渭河地区及周缘晚古生代-中生代碎屑锆石年代学、地球化学及构造-沉积意义

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1. 西北大学地质学系，西安 7100692. 西北大学大陆动力学国家重点实验室，西安 7100691.

盆地原始沉积面貌是原盆恢复的重要研究内容，是在对某个时期盆地形成的构造背景、地层分布规律、沉积及演化特征等综合分析的基础上进行的(朱夏，1980)，是研究一个盆地沉积机制、盆地动力及资源评价的重要途径。盆地构造演化及后期改造研究是盆地分析研究的重要内容，利用构造-热年代学理论及测年技术，可以探讨大陆造山带演化与盆地形成、盆地边缘与内部的关系(Gleadowetal.，1983；Naeseretal.，1989，任战利等，2008，2014a)。

渭河盆地是鄂尔多斯盆地南部新生代断陷盆地，处于十字构造带的核心位置，与秦岭造山带相邻。长期以来，已有众多学者从盆地发育时限、形成机制、基底特征、断裂发育、构造划分、新生代沉积演化、地热分布等方面对其开展了相关研究，取得了一系列研究成果(韩恒悦等，2002；刘护军，2004；权新昌，2005；王红伟等，2010；任战利等，2014b，2015a；李智超等，2015；王建强等，2015；孟庆任，2017)，但是在以往的研究中，对渭河盆地新生代之下地层研究较少，盆内是否残存古生代-中生代地层仍存在一定的争议(李玉宏等，2013；王建强等，2015)。地震及钻井勘探表明，渭河盆地内新生代地层沉积厚度巨大，最大厚度超过10000m，新生代巨厚沉积掩盖了之下的地质信息。前人通过鄂尔多斯南部及北秦岭北部二叠系、三叠系地层岩性、古水流、矿物学、地球化学方面研究，认为两个地区具有很好的相似性(闫建萍，2010；罗婷婷，2011)，但是缺少年代学方面的证据。渭河盆地作为连接秦岭造山带和鄂尔多斯盆地的重要纽带，在中生代晚期经历了强烈的改造。盆地晚古生代沉积以来到新生代沉积之前的沉积-构造演化过程恢复至关重要。

本文研究主要集中三个方面：结合地震及钻井资料，对渭河盆地内部现今地层特征进行研究，揭示研究区基底地层组成及晚古生代残存地层的分布范围；分别从岩石学特征、主微量元素特征、锆石年代学特征等方面，对渭河地区南北两侧相邻构造单元(鄂尔多斯盆地南缘及秦岭造山带北部)的晚古生代-中生代地层进行了研究，确定沉积边界及源区属性，进而恢复中间渭河地区晚古生代晚期、中生代早期原始沉积面貌；通过对渭河地区边缘中生代构造变形特征、构造抬升及剥蚀量恢复，确认研究区中生代后期改造过程，综合探讨渭河地区晚古生代-中生代构造演化过程。本研究对揭示渭河地区前新生代沉积-构造演化及盆山耦合机制具有重要的意义。

1 区域地质

渭河盆地位于陕西省中部，西起宝鸡，东至潼关，绵延400km，南北宽约50～60km，面积约20000km2。在大地构造位置上，它位于秦岭造山带(南部)与鄂尔多斯盆地(北部)之间，西与六盘山弧形断裂带末端相接，东为汾河地堑，呈狭长带状分布(图1)(韩恒悦等，2002；王建强等，2015)。新生代以来，受构造运动影响，渭河盆地发生大幅度的断陷，沉积了古近系、新近系、第四系沉积物(图2)，研究区新生界沉积厚度较大，钻井揭示最大厚度约在7000m左右(李智超等，2016)。渭河盆地新生代发生断陷之前，其形成演化与南北两侧的秦岭造山带及渭北隆起密切相关(刘池洋等，2005)，但更加具体的演化过程仍需进一步研究。

渭河盆地北部与鄂尔多斯盆地南部一级构造单元渭北隆起相接，在地质历史时期，渭北隆起表现为不同时期不同类型的盆地相互叠加，古生代为华北陆缘海-滨浅海沉积，中生代晚三叠世-早白垩世为内克拉通盆地，晚白垩世以来盆地进入整体抬升阶段(周鼎武，1994)。渭北隆起地层发育相对完整，受早古生代加里东运动影响，缺失中奥陶世-中石炭世地层，现今渭北隆起上出露的地层是中生代后期强烈抬升剥蚀后的结果。秦岭造山带位于渭河盆地南侧，其经历了相对复杂的演化历史，中新元古代是秦岭造山带主要板块形成期；从早元古代以来，主要经历了板块俯冲碰撞为主的演化阶段，到中生代二叠世末，洋盆基本全部闭合；中生代以来，秦岭造山带进入强烈多旋回陆内造山阶段，与秦岭造山带多阶段的构造运动相对应，区内发育大规模不同期次的岩浆岩(Dongetal.，2011a，b)。

2 渭河盆地及周缘晚古生代-中生代残存地层

2.1 渭河盆地晚古生代-中生代残存地层

根据渭河盆地现今二维地震解释剖面可以看出(图2)，盆地北部斜坡区存在明显的前新生界的层状反射，向南则逐渐不易区分，如P2地震测线南北向贯穿固市凹陷，上部沉积盖层由多组近水平反射层组成，连续性好，局部反射带存在明显错断或形态突变、反射能量较强，反映出新生代以来固市凹陷稳定持续的断陷沉积过程，该凹陷沉积底部出现较强的地震反射且连续性好，可能为古生代地层。李玉宏等(2013)认为位于固市凹陷渭热2井具有与晚古生代C-P含煤系地层有关的甲烷气产出。因此，推测在固市凹陷可能残留小范围的、不连续的C-P地层分布。

此外，结合目前钻穿新生界的5口钻井资料，富平-蒲城斜坡渭3井在新生界之下钻遇下古生界奥陶系，固市凹陷西北缘渭参3井在新生界之下钻遇上古生界二叠系石盒子组，富平地区的平1井新生界地层直接覆盖于下古生界奥陶系、寒武系地层之上，奥陶系中上统遭受剥蚀缺失，大荔地区荔参1井新生代地层直接与寒武系毛庄组地层接触，渭4井及XR85井分别在西部隆起带及南部骊山凸起钻遇前寒武系，渭4井上新统灞河组与上元古界蓟县系接触，XR85井始新世红河组与太古界太华群接触，可以看出钻井揭示的基底组成与地球物理方法得到的结果基本一致，渭河断裂以北基底主要由早古生代碳酸盐岩以及浅变质岩或零星出现的上元古界片岩组成(王红伟等，2010；任战利等，2014b)。晚古生代地层在渭河盆地内部分布较为局限，仅在固市凹陷北部斜坡地带小范围且不连续分布，目前钻井资料未发现盆地内部存在中生代地层。

图1 渭河盆地及周缘构造位置Fig.1 Tectonic location of the Weihe basin and its periphery area

图2 渭河盆地P2测线及解释剖面

2.2 渭北隆起晚古生代-中生代地层分布

渭北隆起晚古生代地层分布广泛，野外露头可见于隆起边缘的韩城、铜川南部、永寿、陇县等地，向北逐渐埋藏于地下，主要包括上石炭统太原组、下二叠统山西组和下石盒子组和上二叠统上石盒子组。渭北隆起晚古生代地层较易识别，岩性以泥岩、石英砂岩为主，与下伏古生界为角度不整合接触关系，除铜川及其以西地区有少量海相沉积外，其余均为陆相碎屑含煤沉积。中生界在区内大面积分布，地层从南向北依次出露三叠系、中下侏罗统、下白垩统，缺少晚侏罗世及早白垩世之后地层，野外露头可见于韩城、铜川北部、淳化、麟游、彬县等地，三叠系和侏罗系岩性主要以砂岩、泥岩、

页岩为主，下白垩统主要以弱固结的砂岩、泥岩及砾岩为主。

2.3 北秦岭地区晚古生代-中生代地层确定及分布

北秦岭构造带地层主要由古元古代秦岭群变质杂岩，中、新元古代宽坪群变质杂岩和震旦纪-早古生代陶湾群变沉积岩系，以及下古生界丹凤群、二郎坪群变质沉积-火山岩组成。北秦岭内局部断续残留少量石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系。其中二叠系-三叠系地层主要分布在眉县南部，板房子、洛南盆地北缘(洛南县)、黑山-商州一带，多呈不连续状分布，地层变形复杂，常与下古生界变质沉积岩或元古代地层不整合接触，该区的二叠系发育不完全，顶底缺失(周鼎武等，1994)。

在周至柳叶河一带，从北向南依次出露元古界宽坪群、下二叠统和上三叠统，对剖面中段二叠纪地层中碎屑锆石(QZL-11)进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，数据分析获得的最新协和年龄为297Ma，最新的锆石环带年龄为278±6Ma，属于早二叠世，说明该地层的沉积最早发生在早二叠世之后，此外，在剖面中部底发现一枚保存尚好的二叠纪孢粉化石：阿里粉属Alisporites。二叠纪地层厚度412.2m，强烈变形，断层发育，出现多组劈理。下部为灰黑色或深色泥岩、细砂岩、粉砂岩；上部为紫红色泥质粉砂岩、长石石英砂岩、含少量块状砾岩。在剖面上部泥岩中，发现一枚保存较好的中生代单束松粉属Abietineaepollenites化石、光面三缝孢属Leiostriletes，推测其地层形成时代为三叠纪(任战利等，2014c)。三叠系厚度319.4m，岩性主要以灰白色砂岩、灰绿色细砂岩、粉砂岩夹泥岩等，为一套陆相河湖相沉积。

洛南庙湾及窑底地区发育二叠系，对庙湾剖面中的砂岩(LT-8)进行对其进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，获得的最新的协和年龄为301Ma，最新的环带年龄为278±4Ma，属于早二叠世，说明该地层物源区的沉积或者该地层最新的沉积发生在早二叠世之后，泥岩中的古生物分析(圆形粒面孢Cyclogranisporites，晚古生代)也表明，此处砂泥岩地层为上古生界，庙湾地区和窑底地区二叠系在岩性及岩石组合特征上较为相似，主要为灰白色、灰黄色砂岩、粉砂岩与灰色、灰绿色等杂色泥岩，主要为一套河流相沉积。

3 样品采集及测试方法

由于前人已经对鄂尔多斯盆地南部二叠系石盒子组进行了大量的岩石学、地球化学分析(闫建萍，2010；罗婷婷，2011)，因此本文在收集前人资料的基础上，对研究区野外重点露头进行考察，除了对鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组进行采样分析外，着重对秦岭造山带北缘二叠系、三叠系进行岩石学、主微量元素及锆石年代学分析。锆石样品分别采自周至柳叶河剖面二叠系砂岩(QZL-11)和洛南庙湾二叠系砂岩(LN-08)，北秦岭地区二叠系、三叠系主微量元素样品主要采自周至柳叶河剖面、洛南庙湾剖面及景村剖面，采样点GPS坐标分别为：33°58.805′N、108°09.516′E(周至柳叶河剖面：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)，鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组主微量元素样品采自铜川前烈桥及富平底店剖面35°15.501′N、108°59.226′E(铜川前列桥剖面：QLT-1)，35°14.910′N、109°0.105′E(富平底店剖面：WFD-9)，样品分布如图1所示。

对野外露头采集的样品首先制成光薄片，进行岩相学特征观察，并统计各矿物及碎屑组分类型及含量。

样品锆石单矿物分离在河北省地勘局廊坊区调研究所实验室完成；在西北大学大陆动力国家重点试验室完成了锆石测年样品制备、照相及LA-ICP-MS年龄测定。锆石激光剥蚀系统(LA)采用德国Lambda Physik公司的ComPex102Excimer激光器，ICP-MS采用Hewlett Packard公司最新一代Agilient 7500a，并结合MicroLas公司GeoLas 200M光学系统进行锆石的U-Pb年龄测定。LA-ICP-MS激光剥蚀采样方式为单点剥蚀，激光束直径为30μm，实验过程中，每完成6个待测样品点，测定一次标样。锆石年龄计算采用国际标准锆石91500作为外部标准物质，元素含量校正采用NIST SRM 610作为外标，29Si作为内标，数据处理采用ICPMSDataCal7.5程序，年龄计算及谐和图的绘制用Isoplot(ver2.49)完成(Yuanetal., 2008)。

主量、微量元素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成，对挑选的9个新鲜无风化的样品用碎样器碎成200目以下的粉末样。主量分析采用XRF(日本Rigaku RIX 2100)玻璃熔饼法完成，FeO及烧失量(LOI)采用标准湿化学方法测定，标样选择BCR-2和GBW07105进行监控，元素测定精度可达0.01%，误差小于5%。微量元素采用ICP-MS完成，样品溶解采用1.5mL HNO3+1.5mL HF+0.02mL HCO4敞开容器分解法与HNO3+HF密闭高压溶样弹(bomb)分解法相结合，标样选择国际标准物质BHVO-1、BCR-2、和AGV-1。

图3 渭河地区周缘二叠系碎屑岩(样品QZL-11、LN-08)中锆石CL图像(a)、U-Pb年龄谐和图(b、c)及U-Pb年龄频谱图(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 结果及解释

4.1 岩相学特征

岩相学研究表明，北秦岭地区二叠系砂岩岩性主要以长石石英砂岩、岩屑长石砂岩为主，颜色较深，岩屑含量较高，以浅变质的板岩、千枚岩岩屑为主，火山岩及深变质岩岩屑少见，石英碎屑包括单晶及多晶石英，这与鄂尔多斯盆地南部二叠系下石盒子组岩性及岩屑类型基本类似，反映两者可能来自同一物源区或同一套地层。北秦岭三叠系延长组岩性以灰绿色细粒长石石英砂岩为主，含灰色、灰黑色粉砂岩及泥岩，岩屑含量不高，主要以沉积岩及变质岩岩屑为主，反映了一种相对稳定的沉积环境。鄂尔多斯盆地南部底店剖面延长组岩性与北秦岭地区基本类似，均以成熟度相对较高的长石石英细砂岩、粉砂岩为主；此外，洛南景村剖面上部可见灰黑色富有机质的泥页岩，与鄂尔多斯盆地延长组广泛发育的油页岩具有对比性。

4.2 锆石分析结果

沉积岩中碎屑锆石同碎屑颗粒一样，均是由母岩区搬运而来，因此会继承母岩区源岩锆石的性质，岩浆岩中锆石在形成时会因为温度的不同形成不同的环带(吴元保和郑永飞，2004)，本次碎屑锆石阴极发光图像显示锆石粒度大小不一，磨圆度较高，显示碎屑锆石的特征，从CL图像上来看(图3a)， 锆石多发育振荡环带，Th/U比值大于0.1(表1)， 表明这些锆石主体为岩浆锆石。

表1 北秦岭二叠系砂岩样品锆石U-Pb测年同位素分析结果

续表1

对实验数据进行筛选分析，除去信号差、207Pb/235U相对于206Pb/238U偏差较大的年龄数据，得到207Pb/235U-206Pb/238U的年龄谐和图(不协和度<10%)(图3b)，小于10亿年的用206Pb/238U和1σ对应的年龄，大于10亿年的用207Pb/206Pb和1σ对应的年龄。柳叶河剖面二叠纪样品(QZL-11)中锆石共获得56个有效数据，年龄分布在271±7Ma～2499±19Ma范围，大多锆石年龄基本分布在协和线上，且207Pb/206Pb、207Pb/235U和206Pb/238U在误差内基本一致，代表了碎屑锆石真实的结晶年龄。对分布在协和线下方的锆石年龄，沿不一致线与协和线相交，交点年龄为1972±72Ma，与协和年龄基本一致，也反映了真实的结晶年龄。锆石年龄分布谱图显示，碎屑锆石年龄主要分为两组(图3c)，一组年龄主要集中在271～334Ma，峰值年龄为317Ma；另一组年龄集中在1.7～2.0Ga，峰值年龄约为1.81Ga；锆石次要年龄分别分布在450～500Ma、1.40Ga、2.10～2.18Ga、2.39～2.49Ga。洛南二叠纪砂岩(LN-08)碎屑锆石年龄分布在278±6Ma～2524±24Ma范围，多数锆石测点年龄在协和线上，协和年龄为锆石结晶年龄。对偏离协和线的少量锆石年龄，其沿不一致线与协和线的交点年龄与较老的锆石中协和年龄基本一致。排除Pb丢失导致的不一致年龄，进而获得锆石协和年龄的分布谱图，洛南二叠系砂岩样品锆石年龄谱图显示，年龄可以划分为四个组区：第一组年龄主要集中在278～322Ma；第二组年龄分布在456～4741Ma；第三组集中在1.69～1.94Ga，峰值年龄约为1.74Ga；最老的一组年龄分布在2.30～2.50Ga。

表2 渭河地区周缘二叠系-三叠系砂泥岩样品主量(wt%)、微量(×10-6)元素分析结果

图4 渭河地区周缘二叠系-三叠系样品球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(标准化值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 主微量元素分析结果

主量元素分析表明(表2)，北秦岭二叠系砂岩样品SiO2含量分布在56.61%～85.58%之间， Al2O3含量分布在10.16%～32%，SiO2、Al2O3含量明显较高，Fe2O3+MgO含量平均为1.75%。北秦岭地区三叠纪砂岩样品SiO2含量分布在72.91%～80.63%，相对较高，Al2O3含量平均值为9.6%，K2O及Na2O相对含量较低，表明砂岩中不稳定成分降低，Fe2O3+MgO含量变高，表明砂岩中火山成分的加入变多。

北秦岭二叠系砂岩样品稀土配分曲线呈明显的右倾型，相互平行，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，Eu呈负异常(图4)。(La/Sm)N=5.5～6.2、(Gd/Yb)N=0.9～1.1，表明轻稀土之间分异中等而重稀土分异不明显。鄂尔多斯南缘石盒子组砂岩样品稀土元素分布特征与北秦岭地区基本一致，均表现轻稀土富集而重稀土亏损。北秦岭三叠系样品的(La/Sm)N介于3.5～4.9，平均值为4.1，(Gd/Yb)N介于1.0～2.6，平均值为1.7；泥岩样品的(La/Sm)N、(Gd/Yb)N平均值分别为3.8、1.4。根据 (La/Yb)N、(Ce/Yb)N的分布特征，砂岩样品的轻、重稀土元素分异较大，而泥岩样品不明显。δEu为0.58～0.65，均值小于0.62，Eu呈负异常。鄂尔多斯南缘三叠系砂岩样品的(La/Sm)N为4.3，(Gd/Yb)N为2.5，泥岩样品的(La/Sm)N、(Gd/Yb)N平均为5.4、1.6，表明轻稀土之间与重稀土之间分异差别较大。

图5 渭河地区周缘二叠系-三叠系碎屑岩物源F1-F2判别图(底图据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)

图6 渭河地区周缘二叠系-三叠系碎屑岩微量元素判别图解(底图据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)

图7 渭河地区及周缘晚二叠世原始沉积面貌NQB-北秦岭地块；NCB-华北板块Fig.7 The distribution map of original sedimentary facies in Late Permian in the Weihe basin and its adjacent region

图8 渭河地区及周缘晚三叠世原始沉积面貌NQB-北秦岭地块；NCB-华北板块Fig.8 The distribution map of original sedimentary facies in Late Triassic in the Weihe basin and its adjacent region

图9 渭北隆起磷灰石裂变径迹峰值年龄-地层及与构造运动的对比关系(据祁凯等，2017)Fig.9 The comparison of AFT ages with strata, as well as tectonic movements in Weibei uplift(after Qi et al., 2017)

5 讨论

5.1 晚古生代晚期地层物源分析及原始沉积面貌恢复

鄂尔多斯盆地南缘及秦岭造山带北缘二叠系砂岩具有相似的碎屑组成，特别是岩屑组成均以变质岩岩屑(板岩、片岩、千枚岩、片麻岩)为主，这与北秦岭地区中新元古界宽坪群中-浅变质岩的物质组成基本一致。此外，碎屑锆石年龄常被用来作为判断沉积物物源的的依据(赵红格和刘池洋，2003；杨江海等，2007；Howardetal.，2009；Tuckeretal.，2013)。本次研究的周至柳叶河及洛南庙湾二叠系砂岩中的碎屑锆石年龄分布表明，两个锆石年龄样品反映的年龄集中区间类似，分别为：280～350Ma、450～500Ma、1.6～2.5Ga的年龄均有分布，后者可进一步可划为两个组：1.6～2.0Ga、2.3～2.5Ga。通过年龄集中区间与周围造山带地质体进行对比，最年轻的一组年龄280～350Ma，反映的是地层沉积的时间。年龄集中区间450～500Ma的碎屑锆石可能的物源区为南部的宽坪群、二郎坪杂岩。其中，宽坪群为一套陆源碎屑岩、变质火山岩和大理岩组合，经历低-中变质作用(绿片岩相-低角闪岩相)，对该群变质碎屑岩锆石定年认为，最小年龄集中在500～600Ma(陆松年，2009；第五春荣等，2010)。此外，杨敏等(2016)总结了前人研究宽坪群中变沉积岩碎屑锆石年龄频率谱图，在0.9～1.0Ga、1.6～1.75Ga和2.4～2.7Ga附近显示3个锆石年龄的高频集中区(杨敏等，2016)；前人对二郎坪杂岩不同部位年代学研究表明，中部蛇绿岩及南部的变泥质碎屑岩形成时代在459～500Ma(Dongetal.，2011a；赵姣等，2012)。1.6～2.0Ga的碎屑锆石可能的物源区为宽坪群或华北南缘的熊耳群(赵太平等，2004；Heetal.，2009)。2.3～2.5Ga的碎屑锆石与宽坪群中2.4～2.7Ga锆石年龄基本一致，可能来自宽坪群中再循环的锆石。

利用Roser图解可以判断碎屑岩物源类型(图5)(Roser and Korsch.1988)，从样品投点可以看出，鄂尔多斯南缘晚古生代二叠系砂岩样品主要位于石英岩沉积物源区，少数样品投入镁铁质火成物源区。同样的，北秦岭样品投点比较分散，但是主要还是以石英岩物源区为主，个别点反映了存在长英质火成物源区的贡献。Th-Sc-Zr/10及La-Th-Sc图解(图6)投点表明，样品主要落在大陆岛弧和活动大陆边缘区域，反映物源区岩石形成时处于活动性大陆边缘构造环境。前人研究表明，鄂尔多斯盆地南部早-中二叠系沉积环境主要以滨浅海沉积为主，碎屑岩具有高SiO2、低Na2O特征，从碎屑岩化学组分上来看，与南部北秦岭造山带内变质岩富含高SiO2的特征较为一致。

因此，综合上古生界二叠系碎屑岩物质成分、锆石年龄分布、主微量元素分析等对物源区的探讨，认为鄂尔多斯南缘与北秦岭地区具有相似的源区，主要来自宽坪群变质碎屑岩及南部二郎坪群火山-沉积岩。因此，处于鄂尔多斯南缘与北秦岭之间的渭河地区上古生界二叠系，必然也具有这种源区特征，在晚古生代晚期接受来自南部物源区提供的沉积，在此基础上，对渭河地区及周缘晚古生代晚期原始沉积面貌进行了恢复(图7)。

5.2 中生代三叠纪物源分析及原始沉积面貌

砂岩碎屑组分研究显示鄂尔多斯南缘与北秦岭地区三叠系延长组具有相似的物质组成，岩性均以灰绿色长石石英细砂岩为主，含灰色、灰黑色粉砂岩及泥岩，岩屑含量不高，主要以沉积岩及变质岩岩屑为主，反映了一种相对稳定的沉积环境。主量元素分析结果显示渭河地区周缘三叠系沉积岩明显富Al2O3、Fe2O3，结合Roser图解对样品主量元素进行了分析，鄂尔多斯盆地南缘富平底店、铜川前烈桥剖面三系砂岩样品均投入中性岩火成物源区，北秦岭洛南剖面及周至剖面3块三叠系砂岩样品也投入中酸性岩火成物源区(图5)。微量元素、Th-Sc-Zr/10及La-Th-Sc图解显示(图6)，渭河地区周缘三叠系沉积岩物源区构造背景主要为大陆岛弧相关的活动大陆边缘或被动大陆边缘碰撞造山区，可能来自北秦岭地区的宽坪群、秦岭群或同期发育的火山岩。综合前文研究结果，鄂尔多斯盆地南缘铜川、韩城等地与北秦岭洛南、周至柳叶河等地三叠系延长组在地层岩性、主微量元素及古生物组合方面具有相似性，由此推断两个地区可能属于同一地质时期的沉积产物，此外，在洛南蟒岭、河南卢氏、南召及济源地区，延长组地层分布广泛，发育浅湖-半深湖沉积(殷鸿福，1992)，反映了延长组沉积范围远远超过了现今边界，向南可达秦岭商丹断裂(任战利等，2014c)，而位于鄂尔多斯南缘与北秦岭之间的渭河地区，必然在三叠纪延长期发育广泛的浅湖-深湖相沉积(图8)。

5.3 裂变径迹研究对晚古生代-中生代后期演化及改造过程的约束

裂变径迹方法在研究盆地及造山带抬升冷却过程及热演化历史等方面应用广泛(Donelicketal.，2005)，结合前人对渭河地区周缘裂变径迹分析的结果，探讨了渭河地区中生代晚期构造抬升、剥蚀过程，以期为研究盆地演化提供约束。任战利等(2014b，2015a)对鄂尔多斯南缘渭北隆起裂变径迹分析的结果显示，渭北隆起抬升冷却具有南早北晚的特点，在中生代，南部奥陶-二叠系最早在155Ma(晚侏罗世)发生抬升，主要抬升期为102～107Ma(早白垩世末)以来(任战利等，2014b，2015a)。祁凯等(2017)对渭北隆起西南缘岐山-麟游地区构造变形研究的基础上，利用裂变径迹方法厘定了中生代抬升期次(图9)。其中，最早的一期抬升时间为138～128Ma(晚侏罗-早白垩世早期)；早白垩世末以来，主要是86～69Ma(晚白垩世)期间，为一次重要的抬升冷却事件(祁凯等，2017)。据其热史模拟结果进行估算，下古生界样品自晚侏罗世(158Ma)至白垩世末(65Ma左右)，从完全退火带顶界(120℃)抬升至部分退火带上部(60℃)，当时地温梯度取4.00℃/100m(任战利，2014b)，计算的剥蚀厚度在1500m左右。王建强等(2010)结合构造分析与裂变径迹方法，研究了渭北隆起的发育时限，认为早白垩世末-晚白垩世(114～83Ma)为渭北隆起整体发育时期，下伏地层发生抬升、剥蚀。陈刚等(2007)对鄂尔多斯西南缘中生代构造事件研究表明，普遍存在165～141Ma、115～83Ma的裂变径迹年龄，前者对应晚侏罗世盆地西南缘复杂的逆冲推覆构造变形及隆升事件，后者对应晚白垩世以来的长期隆升-剥蚀过程。此外，秦岭造山带不同岩浆岩体裂变径迹测年结果也显示中生代存在100～66Ma的年龄记录(胡圣标等，2005；万景林等，2005; Liuetal.，2013)，这与渭北隆起中生代后期抬升具有一致性。

渭北隆起燕山晚期构造变形最为强烈(任战利等，2015b(2)任战利、崔军平、王维等. 2015b. 鄂尔多斯盆地南部构造特征及古构造演化历史研究.国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发专题研究报告)，位于渭北隆起南部及秦岭造山带之间的渭河地区，在中生代晚期构造演化也应与其两侧地质构造单元一致，晚侏罗世或中侏罗世末，盆地南缘主要受到来自秦祁昆或古特提斯构造域对接叠加南北向应力作用，渭河地区首先经历更为强烈的变形，缺少晚侏罗世沉积，并导致前侏罗世地层发生挤压变形或抬升、剥蚀。王建强等(2010，2011)对渭北隆起北部早白垩世砾岩物源分析结果显示，其主要来北秦岭，暗示当时南部渭河地区可能未发生大范围的隆升，主要以挤压变形为主。任战利等(2014b，2015a)研究认为，早白垩世，渭河地区可能南高北低，呈一缓坡，为渭北地区输送较粗的山麓-洪积沉积物；而早白垩世末以来，渭河地区同渭北隆起一起大幅度整体隆升，地层发生剥蚀，南部剥蚀量大于北部地区，最终使晚古生代-中生代地层剥蚀明显，残留地层较少。渭河地区现残存晚古生代地层受新生代沉积前古地貌控制，与渭河盆地现今盆地构造形态无关。

5.4 渭河地区晚古生代晚期-中生代演化阶段

通过前文对渭河地区及周缘晚古生代-中生代残存地层分布、物源分析、原始沉积面貌、构造抬升期次的研究，认为渭河地区前新生代作为大型鄂尔多斯盆地的一部分，一起协同演化，同时又受到秦岭造山带的影响，中生代晚期处于构造变形、挤压抬升的前缘地带，形成了不同于盆地内部的演化历史，将渭河地区晚古生代-中生代演化过程分为以下几个阶段(图10)。

图10 渭河地区及周缘晚古生代以来构造演化NQB-北秦岭地块；SNCB-华北板块南缘；WB-渭河盆地；OB-鄂尔多斯盆地Fig.10 Tectonic evolution since Late Paleozoic in the Weihe basin and its adjacent region

(1)晚古生代二叠纪，渭河地区同鄂尔多斯地区、北秦岭北部地区为统一的沉积盆地，主要发育陆相河流-湖泊相沉积(图7、图10e)，地层由南向北逐渐变厚，此外，受秦岭造山带南部二叠纪末板块俯冲作用的影响，沉积物源主要来自与活动型大陆边缘相关的源区。

(2)中生代三叠纪-早中侏罗世，鄂尔多斯盆地已演化为大型内陆盆地，沉积范围广且稳定，与此同时，受扬子与华北板块碰撞，中晚三叠系，秦岭地区碰撞造山，使得鄂尔多斯盆地南部及渭河地区形成了具有前陆盆地沉积特征，三叠世主要沉积了一套以陆相湖盆为主的沉积，盆地南深北浅，深湖相位于南部，范围向南可达洛南、周至一带(图8、图10d)。早中侏罗世，沉积边界向北迁移，渭河地区的大部分地区已处于接近盆地边缘的冲积地区，沉积范围有限，秦岭造山带及渭河地区南部是该时期的沉积的南部物源区(赵俊峰等，2010)

(3)晚侏罗世-早白垩世末，受秦岭陆内碰撞造山的影响，渭河地区发生强烈的构造变形，缺少晚侏罗世沉积，并导致前侏罗世地层发生挤压变形或抬升、剥蚀，但总体以构造变形为主，抬升剥蚀量不大。早白垩世，渭河地区可能已经形成了连接秦岭造山带及鄂尔多斯盆地的古斜坡，为盆地内部早白垩世沉积提供运输通道(图10c)。

(4)早白垩世末-白垩纪末，渭河地区同北部渭北隆起一起，发生大规模的构造抬升(图10b)，前新生代地层在晚侏罗世构造变形的基础上，开始以剥蚀改造为主的地质过程，最终使的现今渭河地区内部，仅存少部分晚古生代地层(图10a)。

6 结论

(1)渭河地区及周缘晚古生代-中生代残存地层分布表明主要凹陷可能残留小范围的、不连续的C-P地层分布，未发现中生代地层；渭河地区两侧鄂尔多斯南部渭北隆起和北秦岭北部地区则较好的保存了晚古生代晚期-中生代地层，利用锆石U-Pb同位素测年，确认北秦岭周至柳叶河及洛南庙湾地区，发育上古生界二叠系地层。

(2)碎屑岩物质成分、锆石年龄分布、主微量元素分析等表明鄂尔多斯南部和北秦岭地区上古生界二叠系、中生代三叠系具有很好的对比性，两者可能是同一盆地相同时期的产物。源区分析结果显示，渭河地区及周缘晚二叠系碎屑岩源区可能为再旋回造山带及陆块源区，主要来自北秦岭中-新元古界宽坪群变质碎屑岩及南部二郎坪群火山-沉积岩；三叠系沉积岩物缘主要来自北秦岭地区的宽坪群、秦岭群或同期发育的火山岩。

(3)裂变径迹资料表明中生代渭河地区与周缘渭北隆起及秦岭造山带抬升期次具有一致性，晚侏罗世-早白垩世末，地层强烈的构造变形及弱抬升为主，早白垩世以来，地层发生大规模抬升、剥蚀。结合前文研究结果，将渭河地区晚古生代-中生代演化过程分为晚古生代二叠纪、中生代三叠世-早中侏罗世、晚侏罗世-早白垩世末、早白垩世末-白垩纪末四个演化阶段。