武威盆地第四紀沉積過程及其構(gòu)造意義

何 翔 杜星星 劉 健 李藝豪 李 群

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所， 自然資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點實驗室， 北京 100081 2)中國石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院， 烏魯木齊 830011 3)中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院， 長沙 410083

0 引言

青藏高原東北部在第四紀期間發(fā)生了強烈的構(gòu)造變形和生長隆升(Zhangetal.， 2007； Wangetal.， 2011； Yuanetal.， 2013； Zhangetal.， 2014； 方小敏， 2017)。對于第四紀期間青藏高原東北緣隆升擴展的邊界位置， 現(xiàn)今仍存在爭論。有學(xué)者認為邊界位置處于河西走廊地區(qū)以南的阿爾金山脈和祁連山脈(Zhangetal.， 2007； Wangetal.， 2016； Chengetal.， 2019)， 也有學(xué)者認為其位于河西走廊地區(qū)(王琪等， 2001； Zhengetal.， 2013a， b； 楊海波等， 2017； Suetal.， 2019)， 還有學(xué)者認為其處于河西走廊地區(qū)以北的阿拉善地塊(Darbyetal.， 2005； 陳文彬等， 2006； 張進等， 2007； Yuetal.， 2016， 2017； 云龍等， 2019)。上述對于青藏高原東北緣隆升擴展邊界的研究， 主要側(cè)重于新構(gòu)造活動時間和區(qū)域地貌特征2方面。由于該地區(qū)新生代構(gòu)造變形強烈， 沖積相—湖相沉積物多重疊加， 故僅通過單一的構(gòu)造變形研究難以準確確定構(gòu)造作用發(fā)生的時間和過程。

河西走廊地區(qū)作為青藏高原東北緣隆升擴展的前沿， 是了解青藏高原隆升擴展邊界位置的關(guān)鍵地區(qū)。河西走廊地區(qū)發(fā)育了多個沉積盆地， 這些沉積盆地內(nèi)的沉積記錄為認識高原隆升過程提供了重要的地質(zhì)信息(Jolivetetal.， 2001； 鹿化煜等， 2014； Heetal.， 2017)。針對河西走廊地區(qū)西段第四紀沉積地層的研究較多(Zhaoetal.， 2001； Songetal.， 2003； Fangetal.， 2005； Küsteretal.， 2006； Fuetal.， 2007； 何鵬舉， 2018； 安凱旋， 2019； 趙啟明， 2019)， 而與東段武威盆地相關(guān)的研究則較為薄弱。武威盆地處于北祁連造山帶和龍首山造山帶之間， 第四紀沉積地層厚度可達數(shù)百米， 這為研究該盆地第四紀沉積過程及其對青藏高原構(gòu)造活動的響應(yīng)提供了有利的研究對象。

本文對武威盆地的第四紀沉積地層開展了沉積地層學(xué)和地層年代學(xué)研究。通過沉積物特征和年代學(xué)分析研究， 建立了武威盆地第四紀沉積序列， 恢復(fù)了第四紀不同時期礫石沉積時的古水流方向和物源， 還原了第四紀武威盆地沉積過程， 探討了武威盆地的演化對青藏高原隆升擴展的響應(yīng)。

1 地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造背景

河西走廊地區(qū)具有明顯的盆-嶺相間特征， 呈現(xiàn)出“四盆三隆”的地貌格局， 酒西盆地、 酒東盆地、 張掖-民樂盆地和武威盆地共同組成了河西走廊盆地群(圖1a)。河西走廊盆地群為壓陷盆地(宋博文等， 2014； 陳宣華等， 2019a)， 盆地以南的祁連山向N逆沖， 以北的寬灘山—合黎山—龍首山向S逆沖。河西走廊盆地群南部發(fā)育了多個自南西向北東逆沖的推覆體， 并發(fā)育了一系列的逆沖斷層(Gaudemeretal.， 1995； 潘宏勛等， 2000； 艾晟等， 2017； 陳宣華等， 2019b)。

河西走廊盆地群西段酒西盆地自南向北可劃分為由下新生界和玉門礫巖組成的南部隆起帶、 由第四系組成的中央向斜拗陷帶和由古近系基底組成的北部單斜坡帶(圖2a)(Fangetal.， 2005)。根據(jù)武威盆地近SN向地球物理剖面資料(石應(yīng)駿等， 1995； 程曉敢， 2006)， 東段武威盆地自南向北可劃分為南部山麓隆起區(qū)(下文簡稱走廊南山區(qū))和北部斷陷盆地沉積區(qū)(下文簡稱斷陷盆地區(qū))， 其中北部斷陷盆地沉積區(qū)又可細分為南部斷陷、 中央隆起(墳門山)和北部斷陷(圖2b)。武威盆地及周緣主要有自南向北逆沖的祁連山北緣斷裂(QLNF)、 盆地南緣斷裂(PDSF)、 墳門山北緣斷裂(FMNF)， 自北向南逆沖的龍首山南緣斷裂(LSSF)和龍首山北緣斷裂(LSNF)以及性質(zhì)不明的墳門山南緣斷裂(FMSF)(圖1b， c)。

圖 1 區(qū)域構(gòu)造地貌簡圖(底圖取自SRTM 90m DEM數(shù)據(jù))Fig. 1 Regional morphotectonic map(base map from SRTM 90m DEM).a 河西走廊盆地群及周邊構(gòu)造地貌簡圖(改自張北航， 2016； 陳宣華等， 2019a)； b 武威盆地及周邊構(gòu)造地貌簡圖(雷驚昊等， 2017)； c 墳門山及周邊構(gòu)造地貌簡圖。QLNF(祁連山北緣斷裂)、 KTSF(寬灘山南緣斷裂)、 HLSF(合黎山南緣斷裂)、 LSSF(龍首山南緣斷裂)、 LSNF(龍首山北緣斷裂)和PDSF(盆地南緣斷裂)的斷層時代屬性依據(jù)中國地震局地質(zhì)研究所“全國 活動斷層展示系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)； FMNF(墳門山北緣斷裂)和FMSF(墳門山南緣斷裂)的斷層時代屬性依據(jù)本次調(diào)查結(jié)果

圖 2 河西走廊盆地群中的NE向構(gòu)造剖面圖Fig. 2 NE structural profile in the Hexi Corridor Basin group.a PM-1 酒西盆地內(nèi)的NE向構(gòu)造剖面圖(改自Fang et al.， 2005)； b PM-2 武威盆地內(nèi)的NE向構(gòu)造剖面圖(改自石應(yīng)駿等， 1995； 程曉敢， 2006)。QLNF 祁連山北緣斷裂； MB2F 廟北2號斷裂； KTSF 寬灘山南緣 斷裂； PDSF 盆地南緣斷裂； LSSF 龍首山南緣斷裂

1.2 沉積背景

河西走廊盆地群東段的武威盆地屬于華北地層大區(qū)內(nèi)秦祁昆地層區(qū)的北祁連地層小區(qū)， 盆地內(nèi)古生代、 中生代和新生代地層均有發(fā)育(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1997)。武威盆地北部斷陷盆地區(qū)南緣武二井鉆井資料顯示， 第四紀沉積地層厚達371m(圖 3)， 鉆井位置見圖1a。根據(jù)測井電阻率和巖性隨深度的變化特征， 武威盆地第四系自下而上依次是玉門礫巖、 酒泉礫石層和戈壁礫石層。玉門礫巖中砂巖和泥巖發(fā)育， 電阻率低。酒泉礫石層下部砂礫石和黏土互層， 電阻率波動大； 上部灰綠色礫石的電阻率偏高。戈壁礫石層中灰綠色礫石的電阻率高。

圖 3 武威盆地第四系綜合柱狀圖(據(jù)武二井資料繪制)Fig. 3 Quaternary comprehensive stratigraphic column in the Wuwei Basin(drawing according to Wuwei No. 2 drilling data).

2 武威盆地第四系沉積特征

武威盆地及其周邊的前新生代地層主要出露于走廊南山區(qū)、 龍首山、 永昌北山和墳門山， 新近系主要出露于走廊南山區(qū)和盆地邊緣， 第四系廣泛出露于盆地內(nèi)部(圖 4)。前新生代地層主要為早古生代的變質(zhì)巖和侵入巖體， 晚古生代和中生代的陸源碎屑巖。新近紀地層主要為磚紅色的泥質(zhì)砂巖、 砂巖和礫巖以及土黃色的泥巖和砂巖。

武威盆地內(nèi)第四紀沉積地層自下而上可分為礫巖層①、 礫石層②、 礫石層③、 黃土層④和礫石層⑤， 各層特征如表1 所示。典型的第四系照片如圖 5 所示， 照片位置見圖 4。

圖 4 武威盆地地質(zhì)簡圖Fig. 4 Geological sketch of the Wuwei Basin.

表 1 武威盆地第四紀沉積地層特征Table1 The characteristics of Quaternary sedimentary strata in the Wuwei Basin

礫巖層①僅出露于武威盆地走廊南山區(qū)， 野外露頭呈膠結(jié)狀態(tài)， 下伏中生代砂巖(圖5f)。

礫石層②廣泛分布于武威盆地斷陷盆地區(qū)， 礫石組成有紫紅色砂礫巖、 灰綠色蝕變安山巖、 淺肉紅色和灰白色花崗巖等， 野外露頭多見半膠結(jié)狀態(tài)， 未見底， 上覆黃土層④或礫石層③(圖5b， c)。在墳門山地區(qū)可見已膠結(jié)的礫石層②， 下伏前新生代地層(圖5a)。

礫石層③分布于武威盆地斷陷盆地區(qū)周緣?？拷秩霂r體處以淺肉紅色—灰白色的花崗巖、 閃長巖為主(圖5c)， 靠近變質(zhì)巖處以帶黑色調(diào)灰綠色的變質(zhì)石英砂巖為主。礫石層③野外露頭多呈半膠結(jié)—未膠結(jié)狀態(tài)， 可見其下伏礫石層②(圖5c)， 上覆黃土層(圖5e)。

圖 5 武威盆地典型第四紀沉積地層的特征和界線照片F(xiàn)ig. 5 Representative photos of Quaternary sedimentary strata and its boundaries in the Wuwei Basin.a 礫石層②與下伏古生代陸源碎屑巖的界線； b 黃土層④與下伏礫石層②的界線； c 礫石層③與下伏礫石層②的界線； d 礫石層⑤與下伏黃土層④的界線； e 黃土層④與下伏礫石層③的界線； f 礫巖層①與下伏中生代砂巖的界線

黃土層④廣泛分布于武威盆地斷陷盆地區(qū)， 為一套粉砂和粉砂質(zhì)黏土層。盆地內(nèi)黃土層厚數(shù)十厘米至數(shù)十米不等， 下伏礫石層②(圖5b)， 無上覆沉積物。盆地邊緣黃土層厚數(shù)厘米至數(shù)米不等， 下伏礫石層③(圖5e)， 上覆礫石層⑤(圖5d)。

礫石層⑤分布于武威盆地斷陷盆地區(qū)周緣?；鶐r明顯地控制著礫石組成， 靠近侵入巖體處以淺肉紅色—灰白色的巖漿巖礫石為主(圖5d)， 靠近變質(zhì)巖處以帶黑色調(diào)灰綠色的變質(zhì)巖礫石為主。礫石層⑤野外露頭為未膠結(jié)狀態(tài)， 下伏黃土層， 無上覆沉積物(圖5d)。

3 研究對象及分析方法

3.1 光釋光樣品的采集和測試

3.2 鋯石U-Pb同位素定年

為限定沉積物物源， 本文采集礫石層②內(nèi)的灰綠色蝕變安山巖礫石(D6181-TW-1)和花崗巖礫石(D7086-TW-1、 D7086-TW-2和D7086-TW-3)內(nèi)具有典型環(huán)帶結(jié)構(gòu)的巖漿鋯石顆粒， 并測定了鋯石的U-Pb同位素年齡， 采樣位置見圖 4。鋯石的原位U-Pb測試分析在武漢上譜分析實驗室利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)完成， 并使用ISOPLOT 3.0程序計算年齡結(jié)果(Ludwig， 2003)。

3.3 礫石數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

在野外記錄礫石層的沉積特征和點位信息， 測量礫石最大扁平面(ab面)的傾向， 使用高清相機垂直礫石層剖面拍攝照片。在室內(nèi)采用照片網(wǎng)格節(jié)點法統(tǒng)計礫石的巖性和礫徑(Brookeetal.， 2018； 黃佳輪等， 2020)。礫徑加權(quán)平均值(d)和礫徑中值(d50)的詳細計算過程見文獻(張杰等， 2015； 胡夢珺等， 2018)， 礫石礫徑的分類標準見文獻(McLane， 1995； 趙澄林等， 2001)。根據(jù)礫徑加權(quán)平均值的大小， 本文按照巨礫(d≥256mm)、 粗礫(256mm>d≥64mm)、 中礫(64mm>d≥4mm)和細礫(4mm>d≥2mm)劃分礫石的礫級。

3.4 古水流方向分析

地層沉積時的古水流方向能夠恢復(fù)沉積的搬運方向， 并指示物源區(qū)的方位(姜在興， 2016)。為恢復(fù)礫石層沉積時的古水流方向， 本文采用礫石定向排列法、 礫石層沉積厚度法、 礫石粒度法、 礫石組分法和扇體展布法等來實現(xiàn)。具體方法簡介如表2 所示。

表 2 古水流方向的恢復(fù)方法Table2 The restoration method of paleocurrent direction

4 結(jié)果

4.1 武威盆地第四紀沉積序列

表 3 光釋光樣品的測年數(shù)據(jù)Table3 Data of optically stimulated luminescence samples

圖 6 河西走廊盆地群的第四系沉積序列柱狀圖Fig. 6 Quaternary sedimentary sequence histogram in the Hexi Corridor Basin group.a 酒西盆地內(nèi)老君廟剖面的第四系柱狀圖(改自Fang et al.， 2005)； b 張掖-民樂盆地內(nèi)的第四系柱狀圖(改自譚美娟， 2016)； c 武威盆地內(nèi)的第四系柱狀圖； d 武威盆地南緣的第四系柱狀圖

在武威盆地野外地質(zhì)調(diào)查資料和第四系測年結(jié)果的基礎(chǔ)上， 結(jié)合河西走廊盆地群內(nèi)酒西盆地老君廟的第四系剖面(PM-1)、 張掖-民樂盆地內(nèi)的第四紀層序和區(qū)域地層資料(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1997； Fangetal.， 2005； 譚美娟， 2016)， 對武威盆地內(nèi)的第四紀沉積地層進行了劃分， 自下而上依次為玉門礫巖、 酒泉礫石層和戈壁礫石層(圖 6)。將下更新統(tǒng)礫巖劃入玉門礫巖， 該層中的礫石簡稱為玉門礫石。將中更新統(tǒng)礫石層劃為酒泉礫石層， 該層中的礫石簡稱為酒泉礫石。目前， 對于晚更新世以來的沉積物分類仍未統(tǒng)一。部分學(xué)者將晚更新世以來的沉積物命名為戈壁礫石層(Songetal.， 2001； Zhaoetal.， 2001； 王成善等， 2004； Fangetal.， 2005)， 也有學(xué)者將上更新統(tǒng)礫石層和黃土層合稱為戈壁礫石層， 全新統(tǒng)礫石層則單獨劃分(國家地震局地質(zhì)研究所等， 1993； 鄭文俊， 2009； 楊利榮等， 2016)。晚更新世以來， 武威盆地內(nèi)沉積的礫石層在礫性、 粒度、 膠結(jié)程度和物源區(qū)分布上均存在較多的共同點， 因此將上更新統(tǒng)礫石層、 上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)黃土層和全新統(tǒng)礫石層統(tǒng)一劃入戈壁礫石層， 將該層中的礫石簡稱為戈壁礫石。

4.2 鋯石的U-Pb同位素定年結(jié)果

4.3 第四紀古水流方向的判別

4.3.1 玉門礫巖古水流方向的判別

本次調(diào)查研究顯示， 玉門礫巖僅出露于武威盆地走廊南山區(qū)(圖 4)， 武二井鉆井資料顯示斷陷盆地區(qū)的南部斷陷也分布上百米的玉門礫巖層(圖 3)。然而， 在更北的墳門山地區(qū)， 酒泉礫石層直接覆蓋在古生代陸源碎屑巖之上， 未見玉門礫巖沉積(圖5a)， 武威盆地內(nèi)玉門礫巖的展布厚度向N減薄并尖滅。礫石層沉積厚度法的分析結(jié)果表明， 玉門礫巖沉積時的古水流自南向北流動。

4.3.2 酒泉礫石層古水流方向的判別

武威盆地斷陷盆地區(qū)廣泛沉積了酒泉礫石層， 在沉積區(qū)圈定縱剖面統(tǒng)計區(qū)域， 自南西往北東方向劃分出PM-A、 PM-B、 PM-C、 PM-D、 PM-E、 PM-F和PM-G共7個統(tǒng)計區(qū)間(圖 7)， 各統(tǒng)計區(qū)間數(shù)據(jù)如圖 8 所示。

圖 7 武威盆地縱剖面統(tǒng)計區(qū)間的位置和古水流流向圖(底圖數(shù)據(jù)取自Google Earth)Fig. 7 Longitudinal section statistical interval position and palaeocurrent flow chart in the Wuwei Basin(base map from Google Earth).

在武威盆地尋找酒泉礫石定向排列發(fā)育的觀察點， 測量礫石最大扁平面的傾向數(shù)據(jù)(圖 7)?？v剖面統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)酒泉礫石層的最大扁平面傾向集中分布于150°～335°之間， 以S偏W向為主(圖8b)。礫石定向排列法分析結(jié)果表明， 酒泉礫石層沉積時優(yōu)勢古水流自南西往北東流動。

縱剖面統(tǒng)計區(qū)域酒泉礫石組分的統(tǒng)計結(jié)果顯示， 紫紅色砂礫巖礫石和灰綠色蝕變安山巖礫石的含量占絕對優(yōu)勢(圖9a)， 紫紅色砂礫巖礫石位于其母巖的北方。礫石組分法分析結(jié)果表明， 酒泉礫石層沉積時古水流向N流動。

在縱剖面統(tǒng)計區(qū)域， 自南西往北東， 各統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)酒泉礫石的礫徑加權(quán)平均值總體減小(圖9b)， 粗礫級與中礫級的比值逐漸減小(圖9c)， 粗礫級礫石占比逐漸減小而中礫級礫石占比逐漸增大(圖9d)，a、b軸礫徑中值均逐漸減小(圖9e)， 自南西往北東酒泉礫石的粒度減小。礫石粒度法分析結(jié)果表明， 酒泉礫石層沉積時古水流朝NE向流動。

圖 9 古水流方向的判定依據(jù)Fig. 9 The determination basis of palaeocurrent direction.a 礫石組分占比圖； b 礫徑加權(quán)平均值圖； c 粗礫級礫石與中礫級礫石的比值圖； d 各礫級礫石占比圖； e a、 b軸礫徑中值圖

4.3.3 戈壁礫石層古水流方向的判別

戈壁礫石層廣泛分布于武威盆地斷陷盆地區(qū)的邊緣， 戈壁礫石組分具有較為明顯的近源沉積特征： 靠近早古生代侵入巖體處， 分布于該地區(qū)的戈壁礫石組分以侵入巖體為主(圖5c， d)； 靠近早古生代變質(zhì)巖處， 分布于該地區(qū)的戈壁礫石組分以變質(zhì)巖為主； 靠近中更新統(tǒng)酒泉礫石層處， 分布于該地區(qū)的戈壁礫石組分包括了酒泉礫石。礫石沉積厚度法的分析結(jié)果表明， 戈壁礫石層沉積時古水流從斷陷盆地區(qū)周緣流向內(nèi)部。

4.4 墳門山北麓沖洪積扇的疊置關(guān)系

墳門山位于走廊南山區(qū)和龍首山之間(圖1b， c)。山體北麓沖洪積扇在單個扇的層面， 扇體南東部位的水道數(shù)量多于北西部位； 在多個扇的層面， 各扇體間疊置方向近一致， 北西部位的扇體向SE推進， 甚至壓蓋了南東部位扇體， 表明扇體的優(yōu)勢展布方向為SE向(圖10b)。扇體展布分析法的結(jié)果表明， 墳門山北麓沖洪積扇沉積時的古水流自NW流向SE。

圖 10 墳門山北麓沖洪積扇的展布特征圖Fig. 10 The distribution characteristics of alluvial fans at the northern foot of the Fenmen Mountain.a 谷歌衛(wèi)星地圖； b 扇體展布和疊置關(guān)系圖

5 討論

5.1 酒泉礫石層的物源追索

5.2 墳門山的隆升

墳門山出露的酒泉礫石層已膠結(jié)， 未見戈壁礫石層覆蓋， 與下伏的古生代陸源碎屑巖接觸界線清晰， 該處的酒泉礫石層沉積時間較早。龍首山東段在晚更新世末期有過間歇性的隆升(國家地震局地質(zhì)研究所等， 1993)， 墳門山頂酒泉礫石的隆升高度大于龍首山南緣酒泉礫石， 反映了墳門山開始隆升的時間應(yīng)在晚更新世末期之前。綜上所述， 墳門山隆升于中更新統(tǒng)酒泉礫石沉積期間， 故本文以墳門山隆升為界， 劃分出了酒泉礫石層的早期沉積階段和晚期沉積階段， 這同酒泉盆地內(nèi)沉積的酒泉礫石層被劃分為下酒泉組和上酒泉組相對應(yīng)(Zhaoetal.， 2001； Fangetal.， 2005)。

墳門山北麓沖洪積扇體的展布特征反映了北西高、 南東低的地貌特征。這與龍首山脈的隆起和龍首山斷裂的發(fā)育擴展呈現(xiàn)自西向東逐漸過渡減弱的過程相一致(鄭文俊， 2009)。第四紀以來， 墳門山南部東大河的河道自西向東遷移(侯康明等， 1999)， 也反映了墳門山及其周邊的隆升幅度西高東低， 沉積物向E會聚的特點。

5.3 第四紀武威盆地的沉積過程

下更新統(tǒng)玉門礫巖沉積時的古水流自南向北流動， 是祁連山構(gòu)造隆升的沉積響應(yīng)(Fangetal.， 2005)。玉門礫巖主要分布于墳門山以南的走廊南山區(qū)和北部斷陷盆地區(qū)的南部斷陷。玉門礫巖的主要物源區(qū)位于武威盆地以南的祁連山， 主要沉積區(qū)位于武威盆地的中央隆起(墳門山)以南(圖 11)。

中更新統(tǒng)酒泉礫石層的古水流向NE流動， 現(xiàn)今走廊南山區(qū)的玉門礫巖已經(jīng)隆升至山頂， 走廊南山區(qū)在早更新世后隆升成為了酒泉礫石層的主要物源區(qū)之一。中更新世早期， 酒泉礫石層的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)， 主要沉積區(qū)位于北部斷陷盆地區(qū)； 中更新世晚期， 隨著墳門山隆升， 酒泉礫石層的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)和墳門山， 主要沉積區(qū)位于北部斷陷盆地區(qū)的大部分地區(qū)和墳門山周圍(圖 11)。

圖 11 第四紀武威盆地的沉積過程示意圖(資料參考石應(yīng)駿等， 1995； 程曉敢， 2006)Fig. 11 Sedimentary process diagram of the Wuwei Basin during the Quaternary(after SHI Ying-jun et al.， 1995； CHENG Xiao-gan， 2006).QLNF 祁連山北緣斷裂； PDSF 盆地南緣斷裂； FMNF 墳門山北緣斷裂

上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)戈壁礫石層沉積時的古水流自斷陷盆地區(qū)邊緣流向內(nèi)部。晚更新世以來， 持續(xù)隆升的走廊南山區(qū)、 墳門山和開始隆升的龍首山為戈壁礫石層提供了物源(圖 11)。戈壁礫石的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)、 龍首山和墳門山， 近源沉積于隆起區(qū)周圍(圖 11)。

武威盆地第四紀沉積地層的物源區(qū)和沉積區(qū)由南向北發(fā)展(圖 11)。早更新世， 玉門礫巖的主要物源區(qū)位于祁連山， 主要沉積區(qū)位于武威盆地走廊南山區(qū)和斷陷盆地區(qū)的南部斷陷。中更新世早期， 酒泉礫石的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)， 主要沉積區(qū)位于斷陷盆地區(qū)； 中更新世晚期， 酒泉礫石的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)和墳門山， 主要沉積區(qū)位于斷陷盆地區(qū)的大部分地區(qū)和墳門山周圍。晚更新世—全新世， 戈壁礫石的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)、 墳門山和龍首山， 主要沉積于物源區(qū)周邊。

5.4 構(gòu)造意義

中新世以來， 祁連山經(jīng)歷了多階段的構(gòu)造隆升(Fangetal.， 2005； 張培震等， 2006)。祁連山的隆升為河西走廊盆地群提供了充足的物源， 祁連山西段北緣的酒西盆地南部沉積了巨厚的玉門礫巖(Fangetal.， 2005)， 祁連山東段北緣的武威盆地南部走廊南山區(qū)也沉積了巨厚的下更新統(tǒng)玉門礫巖(圖5f)。中更新統(tǒng)酒泉礫石的鋯石U-Pb同位素測年結(jié)果和古流向數(shù)據(jù)表明， 祁連山和走廊南山區(qū)均是其物源區(qū)。隨著青藏高原隆升繼續(xù)向外擴展， 走廊南山區(qū)在中更新世期間經(jīng)歷了強烈隆升， 導(dǎo)致玉門礫巖及其下伏地層發(fā)生隆升并遭受剝蝕， 它們共同為酒泉礫石層提供了物源。中更新世早期， 墳門山接受酒泉礫石沉積。中更新世晚期， 墳門山經(jīng)歷了強烈隆升和剝蝕。墳門山北麓各沖洪積扇的水道發(fā)育特征和相互疊置關(guān)系表明， 隆升幅度北西大、 南東小。

青藏高原隆升擴展邊界在第四紀持續(xù)向NE發(fā)展， 早更新世位于武威盆地以南的祁連山， 中更新世推進到武威盆地內(nèi)走廊南山區(qū)和墳門山， 晚更新世以來抵達了武威盆地以北的龍首山， 表明了武威盆地及其周邊受青藏高原隆升擴展的影響南早北晚。與此同時， 自南向北上述山體的隆升幅度減小， 表明武威盆地及其周邊受青藏高原隆升擴展的影響南強北弱。武威盆地中央隆起在盆地東—西不同方位上的隆升差異， 反映了武威盆地及其周邊受青藏高原隆升擴展的影響西強東弱。

6 結(jié)論

本文對武威盆地第四紀沉積地層開展了沉積學(xué)和年代學(xué)研究， 取得的主要認識如下：

(1)武威盆地早更新世沉積的玉門礫巖， 物源以中生代和古生代巖層為主， 主要物源區(qū)位于祁連山， 主要沉積區(qū)位于走廊南山區(qū)和斷陷盆地區(qū)的南部斷陷。中更新世沉積的酒泉礫石， 物源以新生代和中生代巖層為主， 早期的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)， 主要沉積區(qū)位于斷陷盆地區(qū)； 晚期的主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)和盆地西北緣的墳門山， 主要沉積區(qū)位于斷陷盆地區(qū)的大部分地區(qū)和墳門山北麓。晚更新世以來沉積的戈壁礫石， 物源以早古生代巖層為主， 主要物源區(qū)位于走廊南山區(qū)、 墳門山和龍首山， 沉積區(qū)位于物源區(qū)周邊。

(2)青藏高原東北緣隆升邊界持續(xù)向NE擴展， 早更新世位于武威盆地西南緣的祁連山， 中更新世向N延伸至走廊南山區(qū)和盆地西北緣的墳門山， 晚更新世以來抵達了龍首山。

(3)第四紀期間， 武威盆地內(nèi)沉積物的物源區(qū)和沉積區(qū)均表現(xiàn)出自南向北遷移的特征， 揭示了青藏高原東北緣的隆升和向N擴展， 構(gòu)造隆升時間南早北晚， 隆升強度南強北弱、 西強東弱。

致謝審稿專家對本文提出了寶貴建議； 袁雪在室內(nèi)巖性鑒定中提供了幫助。在此一并表示感謝！