贺兰-川滇南北构造带，地处中国大陆中部，北起鄂尔多斯地块西缘构造带，过秦岭，沿龙门山构造带向南进一步延伸，长逾2000km，简称南北构造带，是分隔中国东、西部构造域的一条重要分界线。南北构造带跨越和衔接多个性质各不相同的构造单元，以其变化明显的地球物理场、强烈的地震活动、复杂的构造特征、多旋回的构造活动期次和该带相邻盆地丰富的多种能源而受到众多学者关注(刘少峰和杨士恭，1997；Liu，1998；殷秀华等，1999；Darby and Ritts， 2002；李涛等，2003；徐锡伟等，2003；张进等，2004；刘池洋等，2005；赵红格等，2006；李天斌，2006；陈刚等，2007；Pan and Niu， 2011；Cheng et al., 2014；江为为等， 2014，Wu et al., 2015；Xu et al., 2015)。

关于南北构造带北部的中新生代演化过程，前人已做过大量工作，积累了丰富的实际资料并取得了一定的成果认识。但前人的研究多侧重于南北构造带北部的东西分带性，而对该带南北分区性及各区段中新生代演化的差异性研究仍较为薄弱。解决这一问题的关键在于对南北构造带北部各区段的中新生代构造演化特征进行精细解剖。目前，南北构造带北部相关的裂变径迹年代学工作主要集中在北段贺兰山(赵红格等，2007a；刘建辉等，2010)及南段西、南华山(林秀斌，2009)；马东山、月亮山(林秀斌，2009)；六盘山、崆峒山(郑德文等，2005；Zheng et al., 2006；陈刚等，2007；林秀斌，2009)以及安口-策底坡(陈刚等，2007)等地，中段仅有牛首山、罗山、炭山等地区的零星样品(赵红格等，2007b；宋立军等，2013)。可见香山地区作为南北构造带北部中段的重要组成部分，恰恰是被前人忽略的，是解决和深化这一问题的关键地段之一。此外，香山地区现今总体上位于六盘山弧形构造带北带，在地质历史上长期处于鄂尔多斯盆地、贺兰山及祁连山等构造结合部位，其中新生代所经历的构造变动对其演化和最终定型均有着重要意义。

本文以香山地区现存地层及其分布特征为基础，利用裂变径迹年代学方法并结合地质背景及演化对磷灰石裂变径迹数据进行时间-温度热历史模拟。通过将锆石、磷灰石裂变径迹测年结果与地质特征相结合，研究香山地区中生代以来的隆升事件，进而探讨该区中新生代构造演化过程及其与周邻区域构造变动的响应关系。

香山地区位于宁夏中南部，东西长约80km，南北宽约45km，面积约3600km²。该区构造位置特殊，处于华北克拉通西部鄂尔多斯地块、阿拉善地块、祁连褶皱带东段三者的结合部位(图 1a)。香山地区现存地层主体出露古生代地层和少量中生代地层，周缘分布有新生代地层(图 1b)。古生代地层整体由早古生代海相沉积和晚古生代陆相沉积组成。早古生代沉积包括巨厚的寒武-奥陶系深水浊流、重力流沉积，志留系海退式沉积。而晚古生代沉积则由泥盆系陆相河湖碎屑岩建造和磨拉石建造、石炭系三角洲相碎屑岩及含煤建造以及少量二叠系河湖碎屑岩建造组成。少量中生代地层分布于香山周缘，主体为三叠-侏罗系河湖碎屑岩建造，白垩系整体缺失。新生代地层主体为近源的始新统-中新统河湖碎屑岩建造。晚侏罗世鄂尔多斯盆地西缘地区发生了较为强烈的挤压逆冲变形和区域抬升(刘池洋等，2005)。香山地区也遭受了强烈的挤压变形，形成了一系列逆冲推覆岩席，如奥陶系推覆到泥盆-石炭系之上(李天斌，2006)；侏罗系也普遍发生褶皱、隆起，并遭受剥蚀，如麻黄沟褶皱背斜伴随有强烈的逆冲推覆变形。始新世-渐新世为宁南盆地强烈断陷时期，于香山地区周缘沉积了寺口子组厚层冲积-洪积扇相粗碎屑地层。渐新世末期至中新世之间发生的构造变动，造成甘肃群与下伏清水营组、香山群之间的角度不整合。如在香山南麓油井山地区可见甘肃群砾岩以角度不整合覆盖在清水营组之上，并以明显的冲刷面相接触。青藏高原的隆升和向外扩展于中新世晚期影响到本区，最终形成了现今的构造格局。该区所经历的多期构造事件导致了目前宁南地区的沉积层序间存在多期角度不整合或地层缺失现象(图 1c)。

图 1

Fig. 1

图 1 研究区构造位置图(a)、地质简图和采样位置(b)及地层柱状图(c) Fig. 1 Tectonic sketch map(a)，simplified geological map and sample location(b)and stratigraphic column(c)of the study area

根据香山地区现今构造格局总体呈北西向展布的特征，本次研究的9件样品自南西向北东方向呈带状分布，以香山地区广泛分布的古生代地层为主，岩性均为砂岩(图 1、表 1)。样品NX-54采自麻黄沟-石泉断裂上盘与断裂带相距约1.5km的侏罗系，样品NX-81、NX-94、NX-96、NX-98分别采自校育川、天景山、红泉、石岘子等推覆体下部的晚古生代地层，NX-80、NX-90采自校育川和天景山等早古生代地层所组成的推覆体，NX-70采自香山南麓油井山二叠系，NX-76采自香山东部黑阴弯山早古生代香山群。所有样品均采自远离大型断裂带附近的新鲜露头，野外采用手持GPS来定位、标高，单机定位误差小于10m。采集重量均大于3kg，将采集的样品经粉碎研磨后，经传统方法粗选，应用重液分离法和磁选法等分选提纯所需单矿物；将磷灰石颗粒用环氧树脂滴固，然后进行研磨、抛光，使得矿物内表面露出。在25℃下用7% HNO₃蚀刻30s揭示自发径迹，将低铀白云母外探测器与矿物一并入反应堆辐照，之后在25℃下用40%HF蚀刻20s揭示诱发径迹，中子注量利用CN5铀玻璃标定；利用AUTOSCAN仪器选择平行C轴的柱面测出自发径迹和诱发径迹密度以及水平径迹密度；并根据IUGS推荐的ξ常数法和标准裂变径迹年龄方程计算年龄值。裂变径迹分析测试在中国科学院高能物理研究所完成。本文获得的磷灰石Zeta常数为410±17.6，锆石Zeta常数为96.82±3.56。锆石、磷灰石的部分退火带分别选定为200~320℃和60~120℃(Green et al., 1989；Tagami et al., 1998；Reiners and Brandon， 2006)。

表 1 (Table 1)

表 1 香山磷灰石裂变径迹测试数据 Table 1 The results of fission track analysis of fission track analysis of apatite in the xiangshan Mountain

表 1 香山磷灰石裂变径迹测试数据 Table 1 The results of fission track analysis of fission track analysis of apatite in the xiangshan Mountain

锆石和磷灰石裂变径迹测试结果记录了样品所经历最高古地温的时间及所经历的热史。将裂变径迹年龄与所寄地层时代进行对比，若大于地层年龄，则其年龄代表物源抬升年龄，若小于地层年龄，则表明样品经历了完全退火(Wagner and Van den haute，1992)，其年龄代表了最老的抬升年龄(赵红格，2007)。对于碎屑岩的锆石和磷灰石来说，其单颗粒裂变径迹年龄不仅包含样品的热历史信息，同样还蕴含有部分源区的信息(Carter，1999)。P(χ²)检验值是评价所测单颗粒年龄是否属于同一年龄组的重要指标。当样品的P(χ²)检验值大于5%时，表明单颗粒年龄差别属于统计误差，裂变径迹年龄为同组年龄，即样品经历了较为单一的冷却历史(Galbraith，1981；Galbraith and Green， 1990; Galbraith and Laslett， 1993；Yuan et al., 2006)，此时选用池年龄(pooled age)；当P(χ²)检验值小于5%时，裂变径迹年龄为混合年龄，表明来自不同物源区或具有不同的化学成分或化学动力学行为的单颗粒经历了复杂的热历史，此时需通过年龄概率分布和高斯拟合曲线等方法对其进行分解，得出不同的峰值年龄，可代表不同时期的冷却年龄(周祖翼，2001；Stewart and Brandon， 2004；赵红格等，2007a)。

本次研究所测9件样品裂变径迹结果见表 1、表 2，所测裂变径迹年龄均小于所寄地层年龄。磷灰石径迹长度为13.0~12.5μm，标准差为2.3~1.5μm，均小于原始径迹长度16.3±0.9μm，属于较短径迹长度(13.3~11.1μm)，说明所测样品在形成后可能长期处于部分退火带(PAZ)，经历了漫长的冷却历史，随后通过快速冷却抬出部分退火带(Enkelmann et al., 2006)，这与后文热模拟结果相一致。样品裂变径迹年龄为其隆升过程中经过退火带时记录的年龄。磷灰石和锆石裂变径迹测试中分别有5件样品未通过P(χ²)检验，显示其为混合年龄。现利用Brandon(2002)推荐的方法，通过BinomFit软件对这10组混合年龄进行分组，共得出22个不同的高斯拟合峰值年龄来获得其相应的冷却抬升年龄(表 3、表 4)。将同组分的锆石、磷灰石裂变径迹年龄及分解所得高斯拟合峰值年龄投图，可见锆石裂变径迹所记录的年龄东北部较西南部略大，暗示香山地区东北部的抬升可能要早于西南部，而磷灰石裂变径迹年龄分布则较为一致(图 2)。

表 2 (Table 2)

表 2 香山锆石裂变径迹测试数据 Table 2 The results of fission track analysis of zircon in the xiangshan Mountain

表 2 香山锆石裂变径迹测试数据 Table 2 The results of fission track analysis of zircon in the xiangshan Mountain

表 3 (Table 3)

表 3 磷灰石裂变径迹年龄分解结果 Table 3 AFT peak-fitting data 样品号 颗粒数 (n) 年龄范围 (Ma) 最年轻的峰(Ma) (所占比例) 较老年龄峰(Ma)(所占比例) P1 P2 NX-70 34 29.4~95.6 40.8(16.4%) 74.1(83.6%) NX-80 33 32.1~119.9 45.4(45.3%) 88.8(54.7%) NX-96 21 31.1~102.0 43.1(33.4%) 85.6(66.6%) NX-94 33 31.8~158.5 45.0(15.2%) 88.0(33.7%) 124.0(51.2%) NX-90 32 41.1~134.0 63.2(78.5%) 105.7(21.5%)

表 3 磷灰石裂变径迹年龄分解结果 Table 3 AFT peak-fitting data

表 4 (Table 4)

表 4 锆石裂变径迹年龄分解结果 Table 4 ZFT peak-fitting data 样品号 颗粒数 (n) 年龄范围 (Ma) 最年轻的峰(Ma) (所占比例) 较老年龄峰(Ma)(所占比例) P1 P2 NX-54 34 112.9~228.4 142.9(76.7%) 187.9(23.3%) NX-70 33 120.6~237.6 145.1(26.4%) 195.7(73.6%) NX-80 21 154.1~335.7 192.4(39.9%) 270.0(60.1%) NX-94 33 126.4~311.1 183.3(49.7%) 245.3(50.3%) NX-90 32 193.3~587.6 213.1(10.2%) 371.3(75.8%) 512.1(14%)

表 4 锆石裂变径迹年龄分解结果 Table 4 ZFT peak-fitting data

图 2

Fig. 2

图 2 香山样品裂变径迹年龄分布图 Fig. 2 Distribution of fission track ages in Xiangshan Mountain

香山地区裂变径迹年龄具有以下特征：通过P(χ²)检验的4件样品锆石裂变径迹年龄变化在233±12Ma~190±9Ma，其中3组年龄集中在204±23Ma~190±9Ma区域内；4件样品磷灰石裂变径迹年龄变化在84±5Ma~62±4Ma，其中3组年龄集中在84±5Ma~74±5Ma区域内。未通过P(χ²)检验的10件样品裂变径迹混合年龄分解结果共得出22个锆石、磷灰石峰值年龄，主要集中在195.7~183.3Ma、145.1~142.9Ma、88.8~74.1Ma、45.4~40.8Ma等4个年龄段(表 3、表 4)。综合所得出的裂变径迹年龄及峰值年龄，发现其集中分布于晚三叠世末-早侏罗世(204.0~183.3Ma)、晚侏罗世末-早白垩世初(145.1~142.9Ma)、晚白垩世(88.8~74.0Ma)和始新世(45.4~40.8Ma)，反映出香山地区前新生代地层在这4个时期内发生了明显的冷却事件(图 2)。其中样品NX-90存在2期较老的锆石峰值年龄，可能反映物源的冷却历史或锆石性质不同所引起的。本次所测裂变径迹年龄与前人工作相比，204.0~183.3Ma、145.1~142.9Ma、88.8~74.0Ma这3期年龄较为一致，可相互支持。而45.4~40.8Ma这期年龄则在南北构造带北部其它地区记录并不明显，这显示出香山地区在始新世的构造抬升与宁南盆地在该时期强烈断陷互相响应的特点。六盘山地区在中新世晚期(约8Ma)发生的快速抬升事件(郑德文等，2005；Zheng et al., 2006；赵红格等，2007b)在香山地区并无裂变径迹年龄记录，反映出该时期青藏高原的隆升对该区的影响是南北有异的，南部六盘山地区要明显强于北部香山地区。

样品中磷灰石天然自发径迹的形成是一个连续不可逆的过程(张志诚等，2007)。其每一条径迹均记录了低于封闭温度的某一阶段热史信息，利用样品中磷灰石单颗粒年龄及径迹长度便可恢复该样品详细的温度历史(张志诚和王雪松，2004)。以研究区的地质背景和裂变径迹参数为基础，应用HeFTy软件MonteCarlo模型对研究区样品进行反演(Ketcham，2005)，模型中原始径迹长度选为16.3μm，径迹热处理模型选取Ketcham1999，200℃被选为时间-温度历史中的最大温度，20℃为现今地表温度，100Ma被选为最大时间，120~60℃的温度范围为磷灰石的部分退火带。每件样品均模拟100条较好的热史曲线。

在本次模拟中，选取模拟结果较好的6件样品进行讨论，并且其自南西向北东方向均匀分布于香山之中，能够较好的揭示香山的隆升剥露历史。其中4件样品长度GOF值和年龄GOF值均超过0.50，显示模拟结果是高质量的。样品NX-54长度GOF值为0.48，年龄GOF值为1.00；NX-80长度GOF值为0.49，年龄GOF值为0.96，模拟结果检测值接近0.50，其模拟结果也是可接受的(图 3、表 5)。

图 3

Fig. 3

图 3 磷灰石裂变径迹反演热历史模型 PAZ表示磷灰石部分退火带温度范围(60~120℃).图中绿色区域为模拟显示可接受的拟合路径区域；红色区域为模拟显示拟合较好的路径区域；粗黑线表示其中最佳的拟合路径 Fig. 3 Time-temperature thermal history modeled on fission track analyses

表 5 (Table 5)

表 5 磷灰石热史模拟检测GOF值统计表 Table 5 Modeling parameters of apatite fission track results of samples from Xiangshan Mountain 样品号 长度GOF 年龄GOF 模拟径迹长度(μm) 实测径迹长度(μm) 模拟年龄值(Ma) 实测年龄值(Ma) NX-54 0.48 1.00 12.92±2.14 13.02±1.91 84.30 84.3±5.2 NX-98 0.74 0.91 12.61±2.09 12.56±2.05 61.60 62.1±4.3 NX-81 0.57 0.97 12.76±1.90 12.61±1.9 74.30 74.2±4.7 NX-80 0.49 0.96 12.90±1.83 12.99±1.49 75.70 75.8±4.0 NX-96 0.58 0.94 12.87±2.17 12.50±2.3 78.00 78.4±4.2 NX-94 0.59 0.99 12.80±1.83 12.58±2.09 93.30 93.3±5.6 注：长度GOF是表示径迹长度与实测值的吻合程度；年龄GOF是模拟年龄值与测试年龄值的吻合程度；若长度GOF、年龄GOF检验都大于0.05，表明结果可以接受，当超过0.50时，模拟结果是高质量的

表 5 磷灰石热史模拟检测GOF值统计表 Table 5 Modeling parameters of apatite fission track results of samples from Xiangshan Mountain

为了便于对比，将香山地区6件样品的热史模拟曲线(图 3)中具代表性的最佳模拟曲线集中在同一规格图(图 4)上。这些曲线总体显示出“两坡两平”的形态，即反映经历了晚白垩世和始新世两期快速冷却-抬升和其前后两期缓慢冷却-抬升(或没有明显冷却-抬升)的演化过程。但各样品曲线在这两期快速冷却-抬升的起止时间和时限的长短、抬升速率不尽相同，显示其隆升过程是因地而异的。

图 4

Fig. 4

图 4 磷灰石裂变径迹热史模拟结果汇总图 Fig. 4 Summarized plot of AFT modeling results

第1期的快速冷却-抬升发生在晚白垩世，但隆升起始时限及速率互不相同，反映出香山地区在晚白垩世整体抬升背景下，各地具有不均一性。根据曲线的陡缓，即抬升的快慢可分为两种类型。

抬升较缓慢的NX-54和NX-94曲线，冷却速率分别为~1℃/Myr和~0.56℃/Myr。这2件样品均来自香山边缘断裂附近。其曲线在本阶段的另一显著特点是温度起始点最低，分别约为100℃、80℃。表明在晚白垩世早期或之前，该样品所处的温度已明显有所降低。在香山地区9件样品的磷灰石裂变径迹年龄(表 1)中，这2个样品的年龄也最大，均为晚白垩世初期或早期。此年龄数据与模拟曲线结果可彼此印证。这说明，这2件样品临近的断裂，在晚白垩世早期或之前已开始活动。NX-94样品的抬升速率略大于NX-54样品；抬升变慢或相对停止的时间也早于NX-54样品。这可能反映了在晚白垩世香山地区北西向断裂和北东向断裂活动的差异。

其余快速抬升的4条曲线样品均来自香山内部。其抬升速率略有不同，快速抬升变慢或结束的时间可分为82~88Ma和65~68Ma两个时间段。快速抬升发生较早的NX-96和NX-81样品冷却速率分别为~4.25℃/Myr和~3.22℃/Myr；而快速抬升发生较晚的NX-80和NX-98样品冷却速率分别为~2.71℃/Myr和~2.86℃/Myr。NX-80样品与NX-98样品在该期快速冷却起始时间及速率上均较为接近，但前者的温度起始点较后者要低。表明在该期快速抬升之前，NX-80样品所处的校育川地区温度已发生了明显的降低，在晚白垩世早期或之前其已开始活动。香山内部4件样品在该期快速隆升发生的时间及冷却速率上的差异性也表明香山地区晚白垩世各个逆冲推覆体活动时间及强度具有非均一性。

第2期快速冷却-抬升主体发生在古近纪，各个样品间的隆升起始时限及速率的差异性则更为明显。按快速抬升发生时间的早晚可分为以下两种类型。

位于香山边部的NX-54和NX-94样品，古近纪的快速隆升开始时间较早，分别为65Ma左右和52Ma左右，同时隆升时限较长，冷却速率为~1.90℃/Myr和~1.22℃/Myr。表明这两件样品邻近的断裂，在新生代早期便开始活动并且活动时间较长。值得注意的是，NX-94样品所邻近的中卫-同心断裂对区域地貌有明显的分区作用，而该样品的快速隆升时限恰与宁南盆地强烈断陷期相对应，反映出中卫-同心断裂作为新生代宁南盆地的一条边界断层，控制着宁南盆地的沉积边界。

香山内部的4件样品新生代的快速隆升发生时间则相对较晚，分别为40~42Ma左右(NX-98和NX-80)和34Ma左右(NX-81和NX-96)，冷却速率依次为~2.80℃/Myr、~1.18℃/Myr、~2.47℃/Myr和~2.47℃/Myr。根据现今地层出露情况，新生代期间在香山内部也发育多个小型断陷盆地。NX-98和NX-96样品分别位于均位于石岘子北部山间盆地南北边部，而NX-80和NX-81样品则位于党家水山间盆地北部边界。上述4件样品新生代的快速隆升反映出香山内部山间盆地在始新世开始强烈断陷，而边部较老地层则发生相对隆升的耦合事件。始新世期间，宁南地区包括香山内部发育多个次级小型断陷盆地，并且各个断陷盆地间相互分隔，也因此在热史模拟曲线上反映出各个样品间冷却-抬升的不均一性。值得注意的是，热模拟结果显示NX-98和NX-80样品分别于10Ma左右和4Ma左右均再次开始快速隆升，可能是受到青藏高原隆升的影响。

对香山逆冲推覆构造的研究，目前较为薄弱。仅通过其逆冲推覆构造的断裂、褶皱形态和产状等资料分析得出其是在早期加里东-印支期褶皱造山基础上，受燕山运动、喜马拉雅运动后期改造所形成(李天斌等，2005)。本次研究所得出的裂变径迹年龄和热史模拟表明香山地区中新生代以来经历了晚三叠世末-早侏罗世、晚侏罗世末-早白垩世初、晚白垩世及始新世共4期冷却-抬升事件。总体上为香山逆冲推覆构造的发育、演化时限提供了年代学约束。

中晚三叠世，由于古特提斯洋的俯冲，秦岭-祁连古洋盆最终闭合并且强烈碰撞造山，于晚三叠世末彻底结束了海相沉积的历史(张国伟等，2001；Dong et al., 2011)。本次研究中第一期锆石裂变径迹年龄(204.0~183.3Ma)，集中反映了晚三叠世末-早侏罗世初期香山地区的构造抬升事件。前人对鄂尔多斯盆地西南缘所做裂变径迹工作也对此抬升事件有所反映：南侧安口-策底坡地区锆石裂变径迹年龄集中在213.0~210.0Ma，香山-卫宁北山集中在206.0~194.0Ma，恰反映出秦祁造山带由南向北递进的变形效应(陈刚等，2007)。在鄂尔多斯盆地，普遍存在上三叠统延长组与早中侏罗世富县-延安组的区域假整合-不整合接触关系和沉积间断，在香山东部石沟驿地区即有发现。石沟驿地区发育的上三叠统扇三角洲相粗碎屑堆积，也表明石沟驿之西的香山地区可能在该期存在隆升事件。同时，鄂尔多斯盆地西缘及邻区在早侏罗世较多的锆石裂变径迹年龄记录，表明西缘地区在本期抬升幅度和剥蚀强度均较大。此外，香山以东罗山-卢参1井地区奥陶系和二叠系样品裂变径迹年龄为203.6~189.2Ma，并且样品位置与鄂尔多斯西缘延长组沉积厚度小于600~700m的隆起区一致，表明在晚三叠世该区也已经开始抬升(刘池洋等，2006)。李向平(2006)通过对崆峒山-策底坡以及北部石沟驿-水磨沟上三叠统砂岩的地球化学分析，发现两者地化特征变化截然，认为位于两者之间的香山-卫宁北山地区此时已是一个分隔南北沉积物源的古隆起。

第二期裂变径迹年龄区间(145.1~142.9Ma)位于晚侏罗世末-早白垩世初，与鄂尔多斯盆地西缘中部及贺兰山多个裂变径迹年龄记录相一致(刘池洋等，2006；赵红格等，2007b)。锆石裂变径迹年龄所反映的该期构造抬升事件与晚侏罗世-早白垩世初鄂尔多斯盆地西缘强烈逆冲推覆变形和快速抬升的背景相同、时间一致。中晚侏罗世-早白垩世初(165±5~136Ma)，华北板块的区域动力学环境发生重大变化，受东侧古太平洋板块、北侧西伯利亚板块、南西特提斯洋等多向汇聚的影响，形成了以华北地块为中心的多向挤压变形体系(董树文等，2007；张岳桥等，2007)。受此影响，在一些中间小型的刚性地块周缘薄弱部位形成了次一级的挤压汇聚带，鄂尔多斯盆地西缘便是此类典型的构造样式。该期鄂尔多斯盆地西缘表现为近东西向挤压，普遍发育陆内变形及陆内造山。并造成下白垩统与下伏不同时代地层间的角度不整合接触关系，并形成了不同样式的冲断构造，如马家滩逆冲推覆构造等(刘池洋等，2005)。香山地区中下侏罗统普遍遭受剥蚀，上侏罗统-下白垩统普遍缺失。香山南麓麻黄沟中下侏罗统地质剖面显示，中下侏罗统内部发育逆冲推覆构造，同时地层发生倒转(图 5a，b)。中下侏罗统卷入逆冲推覆构造表明其发生在早中侏罗世沉积之后，对比其东部马坊沟、杨家咀子、石砚子、炭山、窑山等多处侏罗系与下白垩统的角度不整合，推测麻黄沟中下侏罗统逆冲推覆构造也应发育于晚侏罗世末-早白垩世初。该期在鄂尔多斯盆地西缘发育的晚侏罗世芬芳河组砾岩及早白垩世三桥组砾岩，也表明鄂尔多斯盆地西缘此时已发生较强烈的隆升。与鄂尔多斯西缘相邻的香山地区，也应卷入此挤压隆升构造变动的范围之中。

图 5

Fig. 5

图 5 香山地区野外地质特征 (a)麻黄沟早中侏罗世地层逆冲推覆构造；(b)麻黄沟早中侏罗世地层倒转；(c)上流水村寺口子组与甘肃群角度不整合；(d)油井山甘肃群底部冲刷面 Fig. 5 The field geological photographs in Xiangshan Mountain

磷灰石裂变径迹年龄(88.8~74.0Ma)及热史模拟曲线均纪录了第三期构造抬升事件，即晚白垩世的一期构造抬升事件。这与赵红格等(2007b)对香山周缘石沟驿、罗山、炭山等地所做磷灰石裂变径迹年龄(100.4~78.0Ma)一致。100Ma(±10Ma)是中国大陆东部中新生代地球动力学环境发生重大转变的时期(刘池洋等，2005)，古、今太平洋构造体制之间转换完成。这期发生在中国东、西部重大构造体制转换背景下的区域性整体隆升-剥蚀事件，已被广泛接受，并造成大型中生代鄂尔多斯盆地消亡(刘池洋等，2006；陈刚等，2007；赵红格等，2007b)。其形成与晚白垩世中国诸地块与周邻古太平洋和西伯利亚板块的汇聚及其引起的大陆深部地球动力学环境密切相关(刘池洋等，2006)，是对早白垩世华北地块主伸展垮塌构造应力场的调整(董树文等，2007)。在晚白垩世，包括香山地区在内的鄂尔多斯盆地西缘及其周邻甚至整个西北和华北地区，除局部小范围外，普遍缺失该期沉积地层记录，且前晚白垩世地层及其下伏地层遭受不同程度的隆升剥蚀。在此期间，鄂尔多斯盆地西邻河西走廊-阿拉善地区诸盆地及西南部六盘山盆地由早白垩世期间的伸展断陷盆地发生构造反转，形成明显的逆冲褶皱兼走滑变形构造。华北地区早白垩世期间主体处于伸展构造环境之中，但早白垩世末-晚白垩世中期受到了NW-SE向的区域性挤压应力场(董树文等，2007)，而宁南-六盘山地区构造应力场也同样由早白垩世的E-W向引张应力场转为晚白垩世的NW-SE向挤压构造应力场(施炜等，2006；Li et al., 2013)。宁南地区上白垩统及古新世地层缺失且香山南部的六盘山地区普遍发育下白垩统与始新世寺口子组之间的角度不整合，同样显示了这期主体发生在晚白垩世的构造挤压事件(Li et al., 2015)。

据磷灰石裂变径迹年龄(45.4~40.8Ma)及热模拟曲线所示，香山地区在始新世普遍发育一期快速冷却-抬升事件。宁南盆地普遍缺失古新世沉积，始新统寺口子组为该区强烈断陷期的第一套新生代沉积地层。寺口子组在香山周围沉积厚度巨大，香山北部寺口子景区附近寺口子组出露厚度约800m；香山南麓同心桃山-喊叫水-下流水一带寺口子组总厚超过1500m；香山东部小洪沟出露寺口子组约1500m。宁南盆地始新世的快速堆积与香山地区裂变径迹年龄所反映的40.0Ma左右的快速隆升耦合很好，反映宁南盆地快速沉降与香山强烈抬升同步发展，形成相伴而生、相邻分布的沉积断陷和物源隆起。对邻近香山地区NX-54及NX-94样品的麻黄沟-石泉断裂带和中卫-同心断裂带中的石英脉ESR测年结果为58.7±6Ma~39.2±4Ma(Li et al., 2013)，同样反映了上述边界断裂带在始新世期间的强烈活动，与本文通过热模拟所得结论有较好的一致性。在期后区内红柳沟组沉积特征则更为明显：对中卫石空大佛寺沟、中宁白马红柳沟、同心花豹湾、丁家二沟等地红柳沟组的古流向分析，均反映物源来自香山地区(张进等，2005)，其中不乏一些近源堆积，表明红柳沟组沉积期香山已隆起成山。这与前述热史模拟所反映出的20.0Ma左右温度降至地表温度相一致。香山周缘也普遍发育古近系与新近系之间的角度不整合(图 5c，图 5c, d)。在香山东部的小洪沟剖面，中石炭统太原组逆冲于始新世寺口子组及渐新世清水营组之上(图 6)，表明在清水营组沉积之后，该区发生了较为强烈的构造变形。

图 6

Fig. 6

图 6 中宁小洪沟上石炭统地质剖面图 Fig. 6 Upper Carboniferous geological section in Xiaohonggou of Zhongning

受太平洋板块西北向俯冲作用和中国东部大规模走滑伸展影响，鄂尔多斯盆地晚白垩世的隆升-剥蚀作用在进入新生代之后并没有结束，而是表现为多旋回的抬升改造，并在盆地周缘发生差异断陷，盆地开始解体。继而从始新世早中期开始形成一系列周缘断陷盆地，如宁南盆地、河套盆地、银川盆地、渭河盆地等。宁南地区的地震剖面及始新世-渐新世期间古应力场恢复结果均显示宁南盆地同其它同期地堑一样形成于伸展环境之中(刘池洋等，2006；张进等，2006；Li et al., 2013；Shi et al., 2015)。鄂尔多斯地块周缘各个断陷盆地外围山体的磷灰石裂变径迹年龄分布集中、一致，统一反应了该期区域重大构造事件。各个地堑周围山体的快速隆升与地堑的强烈沉降彼此耦合性很好，可相互印证。渭河盆地南缘华山在57.0~42.0Ma发生快速隆升事件(吴中海等，2003)。银川地堑西缘贺兰山的隆升年龄集中在50.1~42.0Ma(赵红格，2007)。河套地堑北缘大青山地区的明显隆升发生在50.0Ma左右(吴中海和吴珍汉，2003)。这与本次研究的宁南盆地西北缘香山地区在45.4~40.8Ma发生的冷却-抬升事件相一致。

此外，受青藏高原挤压隆升和向外扩展的影响，宁南盆地南部六盘山地区于8.0Ma左右开始发生快速隆升事件(Zheng et al., 2006；刘池洋等， 2006，2009)。而本次工作中，仅在NX-98及NX-80样品的热模拟曲线中有所显示。通过对比与香山相邻的宁南盆地北部、南部褶皱收缩量发现，南部收缩量超过北部的两倍；南部新生界遭受了强烈的挤压变形及剥蚀，形成呈带状分布的构造变形带，而北部后期改造强度远不如南部。这表明，宁南-六盘山地区受青藏高原隆升的影响具有南强北弱的递减趋势。

综上所述，发生在香山地区的4期构造抬升事件，均具有明显的区域构造背景和沉积构造响应(图 7)。晚三叠世末-早侏罗世初、晚侏罗世末-早白垩世初及晚白垩世发生的3期冷却-抬升事件，是对鄂尔多斯盆地演化具有划时代意义的重要事件。新生代的冷却-抬升主要始于始新世不同时期，止于中新世早期，主要发生在约52~18Ma之间(图 3)。抬升起始时间及其早晚不同，与始新世宁南断陷盆地的发育和裂陷发生因地而异有关；抬升总体结束于中新世早期(20~18Ma)，主要是宁南盆地由断陷差异沉降转变为整体坳陷沉降所致。

图 7

Fig. 7

图 7 香山锆石、磷灰石裂变径迹年龄分布与地层不整合及构造事件耦合图(锆石裂变径迹年龄仅取250Ma B P以新年龄讨论) Fig. 7 Coupling map between fission track ages of Xiangshan Mountain and unconformity and tectonic events

首次利用裂变径迹方法研究香山地区的构造抬升期次，通过9件样品共获得18个锆石、磷灰石裂变径迹年龄结果。通过分析认为香山地区中-新生代经历了四期构造抬升事件，主要对应于晚三叠世末-早侏罗世(204.0~183.3Ma)、晚侏罗世末-早白垩世初(145.1~142.9Ma)、晚白垩世(88.8~74.0Ma)以及始新世(45.4~40.8Ma)，并于周邻区域均有明显的地质响应。

磷灰石裂变径迹时间-温度史模拟表明，香山地区新生代普遍存在始新世的相对快速抬升过程，与宁南盆地强烈断陷成盆期有很好的耦合性。这为作为鄂尔多斯盆地后期改造的一部分的周缘断陷盆地的发育起始时限提供了精确的年代学信息。

综合分析南北构造带北部现有的低温热年代数据，表明该区中生代期间存在差异隆升，而通过本次研究得出的裂变径迹年龄，认为香山地区于晚三叠世末-早侏罗世期间已率先发生较强烈的隆升作用，补充了前人的研究成果。同时对比研究区南部六盘山地区，除少数样品的热模拟结果外，香山地区并未普遍反映出8Ma左右的强烈隆升，表明该时期青藏高原隆升对宁南地区产生的影响南北有异，北部受其改造强度明显弱于南部。