鄂尔多斯地块西缘科学山地区叠加变形分析

程永志，施 炜，赵国春，王天宇，杨 谦，秦 翔，张 宇，刘晓波

(1.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083； 2.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081；3.自然资源部新构造运动与地质灾害重点实验室，北京 100081)

0 引 言

鄂尔多斯地块西缘构造带作为华北板块西部一个重要的构造边界，长期以来为广大研究者所关注。早期学者称其为鄂尔多斯台褶带[1]，贺兰—六盘台褶带[2]，或者“陇西系”与“祁吕贺山字型构造的脊柱”[3]。后期研究指出该带为早古生代板块缝合带、中—新元古代裂陷槽[4-5]、鄂尔多斯西缘掩冲构造带[6-8]。

刘和甫等依据盆-山耦合机制，结合地球动力学分析，认为鄂尔多斯地块西南缘为晚三叠世—白垩纪弧陆-陆陆碰撞造山作用而形成的周缘前陆盆地[8]。最近的阿拉善地块东南缘中—晚泥盆世的碎屑锆石U-Pb和Hf同位素研究与古地磁分析表明，印支运动导致阿拉善地块相对华北地块发生了32°逆时针旋转并汇聚拼合，形成三叠纪陆陆碰撞带[9-10]。详细的构造地质学和沉积学分析表明鄂尔多斯地块西缘晚三叠世北段发生构造伸展而形成裂陷盆地，南段发育由逆冲断层控制的前陆盆地。针对西缘这种南北构造差异，Liu等提出了非限制性侧向挤出构造模型，从构造地质学及动力机制角度进行了合理解释[11-14]。同样，通过沉积学分析获得鄂尔多斯地块西缘在中生代属于残余克拉通内盆地，从晚三叠世开始，在晚侏罗世显现出前陆盆地特征，经早白垩世进一步发展，直至新生代中期才基本形成现今前陆盆地格局[15-18]。Darby等通过对鄂尔多斯地块西缘以贺兰山和桌子山地区为代表的陆内变形带进行构造分析，认为其构造缩短变形发生于早—中侏罗世至晚侏罗世，缩短量至少达30%，其构造缩短变形机制可能与古太平洋板块的俯冲有关[19]。张家声等通过区域构造调查与分析，确认鄂尔多斯地块西缘北段表现为一个自中生代以来形成的结晶基底和早古生代大陆边缘沉积盖层同时卷入的巨型陆缘逆冲推覆构造体系，侏罗纪—白垩纪为逆冲推覆构造的主要发展阶段，累计位移为60～80 km[20]。最近贺兰山叠加变形解析表明，鄂尔多斯地块西缘主要经历印支期NNE—SSW向和中侏罗世NW—SE向两期陆内缩短变形，形成区域性叠加褶皱，是典型的陆内变形带[21]。鄂尔多斯地块北缘大青山内部中侏罗世同沉积构造生长地层最新研究结果显示该期陆内变形启动于中侏罗世晚期(约170 Ma)[22-23]，同构造矿物40Ar/39Ar测年结果指示东亚大陆西缘约在中侏罗世167 Ma发生陆陆碰撞拼接[24]，这些研究显示鄂尔多斯地块西缘中生代以来经历了复杂的陆内变形，但构造演化过程仍然存在很大争议。如何破解这一问题，本文选取了鄂尔多斯地块西缘科学山地区的晚中生代盆地进行详细的构造解析，提出了科学山地区中生代以来的主要构造演化过程，为厘定鄂尔多斯地块西缘晚中生代构造格架提供了依据。

1 区域地质背景

科学山地区位于鄂尔多斯地块西缘，西北临阿拉善地块，发育近SN向展布的晚中生代盆地(图1)；北部以土井子为界，西部包括大战场，以后古城子为界，南部延伸至新井煤矿，东部受限于柳木高断裂。科学山地区四面环山，中部地势平缓。盆地的中生代沉积特征及其地层接触关系与鄂尔多斯地块内部一致[19,25]，出露有奥陶系、泥盆系、侏罗系、白垩系及少量新生界地层[26-28]。科学山地区地层分布以中生界地层为主，中部出露有完整的侏罗系地层[27]，分别为延安组(J1-2y)、直罗组(J2z)、安定组(J3a)，东部以下白垩统庙山湖组(K1ms)为界，南部、西部及北部出露有较老地层。

图件引自文献[11]图1 华北板块构造简图Fig.1 Structural Sketch Map of North China Plate

侏罗系延安组主要分布于科学山—亚麻吐渣以东的湾布勒沟、土圈、双圈、大战场、黑疙瘩、围沟等，岩性以紫、紫褐、灰黄色中层钙质角砾岩和底砾岩为主，夹紫褐色钙质长石石英砂岩、石英砂岩、含砾粗砂岩，底部含煤层。受古地理影响，各地沉积厚度差异较大，整体上沉积岩及内部所含砾石的粒度自南向北由粗变细，土圈以南沉积粒度相对较粗。直罗组在研究区分布广泛，从南部新井煤矿到北部大战场均有分布。直罗组与下伏延安组呈连续沉积，其上与安定组呈平行不整合接触，岩性为灰白、灰绿色薄—中厚层长石石英砂岩、长石砂岩与灰绿、黄绿色的泥岩、页岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩不等厚互层，底部偶见砾岩、砂砾岩，以黄绿、灰绿色为宏观色调且基本不含煤层与下伏延安组相区别。沉积相为湿热气候条件下的曲流河亚相沉积，以边滩微相为主，兼有岸后沼泽微相的沉积，河道微相不发育。安定组分布范围比前两者要大，从南至北岩性、岩相分异明显。土圈以南沉积物粒度相对较粗，粗碎屑岩类所占比例偏大，且砾石粗大，岩性以紫红、灰褐色砾岩和砂岩为主，夹灰紫色长石石英砂岩，上部常夹有紫红色钙质粉砂岩、泥质粉砂岩及少量砂砾岩透镜体，以紫红、灰紫间夹灰绿色调与下伏直罗组相区别。沉积特征表明，其以河流相细边滩-河漫滩亚相为主，间有河漫湖泊亚相。安定组与下伏地层直罗组呈平行不整合接触，其上被下白垩统庙山湖组碎屑岩不整合覆盖。

东部山体以下白垩统庙山湖组地层为主，为一套以碎屑岩为主的沉积岩，具有总体向上变细的层序结构，属冲积扇-河湖相沉积。庙山湖组下部岩性为褐红、棕红色块状中—粗砾岩、粗—巨砾岩，夹含砾砂岩透镜体及少量粉砂质泥岩，上部为浅棕红、浅灰绿色厚层粗—巨砾岩、砂砾岩与灰绿泥岩、粉砂岩、砂质灰岩互层。

南部和西部山体分别以米钵山组(O2-3mb)灰岩和阿不切亥组(∈2—O1a)中—薄层含泥质条带微晶灰岩为主。西部三叠系花岗闪长岩岩体(Tγδ)以岩株状产出[29]，与周围的阿不切亥组灰岩和侏罗系延安组长石石英砂岩呈角度不整合接触。北部以奥陶系马家沟组(O1-2m)灰黄色碎裂状结晶灰岩和泥盆系老君山组(D3l)灰紫、灰绿色钙质粉砂岩为主，老君山组下部以紫红色中—厚层钙质砾岩为主，上部为灰紫色钙质粉砂岩夹少量砂砾岩，岩性组合特征显示为山麓堆积-河流湖相沉积。

2 构造变形与断层运动学分析

古构造应力场恢复是构造变形研究中的重要内容之一，为区域构造演化、构造重建提供依据[30-31]。与层间滑动和褶皱相关的断层运动学作为褶皱变形区古构造应力场恢复的重要方法，逐渐应用于构造解析之中，获得了地壳缩短应力机制[32-37]。该方法主要是通过野外测量褶皱相关断层或岩层间的断层滑动矢量，并在室内构造分析软件平台上进行计算处理，从而获得相应的3个主压应力轴方位[36-37]。

本次在鄂尔多斯地块西缘科学山地区开展了相关的构造分析，区域构造编图显示本区发育两组褶皱构造，即NW—SE和NE—SW向展布的褶皱构造，形成横跨叠加褶皱(图2)。结合野外观测，本区叠加褶皱构造样式主要为移褶型、T字型、新月型、穹-盆型等[38](图2)。科学山地区边缘主要受逆冲断层控制，断层多切割晚中生界—新生界地层，并部分切入寒武系—奥陶系地层内，表明褶皱-冲断变形主要发育于晚中生代以来。区域构造分析表明NE—SW向逆冲断层多被NW—SE向断层切割，大致指示本区NE—SW向断层早于NW—SE向断层活动，初步证实科学山地区晚中生代以来主要经历两期强烈构造缩短变形事件。本次工作选取部分野外典型构造，从NE—SW向构造、NW—SE向构造以及叠加构造等方面分别进行构造解析，从而获得科学山地区两期构造缩短变形事件。

2.1 NW—SE向构造缩短变形分析

科学山地区分布有大面积的侏罗纪地层，地层受强烈的构造挤压应力作用，形成一系列的NE—SW向背斜、向斜构造，褶皱样式丰富。根据翼间角大小不同，野外露头可见开阔褶皱[图3(e)、图4(a)]、中常褶皱、紧闭褶皱；根据褶皱转折端不同形态，研究区发育有圆弧褶皱、箱状褶皱、挠曲构造[39]。研究区北部锅底坑西南安定组地层构造变形强烈，部分地层近直立甚至发生倒转，部分褶皱保留有一系列同期形成的逆冲断层及其相关伴生次级断层[图4(c)]。

在科学山地区北部，延安组地层不整合于老君山组灰绿色砂岩之上，且马家沟组灰岩逆冲在延安组之上[图3(a)]，构造缩短变形强烈。老君山组发育扇形复背斜，褶皱左翼为“S”型褶皱，右翼为“Z”型褶皱，褶皱轴面沿NE—SW向展布，褶皱枢纽反演结果大致指示NW—SE向挤压作用[图3(a)]。在科学山地区中部土圈附近，安定组内发育挠曲构造(观测点K06)，平缓岩层突然变陡，褶皱面发生膝状弯曲[图3(b)]，层面产状分别为120°∠15°、120°∠48°、105°∠34°，利用赤平投影方法计算出枢纽数据，枢纽反演结果表明区域内发生NW—SE向构造缩短变形。在观测点K60，安定组地层发育箱状褶皱[图3(c)、(d)]，褶皱翼部产状较陡，转折端平坦宽阔，褶皱枢纽优选方位显示为近NE—SW向[图3(d)]，指示其形成受到NW—SE向挤压应力作用影响。在锅底坑西的安定组地层内(观测点K55、K57)发育有开阔褶皱[图3(e)]，翼间角为70°～120°，褶皱测量与枢纽反演结果显示NW—SE向挤压变形。该地层内可见同褶皱层间滑动现象，且发育有方解石生长线理，擦痕滑动矢量反演结果也指示NW—SE向挤压应力作用[图3(e)]。

图2 鄂尔多斯地块西缘科学山地区区域地质图Fig.2 Regional Geological Map of Kexueshan Area, the Western Periphery of Ordos Block

S0、S1为地层层面产状；N为产状数量；σ1、σ2、σ3分别为最大、中间、最小挤压主应力；图(b)左下角小图为挠曲构造示意图图3 科学山地区NW—SE向构造缩短变形Fig.3 Deformations of NW-SE Shortened Structure in Kexueshan Area

在大战场北(观测点55、67)安定组地层发育褶皱翼间角为70°～120°，同属于开阔褶皱[图4(a)、(b)]，野外测量翼部产状计算出9条枢纽数据，据此得到的下半球等面积赤平投影极密图呈NE—SW向分布，指示NW—SE向挤压应力作用。由于不同地区的岩性差异及同类岩石的抗挤压变形系数不同，导致褶皱一翼发育冲断层[图4(b)]，断距约1 m。观测点K73安定组发育有两翼间距小于10 m的平卧背斜褶皱，褶皱枢纽反演结果显示呈NE—SW向展布，同样指示NW—SE向构造挤压应力的存在。

大战场东观测点K05，安定组中—厚层砂岩发育逆冲断层[图4(c)]，断层滑动在断层面上形成明显的方解石生长线理[图4(c)]，擦痕滑动矢量反演结果指示NW—SE向挤压应力作用[图4(c)]。在土圈附近的安定组砂岩(观测点K04)发育X型共轭剪节理[图4(d)]，紫红色含砾砂岩被切割成菱形棋盘状，两组节理近等距排列，部分砾石被切断，节理面平直整齐，节理面反演结果显示受NW—SE向挤压应力控制。

综上所述，不同形态褶皱变形分析表明研究区受NW—SE向挤压应力的控制，主要以发育NE—SW向褶皱构造为特征。

图4 科学山地区大战场及土圈安定组NW—SE向构造缩短变形Fig.4 Deformations of NW-SE Shortened Structure of Anding Formation in Dazhanchang and Tuquan of Kexueshan Area

2.2 NE—SW向构造缩短变形分析

研究区侏罗纪地层内还发育一系列NW—SE向褶皱及逆冲构造。本文选取部分典型构造进行解析。

科学山地区北部大战场东到锅底坑之间安定组中—薄层砂岩变形强烈，多处可见大范围的倾竖褶皱，可能指示叠加变形。观测点K58发育叠加褶皱[图5(a)]，褶皱枢纽倾角为14°～21°，轴面倾伏角为47°～70°，结合褶皱位态分类准则判断该褶皱为倾竖褶皱[36]。褶皱枢纽反演结果指示研究区受NW—SE向挤压构造应力场控制，而层间滑动矢量反演结果指示NE—SW向挤压构造应力场的存在，表明该倾竖褶皱受两期挤压应力作用控制[图5(a)]。

图5 科学山地区NE—SW向构造缩短变形Fig.5 Deformations of NE-SW Shortened Structure in Kexueshan Area

图6 科学山地区叠加变形Fig.6 Superposed Deformations in Kexueshan Area

在观测点K91安定组砂岩内观测到直立倾伏褶皱[图5(b)]，褶皱两翼对称，轴面近直立，对褶皱枢纽数据进行下半球等面积赤平投影，指示受NE—SW向挤压构造应力场控制。在大战场北山体顶部(观测点K95)，安定组出露宽缓向斜[图5(c)]，层间滑动矢量与褶皱枢纽反演结果均指示NE—SW向挤压应力作用。在科学山地区的土圈附近安定组发育有良好的X型共轭剪节理[图5(d)]，节理面平直光滑，倾角较大，延伸远，节理间距小而等距，节理面反演结果显示受NE—SW向挤压构造应力场作用。在新井煤矿北(观测点K01)，奥陶系米钵山组逆冲推覆在延安组砂岩之上，断层面发育明显的粗擦槽，滑动矢量反演结果指示该期逆冲挤压作用受NE—SW向挤压应力控制[图5(e)]。这些构造解析确定了科学山地区存在一次强烈的NE—SW向构造缩短变形过程。

2.3 叠加变形分析

科学山地区中西部大战场附近发育有典型的小区域横跨叠加褶皱，表现为较为完整的穹-盆构造[图2和图6(a)]，该褶皱变形影响的最新地层为直罗组和安定组砂岩。

在盆地南缘观测点K13[图6(b)]，可见近SN向展布小型叠加向斜盆地，遥感图解译和地层产状综合分析显示该盆地受NW—SE向和NE—SW向两期构造缩短变形控制，形似哑铃状，构造形态清晰，为有效叠加褶皱[38]，NW—SE向挤压应力控制了盆地近SN向展布的向斜构造，由于NE—SW向构造缩短变形造成背斜横跨叠加，背形枢纽发生倾伏，向形枢纽发生扬起，形成鞍状构造[39]。观测点K15直罗组厚层砂岩近水平产出，发育两组密集近直交的直立劈理，发生部分置换，产状分别为33°∠70°、120°∠70°[图6(b)、(c)]，层理产状为335°∠13°，指示该盆地经历NW—SE向和NE—SW向两期构造缩短变形作用。

在盆地西缘观测点K14、K16[图6(d)、(e)]，安定组地层(产状为0°∠15°)中发育有一期近乎直立的劈理，劈理产状为250°∠85°、248°∠70°，指示NE—SW向挤压构造应力场存在。在小盆地中部观测点K20[图6(i)]发育另一期劈理，劈理产状为301°∠42°、330°∠59°，指示该期劈理受NW—SE向构造缩短变形作用控制。

盆地北部安定组(观测点K17、K18、K19)[图6(f)～(h)]发育两组近乎直交的劈理，地层产状为110°∠25°，劈理面与地层面近乎垂直，NW—SE向挤压相关层间劈理产状分别为301°∠42°、330°∠59°、332°∠60°，NE—SW向挤压相关层间劈理产状分别为237°∠54°、240°∠60°、242°∠58°，观测点K19[图6(h)]两组劈理具有明显的截切关系，受NW—SE向挤压作用控制的劈理被NE—SW向构造缩短变形控制的劈理所截切，说明NE—SW向构造缩短变形要晚于NW—SE向构造缩短变形。此外，在小盆地的南、北两端(观测点K21、K23)均发育有运动滑动矢量，北端滑动矢量反演结果指示NW—SE向构造挤压作用[图6(j)]，南端滑动矢量反演结果指示NE—SW向构造挤压作用[图6(k)]。此外，在小盆地北端观测点K22安定组内发育有小范围的叠加变形向斜[图6(l)]，早期由于受到NW—SE向挤压作用，形成了向斜褶皱的基本轮廓，后期受到NE—SW向挤压作用，向斜枢纽发生了宽缓的Z型弯曲，属于移褶型叠加褶皱。这说明了NW—SE向挤压构造应力场要早于NE—SW向挤压构造应力场。

上述叠加褶皱的变形分析以及褶皱相伴生的层间劈理的截切关系表明，科学山地区侏罗纪以来主要经历NW—SE向与NE—SW向两期构造缩短变形作用，且NW—SE向构造缩短变形事件早于NE—SW向构造缩短变形事件，后期NE—SW向构造缩短变形事件基本上塑造了科学山地区的构造格局。

图(a)挤压主应力示意图中N为36，最大、中间、最小挤压主应力各12条；图(b)挤压主应力示意图中N为42，最大、中间、最小挤压主应力各14条；图中1、3分别表示最大、最小挤压主应力图7 科学山地区层面和断层滑动矢量反演两期构造应力场Fig.7 Two Tectonic Stress Fields Resulted from Bedding Plane and Fault Slip Vectors in Kexueshan Area

3 叠加变形构造应力场

一般通过考虑叠加褶皱变形前、后及褶皱过程中形成的相关断层几何要素变位关系，提出野外数据测量过程中识别褶皱变形不同阶段相关断层，包括层间滑动矢量，有针对性地测量和处理不同阶段断层构造要素，从而恢复叠加褶皱区的构造应力场[21,32-37]。本次按照上述思路和方法，恢复了科学山地区叠加褶皱相关的构造应力场。本次工作主要在科学山地区侏罗纪地层中开展了相关的断层运动学分析，并结合两期构造缩短变形分析，恢复了两期构造应力场[图7(a)、(b)和表1]。

研究区北部观测点K38位于锅底坑西南安定组叠加变形区，地层产状为145°∠25°，地层未发生倒转，地层面发育有大量的次生方解石矿物拉伸线理，方解石厚度为1～2 cm，很好地保留了两期构造缩短变形的滑动矢量，底面方解石保留的滑动矢量反演结果指示NW—SE向构造挤压作用，覆盖其上形成较晚的方解石保留了NE—SW向挤压作用形成的滑动矢量，虽然早期的滑动矢量受到了晚期构造作用的破坏，但依然可以清晰辨别。上述统计分析分别对应NW—SE向和NE—SW向两期挤压构造应力场。擦痕相互切割关系分析指示早期为NW—SE向挤压构造应力场，晚期为NE—SW向挤压构造应力场。

表1 科学山地区地层层面和断层滑动矢量反演结果Tab.1 Inversion Results of Bedding Plane and Fault Slip Vectors in Kexueshan Area

早期近NW—SE向挤压作用在研究区所出露的奥陶系、泥盆系和侏罗系等地层中均有发现[表1、图7(a)]，研究区自南向北均有发育宽缓的大型褶皱，大战场安定组地层内由于褶皱翼部局部受力不均匀产出翼部冲断褶皱[图4(b)],在早期NW—SE向挤压构造应力场控制下形成挠曲构造、箱状褶皱等多种构造样式(图3)，部分地区层间劈理、X型共轭剪节理发育[图7(a)]。侏罗系整套地层中均发现这期挤压构造应力作用的存在[表1、图7(a)]，综合研究表明，NW—SE向挤压构造应力场的启动时间至少在中—晚侏罗世之后。野外褶皱层间滑动矢量反演结果表明NE—SW向挤压构造应力场在中侏罗统直罗组之上到上侏罗统地层中都有体现[表1、图7(b)]，形成NW—SE向褶皱、逆冲断层、X型共轭剪节理、层间劈理，并改造早期褶皱形成横跨或斜跨叠加褶皱。最重要的是，在红柳沟组和安定组地层接触处发育有同期褶皱(图2)，枢纽延伸方向为NW—SE向；在锅底坑西北部红柳沟组发育区域上的轴向为NW—SE向宽缓向斜[26-27]，这与研究区内受NE—SW向挤压构造应力场[图7(d)]控制褶皱形态一致，说明后期NE—SW向构造挤压发生在红柳沟组地层沉积之后，即中新世之后；柳木高断裂则是晚新生代以来主要受NE—SW向挤压构造应力场控制的活动断层[40-41]；研究区侏罗系直罗组沉积地层叠加擦痕(图8)以及大战场叠加变形盆地的构造分析(图6)表明，NW—SE向挤压构造应力场要早于NE—SW向挤压构造应力场。通过对研究区所有褶皱枢纽进行统计分析，得到的下半球等面积赤平投影极密图同样指示两期挤压构造应力场的存在[图7(e)]。因此，上述分析结果表明了科学山地区中生代以来至少存在两期重要的挤压构造应力场，早期构造应力场主要为NW—SE向挤压作用[图7(a)]，晚期构造应力场以NE—SW向挤压作用为主[图7(b)]。

早期擦痕指示NW—SE向挤压作用；晚期擦痕指示NE—SW向挤压作用图8 直罗组砂岩发育两组擦痕Fig.8 Two Sets of Striations Grown in the Sandstone of Zhiluo Formation

图9 科学山地区构造演化模式Fig.9 Tectonic Evolution Models of Kexueshan Area

4 构造演化过程

鄂尔多斯地块西缘科学山地区主要经历NW—SE向和NE—SW向两期构造缩短变形事件，结合区域构造和变形影响的地层特征，可以确定两期变形事件发生于晚中生代以来，据此本文提出了鄂尔多斯地块西缘晚中生代以来构造演化模式(图9)。

早期NW—SE向构造挤压作用影响了中生界侏罗系所有地层，在科学山地区形成区域性的NE—SW向褶皱及基地卷入的盆缘冲断构造[图2、图9(a)]。已有研究资料表明鄂尔多斯地块西缘在中—晚侏罗世处于挤压隆升的变形环境背景，区域构造地质学分析表明鄂尔多斯盆地及其周缘在中—晚侏罗世受到多向挤压应力作用控制[42-44]。鄂尔多斯地块南部古特提斯洋闭合带陆内变形强烈，形成强烈的向北的挤压力；北部蒙古—鄂霍次克构造带处于闭合阶段，西伯利亚板块向南逆冲，构成向南的挤压力；而东部环太平洋带作为主动型陆缘，形成NW向强大挤压应力[45]。沉积学分析显示，鄂尔多斯地块西缘在中侏罗世(J2)古流向发生了转变，指示一期强烈的陆内变形事件[19]。这些研究表明科学山地区NW—SE向构造缩短变形时间应在中—晚侏罗世。这期构造导致本区上侏罗统地层与下白垩统地层之间表现为区域性角度不整合接触，且发育有较厚的底砾岩[15,42-43，46]。科学山地区北缘的贺兰山在中—晚侏罗世经历了叠加变形，即NW—SE向构造缩短变形作用叠加在了早期NW向构造之上[21]。这些研究表明科学山地区同样在这一时期经历了NW—SE向构造挤压变形事件[图9(a)]。近年来，鄂尔多斯地块北缘大青山内部中侏罗统长汉沟组(J2c)生长地层的年代学数据取得了新进展，获得了生长地层中—下部火山灰夹层锆石U-Pb年龄，并将这期构造挤压的起始时间限制于中侏罗世晚期(约170 Ma)[22-23]。这期构造缩短变形事件的动力学一般归结为中—晚侏罗世(约165 Ma)东亚多向汇聚体系控制[42,47-48]，可能与西伯利亚板块向南汇聚、太平洋板块NE向俯冲的联合作用有关。

科学山地区识别出另一期强烈的NE—SW向构造缩短变形事件，导致侏罗系地层中普遍发育褶皱构造和逆冲断层，主体构造为NW—SE向褶皱构造[图9(b)]。这期构造强烈改造了早期NW—SE向挤压应力作用相关的构造，在区域上形成移褶型、T字型、新月型、穹-盆型叠加构造变形，局部地区发育平卧褶皱和倒转褶皱[图7(b)]。这期构造缩短变形作用也影响了研究区东缘古近系—新近系地层。施炜等研究表明鄂尔多斯地块西缘海原断裂带始新世—中新世沉积为一套泛湖泊环境下的稳定红色碎屑物，指示这段时间地壳相对稳定，青藏高原NE向扩展并未影响到鄂尔多斯地块西缘海原断裂带[49-50]。大量研究成果显示中新世晚期以来鄂尔多斯地块西缘发生了强烈的构造抬升[15,51]，低温热年代学数据同样显示中新世晚期(8～10 Ma)鄂尔多斯地块西缘存在一期强烈的NE—SW向构造缩短变形事件[51-52]。从鄂尔多斯地块西缘新生代构造分析可见，NE—SW向构造挤压作用控制了干河沟组沉积，干河沟组不整合于下伏清水营组[33,53]，导致该组地层沉积相由下伏河湖相转变为河流相[51]，区域性的盆-山弧形构造形成[36-37,50,54]，即卷入变形最新地层为中新世晚期—上新世干河沟组[55]，构造变形年龄可能为5.4～16.7 Ma[51]。上新世晚期以来青藏高原物质东向挤出背景下，鄂尔多斯地块发生逆时针旋转[12]，研究区构造应力场转变为以NE向挤压为主[54]。最近的鄂尔多斯地块西缘新生界古地磁研究获得了干河沟组年龄的时限为2.7～9.5 Ma[13]，表明这期NE—SW向构造缩短变形时间为中新世晚期—上新世晚期。

综上所述，鄂尔多斯地块西缘科学山地区主要经历了中—晚侏罗世NW—SE向和中新世晚期—上新世晚期NE—SW向两期构造缩短变形事件。NW—SE向挤压构造应力场向NE—SW 向挤压构造应力场的转变，塑造了科学山地区叠加褶皱构造特征，形成现今的地形地貌，其动力学背景应与晚新生代以来青藏高原的隆起及其NE向物质扩展相关[36-37]。

5 结 语

(1)鄂尔多斯地块西缘科学山地区晚中生代以来主要经历两期构造缩短变形：早期(中—晚侏罗世)受NW—SE向挤压作用，发生强烈的NE—SW向褶皱缩短变形；晚期(中新世晚期—上新世晚期)受NE—SW向挤压构造应力场控制，发育一系列NW—SE向褶皱构造，强烈改造早期NE—SW向褶皱构造，形成区域性的叠加褶皱构造。这表明鄂尔多斯地块西缘是中—新生代的陆内变形带。

(2)科学山地区两期构造缩短变形的动力学背景方面，早期的构造缩短变形可能与西伯利亚板块向南汇聚、太平洋板块NW向俯冲的联合作用有关，晚期构造缩短变形主要是青藏高原NE向强烈扩展的记录。