2

1. 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 7100692. 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 7100691.

盆地原始沉積面貌是原盆恢復(fù)的重要研究?jī)?nèi)容，是在對(duì)某個(gè)時(shí)期盆地形成的構(gòu)造背景、地層分布規(guī)律、沉積及演化特征等綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的(朱夏，1980)，是研究一個(gè)盆地沉積機(jī)制、盆地動(dòng)力及資源評(píng)價(jià)的重要途徑。盆地構(gòu)造演化及后期改造研究是盆地分析研究的重要內(nèi)容，利用構(gòu)造-熱年代學(xué)理論及測(cè)年技術(shù)，可以探討大陸造山帶演化與盆地形成、盆地邊緣與內(nèi)部的關(guān)系(Gleadowetal.，1983；Naeseretal.，1989，任戰(zhàn)利等，2008，2014a)。

渭河盆地是鄂爾多斯盆地南部新生代斷陷盆地，處于十字構(gòu)造帶的核心位置，與秦嶺造山帶相鄰。長(zhǎng)期以來，已有眾多學(xué)者從盆地發(fā)育時(shí)限、形成機(jī)制、基底特征、斷裂發(fā)育、構(gòu)造劃分、新生代沉積演化、地?zé)岱植嫉确矫鎸?duì)其開展了相關(guān)研究，取得了一系列研究成果(韓恒悅等，2002；劉護(hù)軍，2004；權(quán)新昌，2005；王紅偉等，2010；任戰(zhàn)利等，2014b，2015a；李智超等，2015；王建強(qiáng)等，2015；孟慶任，2017)，但是在以往的研究中，對(duì)渭河盆地新生代之下地層研究較少，盆內(nèi)是否殘存古生代-中生代地層仍存在一定的爭(zhēng)議(李玉宏等，2013；王建強(qiáng)等，2015)。地震及鉆井勘探表明，渭河盆地內(nèi)新生代地層沉積厚度巨大，最大厚度超過10000m，新生代巨厚沉積掩蓋了之下的地質(zhì)信息。前人通過鄂爾多斯南部及北秦嶺北部二疊系、三疊系地層巖性、古水流、礦物學(xué)、地球化學(xué)方面研究，認(rèn)為兩個(gè)地區(qū)具有很好的相似性(閆建萍，2010；羅婷婷，2011)，但是缺少年代學(xué)方面的證據(jù)。渭河盆地作為連接秦嶺造山帶和鄂爾多斯盆地的重要紐帶，在中生代晚期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的改造。盆地晚古生代沉積以來到新生代沉積之前的沉積-構(gòu)造演化過程恢復(fù)至關(guān)重要。

本文研究主要集中三個(gè)方面：結(jié)合地震及鉆井資料，對(duì)渭河盆地內(nèi)部現(xiàn)今地層特征進(jìn)行研究，揭示研究區(qū)基底地層組成及晚古生代殘存地層的分布范圍；分別從巖石學(xué)特征、主微量元素特征、鋯石年代學(xué)特征等方面，對(duì)渭河地區(qū)南北兩側(cè)相鄰構(gòu)造單元(鄂爾多斯盆地南緣及秦嶺造山帶北部)的晚古生代-中生代地層進(jìn)行了研究，確定沉積邊界及源區(qū)屬性，進(jìn)而恢復(fù)中間渭河地區(qū)晚古生代晚期、中生代早期原始沉積面貌；通過對(duì)渭河地區(qū)邊緣中生代構(gòu)造變形特征、構(gòu)造抬升及剝蝕量恢復(fù)，確認(rèn)研究區(qū)中生代后期改造過程，綜合探討渭河地區(qū)晚古生代-中生代構(gòu)造演化過程。本研究對(duì)揭示渭河地區(qū)前新生代沉積-構(gòu)造演化及盆山耦合機(jī)制具有重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)

渭河盆地位于陜西省中部，西起寶雞，東至潼關(guān)，綿延400km，南北寬約50～60km，面積約20000km2。在大地構(gòu)造位置上，它位于秦嶺造山帶(南部)與鄂爾多斯盆地(北部)之間，西與六盤山弧形斷裂帶末端相接，東為汾河地塹，呈狹長(zhǎng)帶狀分布(圖1)(韓恒悅等，2002；王建強(qiáng)等，2015)。新生代以來，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，渭河盆地發(fā)生大幅度的斷陷，沉積了古近系、新近系、第四系沉積物(圖2)，研究區(qū)新生界沉積厚度較大，鉆井揭示最大厚度約在7000m左右(李智超等，2016)。渭河盆地新生代發(fā)生斷陷之前，其形成演化與南北兩側(cè)的秦嶺造山帶及渭北隆起密切相關(guān)(劉池洋等，2005)，但更加具體的演化過程仍需進(jìn)一步研究。

渭河盆地北部與鄂爾多斯盆地南部一級(jí)構(gòu)造單元渭北隆起相接，在地質(zhì)歷史時(shí)期，渭北隆起表現(xiàn)為不同時(shí)期不同類型的盆地相互疊加，古生代為華北陸緣海-濱淺海沉積，中生代晚三疊世-早白堊世為內(nèi)克拉通盆地，晚白堊世以來盆地進(jìn)入整體抬升階段(周鼎武，1994)。渭北隆起地層發(fā)育相對(duì)完整，受早古生代加里東運(yùn)動(dòng)影響，缺失中奧陶世-中石炭世地層，現(xiàn)今渭北隆起上出露的地層是中生代后期強(qiáng)烈抬升剝蝕后的結(jié)果。秦嶺造山帶位于渭河盆地南側(cè)，其經(jīng)歷了相對(duì)復(fù)雜的演化歷史，中新元古代是秦嶺造山帶主要板塊形成期；從早元古代以來，主要經(jīng)歷了板塊俯沖碰撞為主的演化階段，到中生代二疊世末，洋盆基本全部閉合；中生代以來，秦嶺造山帶進(jìn)入強(qiáng)烈多旋回陸內(nèi)造山階段，與秦嶺造山帶多階段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，區(qū)內(nèi)發(fā)育大規(guī)模不同期次的巖漿巖(Dongetal.，2011a，b)。

2 渭河盆地及周緣晚古生代-中生代殘存地層

2.1 渭河盆地晚古生代-中生代殘存地層

根據(jù)渭河盆地現(xiàn)今二維地震解釋剖面可以看出(圖2)，盆地北部斜坡區(qū)存在明顯的前新生界的層狀反射，向南則逐漸不易區(qū)分，如P2地震測(cè)線南北向貫穿固市凹陷，上部沉積蓋層由多組近水平反射層組成，連續(xù)性好，局部反射帶存在明顯錯(cuò)斷或形態(tài)突變、反射能量較強(qiáng)，反映出新生代以來固市凹陷穩(wěn)定持續(xù)的斷陷沉積過程，該凹陷沉積底部出現(xiàn)較強(qiáng)的地震反射且連續(xù)性好，可能為古生代地層。李玉宏等(2013)認(rèn)為位于固市凹陷渭熱2井具有與晚古生代C-P含煤系地層有關(guān)的甲烷氣產(chǎn)出。因此，推測(cè)在固市凹陷可能殘留小范圍的、不連續(xù)的C-P地層分布。

此外，結(jié)合目前鉆穿新生界的5口鉆井資料，富平-蒲城斜坡渭3井在新生界之下鉆遇下古生界奧陶系，固市凹陷西北緣渭參3井在新生界之下鉆遇上古生界二疊系石盒子組，富平地區(qū)的平1井新生界地層直接覆蓋于下古生界奧陶系、寒武系地層之上，奧陶系中上統(tǒng)遭受剝蝕缺失，大荔地區(qū)荔參1井新生代地層直接與寒武系毛莊組地層接觸，渭4井及XR85井分別在西部隆起帶及南部驪山凸起鉆遇前寒武系，渭4井上新統(tǒng)灞河組與上元古界薊縣系接觸，XR85井始新世紅河組與太古界太華群接觸，可以看出鉆井揭示的基底組成與地球物理方法得到的結(jié)果基本一致，渭河斷裂以北基底主要由早古生代碳酸鹽巖以及淺變質(zhì)巖或零星出現(xiàn)的上元古界片巖組成(王紅偉等，2010；任戰(zhàn)利等，2014b)。晚古生代地層在渭河盆地內(nèi)部分布較為局限，僅在固市凹陷北部斜坡地帶小范圍且不連續(xù)分布，目前鉆井資料未發(fā)現(xiàn)盆地內(nèi)部存在中生代地層。

圖1 渭河盆地及周緣構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic location of the Weihe basin and its periphery area

圖2 渭河盆地P2測(cè)線及解釋剖面

2.2 渭北隆起晚古生代-中生代地層分布

渭北隆起晚古生代地層分布廣泛，野外露頭可見于隆起邊緣的韓城、銅川南部、永壽、隴縣等地，向北逐漸埋藏于地下，主要包括上石炭統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組和下石盒子組和上二疊統(tǒng)上石盒子組。渭北隆起晚古生代地層較易識(shí)別，巖性以泥巖、石英砂巖為主，與下伏古生界為角度不整合接觸關(guān)系，除銅川及其以西地區(qū)有少量海相沉積外，其余均為陸相碎屑含煤沉積。中生界在區(qū)內(nèi)大面積分布，地層從南向北依次出露三疊系、中下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)，缺少晚侏羅世及早白堊世之后地層，野外露頭可見于韓城、銅川北部、淳化、麟游、彬縣等地，三疊系和侏羅系巖性主要以砂巖、泥巖、

頁巖為主，下白堊統(tǒng)主要以弱固結(jié)的砂巖、泥巖及礫巖為主。

2.3 北秦嶺地區(qū)晚古生代-中生代地層確定及分布

北秦嶺構(gòu)造帶地層主要由古元古代秦嶺群變質(zhì)雜巖，中、新元古代寬坪群變質(zhì)雜巖和震旦紀(jì)-早古生代陶灣群變沉積巖系，以及下古生界丹鳳群、二郎坪群變質(zhì)沉積-火山巖組成。北秦嶺內(nèi)局部斷續(xù)殘留少量石炭系、二疊系、三疊系和侏羅系。其中二疊系-三疊系地層主要分布在眉縣南部，板房子、洛南盆地北緣(洛南縣)、黑山-商州一帶，多呈不連續(xù)狀分布，地層變形復(fù)雜，常與下古生界變質(zhì)沉積巖或元古代地層不整合接觸，該區(qū)的二疊系發(fā)育不完全，頂?shù)兹笔?周鼎武等，1994)。

在周至柳葉河一帶，從北向南依次出露元古界寬坪群、下二疊統(tǒng)和上三疊統(tǒng)，對(duì)剖面中段二疊紀(jì)地層中碎屑鋯石(QZL-11)進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，數(shù)據(jù)分析獲得的最新協(xié)和年齡為297Ma，最新的鋯石環(huán)帶年齡為278±6Ma，屬于早二疊世，說明該地層的沉積最早發(fā)生在早二疊世之后，此外，在剖面中部底發(fā)現(xiàn)一枚保存尚好的二疊紀(jì)孢粉化石：阿里粉屬Alisporites。二疊紀(jì)地層厚度412.2m，強(qiáng)烈變形，斷層發(fā)育，出現(xiàn)多組劈理。下部為灰黑色或深色泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖；上部為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、含少量塊狀礫巖。在剖面上部泥巖中，發(fā)現(xiàn)一枚保存較好的中生代單束松粉屬Abietineaepollenites化石、光面三縫孢屬Leiostriletes，推測(cè)其地層形成時(shí)代為三疊紀(jì)(任戰(zhàn)利等，2014c)。三疊系厚度319.4m，巖性主要以灰白色砂巖、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖夾泥巖等，為一套陸相河湖相沉積。

洛南廟灣及窯底地區(qū)發(fā)育二疊系，對(duì)廟灣剖面中的砂巖(LT-8)進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，獲得的最新的協(xié)和年齡為301Ma，最新的環(huán)帶年齡為278±4Ma，屬于早二疊世，說明該地層物源區(qū)的沉積或者該地層最新的沉積發(fā)生在早二疊世之后，泥巖中的古生物分析(圓形粒面孢Cyclogranisporites，晚古生代)也表明，此處砂泥巖地層為上古生界，廟灣地區(qū)和窯底地區(qū)二疊系在巖性及巖石組合特征上較為相似，主要為灰白色、灰黃色砂巖、粉砂巖與灰色、灰綠色等雜色泥巖，主要為一套河流相沉積。

3 樣品采集及測(cè)試方法

由于前人已經(jīng)對(duì)鄂爾多斯盆地南部二疊系石盒子組進(jìn)行了大量的巖石學(xué)、地球化學(xué)分析(閆建萍，2010；羅婷婷，2011)，因此本文在收集前人資料的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)野外重點(diǎn)露頭進(jìn)行考察，除了對(duì)鄂爾多斯盆地南部三疊系延長(zhǎng)組進(jìn)行采樣分析外，著重對(duì)秦嶺造山帶北緣二疊系、三疊系進(jìn)行巖石學(xué)、主微量元素及鋯石年代學(xué)分析。鋯石樣品分別采自周至柳葉河剖面二疊系砂巖(QZL-11)和洛南廟灣二疊系砂巖(LN-08)，北秦嶺地區(qū)二疊系、三疊系主微量元素樣品主要采自周至柳葉河剖面、洛南廟灣剖面及景村剖面，采樣點(diǎn)GPS坐標(biāo)分別為：33°58.805′N、108°09.516′E(周至柳葉河剖面：QZL-6、QZL-7；QZL-13-1、QZL-15)，34°05.303′N、109°58.146′E(洛南LT-12、LT-14；LNJ-5)，鄂爾多斯盆地南部三疊系延長(zhǎng)組主微量元素樣品采自銅川前烈橋及富平底店剖面35°15.501′N、108°59.226′E(銅川前列橋剖面：QLT-1)，35°14.910′N、109°0.105′E(富平底店剖面：WFD-9)，樣品分布如圖1所示。

對(duì)野外露頭采集的樣品首先制成光薄片，進(jìn)行巖相學(xué)特征觀察，并統(tǒng)計(jì)各礦物及碎屑組分類型及含量。

樣品鋯石單礦物分離在河北省地勘局廊坊區(qū)調(diào)研究所實(shí)驗(yàn)室完成；在西北大學(xué)大陸動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室完成了鋯石測(cè)年樣品制備、照相及LA-ICP-MS年齡測(cè)定。鋯石激光剝蝕系統(tǒng)(LA)采用德國(guó)Lambda Physik公司的ComPex102Excimer激光器，ICP-MS采用Hewlett Packard公司最新一代Agilient 7500a，并結(jié)合MicroLas公司GeoLas 200M光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行鋯石的U-Pb年齡測(cè)定。LA-ICP-MS激光剝蝕采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，激光束直徑為30μm，實(shí)驗(yàn)過程中，每完成6個(gè)待測(cè)樣品點(diǎn)，測(cè)定一次標(biāo)樣。鋯石年齡計(jì)算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外部標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，元素含量校正采用NIST SRM 610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)，數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal7.5程序，年齡計(jì)算及諧和圖的繪制用Isoplot(ver2.49)完成(Yuanetal., 2008)。

主量、微量元素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，對(duì)挑選的9個(gè)新鮮無風(fēng)化的樣品用碎樣器碎成200目以下的粉末樣。主量分析采用XRF(日本Rigaku RIX 2100)玻璃熔餅法完成，F(xiàn)eO及燒失量(LOI)采用標(biāo)準(zhǔn)濕化學(xué)方法測(cè)定，標(biāo)樣選擇BCR-2和GBW07105進(jìn)行監(jiān)控，元素測(cè)定精度可達(dá)0.01%，誤差小于5%。微量元素采用ICP-MS完成，樣品溶解采用1.5mL HNO3+1.5mL HF+0.02mL HCO4敞開容器分解法與HNO3+HF密閉高壓溶樣彈(bomb)分解法相結(jié)合，標(biāo)樣選擇國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)BHVO-1、BCR-2、和AGV-1。

圖3 渭河地區(qū)周緣二疊系碎屑巖(樣品QZL-11、LN-08)中鋯石CL圖像(a)、U-Pb年齡諧和圖(b、c)及U-Pb年齡頻譜圖(d、e)Fig.3 Partial detrital zircon CL images (a), U-Pb age concordia diagram (b, c) and U-Pb age spectum diagram (d, e) for the Permian classic rocks in the surroundings of Weihe region

4 結(jié)果及解釋

4.1 巖相學(xué)特征

巖相學(xué)研究表明，北秦嶺地區(qū)二疊系砂巖巖性主要以長(zhǎng)石石英砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，顏色較深，巖屑含量較高，以淺變質(zhì)的板巖、千枚巖巖屑為主，火山巖及深變質(zhì)巖巖屑少見，石英碎屑包括單晶及多晶石英，這與鄂爾多斯盆地南部二疊系下石盒子組巖性及巖屑類型基本類似，反映兩者可能來自同一物源區(qū)或同一套地層。北秦嶺三疊系延長(zhǎng)組巖性以灰綠色細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖為主，含灰色、灰黑色粉砂巖及泥巖，巖屑含量不高，主要以沉積巖及變質(zhì)巖巖屑為主，反映了一種相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境。鄂爾多斯盆地南部底店剖面延長(zhǎng)組巖性與北秦嶺地區(qū)基本類似，均以成熟度相對(duì)較高的長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖、粉砂巖為主；此外，洛南景村剖面上部可見灰黑色富有機(jī)質(zhì)的泥頁巖，與鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組廣泛發(fā)育的油頁巖具有對(duì)比性。

4.2 鋯石分析結(jié)果

沉積巖中碎屑鋯石同碎屑顆粒一樣，均是由母巖區(qū)搬運(yùn)而來，因此會(huì)繼承母巖區(qū)源巖鋯石的性質(zhì)，巖漿巖中鋯石在形成時(shí)會(huì)因?yàn)闇囟鹊牟煌纬刹煌沫h(huán)帶(吳元保和鄭永飛，2004)，本次碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像顯示鋯石粒度大小不一，磨圓度較高，顯示碎屑鋯石的特征，從CL圖像上來看(圖3a)， 鋯石多發(fā)育振蕩環(huán)帶，Th/U比值大于0.1(表1)， 表明這些鋯石主體為巖漿鋯石。

表1 北秦嶺二疊系砂巖樣品鋯石U-Pb測(cè)年同位素分析結(jié)果

續(xù)表1

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析，除去信號(hào)差、207Pb/235U相對(duì)于206Pb/238U偏差較大的年齡數(shù)據(jù)，得到207Pb/235U-206Pb/238U的年齡諧和圖(不協(xié)和度<10%)(圖3b)，小于10億年的用206Pb/238U和1σ對(duì)應(yīng)的年齡，大于10億年的用207Pb/206Pb和1σ對(duì)應(yīng)的年齡。柳葉河剖面二疊紀(jì)樣品(QZL-11)中鋯石共獲得56個(gè)有效數(shù)據(jù)，年齡分布在271±7Ma～2499±19Ma范圍，大多鋯石年齡基本分布在協(xié)和線上，且207Pb/206Pb、207Pb/235U和206Pb/238U在誤差內(nèi)基本一致，代表了碎屑鋯石真實(shí)的結(jié)晶年齡。對(duì)分布在協(xié)和線下方的鋯石年齡，沿不一致線與協(xié)和線相交，交點(diǎn)年齡為1972±72Ma，與協(xié)和年齡基本一致，也反映了真實(shí)的結(jié)晶年齡。鋯石年齡分布譜圖顯示，碎屑鋯石年齡主要分為兩組(圖3c)，一組年齡主要集中在271～334Ma，峰值年齡為317Ma；另一組年齡集中在1.7～2.0Ga，峰值年齡約為1.81Ga；鋯石次要年齡分別分布在450～500Ma、1.40Ga、2.10～2.18Ga、2.39～2.49Ga。洛南二疊紀(jì)砂巖(LN-08)碎屑鋯石年齡分布在278±6Ma～2524±24Ma范圍，多數(shù)鋯石測(cè)點(diǎn)年齡在協(xié)和線上，協(xié)和年齡為鋯石結(jié)晶年齡。對(duì)偏離協(xié)和線的少量鋯石年齡，其沿不一致線與協(xié)和線的交點(diǎn)年齡與較老的鋯石中協(xié)和年齡基本一致。排除Pb丟失導(dǎo)致的不一致年齡，進(jìn)而獲得鋯石協(xié)和年齡的分布譜圖，洛南二疊系砂巖樣品鋯石年齡譜圖顯示，年齡可以劃分為四個(gè)組區(qū)：第一組年齡主要集中在278～322Ma；第二組年齡分布在456～4741Ma；第三組集中在1.69～1.94Ga，峰值年齡約為1.74Ga；最老的一組年齡分布在2.30～2.50Ga。

表2 渭河地區(qū)周緣二疊系-三疊系砂泥巖樣品主量(wt%)、微量(×10-6)元素分析結(jié)果

圖4 渭河地區(qū)周緣二疊系-三疊系樣品球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(標(biāo)準(zhǔn)化值Sun and McDonough, 1989)Fig.4 Chondrite-normalized REE distribution patterns of Permian-Triassic detrital rocks in the surroundings of Weihe region (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

4.3 主微量元素分析結(jié)果

主量元素分析表明(表2)，北秦嶺二疊系砂巖樣品SiO2含量分布在56.61%～85.58%之間， Al2O3含量分布在10.16%～32%，SiO2、Al2O3含量明顯較高，F(xiàn)e2O3+MgO含量平均為1.75%。北秦嶺地區(qū)三疊紀(jì)砂巖樣品SiO2含量分布在72.91%～80.63%，相對(duì)較高，Al2O3含量平均值為9.6%，K2O及Na2O相對(duì)含量較低，表明砂巖中不穩(wěn)定成分降低，F(xiàn)e2O3+MgO含量變高，表明砂巖中火山成分的加入變多。

北秦嶺二疊系砂巖樣品稀土配分曲線呈明顯的右傾型，相互平行，輕稀土相對(duì)富集，重稀土相對(duì)虧損，Eu呈負(fù)異常(圖4)。(La/Sm)N=5.5～6.2、(Gd/Yb)N=0.9～1.1，表明輕稀土之間分異中等而重稀土分異不明顯。鄂爾多斯南緣石盒子組砂巖樣品稀土元素分布特征與北秦嶺地區(qū)基本一致，均表現(xiàn)輕稀土富集而重稀土虧損。北秦嶺三疊系樣品的(La/Sm)N介于3.5～4.9，平均值為4.1，(Gd/Yb)N介于1.0～2.6，平均值為1.7；泥巖樣品的(La/Sm)N、(Gd/Yb)N平均值分別為3.8、1.4。根據(jù) (La/Yb)N、(Ce/Yb)N的分布特征，砂巖樣品的輕、重稀土元素分異較大，而泥巖樣品不明顯。δEu為0.58～0.65，均值小于0.62，Eu呈負(fù)異常。鄂爾多斯南緣三疊系砂巖樣品的(La/Sm)N為4.3，(Gd/Yb)N為2.5，泥巖樣品的(La/Sm)N、(Gd/Yb)N平均為5.4、1.6，表明輕稀土之間與重稀土之間分異差別較大。

圖5 渭河地區(qū)周緣二疊系-三疊系碎屑巖物源F1-F2判別圖(底圖據(jù)Roser and Korsch, 1988)Fig.5 F1 vs. F2 diagram for provenance discrimination of Permian-Triassic detrital rocks in the surroundings of Weihe region (base map after Roser and Korsch, 1988)

圖6 渭河地區(qū)周緣二疊系-三疊系碎屑巖微量元素判別圖解(底圖據(jù)Bhatia and Crook, 1986)Fig.6 Trace elements diagrams for tectonic setting discrimination of the Permian-Triassic detrital rocks in the surroundings of Weihe region(base map after Bhatia and Crook, 1986)

圖7 渭河地區(qū)及周緣晚二疊世原始沉積面貌NQB-北秦嶺地塊；NCB-華北板塊Fig.7 The distribution map of original sedimentary facies in Late Permian in the Weihe basin and its adjacent region

圖8 渭河地區(qū)及周緣晚三疊世原始沉積面貌NQB-北秦嶺地塊；NCB-華北板塊Fig.8 The distribution map of original sedimentary facies in Late Triassic in the Weihe basin and its adjacent region

圖9 渭北隆起磷灰石裂變徑跡峰值年齡-地層及與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的對(duì)比關(guān)系(據(jù)祁凱等，2017)Fig.9 The comparison of AFT ages with strata, as well as tectonic movements in Weibei uplift(after Qi et al., 2017)

5 討論

5.1 晚古生代晚期地層物源分析及原始沉積面貌恢復(fù)

鄂爾多斯盆地南緣及秦嶺造山帶北緣二疊系砂巖具有相似的碎屑組成，特別是巖屑組成均以變質(zhì)巖巖屑(板巖、片巖、千枚巖、片麻巖)為主，這與北秦嶺地區(qū)中新元古界寬坪群中-淺變質(zhì)巖的物質(zhì)組成基本一致。此外，碎屑鋯石年齡常被用來作為判斷沉積物物源的的依據(jù)(趙紅格和劉池洋，2003；楊江海等，2007；Howardetal.，2009；Tuckeretal.，2013)。本次研究的周至柳葉河及洛南廟灣二疊系砂巖中的碎屑鋯石年齡分布表明，兩個(gè)鋯石年齡樣品反映的年齡集中區(qū)間類似，分別為：280～350Ma、450～500Ma、1.6～2.5Ga的年齡均有分布，后者可進(jìn)一步可劃為兩個(gè)組：1.6～2.0Ga、2.3～2.5Ga。通過年齡集中區(qū)間與周圍造山帶地質(zhì)體進(jìn)行對(duì)比，最年輕的一組年齡280～350Ma，反映的是地層沉積的時(shí)間。年齡集中區(qū)間450～500Ma的碎屑鋯石可能的物源區(qū)為南部的寬坪群、二郎坪雜巖。其中，寬坪群為一套陸源碎屑巖、變質(zhì)火山巖和大理巖組合，經(jīng)歷低-中變質(zhì)作用(綠片巖相-低角閃巖相)，對(duì)該群變質(zhì)碎屑巖鋯石定年認(rèn)為，最小年齡集中在500～600Ma(陸松年，2009；第五春榮等，2010)。此外，楊敏等(2016)總結(jié)了前人研究寬坪群中變沉積巖碎屑鋯石年齡頻率譜圖，在0.9～1.0Ga、1.6～1.75Ga和2.4～2.7Ga附近顯示3個(gè)鋯石年齡的高頻集中區(qū)(楊敏等，2016)；前人對(duì)二郎坪雜巖不同部位年代學(xué)研究表明，中部蛇綠巖及南部的變泥質(zhì)碎屑巖形成時(shí)代在459～500Ma(Dongetal.，2011a；趙姣等，2012)。1.6～2.0Ga的碎屑鋯石可能的物源區(qū)為寬坪群或華北南緣的熊耳群(趙太平等，2004；Heetal.，2009)。2.3～2.5Ga的碎屑鋯石與寬坪群中2.4～2.7Ga鋯石年齡基本一致，可能來自寬坪群中再循環(huán)的鋯石。

利用Roser圖解可以判斷碎屑巖物源類型(圖5)(Roser and Korsch.1988)，從樣品投點(diǎn)可以看出，鄂爾多斯南緣晚古生代二疊系砂巖樣品主要位于石英巖沉積物源區(qū)，少數(shù)樣品投入鎂鐵質(zhì)火成物源區(qū)。同樣的，北秦嶺樣品投點(diǎn)比較分散，但是主要還是以石英巖物源區(qū)為主，個(gè)別點(diǎn)反映了存在長(zhǎng)英質(zhì)火成物源區(qū)的貢獻(xiàn)。Th-Sc-Zr/10及La-Th-Sc圖解(圖6)投點(diǎn)表明，樣品主要落在大陸島弧和活動(dòng)大陸邊緣區(qū)域，反映物源區(qū)巖石形成時(shí)處于活動(dòng)性大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境。前人研究表明，鄂爾多斯盆地南部早-中二疊系沉積環(huán)境主要以濱淺海沉積為主，碎屑巖具有高SiO2、低Na2O特征，從碎屑巖化學(xué)組分上來看，與南部北秦嶺造山帶內(nèi)變質(zhì)巖富含高SiO2的特征較為一致。

因此，綜合上古生界二疊系碎屑巖物質(zhì)成分、鋯石年齡分布、主微量元素分析等對(duì)物源區(qū)的探討，認(rèn)為鄂爾多斯南緣與北秦嶺地區(qū)具有相似的源區(qū)，主要來自寬坪群變質(zhì)碎屑巖及南部二郎坪群火山-沉積巖。因此，處于鄂爾多斯南緣與北秦嶺之間的渭河地區(qū)上古生界二疊系，必然也具有這種源區(qū)特征，在晚古生代晚期接受來自南部物源區(qū)提供的沉積，在此基礎(chǔ)上，對(duì)渭河地區(qū)及周緣晚古生代晚期原始沉積面貌進(jìn)行了恢復(fù)(圖7)。

5.2 中生代三疊紀(jì)物源分析及原始沉積面貌

砂巖碎屑組分研究顯示鄂爾多斯南緣與北秦嶺地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組具有相似的物質(zhì)組成，巖性均以灰綠色長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖為主，含灰色、灰黑色粉砂巖及泥巖，巖屑含量不高，主要以沉積巖及變質(zhì)巖巖屑為主，反映了一種相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境。主量元素分析結(jié)果顯示渭河地區(qū)周緣三疊系沉積巖明顯富Al2O3、Fe2O3，結(jié)合Roser圖解對(duì)樣品主量元素進(jìn)行了分析，鄂爾多斯盆地南緣富平底店、銅川前烈橋剖面三系砂巖樣品均投入中性巖火成物源區(qū)，北秦嶺洛南剖面及周至剖面3塊三疊系砂巖樣品也投入中酸性巖火成物源區(qū)(圖5)。微量元素、Th-Sc-Zr/10及La-Th-Sc圖解顯示(圖6)，渭河地區(qū)周緣三疊系沉積巖物源區(qū)構(gòu)造背景主要為大陸島弧相關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣或被動(dòng)大陸邊緣碰撞造山區(qū)，可能來自北秦嶺地區(qū)的寬坪群、秦嶺群或同期發(fā)育的火山巖。綜合前文研究結(jié)果，鄂爾多斯盆地南緣銅川、韓城等地與北秦嶺洛南、周至柳葉河等地三疊系延長(zhǎng)組在地層巖性、主微量元素及古生物組合方面具有相似性，由此推斷兩個(gè)地區(qū)可能屬于同一地質(zhì)時(shí)期的沉積產(chǎn)物，此外，在洛南蟒嶺、河南盧氏、南召及濟(jì)源地區(qū)，延長(zhǎng)組地層分布廣泛，發(fā)育淺湖-半深湖沉積(殷鴻福，1992)，反映了延長(zhǎng)組沉積范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)今邊界，向南可達(dá)秦嶺商丹斷裂(任戰(zhàn)利等，2014c)，而位于鄂爾多斯南緣與北秦嶺之間的渭河地區(qū)，必然在三疊紀(jì)延長(zhǎng)期發(fā)育廣泛的淺湖-深湖相沉積(圖8)。

5.3 裂變徑跡研究對(duì)晚古生代-中生代后期演化及改造過程的約束

裂變徑跡方法在研究盆地及造山帶抬升冷卻過程及熱演化歷史等方面應(yīng)用廣泛(Donelicketal.，2005)，結(jié)合前人對(duì)渭河地區(qū)周緣裂變徑跡分析的結(jié)果，探討了渭河地區(qū)中生代晚期構(gòu)造抬升、剝蝕過程，以期為研究盆地演化提供約束。任戰(zhàn)利等(2014b，2015a)對(duì)鄂爾多斯南緣渭北隆起裂變徑跡分析的結(jié)果顯示，渭北隆起抬升冷卻具有南早北晚的特點(diǎn)，在中生代，南部奧陶-二疊系最早在155Ma(晚侏羅世)發(fā)生抬升，主要抬升期為102～107Ma(早白堊世末)以來(任戰(zhàn)利等，2014b，2015a)。祁凱等(2017)對(duì)渭北隆起西南緣岐山-麟游地區(qū)構(gòu)造變形研究的基礎(chǔ)上，利用裂變徑跡方法厘定了中生代抬升期次(圖9)。其中，最早的一期抬升時(shí)間為138～128Ma(晚侏羅-早白堊世早期)；早白堊世末以來，主要是86～69Ma(晚白堊世)期間，為一次重要的抬升冷卻事件(祁凱等，2017)。據(jù)其熱史模擬結(jié)果進(jìn)行估算，下古生界樣品自晚侏羅世(158Ma)至白堊世末(65Ma左右)，從完全退火帶頂界(120℃)抬升至部分退火帶上部(60℃)，當(dāng)時(shí)地溫梯度取4.00℃/100m(任戰(zhàn)利，2014b)，計(jì)算的剝蝕厚度在1500m左右。王建強(qiáng)等(2010)結(jié)合構(gòu)造分析與裂變徑跡方法，研究了渭北隆起的發(fā)育時(shí)限，認(rèn)為早白堊世末-晚白堊世(114～83Ma)為渭北隆起整體發(fā)育時(shí)期，下伏地層發(fā)生抬升、剝蝕。陳剛等(2007)對(duì)鄂爾多斯西南緣中生代構(gòu)造事件研究表明，普遍存在165～141Ma、115～83Ma的裂變徑跡年齡，前者對(duì)應(yīng)晚侏羅世盆地西南緣復(fù)雜的逆沖推覆構(gòu)造變形及隆升事件，后者對(duì)應(yīng)晚白堊世以來的長(zhǎng)期隆升-剝蝕過程。此外，秦嶺造山帶不同巖漿巖體裂變徑跡測(cè)年結(jié)果也顯示中生代存在100～66Ma的年齡記錄(胡圣標(biāo)等，2005；萬景林等，2005; Liuetal.，2013)，這與渭北隆起中生代后期抬升具有一致性。

渭北隆起燕山晚期構(gòu)造變形最為強(qiáng)烈(任戰(zhàn)利等，2015b(2)任戰(zhàn)利、崔軍平、王維等. 2015b. 鄂爾多斯盆地南部構(gòu)造特征及古構(gòu)造演化歷史研究.國(guó)家科技重大專項(xiàng)大型油氣田及煤層氣開發(fā)專題研究報(bào)告)，位于渭北隆起南部及秦嶺造山帶之間的渭河地區(qū)，在中生代晚期構(gòu)造演化也應(yīng)與其兩側(cè)地質(zhì)構(gòu)造單元一致，晚侏羅世或中侏羅世末，盆地南緣主要受到來自秦祁昆或古特提斯構(gòu)造域?qū)盈B加南北向應(yīng)力作用，渭河地區(qū)首先經(jīng)歷更為強(qiáng)烈的變形，缺少晚侏羅世沉積，并導(dǎo)致前侏羅世地層發(fā)生擠壓變形或抬升、剝蝕。王建強(qiáng)等(2010，2011)對(duì)渭北隆起北部早白堊世礫巖物源分析結(jié)果顯示，其主要來北秦嶺，暗示當(dāng)時(shí)南部渭河地區(qū)可能未發(fā)生大范圍的隆升，主要以擠壓變形為主。任戰(zhàn)利等(2014b，2015a)研究認(rèn)為，早白堊世，渭河地區(qū)可能南高北低，呈一緩坡，為渭北地區(qū)輸送較粗的山麓-洪積沉積物；而早白堊世末以來，渭河地區(qū)同渭北隆起一起大幅度整體隆升，地層發(fā)生剝蝕，南部剝蝕量大于北部地區(qū)，最終使晚古生代-中生代地層剝蝕明顯，殘留地層較少。渭河地區(qū)現(xiàn)殘存晚古生代地層受新生代沉積前古地貌控制，與渭河盆地現(xiàn)今盆地構(gòu)造形態(tài)無關(guān)。

5.4 渭河地區(qū)晚古生代晚期-中生代演化階段

通過前文對(duì)渭河地區(qū)及周緣晚古生代-中生代殘存地層分布、物源分析、原始沉積面貌、構(gòu)造抬升期次的研究，認(rèn)為渭河地區(qū)前新生代作為大型鄂爾多斯盆地的一部分，一起協(xié)同演化，同時(shí)又受到秦嶺造山帶的影響，中生代晚期處于構(gòu)造變形、擠壓抬升的前緣地帶，形成了不同于盆地內(nèi)部的演化歷史，將渭河地區(qū)晚古生代-中生代演化過程分為以下幾個(gè)階段(圖10)。

圖10 渭河地區(qū)及周緣晚古生代以來構(gòu)造演化NQB-北秦嶺地塊；SNCB-華北板塊南緣；WB-渭河盆地；OB-鄂爾多斯盆地Fig.10 Tectonic evolution since Late Paleozoic in the Weihe basin and its adjacent region

(1)晚古生代二疊紀(jì)，渭河地區(qū)同鄂爾多斯地區(qū)、北秦嶺北部地區(qū)為統(tǒng)一的沉積盆地，主要發(fā)育陸相河流-湖泊相沉積(圖7、圖10e)，地層由南向北逐漸變厚，此外，受秦嶺造山帶南部二疊紀(jì)末板塊俯沖作用的影響，沉積物源主要來自與活動(dòng)型大陸邊緣相關(guān)的源區(qū)。

(2)中生代三疊紀(jì)-早中侏羅世，鄂爾多斯盆地已演化為大型內(nèi)陸盆地，沉積范圍廣且穩(wěn)定，與此同時(shí)，受揚(yáng)子與華北板塊碰撞，中晚三疊系，秦嶺地區(qū)碰撞造山，使得鄂爾多斯盆地南部及渭河地區(qū)形成了具有前陸盆地沉積特征，三疊世主要沉積了一套以陸相湖盆為主的沉積，盆地南深北淺，深湖相位于南部，范圍向南可達(dá)洛南、周至一帶(圖8、圖10d)。早中侏羅世，沉積邊界向北遷移，渭河地區(qū)的大部分地區(qū)已處于接近盆地邊緣的沖積地區(qū)，沉積范圍有限，秦嶺造山帶及渭河地區(qū)南部是該時(shí)期的沉積的南部物源區(qū)(趙俊峰等，2010)

(3)晚侏羅世-早白堊世末，受秦嶺陸內(nèi)碰撞造山的影響，渭河地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，缺少晚侏羅世沉積，并導(dǎo)致前侏羅世地層發(fā)生擠壓變形或抬升、剝蝕，但總體以構(gòu)造變形為主，抬升剝蝕量不大。早白堊世，渭河地區(qū)可能已經(jīng)形成了連接秦嶺造山帶及鄂爾多斯盆地的古斜坡，為盆地內(nèi)部早白堊世沉積提供運(yùn)輸通道(圖10c)。

(4)早白堊世末-白堊紀(jì)末，渭河地區(qū)同北部渭北隆起一起，發(fā)生大規(guī)模的構(gòu)造抬升(圖10b)，前新生代地層在晚侏羅世構(gòu)造變形的基礎(chǔ)上，開始以剝蝕改造為主的地質(zhì)過程，最終使的現(xiàn)今渭河地區(qū)內(nèi)部，僅存少部分晚古生代地層(圖10a)。

6 結(jié)論

(1)渭河地區(qū)及周緣晚古生代-中生代殘存地層分布表明主要凹陷可能殘留小范圍的、不連續(xù)的C-P地層分布，未發(fā)現(xiàn)中生代地層；渭河地區(qū)兩側(cè)鄂爾多斯南部渭北隆起和北秦嶺北部地區(qū)則較好的保存了晚古生代晚期-中生代地層，利用鋯石U-Pb同位素測(cè)年，確認(rèn)北秦嶺周至柳葉河及洛南廟灣地區(qū)，發(fā)育上古生界二疊系地層。

(2)碎屑巖物質(zhì)成分、鋯石年齡分布、主微量元素分析等表明鄂爾多斯南部和北秦嶺地區(qū)上古生界二疊系、中生代三疊系具有很好的對(duì)比性，兩者可能是同一盆地相同時(shí)期的產(chǎn)物。源區(qū)分析結(jié)果顯示，渭河地區(qū)及周緣晚二疊系碎屑巖源區(qū)可能為再旋回造山帶及陸塊源區(qū)，主要來自北秦嶺中-新元古界寬坪群變質(zhì)碎屑巖及南部二郎坪群火山-沉積巖；三疊系沉積巖物緣主要來自北秦嶺地區(qū)的寬坪群、秦嶺群或同期發(fā)育的火山巖。

(3)裂變徑跡資料表明中生代渭河地區(qū)與周緣渭北隆起及秦嶺造山帶抬升期次具有一致性，晚侏羅世-早白堊世末，地層強(qiáng)烈的構(gòu)造變形及弱抬升為主，早白堊世以來，地層發(fā)生大規(guī)模抬升、剝蝕。結(jié)合前文研究結(jié)果，將渭河地區(qū)晚古生代-中生代演化過程分為晚古生代二疊紀(jì)、中生代三疊世-早中侏羅世、晚侏羅世-早白堊世末、早白堊世末-白堊紀(jì)末四個(gè)演化階段。