學(xué)與油氣鈾等多種礦產(chǎn)成藏(礦)關(guān)系方面進(jìn)行了探討，取得了新的進(jìn)展。

1 區(qū)域構(gòu)造背景及早白堊世盆地發(fā)育背景

鄂爾多斯盆地為大型疊合盆地，現(xiàn)今的鄂爾多斯盆地由不同時(shí)期、不同范圍、不同動(dòng)力學(xué)背景下形成的盆地疊加而成。根據(jù)不同時(shí)期盆地古構(gòu)造特征結(jié)合盆地類(lèi)型將盆地演化分為中晚元古代裂谷盆地發(fā)育階段、早古生代克拉通邊緣盆地演化階段、石炭紀(jì)-早中三疊世內(nèi)克拉通盆地演化階段、中晚三疊世-侏羅紀(jì)大型陸內(nèi)坳陷盆地演化階段、早白堊世坳陷盆地西移收縮，晚白堊世-新生代大幅抬升及周緣新生代斷陷盆地形成階段。

中生代是鄂爾多斯盆地構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)烈的時(shí)期，鄂爾多斯中生代盆地主要經(jīng)歷了兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)。印支運(yùn)動(dòng)是中國(guó)地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)史上的重要運(yùn)動(dòng)之一，其活動(dòng)時(shí)間在三疊紀(jì)。印支運(yùn)動(dòng)使晚古生代形成的大華北沉積盆地的東界于晚三疊世末推移到太行山以西，形成大鄂爾多斯盆地。晚三疊世由于秦嶺地區(qū)板塊俯沖-碰撞作用的強(qiáng)化，鄂爾多斯前期的克拉通盆地逐漸演化為類(lèi)前陸盆地性質(zhì)，特別是晚三疊世的前陸盆地特征更加明顯，其沉積與沉降中心位于盆地南部-豫西一帶。秦嶺勉略洋將南秦嶺造山帶和揚(yáng)子板塊分開(kāi)，勉略洋的俯沖標(biāo)志著南秦嶺造山帶和揚(yáng)子板塊的碰撞，亦即華北板塊與揚(yáng)子板塊的最終碰撞發(fā)生在晚三疊世(張國(guó)偉等, 2001)。華北板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞導(dǎo)致鄂爾多斯盆地南緣的擠壓與抬升。

燕山運(yùn)動(dòng)是華北地區(qū)一次非常重要的地殼運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)時(shí)間從侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)，早-中侏羅世為坳陷型盆地，中侏羅末-晚侏羅世盆地強(qiáng)烈擠壓，巖石圈增厚。燕山運(yùn)動(dòng)中期發(fā)生于中晚侏羅世，活動(dòng)最強(qiáng)烈，對(duì)本區(qū)構(gòu)造變形的影響最大。鄂爾多斯盆地燕山期形成構(gòu)造在不同的構(gòu)造部位其變形特征不同。西緣發(fā)生強(qiáng)烈逆沖斷裂及相關(guān)褶皺變形，盆地東部晉西褶曲帶上發(fā)育近南北向的寬緩線狀褶皺。盆地以東的山西地塊產(chǎn)生一系列呈NNE向的雁列逆斷層和復(fù)背斜、復(fù)向斜。在渭北隆起燕山期形成一系列走向近東西向的寬緩背、向斜構(gòu)造及逆沖斷層。盆地北部伊盟隆起之上近東西向的褶皺和逆沖斷層(趙重遠(yuǎn)和劉池洋, 1990; 張?jiān)罉虻? 2007; 周鼎武等, 1994)。

早白堊世是鄂爾多斯盆地及華北盆地演化的重要時(shí)期，早白堊世中國(guó)北方整體處于拉張背景，在阿爾金斷裂以東，廣大的北方地區(qū)發(fā)育了一系列斷陷盆地。早白堊世鄂爾多斯盆地廣泛接受了下白堊統(tǒng)的巨厚沉積，鄂爾多斯盆地由克拉通坳陷型盆地轉(zhuǎn)為拉張的構(gòu)造環(huán)境，盆內(nèi)構(gòu)造作用表現(xiàn)為斷塊活動(dòng)(張抗, 1989)。目前有大量地質(zhì)證據(jù)表明早白堊世時(shí)期為拉張構(gòu)造背景，最顯著的伸展變形發(fā)生在鄂爾多斯盆地西南緣, 形成了六盤(pán)山斷陷盆地; 沿鄂爾多斯地塊的西緣和北緣也分別發(fā)生伸展變形, 形成河套-吉蘭泰弧形斷陷帶(趙重遠(yuǎn)和劉池洋, 1990; 劉池洋等, 2006; 張?jiān)罉蚝土尾? 2006)。中國(guó)東部及鄰區(qū)早白堊世裂陷盆地發(fā)育，華北克拉通東部華北區(qū)拉張強(qiáng)烈，火成巖活動(dòng)(朱光等, 2008; 張?jiān)罉虻? 2004)，早白堊世殘留盆地在東部地區(qū)除東濮坳陷區(qū)缺失外，渤海灣盆地各坳陷區(qū)均有分布。盆地的沉積受斷裂控制明顯，火山巖、火山碎屑巖的厚度等值線長(zhǎng)軸與 NE向、NWW向的基底斷裂一致。由于控盆斷裂的形成機(jī)制及展布特征不同，華北東部渤海灣盆地早白堊世盆地出現(xiàn)了明顯的分區(qū)性(彭兆蒙等, 2009)。華北克拉通東部早白堊世盆地發(fā)育與巖石圈大規(guī)模減薄發(fā)拉張的動(dòng)力學(xué)背景有關(guān)，西部的河西走廊及阿拉善地塊拉張斷陷發(fā)育并伴隨玄武巖的噴發(fā)。鄂爾多斯盆地周緣的河套盆地、六盤(pán)山盆地早白堊世均為拉張斷陷盆地，在鄂爾多斯盆地周緣區(qū)有早白堊世火成巖體活動(dòng)，因此鄂爾多斯盆地在早白堊世處于伸展構(gòu)造環(huán)境內(nèi)(圖1)。

在華北克拉通東部上、下白堊統(tǒng)之間存在著角度不整合已被許多學(xué)者所認(rèn)同(鄧晉福等, 2003)，并被認(rèn)為是代表了燕山運(yùn)動(dòng)最后一期擠壓事件。此后的晚白堊世，華北克拉通轉(zhuǎn)變?yōu)閹r漿活動(dòng)與構(gòu)造活動(dòng)的平靜期，基本沒(méi)有發(fā)生巖漿活動(dòng)，陸相盆地僅局部出現(xiàn)。由此可見(jiàn)，華北克拉通東部早白堊世末發(fā)生了區(qū)域性的擠壓事件(吳智平等, 2007)。

晚白堊世盆地開(kāi)始隆起，鄂爾多斯盆地周緣隆升明顯，新生代以來(lái)盆地大幅隆升，遭受風(fēng)化剝蝕，盆地東部剝蝕厚度大，西部剝蝕厚度小(任戰(zhàn)利, 1995;任戰(zhàn)利等, 1994, 2014a, b, c, 2015)。新生代以來(lái)在鄂爾多斯盆地周緣的河套盆地、銀川盆地、汾渭盆地發(fā)生拉張斷陷，沉降幅度大。

2 盆地現(xiàn)今地溫場(chǎng)特征及深部結(jié)構(gòu)

鄂爾多斯盆地現(xiàn)今地平均溫梯度為2.93℃/100m，大地?zé)崃髦灯骄鶠?2mW/m2，屬于中溫型盆地。大地?zé)崃骺傮w變化規(guī)律與地溫梯度基本一致，地溫梯度及熱流值總體具有中-東部高，西部低，南北兩側(cè)隆起區(qū)地溫梯度相對(duì)較高的特點(diǎn)(任戰(zhàn)利等, 2007, 2017)。地溫梯度等值線在盆地內(nèi)部呈北東-北北東向展布，在南部及北部呈東西向展布。鄂爾多斯盆地陜北斜坡、天環(huán)向斜為鄂爾多斯盆地的主要構(gòu)造單元，也是油氣主要分布區(qū)，其中陜北斜坡面積最大，古生界天然氣、中生界油主要分布于此構(gòu)造單元。陜北斜坡地溫梯度分布在2.6～3.1℃/100m，其中，地溫梯度大于2.9℃/100m的地區(qū)主要分布在慶陽(yáng)-華池-子長(zhǎng)-安塞-延安一帶，在安塞-志丹和黃陵-富縣等地區(qū)，地溫梯度達(dá)到最大。陜北斜坡現(xiàn)今地溫梯度總體上南部高于北部，代表性地溫梯度約為2.80℃/100m，天環(huán)向斜的地溫梯度稍小于陜北斜坡的地溫梯度。天環(huán)坳陷與西緣逆沖帶為地溫梯度的低值區(qū)，地溫梯度普遍小于2.7℃/100m。

圖1 華北克拉通早白堊世原型盆地及構(gòu)造背景

鄂爾多斯盆地現(xiàn)今地溫場(chǎng)受盆地基底及深部巖石圈結(jié)構(gòu)的控制，盆地基底隆起區(qū)地溫梯度較高，盆地中部慶陽(yáng)-靖邊地溫梯度的高值區(qū)與中央隆起區(qū)相對(duì)應(yīng)，深部坳陷區(qū)地溫梯度相對(duì)較低。鄂爾多斯盆地已積累了大量的深部地球物理資料(滕吉文等, 2010, 2014; 李松林等, 2002, 2011; 王謙身等, 2010, 2015; 任裊等, 2012; 陸一鋒等, 2012; 原世豪和陳永順, 2015; 許林斌, 2016)，根據(jù)前人資料，編制了鄂爾多斯盆地莫霍面埋深圖(圖2)，鄂爾多斯盆地Moho面深度在39～46km之間，在盆地內(nèi)部地殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,莫霍面平緩連續(xù)，深度在40～43km。整體具有東南部埋深淺，向西逐漸增大的特點(diǎn)。鄂爾多斯塊體的南部銅川-韓城地區(qū)，地殼厚度最小，在39～42km之間，東部宜川-延川-富縣一帶，地殼厚度也小于40km，向北逐漸增大，北部榆林-東勝-鄂爾多斯一帶，地殼厚度在40～42km之間，西部天環(huán)坳陷及西緣逆沖帶地殼厚度平均大于43km。此外，鄂爾多斯盆地周緣新生代斷陷盆地莫霍面深度均相對(duì)較淺，如南部的渭河盆地、西北部的銀川盆地及北部的河套盆地，渭河盆地內(nèi)部最淺處僅33km。

圖2 鄂爾多斯盆地莫霍面深度圖

鄂爾多斯盆地深部結(jié)構(gòu)存在很大的非均質(zhì)性，鄂爾多斯盆地內(nèi)部巖石圈深度在130～180km左右(陳凌等, 2010; 常利軍等, 2011)，鄂爾多斯盆地南部地殼、巖石圈厚度較薄(趙國(guó)澤等, 2010; 李廷棟, 2006)。鄂爾多斯盆地南部宜川一帶巖石圈厚度為120km，沁水盆地長(zhǎng)治巖石圈厚度僅為100km，鄂爾多斯盆地南部、沁水盆地巖石圈厚度明顯減薄(李松林等, 2011)。鄂爾多斯盆地及其周緣已進(jìn)行的深部二維地震探測(cè)剖面多達(dá)十幾條，不同學(xué)者對(duì)研究區(qū)不同位置巖石圈厚度及深部動(dòng)力學(xué)進(jìn)行過(guò)相關(guān)探討，對(duì)巖石圈厚度有不同認(rèn)識(shí)，一些學(xué)者認(rèn)為較厚，可達(dá)200km(朱日祥等, 2011; 陳凌等, 2010)，另一些學(xué)者認(rèn)為在120～170km(朱日祥等, 2011; 李松林等, 2011; 段永紅等, 2015; Huangetal., 2009)。綜合分析以上成果，結(jié)合盆地構(gòu)造背景，編繪了鄂爾多斯盆地現(xiàn)今巖石圈厚度圖(圖3)，從巖石圈厚度圖可以看出鄂爾多斯盆地現(xiàn)今巖石圈厚度分布主要分布在120～180km之間，具有東部薄，西部厚，南部薄，北部厚的特點(diǎn)。盆地中東部巖石圈相對(duì)較淺，在120～140km，在西部天環(huán)向斜、西緣逆沖帶巖石圈厚度在160～190km。在盆地北部鄂托克旗-烏審旗一帶有所加厚，可達(dá)150～170km。在鄂爾多斯盆地周緣新生代斷陷盆地巖石圈厚度整體較薄，厚度變化主要在70～110km之間。

圖3 鄂爾多斯盆地巖石圈厚度圖

鄂爾多斯盆地現(xiàn)今巖石圈厚度120～180km，相比古生代200km的巨厚克拉通巖石圈，發(fā)生了減薄，在鄂爾多斯盆地周緣新生代斷陷盆地，地幔上涌，巖石圈厚度整體發(fā)生了明顯的減薄(70～110km)。鄂爾多斯盆地現(xiàn)今地殼及巖石圈厚度東薄西厚的格架控制了現(xiàn)今地溫場(chǎng)的分布。

圖4 鄂爾多斯、沁水、渤海灣盆地地溫演化及地溫異常對(duì)比圖

3 早白堊世構(gòu)造熱事件及其形成的巖石圈深部動(dòng)力學(xué)背景

3.1 早白堊世構(gòu)造熱事件的古地溫證據(jù)及熱巖石圈厚度

鄂爾多斯盆地現(xiàn)今地溫梯度及熱流值較低，鄂爾多斯盆地早白堊世之后發(fā)生大規(guī)模的隆升，盆地中生代晚期以來(lái)遭受明顯的改造。

鄂爾多斯盆不同層位烴源巖鏡質(zhì)體反射率平面分布圖表明在盆地南部慶陽(yáng)-富縣一帶鏡質(zhì)體反射率顯示為異常高值，不同層位異常高值區(qū)位置有很好的一致性，表明存在熱異常區(qū)(任戰(zhàn)利等, 1994, 2006, 2017; 任戰(zhàn)利, 1995)。應(yīng)用多種古地溫研究方法對(duì)鄂爾多斯盆地古地溫梯度恢復(fù)表明中生代晚期早白堊世的古地溫梯度高，盆地南部恢復(fù)的古地溫梯度可達(dá)4.00℃/100m以上，渭北隆起更高(任戰(zhàn)利等, 2014b, 2015)(圖4)，發(fā)生過(guò)一期構(gòu)造熱事件，軟流圈上涌，巖石圈發(fā)生減薄(任戰(zhàn)利等, 1994, 1999, 2006, 2007, 2014a, b, 2015; 任戰(zhàn)利, 1995, 1999; 孫少華等, 1997; 陳瑞銀等, 2007)。鄂爾多斯盆地以東華北克拉通中部的沁水盆地上古生界石炭-二疊系煤系地層鏡質(zhì)體反射率高(秦勇和宋黨育, 1998)。沁水盆地中部沁參1井多種古地溫溫標(biāo)恢復(fù)的古地溫表明中生代晚期早白堊世古地溫梯度可達(dá)5.56℃/100m(圖4)，沁水盆地南、北部古地溫梯度更高，熱異常更為明顯，說(shuō)明沁水盆地中生代晚期早白堊世古發(fā)生過(guò)一次構(gòu)造熱事件，軟流圈上涌，巖石圈發(fā)生減薄(任戰(zhàn)利等, 1999, 2005, 2006, 2007; 任戰(zhàn)利, 1995, 1996, 1999)。鄂爾多斯盆地與沁水盆地早白堊世構(gòu)造熱事件具有同時(shí)性，東部沁水盆地?zé)崾录鼮閺?qiáng)烈。

地溫場(chǎng)作為克拉通破壞地殼深部活動(dòng)在淺層的效應(yīng)表現(xiàn)之一，地溫場(chǎng)的異常變化能夠在一定程度上揭示深部活動(dòng)過(guò)程(邱楠生等, 2004, 2015; 胡圣標(biāo)和汪集旸, 1995; 何麗娟等, 2001; 任戰(zhàn)利等, 1994, 2005, 2007; 任戰(zhàn)利, 1995, 1999)。地表熱流值是地殼、地幔各種因素綜合作用的結(jié)果，巖石圈深部熱結(jié)構(gòu)可反映地殼、上地幔的活動(dòng)性。國(guó)內(nèi)外對(duì)巖石圈熱結(jié)構(gòu)的研究更加重視，其研究已成為地球動(dòng)力學(xué)研究新的生長(zhǎng)點(diǎn)。地?zé)釋W(xué)定義的巖石圈是指以熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行熱傳遞的巖石圈層，其下部為以熱對(duì)流為主要方式的軟流圈。巖石圈底部溫度應(yīng)等于干玄武巖固相線溫度(Morgan, 1984)。根據(jù)熱傳導(dǎo)方程，可以確定巖石圈內(nèi)溫度隨深度變化的曲線，地溫分布曲線與干玄武巖固相線或地幔絕熱線的交點(diǎn)處深度則為地?zé)釋W(xué)巖石圈厚度。根據(jù)該方法可以恢復(fù)不同地區(qū)“熱”巖石圈厚度，揭示巖石圈深部熱狀態(tài)，這是探討巖石圈球動(dòng)力問(wèn)題的重要途徑(邱楠生等, 2004; 胡圣標(biāo)和汪集旸, 1995; Morgan, 1984;任戰(zhàn)利和趙重遠(yuǎn), 1997; 任戰(zhàn)利, 1999; 任戰(zhàn)利等, 2007; 焦亞先等, 2014; Cooperetal., 2004; Goutorbe, 2010)。應(yīng)用盆地古地溫及古地溫梯度研究結(jié)果可恢復(fù)華北克拉通早白堊世熱巖石圈的厚度，依此來(lái)探討華北克拉通是否遭受破壞及巖石圈的動(dòng)力學(xué)演化是一種有效的途徑(何麗娟和邱楠生, 2014; 翟明國(guó)等, 2003)。

圖5 鄂爾多斯盆地不同構(gòu)造單元“熱”巖石圈厚度圖

鄂爾多斯盆地、沁水盆地早白堊世存在古地溫梯度及熱流值異常，發(fā)生過(guò)一次明顯的構(gòu)造熱事件，巖石圈發(fā)生過(guò)減薄，華北克拉通的改造在鄂爾多斯盆地、沁水盆地古地溫場(chǎng)上有明顯的表現(xiàn)，說(shuō)明華北克拉通中西部存在改造(任戰(zhàn)利等, 1994, 1999, 2006, 2007, 2014a, 2015; 焦亞先等, 2013; 黃方等, 2015)。根據(jù)巖石熱導(dǎo)率、生熱率及古地溫梯度、古熱流及熱傳導(dǎo)方程，對(duì)鄂爾多斯盆地不同構(gòu)造單元早白堊世末巖石圈熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，各個(gè)構(gòu)造單元早白堊世地幔熱流均值分布在46.56～73.44mW/m2之間，地幔熱流占總熱流的比值普遍大于50%，殼幔熱流比小于1，反映了盆地深部活動(dòng)強(qiáng)烈，具有典型的“冷殼熱?！睅r石圈結(jié)構(gòu)，確定的早白堊世“熱”巖石圈厚度均值在50～80km(圖5)。與鄂爾多斯盆地現(xiàn)今巖石圈厚度80～160km相比，說(shuō)明早白堊世鄂爾多斯盆地巖石圈厚度發(fā)生了明顯的減薄的，不同構(gòu)造單元有較大變化，陜北斜坡及渭北隆起減薄更明顯。

華北板塊東部地區(qū)在早白堊世存在過(guò)一次明顯的熱流高峰期，東部的渤海灣盆地，早白堊世末期“熱”巖石圈厚度在51～61km(邱楠生等, 2015)，巖石圈厚度明顯減薄。華北板塊中西部的鄂爾多斯盆地、沁水盆地早白堊世存在熱異常，熱異常具有區(qū)域性。沁水盆地、鄂爾多斯盆地?zé)崾录l(fā)生時(shí)間與華北克拉通明顯減薄時(shí)期一致為早白堊世(任戰(zhàn)利等, 1994, 1999, 2005, 2007; 任戰(zhàn)利, 1995, 1999)。深部熱結(jié)構(gòu)研究表明華北克拉通西部鄂爾多斯盆地中生代晚期早白堊世“熱”巖石圈厚度明顯較現(xiàn)今厚度減薄，但比華北克拉通東部“熱”巖石圈厚度稍厚。華北克拉通西部中生代晚期“熱”巖石圈厚度減薄及熱異常的存在表明華北克拉通中生代以來(lái)的巖石圈減薄活動(dòng)帶至少可推至太行山以西鄂爾多斯盆地。

圖6 華北克拉通中西部早白堊世火成巖分布圖

3.2 熱事件存在的火成巖活動(dòng)證據(jù)

火成巖是地球深部物質(zhì)侵入地殼或噴出地表的產(chǎn)物，它是反映地球殼-幔作用最為直接的證據(jù)(楊經(jīng)綏等, 2009)?；鸪蓭r在時(shí)間上的分布代表構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的時(shí)代，火成巖在空間上的分布代表構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的空間位置。早白堊世火成巖廣泛分布于華北克拉中西部(圖6)，根據(jù)近年來(lái)獲得的火成巖高精度同位素測(cè)年結(jié)果對(duì)鄂爾多斯盆地周緣及鄰區(qū)火成巖活動(dòng)期次作一詳細(xì)分析(表1)。

3.2.1 鄂爾多斯盆地邊緣區(qū)

在鄂爾多斯盆地東部晉西撓褶帶紫金山巖體位于山西臨縣，巖體具有環(huán)帶狀分布特點(diǎn)。臨縣紫金山堿性雜巖同位素年齡在118～138Ma之間(張宏法等, 2011; 閻國(guó)翰等, 1988; 楊興科等, 2006, 2008; 肖媛媛等, 2007; Yingetal., 2007; 王潤(rùn)三等, 2007; 陳剛等, 2012; 王亞瑩等, 2014)。堿性巖常產(chǎn)于裂谷、地塹、地幔上拱帶等拉張條件下(閻國(guó)翰等, 1988)。應(yīng)用鋯石LA-ICPMS U-Pb測(cè)得紫金山堿性雜巖的結(jié)晶年齡為138.3±1.1Ma，地球化學(xué)研究表明紫金山堿性雜巖是早白堊世伸展背景下由交代富集地幔部分熔融作用的產(chǎn)物, 反映中生代晚期存在地幔隆升、巖石圈減薄過(guò)程，是鄂爾多斯盆地燕山晚期構(gòu)造熱事件發(fā)生的主要原因(肖媛媛等, 2007)。

表1 鄂爾多斯盆地周緣及鄰區(qū)火成巖測(cè)年結(jié)果表

Table 1 Results of dating results of igneous rocks in the periphery and adjacent areas of the Ordos Basin

構(gòu)造單元巖體巖石名稱(chēng)測(cè)試方法定年結(jié)果來(lái)源晉西撓褶帶山西臨縣紫金山角礫狀假白榴響巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb122±2Ma王潤(rùn)三等, 2007①斑狀正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb118±1Ma王潤(rùn)三等, 2007霓輝次透輝霞石正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb137.0±2.7Ma王潤(rùn)三等, 2007霓霞正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb137±2.7Ma張宏法等, 2011次透輝二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb138.7±6.5Ma張宏法等, 2011霓霞正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb138.3±1.1Ma肖媛媛等, 2007二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb127.2MaYing et al., 2007二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb134.7±1.5Ma王亞瑩等, 2014粗面斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb132Ma±2.1Ma楊興科等, 2008粗面安山巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb125Ma±6.7Ma楊興科等, 2008次透輝二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb136±6.5Ma陳剛, 2012伊盟隆起杭錦旗黑石頭溝玄武巖玄武巖全巖Ar-Ar年代學(xué)126.2±0.4Ma鄒和平等, 2008西緣斷裂帶寧夏固原黑石山陜西隴縣安溝甘肅崇信銅城綠泥石化輝綠巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb107±1Ma王潤(rùn)三等, 2007堿性透輝輝綠巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb114±3Ma王潤(rùn)三等, 2007黑榴假白榴斑狀正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb111±1Ma王潤(rùn)三等, 2007霓輝黑榴斑狀正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb112.3±3.4Ma王潤(rùn)三等, 2007窗體頂端超鉀質(zhì)巖石鋯石LA-ICP-MS U-Pb130MaXu et al., 2019山西地塊狐偃山山西浮山二峰山二峰山塔兒山-二峰山石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb130±3Ma霍騰飛等, 2016等粒二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb127±1Ma楊浩, 2016正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb114±4Ma楊浩, 2016二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb129.9±2.3MaYing et al., 2011石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb127Ma王潤(rùn)三等, 2007霓輝二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb130±1Ma霍騰飛等, 2016塔兒山東二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb131±1.6Ma司東澤, 2015塔兒山東南石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb131.4±2.2Ma司東澤, 2015①王潤(rùn)三, 張宏法, 彭天浪等. 2007. 鄂爾多斯盆地巖漿巖分布及其與油氣聚集的關(guān)系. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院科研項(xiàng)目報(bào)告

續(xù)表1

Continued Table 1

構(gòu)造單元巖體巖石名稱(chēng)測(cè)試方法定年結(jié)果來(lái)源山西地塊塔兒山-二峰山臨汾塔兒山臨汾萬(wàn)榮孤峰山山西運(yùn)城解州蠶坊巖體塔兒山西二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb131.2±1.8Ma司東澤, 2015二峰山閃長(zhǎng)玢巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb128.7±3.0Ma司東澤, 2015石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb128.0±1.2MaYing et al., 2011石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb133.9±1.5MaYing et al., 2011正長(zhǎng)閃長(zhǎng)斑巖角閃石和黑云母40Ar/39Ar測(cè)年124±0.3Ma許文良等, 2004閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb129.2±2.9Ma楊瑤等, 2017石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb124.7±5.5Ma楊瑤等, 2017似斑狀角閃石英二長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb140.5±5.3Ma、140.4±6.0Ma王潤(rùn)三等, 2007石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb127±1Ma霍騰飛等, 2016石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb133±1Ma楊五寶, 2014花崗閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb132.2±9.2Ma齊玥等, 2011花崗閃長(zhǎng)巖角閃石和黑云母40Ar/39Ar測(cè)年129.0±0.2Ma王冬艷等, 2005華北克拉通北緣陰山地區(qū)卓資縣白女羊盤(pán)組火山巖流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡137±1Ma常澤光等, 2017武川盆地白女羊盤(pán)組玄武巖堿性玄武巖全巖K-Ar法年齡117Ma夏立元, 2012固陽(yáng)盆地白女羊盤(pán)組流紋巖流紋巖鋯石U-Pb年齡115Ma曠紅偉等, 2013烏拉特中旗白女羊盤(pán)村白女羊盤(pán)組流紋巖全巖K-Ar法年齡130～139Ma夏立元, 2012中部太行山地區(qū)安陽(yáng)市水冶鎮(zhèn)西北黃龍垴巖體霓輝正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb127±2Ma霍騰飛等, 2016東冶巖體中閃長(zhǎng)玢巖、閃長(zhǎng)玢巖、角閃閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb125.9±0.9Ma彭頭平等, 2004東冶巖體中輝長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb125.2±4.5MaWang et al., 2006河南安陽(yáng)東冶巖體角閃石角閃石和黑云母40Ar/39Ar測(cè)年127.1±0.1Ma許文良等, 2004河南安陽(yáng)東冶巖體角閃閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb125.9±0.9Ma彭頭平等, 2004符山高鎂閃長(zhǎng)巖高鎂閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb125±1Ma許文良等, 2009符山高角閃閃長(zhǎng)巖高鎂閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb126.7±1.1Ma彭頭平等, 2004長(zhǎng)治西安里巖體角閃閃長(zhǎng)巖角閃石和黑云母40Ar/39Ar測(cè)年131±1Ma王春光等, 2011長(zhǎng)治西安里巖體角閃閃長(zhǎng)巖角閃石和黑云母40Ar/39Ar測(cè)年127±0.3Ma許文良等, 2004華北克拉通南緣中條山蠶坊花崗閃長(zhǎng)巖花崗閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb130.11±0.90Ma齊玥等, 2011三門(mén)峽高廟石英閃長(zhǎng)玢巖石英閃長(zhǎng)玢巖鋯石U-Pb135.5±1.5Ma王師迪等, 2013三門(mén)峽曲里巖體石英閃長(zhǎng)玢巖鋯石U-Pb117.7±1.6Ma楊德彬等, 2004河南洛南馬家灣巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖角閃石和黑云母Ar-Ar定年126.5±0.3Ma王冬艷等, 2005河南八百坡巖體角閃黑云母二長(zhǎng)花崗巖角閃石和黑云母Ar-Ar定年128.1±0.3Ma王冬艷等, 2005商洛黑山鎮(zhèn)黑山村巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖角閃石和黑云母Ar-Ar定年127.4±0.3Ma王冬艷等, 2005

圖7 華北地塊中西部不同構(gòu)造單元火成巖年齡頻率分布圖

在盆地北部伊盟隆起中北部的杭錦旗黑石頭溝下白堊統(tǒng)砂巖之上有一層玄武巖出露，屬于堿性橄欖玄武巖。Ar-Ar激光階段加熱定年結(jié)果表明杭錦旗黑石頭溝玄武巖形成于早白堊世(Ar-Ar坪年齡為126.2±0.4Ma)，反映鄂爾多斯地塊在早白堊世發(fā)生了一次構(gòu)造-巖漿-熱事件(鄒和平等, 2008)。

在盆地西緣斷裂帶南段的炭山-黑石山輝綠巖墻(席)群位于寧夏回族自治區(qū)固原市寨科鄉(xiāng)炭山閔家溝、下大臺(tái)子附近的黑石山。黑石山輝綠巖原始巖漿來(lái)自于上地幔的部分熔融，測(cè)定的鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為107±1Ma，表明黑石山基性巖漿活動(dòng)時(shí)代為早白堊世(王潤(rùn)三, 2007)。西緣斷裂帶南段的鐵馬安溝堿性輝綠巖-堿長(zhǎng)花斑巖體位于隴縣新集川鄉(xiāng)以西大約17km的鐵馬河村、二線子、四線子、百草山一帶，巖體呈北西-南東向展布。安溝基性輝綠巖的鋯石U-Pb年齡為114.3±3Ma，代表了巖漿活動(dòng)的時(shí)代為早白堊世，原始巖漿起源于上地幔的較深部位。西緣斷裂帶南段五馬溝堿性-亞堿性巖體分布在甘肅省崇信縣銅城鎮(zhèn)以南大約7km的桃稍屲-廟灘一帶，堿性巖體原始巖漿可能來(lái)自殼、幔結(jié)合部以下。五馬溝巖體樣品斑狀假白榴正長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡頻率分布曲線圖中有3個(gè)年齡分布峰值，最晚的112.3±3.4Ma、111±1Ma峰值年齡應(yīng)代表五馬溝斑狀假白榴正長(zhǎng)巖巖漿的結(jié)晶年齡(王潤(rùn)三, 2007)。Xuetal. (2019)測(cè)得銅城巖體最年輕的鋯石U-Pb年齡的年齡為130Ma。在盆地西緣斷裂帶南段的3個(gè)巖體鋯石U-Pb年齡集中在130～107Ma，代表了早白堊世地?；顒?dòng)，巖漿上涌。

鄂爾多斯盆地周緣火成巖年齡集中在107～138Ma，表明構(gòu)造熱事件發(fā)生在107～138Ma的早白堊世(圖7a)。

3.2.2 盆地以東的山西地塊

在鄂爾多斯盆地以東的山西地塊發(fā)育了一系列中生代晚期火成巖體。狐偃山堿性偏堿性雜巖群出露于呂梁隆起帶中段東翼交城西北。吳利仁等(1966)應(yīng)用K-Ar法第一次獲得了狐偃山堿性偏堿性雜巖體的形成年齡為139.7Ma，認(rèn)定為早白堊世。閻國(guó)翰等(1988)獲得的紫金山巖體的 Rb-Sr等時(shí)線地質(zhì)年齡為 132.04±28Ma，山西省地勘局215隊(duì)(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989)測(cè)定狐偃山堿性-偏堿性雜巖群同位素年齡分布在95～195Ma之間，年齡較為分散。2011年以來(lái)對(duì)等粒二長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖所進(jìn)行的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析表明狐偃山堿性-偏堿性雜巖群等粒二長(zhǎng)巖的加權(quán)平均年齡為127～130Ma，而正長(zhǎng)巖的加權(quán)平均年齡為114±4Ma，表明該雜巖群的主要巖漿活動(dòng)時(shí)限范圍介于114～130Ma之間，為早白堊世(楊浩, 2016; 常澤光等, 2017; Yingetal., 2011; 霍騰飛, 2016;霍騰飛等, 2016)。狐偃山堿性-偏堿性雜巖群屬于高鉀貧鈣鎂的堿性(偏堿性)系列的巖石，巖漿物質(zhì)來(lái)源于富集地幔的部分熔融或者殼幔部分熔融的混合(楊浩, 2016; 常澤光等, 2017)。

塔兒山-二峰山堿性雜巖體位于山西地塊南部，沁水盆地的西緣襄汾、曲沃、翼城交界的塔兒山地區(qū)。桂林冶金地質(zhì)研究所、中國(guó)科學(xué)院和吳利仁等分別就本研究區(qū)內(nèi)各類(lèi)型巖體進(jìn)行了全巖或是單礦物K-Ar同位素年齡測(cè)試工作，確定了雜巖體侵位年齡在90～140Ma，其中閃長(zhǎng)巖類(lèi)侵位年齡有132Ma、139.66Ma、125.98Ma、131Ma等(吳利仁等,1996;王潤(rùn)三,2007)。2004年以來(lái)取得了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，塔兒山巖體40Ar/39Ar年代學(xué)得出的年齡為124±0.3Ma(許文良等, 2004)，塔兒山-二峰山巖體為幔源巖漿，塔兒山-二峰山巖體巖石樣品LA-ICPMS鋯石U-Pb定年年齡集中在124.7±5.5Ma～133.9±1.5Ma(許文良等, 2004; Yingetal., 2011; 司東澤, 2015; 楊瑤等, 2017; 霍騰飛, 2016; 霍騰飛等, 2016)。同位素測(cè)年結(jié)果這說(shuō)明塔兒山-二峰山地區(qū)巖漿活動(dòng)為早白堊世。

在山西西南部臨汾斷陷盆地中部萬(wàn)榮縣南部萬(wàn)榮孤峰山閃長(zhǎng)質(zhì)巖體，鋯石U-Pb同位素年代測(cè)定年齡為127±1.0Ma～140.5±5.3Ma，表明孤峰山巖體的形成時(shí)代為早白堊世(霍騰飛等, 2016; 楊五寶, 2014; 齊玥等, 2011)。在山西南部中條山的南端運(yùn)城解州蠶坊花崗閃長(zhǎng)巖巖體，花崗閃長(zhǎng)巖中角閃石的40Ar-39Ar坪年齡為128.3±0.3Ma(王冬艷等, 2005)。

在山西地塊東部太行山南段發(fā)育一系列中生代巖體，包括邯鄲-邢臺(tái)地區(qū)的符山、固鎮(zhèn)、礦山、洪山巖體，安陽(yáng)地區(qū)的東冶巖體，以及長(zhǎng)治地區(qū)的西安里巖體。這些巖體的巖石組合主要有角閃輝長(zhǎng)巖、角閃閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖二長(zhǎng)巖以及正長(zhǎng)巖。西安里、符山、東冶巖體中鋯石的LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果為131±1Ma～125±1Ma，這表明巖體侵位結(jié)晶的時(shí)代為早白堊世(王春光等, 2011; 許文良等, 2004, 2009; 彭頭平等, 2004; Wangetal., 2006; 霍騰飛等, 2016)。太行山北段地區(qū)王安鎮(zhèn)基性巖的形成時(shí)代介于138～129Ma之間(陳斌等, 2002)。從前人對(duì)太行山地區(qū)火成巖大量的研究結(jié)果中可以看出,太行山南部角閃輝長(zhǎng)巖和太行山地區(qū)其它輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)質(zhì)巖石的形成時(shí)代都在早白堊世，年齡集中在125～140Ma，與太行北閃長(zhǎng)花崗巖(如房山巖體)的鋯石U-Pb年齡129～137Ma一致(董建華等, 2013)，這一時(shí)代與華北克拉通乃至中國(guó)東中生代最強(qiáng)的一次巖漿事件-早白堊世巖 漿活動(dòng)相吻合(吳福元等, 2003; 羅照華等, 1996)。

山西地區(qū)所有的中生代火成巖同位素年代測(cè)量數(shù)據(jù)表明巖漿侵入和噴發(fā)從侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)，其主要分布于114～140Ma之間,相當(dāng)于早白堊世(圖7b)。塔兒山、狐偃山等巖體同位數(shù)地球化學(xué)資料及盆地區(qū)域構(gòu)造背景研究均表明早白堊世華北克拉通西部處于拉張環(huán)境，地幔上涌、地殼減薄(楊浩, 2016; 常澤光等, 2017)。

3.2.3 盆地以南的秦嶺及華北地塊南部地區(qū)火成巖特征

華北地塊南緣的構(gòu)造特征與秦嶺造山帶的形成與演化密切相關(guān)，華北地塊南緣存在許多中生代花崗質(zhì)巖體，這些中生代花崗質(zhì)巖體主要以巨大巖基和巖株的形式產(chǎn)出，巖性主要為花崗閃長(zhǎng)巖及二長(zhǎng)花崗巖。陜西黑山村巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖中黑云母的坪年齡為126.6±0.3Ma；洛南縣馬家灣巖體細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖中黑云母的坪年齡為126.6±0.2Ma；河南洛寧八百坡巖體角閃黑云母花崗巖中角閃石的坪年齡為129.2±0.2Ma(王冬艷等, 2005)。在三門(mén)峽市高廟鄉(xiāng)曲里石英閃長(zhǎng)玢巖巖體鋯石U-Pb同位素測(cè)年年齡為 117.7±1.6Ma(楊德彬等, 2004)。三門(mén)峽市高廟石英閃長(zhǎng)玢巖體的形成年齡為135Ma，源巖來(lái)自加厚的基性下地殼的部分熔融作用(王師迪等, 2013)。

北秦嶺地區(qū)燕山期在小秦嶺地區(qū)巖漿活動(dòng)達(dá)到高峰，以大規(guī)模的酸性巖漿侵入為特點(diǎn)，形成了本區(qū)從南向北有代表性的合峪巖體、老牛山巖體、華山巖體、文峪巖體、娘娘山巖體、花山巖體、五丈山巖體和藍(lán)田巖體等，巖性以黑云二長(zhǎng)花崗巖和黑云母花崗巖為主。同時(shí)派生了很多酸性小巖枝、巖脈等小型斑巖體，并伴生多處隱爆角礫巖體。秦嶺地區(qū)中生代燕山期花崗巖廣泛分布，早白堊世火成巖年齡主峰在115～135Ma之間，按火成巖分布面積計(jì)算年齡分布在115～120Ma之間的火成巖體占的面積比例最大?；◢弾r主要形成于古老地殼物質(zhì)的部分熔融，并有年輕幔源組分的參與，發(fā)育于陸內(nèi)伸展環(huán)境(王曉霞等, 2011)。早白堊世期間，小秦嶺地區(qū)乃至整個(gè)華北地臺(tái)南緣酸性巖漿活動(dòng)大爆發(fā)，小秦嶺地區(qū)的文峪、華山、娘娘山巖體是構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變峰期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。134Ma之后，小秦嶺地區(qū)變質(zhì)核雜巖的形成(張進(jìn)江和鄭亞?wèn)|等, 1999)，金、鉬成礦作用的爆發(fā)暗示小秦嶺及周邊地區(qū)已進(jìn)入全面伸展階段，下地殼開(kāi)始大規(guī)減薄(肖鴻等, 2012)。而小秦嶺地區(qū)具有埃達(dá)克巖特征的花崗巖正是巖石圈減薄初期的產(chǎn)物，在巖石圈減薄過(guò)程中區(qū)域巖石圈處于伸展背景，并存在軟流圈物質(zhì)上涌(高山等, 2009)。

華北地塊西部鄂爾多斯盆地周緣、華北地塊中部山西地塊、秦嶺造山帶北緣及華北地塊中西部南緣早白堊世火成巖形成時(shí)間相近，華北地塊中西部巖漿侵入和噴出的時(shí)代分布在100～150Ma之間，主要集中在140～110Ma，峰值在120～130Ma(圖7c)，反映在燕山晚期早白堊世存在一期較為強(qiáng)烈的熱事件，這次強(qiáng)烈的熱事件發(fā)生的時(shí)間與華北地塊東部花崗巖、中-基性火山巖-侵入巖形成時(shí)代相一致，表明華北地塊中西部最強(qiáng)烈的一次巖漿事件發(fā)生在早白堊世，這與華北克拉通巖石圈減薄的峰期年齡相對(duì)應(yīng)。

3.3 構(gòu)造熱事件發(fā)生的深部動(dòng)力學(xué)背景

鄂爾多斯盆地中生代晚期早白堊世發(fā)生的構(gòu)造熱事件表現(xiàn)為古地溫梯度、古大地?zé)崃髅黠@增高、火成巖活動(dòng)，在白堊世在盆地周緣發(fā)育一系列深成火成巖，火成巖的年齡集中于140～100Ma，表明中生代晚期早白堊世深部熱活動(dòng)強(qiáng)烈(任戰(zhàn)利和趙重遠(yuǎn), 1997; 任戰(zhàn)利, 1995, 1999; 任戰(zhàn)利等, 1994, 2006, 2007)。紫金山巖體、西南緣桐城巖體、伊盟隆起玄武巖地球化學(xué)分析表明火成巖來(lái)源為地幔，反映巖石圈處于拉張背景(肖媛媛等, 2007; 鄒和平等, 2008)。山西地塊處于華北克拉通中部，火成巖同位素年齡介于140～114Ma之間，表明火成巖形成于早白堊世，早白堊世富堿侵入巖形成于古太平洋板塊西向俯沖的地球動(dòng)力學(xué)背景和巖石圈伸展的構(gòu)造環(huán)境。

華北克拉通東部早白堊世呈現(xiàn)廣泛而強(qiáng)烈的伸展活動(dòng)，出現(xiàn)了一系列變質(zhì)核雜巖、伸展穹窿、伸展盆地及面狀分布的、中酸性為主的巖漿活動(dòng)。早白堊世是華北克拉通破壞的峰期，破壞的開(kāi)始時(shí)間應(yīng)為136～135Ma，巖漿活動(dòng)峰期為125Ma，持續(xù)至早白堊世末(朱日祥等, 2012; 翟明國(guó)等, 2003; 朱光等, 2016)。 在華北克拉通東部，上、下白堊統(tǒng)之間角度不整合代表了燕山運(yùn)動(dòng)最后一期擠壓事件，這一擠壓事件代表了重要的構(gòu)造轉(zhuǎn)折，并標(biāo)志著華北克拉通東部峰期破壞的結(jié)束。此后的晚白堊世，華北克拉通轉(zhuǎn)變?yōu)閹r漿活動(dòng)與構(gòu)造活動(dòng)的平靜期，基本沒(méi)有發(fā)生巖漿活動(dòng)，陸相盆地僅局部出現(xiàn)(朱光等, 2008)。

圖8 鄂爾多斯盆地早白堊世以來(lái)熱動(dòng)力學(xué)演化模式圖

圖9 盆地伊利石測(cè)年結(jié)果與層位關(guān)系圖

鄂爾多斯盆地中生代晚期早白堊世構(gòu)造熱事件發(fā)生不是孤立的，發(fā)生時(shí)間與華北地臺(tái)巖石圈減薄時(shí)期及華北東部構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的峰期一致，表明構(gòu)造熱事件及巖石圈減薄的發(fā)生具有區(qū)域性。早白堊世在中國(guó)北方阿爾金斷裂以東廣大地區(qū)，地殼拉張、巖漿活動(dòng)，存在明顯的存在一期區(qū)域性構(gòu)造熱事件，表現(xiàn)為地溫梯度明顯升高(任戰(zhàn)利, 1999; 任戰(zhàn)利等, 1999, 2007, 2014a; 任戰(zhàn)利和趙重遠(yuǎn), 2001)。華北克拉通東部破壞與巖石圈大規(guī)模減薄發(fā)生在弧后拉張的動(dòng)力學(xué)背景下(朱日祥等, 2011, 2012; 朱光等, 2016)。華北地塊中西部早白堊世富堿侵入巖形成于巖石圈伸展的構(gòu)造背景，這與古太平洋板塊向歐亞大陸斜向俯沖的時(shí)期相對(duì)應(yīng)(Maruyamaetal., 1997)。

鄂爾多斯盆地中生代晚期早白堊世發(fā)生的構(gòu)造熱事件表明早白堊世構(gòu)造熱事件發(fā)育有其深部及區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景，中生代晚期異常地溫場(chǎng)形成的根本原因在于中生代晚期早白堊世鄂爾多斯盆地深部軟流圈物質(zhì)上涌，地幔發(fā)生底侵作用，巖石圈明顯減薄(圖8)，盆地南部巖石圈活動(dòng)性更強(qiáng)，早白堊世巖石圈厚度減小，巖石圈減薄更明顯。新生代以來(lái)巖石圈厚度增厚，地溫梯度減小。

4 早白堊世構(gòu)造熱事件與油氣、煤、鈾等多種礦藏形成期次關(guān)系

盆地?zé)釀?dòng)力學(xué)演化對(duì)油氣等礦產(chǎn)的形成與分布有重要的控制作用，大規(guī)模成礦期受地球熱動(dòng)力學(xué)背景控制。華北克拉通中西部鄂爾多斯、沁水大型沉積盆地油氣煤鈾礦及小秦嶺-熊耳山地區(qū)金礦、鉬礦等金屬礦產(chǎn)資源豐富，中生代以來(lái)的地球動(dòng)力學(xué)演化、特別是早白堊世的盆地深部動(dòng)力學(xué)背景對(duì)油氣煤鈾等礦產(chǎn)的成藏成礦的控制作用需要從更大范圍內(nèi)、更深層次來(lái)研究。

4.1 早白世盆地動(dòng)力學(xué)對(duì)油氣煤成藏成礦時(shí)期的控制作用

鄂爾多斯盆地?zé)嵫莼费芯勘砻髟绨讏资腊l(fā)生過(guò)一期構(gòu)造熱事件，巖石圈深部軟流圈上隆，巖石圈減薄是熱事件的深部原因(任戰(zhàn)利等, 1994, 1999, 2006, 2007, 2014a; 任戰(zhàn)利, 1995, 1996)，早白堊世之后盆地抬升冷卻，地溫梯度降低。鄂爾多斯盆地油氣成藏大規(guī)模生成期與成藏期在早白堊世,早白堊世的構(gòu)造熱事件控制了古生界、中生界三套主要烴源巖油氣主要生成期及成藏期(任戰(zhàn)利等, 1999, 2007, 2014c, 2017; 任戰(zhàn)利, 1995)。伊利石測(cè)年法可以定量確定油氣藏形成時(shí)期，鄂爾多斯盆地上古生界氣藏及中生界油藏儲(chǔ)層利石測(cè)年結(jié)果表明上古生界氣藏及中生界油藏儲(chǔ)層伊利石年代在156～80Ma之間，主峰在100～110Ma(圖9)，說(shuō)明上古生界氣藏及中生界油藏成藏時(shí)期主要為早白堊世。油氣藏主要形成時(shí)期與早白堊世構(gòu)造熱事件及巖石圈主要減薄時(shí)期有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系(任戰(zhàn)利等, 1994, 2007, 2008, 2014a, c, 2017, 2020; 任戰(zhàn)利, 1995, 1999)。

古生界、中生界油氣成藏期主要集中在中生代晚期的早白堊世，主要為一期成藏。早白堊世油氣生成期、成藏期與早白堊世異常地溫場(chǎng)在時(shí)間上的一致性表明古生界、中生界油氣生成期、成藏期受中生代晚期早白堊世構(gòu)造熱事件及巖石圈減薄的動(dòng)力學(xué)背景的控制(圖10)。鄂爾多斯盆地煤炭資源、油頁(yè)巖資源豐富，對(duì)于石炭-二疊系、三疊系及侏羅系的煤化過(guò)程而言，其煤化作用主要發(fā)生在晚侏羅世-早白堊世，煤的最高熱演化程度是在早白堊世達(dá)到的(任戰(zhàn)利等, 2007, 2014a, c, 2017; 任戰(zhàn)利, 1995)。渭北隆起三疊系延長(zhǎng)組油頁(yè)巖形成時(shí)期也為早白堊世(魏東等, 2016)。

鄂爾多斯盆地油氣成藏時(shí)期、油頁(yè)巖形成時(shí)期及煤的最高熱演化程度形成時(shí)期均在早白堊世，受中生代晚期早白堊世構(gòu)造熱事件及巖石圈減薄的動(dòng)力學(xué)背景的控制(圖10)。

4.2 盆地巖石圈動(dòng)力學(xué)演化對(duì)金屬礦產(chǎn)成礦時(shí)期的控制作用

中國(guó)東部大規(guī)模成礦受中國(guó)東部軟流圈上涌，巖石圈減薄控制。早白堊世130～110Ma是中國(guó)東部大規(guī)模成礦時(shí)期，大規(guī)模成礦或大爆發(fā)式成礦是在一定特殊地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境中的產(chǎn)物(毛景文等, 2003)。

華北克拉通中西部早白堊世拉張背景，金屬礦產(chǎn)形成與地球動(dòng)力學(xué)背景密切相關(guān)。鄂爾多斯盆地早白堊世處于拉張背景，發(fā)生構(gòu)造熱事件，伴隨著盆地動(dòng)力學(xué)機(jī)制條件的根本性轉(zhuǎn)變，在早白堊世晚期沉積旋回(東勝組)中出現(xiàn)玄武巖漿的活動(dòng)事件，玄武巖的年齡為126～113Ma(吳仁貴等, 2005; 鄒和平等, 2008)。該時(shí)期恰好是區(qū)內(nèi)鈾成礦的主要階段，早白堊世是鄂爾多斯盆地北部東勝地區(qū)鈾的主要成礦時(shí)期，區(qū)域上鈾成礦年齡在80～124Ma左右，與中生代晚期構(gòu)造熱事件發(fā)生時(shí)期一致(吳仁貴等, 2007)。

圖10 鄂爾多斯盆地油氣成藏時(shí)期與熱事件對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

圖11 東秦嶺中生代金礦床成礦年齡與火成巖年齡頻率分布對(duì)比圖(據(jù)陳晶，2018資料修改)

秦嶺造山帶東部在早白堊世處于巖石圈大規(guī)模減薄作用所伴隨的殼幔強(qiáng)烈作用階段，在小秦嶺和桐柏地區(qū)伴隨陸殼重熔型S型花崗巖漿形成與侵位，形成老牛山、文峪、娘娘山、合峪、花山、老灣等中深成花崗巖巖基或大巖體以及與重熔花崗巖有關(guān)的以金為主的礦床成礦亞系列(王義天等, 2002;李厚民等, 2008; 朱賴(lài)民等, 2008, 2009)。在華北克拉通南部小秦嶺-熊耳山地區(qū)，金礦形成于125～128Ma，陜西金堆城斑巖鉬礦的輝鉬礦Re-Os成礦年齡為139～129Ma，成礦主要發(fā)生于早白堊世(陳晶, 2018)，這表明金礦等礦床的成礦時(shí)代與華北陸塊南緣中段小秦嶺-熊耳山地區(qū)中生代花崗質(zhì)巖石的形成時(shí)代及華北板塊西部火成巖活動(dòng)時(shí)代基本相同(圖11)。早白堊世華北克拉通南緣巖石圈不斷減薄，地幔物質(zhì)不斷上涌，進(jìn)而對(duì)下地殼持續(xù)發(fā)生底侵作用，不同深度的韌性或脆性斷裂發(fā)生了一系列的活化，并溝通了深部含礦流體與表層構(gòu)造體系的聯(lián)系，隨著富含Au等的混合流體沿著地殼上薄軟地段沉淀定位，形成了東闖、文峪、小秦嶺、崤山等一系列造山型金礦床(毛景文等, 2003; 陳晶, 2018)。

太行山是中生代以來(lái)發(fā)展的造山帶，燕山期花崗巖很發(fā)育，太行山也是華北金屬礦產(chǎn)重要產(chǎn)地之一，礦產(chǎn)主要是Mo、Au、Ag、Zn、Fe、Pb，區(qū)域成礦在空間上具有明顯的分帶性，區(qū)域礦產(chǎn)主成礦期為燕山中晚期，在時(shí)間上有明顯的多期性，其中早白堊世是太行山成礦帶金礦、鉬礦等的重要成礦時(shí)期，早白堊世礦床廣泛分布于全區(qū)(石準(zhǔn)立和劉鳳山, 1999)。

華北克拉通中西部鄂爾多斯盆地鈾礦、華北克拉通中部太行山金礦、鉬礦及南部小秦嶺-熊耳山地區(qū)金礦、鉬礦等均形成于早白堊世。早白堊世期間華北克拉通小秦嶺地區(qū)乃至整個(gè)華北地臺(tái)南緣酸性巖漿活動(dòng)大爆發(fā)，小秦嶺地區(qū)的文峪、華山、娘娘山巖體正是巖石圈減薄初期的產(chǎn)物，金、鉬等成礦作用的爆發(fā)暗示小秦嶺及周邊地區(qū)已進(jìn)入全面伸展減薄階段。在巖石圈減薄過(guò)程中區(qū)域巖石圈處于伸展背景，并存在軟流圈物質(zhì)上涌(高山等, 2009)。金礦、鉬礦等的形成與早白堊世區(qū)域上巖石圈伸展減薄及軟流圈物質(zhì)上涌有密切關(guān)系(圖11)。

鄂爾多斯盆地油氣、鈾礦、油頁(yè)巖形成時(shí)期及華北克拉通中部太行山及南部小秦嶺-熊耳山地區(qū)金礦、鉬礦等均形成于早白堊世(任戰(zhàn)利等, 2015, 2017)，具有爆發(fā)式集中成藏、成礦的特點(diǎn)，成藏、成礦期具有同時(shí)性，總體受控于早白堊世構(gòu)造熱事件及巖石圈拉張減薄的區(qū)域深部熱動(dòng)力學(xué)背景。

5 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地現(xiàn)今地溫場(chǎng)分布受現(xiàn)今地殼、巖石圈厚度結(jié)構(gòu)的控制。早白堊世太行山以西的山西地塊及鄂爾多斯盆地處于拉張背景，盆地?zé)釒r石圈厚度恢復(fù)表明早白堊世鄂爾多斯盆地?zé)釒r石圈厚度明顯較現(xiàn)今巖石圈厚度薄，巖石圈減薄具有區(qū)域性，盆地南部減薄更明顯。

(2)華北克拉通西部鄂爾多斯盆地周緣、中部山西地塊、秦嶺造山帶及華北克拉通中西部南緣火成巖形成時(shí)代相近，巖漿侵入和噴出的時(shí)代主要集中在135～108Ma，反映在燕山晚期早白堊世華北克拉通中西部存在一期較為強(qiáng)烈的熱事件，火成巖地球化學(xué)分析表明火成巖主要來(lái)源為地幔，反映巖石圈處于拉張背景。早白堊世強(qiáng)烈的熱事件發(fā)生的時(shí)間與華北克拉通巖石圈減薄的峰期年齡相一致，表明華北克拉通巖石圈減薄作用在華北克拉通中西部廣泛存在，具有區(qū)域性。

(3)早白堊世鄂爾多斯盆地深部軟流圈物質(zhì)上涌，巖石圈厚度減薄是構(gòu)造熱事件發(fā)生的深部原因，導(dǎo)致地溫梯度及大地?zé)崃髅黠@增高。

(4)早白堊世是鄂爾多斯盆地油氣、煤、鈾礦及華北克拉通中西部金礦、鉬礦等礦產(chǎn)的成藏、成礦期具有同時(shí)性及爆發(fā)式成藏、成礦的特點(diǎn)，總體受控于早白堊世構(gòu)造熱事件及巖石圈拉張減薄的區(qū)域深部熱動(dòng)力學(xué)背景。