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4.5億年前陝西是一片茫茫大海,你的家鄉有灰岩嗎?

作者:甜瓜博士愛地球

陝西80%的地圖位于鄂爾多斯盆地,事實上,在4.5億年前的奧陶時代,陝西大部分地區都是海洋之海。你在家鄉發現了灰岩嗎?你的家鄉有天然氣資源嗎?

I. 鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地是中國第二大沉積盆地,面積約37×104平方公裡,橫跨陝西、甘、甯、蒙、晉等省(區)。盆地分布在北部的銀山,南部的秦嶺,西部的六盤山和東大鹿的涼山,具有矩形輪廓。根據目前的構造形式,可分為六個一級結構單元,如紅玉上翹、北隆起、天環窪地、西緣斷裂帶、錦溪柔性褶皺帶和陝西北坡(圖1)。

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圖1,陝西在鄂爾多斯盆地的位置(陸平,2021年)

鄂爾多斯盆地不僅以其豐富的礦産資源(如石油、天然氣和煤炭)而聞名,而且以其穩定的内部地質結構、露頭和完整的地層而聞名。

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圖2,鄂爾多斯盆地的野生剖面圖

二、大頭姬

奧陶紀,地質年齡名稱,是古人類時期(原始脊椎動物的出現)的第二個時期,始于4.8億至4.4億年前,持續了4400萬年。

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圖3,奧陶時代的海星化石

奧陶時期氣候溫和,淺海廣泛分布,世界許多地方(包括中國大部分地區)都被淺海水覆寫,海洋生物空前發展,比寒武紀更繁榮。化石最常見于三葉蟲、筆石、手腕和腳、針鼹中的海邊傷和軟體動物中的鹦鹉螺。

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圖4,奧陶亞三葉蟲化石

什麼是牙石?近140年來,科學家們一直在問這個問題。牙石化石很小,隻能在顯微鏡下研究。它們中的大多數看起來像細長的圓錐體,有些看起來像尖鑷子或梳子,有些看起來像鋸齒狀的棍子或不均勻的刀片,有些看起來像樹葉。它們是微小的動物殼還是稍大的動物牙齒?

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圖5,寶雞岐山剖面奧陶吉牙石(Wear Frost,2020)

三、陝西省大頭寺的古環境

華北奧套系統主要為碳酸鹽岩沉積,下部大堆系統發育充分,岩相穩定,中上奧套體系未完全發育,隻有少數地區有沉積。鄂爾多斯盆地奧陶系統有三種碳酸鹽岩沉積模式:盆地西部窄地脫落碳酸鹽沉積模式、盆地南部寬闊陸地脫落碳酸鹽表沉積模式、盆地中東部閉合半封閉沉積模式(圖6)。

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圖6、陝西奧陶雞谷環境圖

鄂爾多斯盆地位于中國北方西南部,長期處于中國北海與渤海的交彙區,是以兩海關系的演變是多年研究的一大難題。鄂爾多斯地塊在早期太陶斯再次處于凸起狀态,在東、南邊緣分布狹窄的梁家山群表明,整個鄂爾多斯地塊在整體隆起的同時,發生了西北隆起、東南傾斜的傾斜型斜移。

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圖7,陝西省乙套雞谷古(鄭旭平,2016)

在大都斯早期,鄂爾多斯古地穿過盆地南北,僅在東南邊緣的古地和賀蘭山西部山區發展起來,閻甲山形成沉積。

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圖 8.46億年湖北恩石灰岩

中大浦,在鄂爾多斯地區,由于多次海域入侵和古代氣候的變化,使岩相的古代地理外觀經曆了6次大規模演化。其中,馬奕、馬二、馬四、馬63次為海,馬三、馬為海撤退5次,盆地西部以開海為主,以中東部以雲坪為主,糊礦主要分布在陝北地區。

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圖9,蘇裡加氣田奧陶馬家溝群灰岩(佘康,2020年)

在中大頭志摩家族溝的早期,海洋再次入侵鄂爾多斯地區。馬家溝二期海水浪湧盆地的中東部造成了下馬家溝時期的第一次強烈海平面上升。馬家溝三期海平面總體呈小幅下降趨勢,但盆地東側窪地形成廣闊的陸地脫落蒸發盆地環境。

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圖10,榆林大牛地質氣田乙套島家溝期沉積模式(付金華,2017)

中後期-大頭志摩家族溝是鄂爾多斯盆地最大的海上入侵時期。海平面急劇上升,使鄂爾多斯古地退居到聯盟北部地區,大片地區被海水淹沒,中部斷頭台地區已經淪為水下隆起,形成了廣闊的陸地棚域環境。它還開發了大量的天然氣資源。

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圖11,陝西省少林市的大牛場

四、主要證據

從圖6,圖7可以看出,當時在海洋中間有一個凸起。在固龍地塊中部,有厚度可達1000米的碳酸鹽岩,當鄂爾多斯盆地基底整體發生隆起時,由于比例的差異,在地殼、地幔平衡下,這部分整體強的碳酸鹽沉積物的調整自然會高于盆地的其餘部分, 形成所謂的中央古代凸起。

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圖12,大頭石灰岩

這種碳酸鹽岩沉積物,一經形成,是由西南向東北上層建築,再加上青羊末期-西風青白口時期的碳酸鹽岩沉積物疊加,這種古老的隆起形狀形成了所謂的南北為主體的"L"形。

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圖13 大頭寺海洋的水下環境

綜上所述,奧陶時代的陝西是一片廣闊的石灰岩海洋,沉積着厚厚的層,但化石也豐富。其中,碳酸鹽岩儲集層是鄂爾多斯盆地天然氣主儲量,陝北小溝兔和武夷七蘇裡加有天然氣産量。

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