在漫长的地球历史长河中, 中生代是较为典型的温室效应时期, 该时期地球整体温度要比现代高大约6 ℃, 大气湿度较高且水圈循环明显增强, 降雨多集中在海洋, 并在大陆上留下更加广阔的沙漠(Sellwood and Valdes, 2006); 尤其是白垩纪, 又是中生代中更加典型和强烈的温室效应时期, 被誉称为“ 白垩纪世界” (Skelton, 2003; 王成善和胡修绵, 2005; 王成善等, 2009a), 上述地表状况将变得更加明显和强烈。类似于塔里木盆地下白垩统的风成砂岩(Mei et al., 2004; 梅冥相等, 2004; 江新胜等, 2009), 河西走廊及其邻区白垩系与古近系的风成砂岩(Loope et al., 1999; 江新胜和潘忠习, 2005; 伍皓等, 2011; 崔晓庄等, 2012; 江新胜等, 2012; 梅冥相和苏德辰, 2013; 许欢等, 2013), 也代表了青藏高原大规模隆升与亚洲季风形成之前行星风系的产物。

作为当今地球上海拔最高、面积最大的高原, 青藏高原是一个具有复杂地质涵义而且极为特别的地理单元(刘东生等, 1998; 施雅风等, 1999; 李海兵和杨经绥, 2004; 安芷生等, 2006; 许志琴等, 2008a, 2008b, 2011a, 2011b; 王成善等, 2009b, 2010; 杨经绥等, 2009)。侏罗纪与白垩纪过渡时期发生的冈底斯地块与北方大陆的碰撞拼接, 以及古近纪与白垩纪过渡时期发生的喜马拉雅地块与北方大陆的碰撞拼接, 造成了青藏高原东北部发生一定幅度的隆升, 尤其是青藏高原东北部边界祁连山的明显隆升, 相应在祁连山山前的河西走廊一带形成了一个具有前陆盆地性质的走廊盆地, 并在该盆地中部的张掖地区堆积了一套特别的早白垩世地层(甘肃省地质矿产局, 1989; 杨雨, 1997; 张二朋等, 1998)。就像唐玉虎等(2008)从兰州盆地的白垩纪沉积记录来了解和推断祁连山隆升过程一样, 白垩纪祁连山隆升过程及其沉积学响应的研究, 对认识青藏高原的形成及其环境效应具有重要意义; 张掖地区下白垩统从赤金堡组到下沟组的风成砂岩序列、特殊的沉积相构成及其演化序列, 不但成为窥视早白垩世祁连山隆升过程的物质记录, 而且为早白垩世东亚大气环流格局的重建提供了一个重要的物质记录。

位于青藏高原东北缘的甘肃省河西走廊地区, 即从兰州市向北西一直到敦煌市一带, 普遍发育白垩系(图 1), 从而形成了一个特殊的白垩纪走廊盆地(甘肃省地质矿产局, 1989; 杨雨, 1997; 张二朋等, 1998)。由于在酒泉一带富集油气, 故将这一带的白垩纪陆相盆地进一步划分为酒泉盆地、民乐盆地和兰州— 民和盆地(王崇孝等, 2005; 潘良云等, 2006)。张二朋等(1998)经过进一步分析认为, 甘肃省及其邻区白垩纪地层序列受控于以下重要的区域构造事件:(1)在侏罗纪与白垩纪过渡时期发生的冈底斯地块与北方大陆的碰撞拼接, 造成了青藏高原发生一定幅度的隆升, 尤其是青藏高原东北部边界祁连山的明显隆升, 而在祁连山山前发育一个具有前陆盆地性质的早白垩世走廊盆地; (2)发生在白垩纪与古近纪过渡时期的喜马拉雅地块与北方大陆的碰撞、拼接事件, 造成了白垩系与新生界之间的不连续、以及走廊盆地上白垩统的缺失。

图1

Fig.1

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	图1 甘肃省西部早白垩世沉积盆地分布和剖面位置Fig.1 Distribution of sedimentary basins of the Early Cretaceous in western Gansu Province and section locations

在上述区域地质背景下, 位于走廊盆地中部地区的张掖一带, 下白垩统包括局限分布但厚度上千米的赤金堡组, 以及以红层沉积为特征的下沟组和由冲积体系与湖泊沉积体系碎屑岩组成的中沟组。在普遍发育和分布的中沟组之下, 发育了一套特殊的从赤金堡组到下沟组的风成砂岩沉积序列(图 2), 在这个风成砂岩序列中, 具有以下沉积特征:(1)鹦鸽嘴水库剖面发育的赤金堡组, 厚度上千米, 大致可以划分出6个三级沉积层序, 这些三级层序多由旋回性沉积序列所构成, 即“ 冲积扇(或洪积扇)砾岩— 辫状河砂砾岩夹砂泥岩— 湖泊沉积体系泥岩夹砂泥岩” ; (2)在赤金堡组中下部的4个层序(图 2的CH-1至CH-4所示)上部的湖泊沉积体系中, 发育滨湖相风成砂岩, 组成了一个较为罕见的、与冲积扇和辫状河粗碎屑物共生的风成砂岩序列; (3)下沟组明显具有一个超覆过程, 为一套典型的红层沉积, 在湖盆边缘滨湖环境中发育风成砂岩, 在盆地中心部位的鹦鸽嘴剖面风成砂岩主要发育在下沟组第1个层序的上部(图 2的XG-1所示), 处于盆地边缘的肃南宋村剖面以及山丹丰城堡剖面则在下沟组第2个层序(图 2的XG-2所示)中发育了较厚的风成砂岩。虽然在各种各样的沉积作用背景之中(如海滩、河流和冰水沉积平原和火山岩地区)均存在风成过程, 而且风成过程会受到各种气候的影响, 但是, 风成过程的产生和出现总是与炎热或寒冷的干旱气候条件存在成因关联(Mountney, 2006; Nichols, 2009; Marshall et al., 2012)。所以说, 张掖地区白垩系的风成砂岩序列的形成, 不但受到特殊的区域地质背景的控制, 而且还受到白垩纪特殊的温室效应时期全球大气环流格局下的行星风系的控制。

图2

Fig.2

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	图2 张掖地区白垩系风成砂岩序列Fig.2 Sedimentary succession of eolian sandstones of the Cretaceous in Zhangye region

该剖面位于肃南县城北东方向约10 km的宋村一带, 下白垩统包括下沟组和中沟组(图 3), 下沟组与下伏的二叠系浅变质岩系之间为角度不整合接触, 中沟组与上覆的古近系火烧沟组之间也为角度不整合接触, 残留的地层记录代表了湖盆边缘沉积的特点。

图3

Fig.3

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	图3 肃南宋村剖面下白垩统沉积相序列及层序地层划分Fig.3 Successions of sedimentary facies and sequence-stratigraphic divisions for the Lower Cretaceous at the Songcun section in Sunan County

如图3-A所示, 宋村剖面下沟组第2个三级层序由以下沉积物所组成:(1)底部的厚度为30 m左右的洪积扇砾岩、以及厚度为20 m左右的辫状河含砾砂岩地层, 组成了该层序的低可容纳空间体系域(LAST); (2)中部厚度近80 m的以滨湖相风成砂岩为主的地层以及上部百余米厚的夹风成砂岩的湖泊相砂页岩地层, 组成了该层序的高可容纳空间体系域(HAST); (3)下沟组中部的厚层块状中细粒风成石英砂岩(图 3-D), 具有良好的分选性、较小的粒径(多为0.1~0.3 mm)和较高的成分成熟度, 表现出明显的风成砂的特征。这些厚层块状风成砂岩常常夹有间歇性河流相或旱谷相的中薄层砂砾岩和含细砾砂岩(图 3-B, 3-C), 交错层理的前积层方向总体呈南西向(图 3-B), 说明这些风成砂岩总体形成在东北信风带中(江新胜和潘忠习, 2005; Mountney, 2006; Nichols, 2009; 江新胜等, 2012; Marshall et al., 2012); (4)在该层序上部的滨浅湖相砂页岩地层之中, 发育含碳质泥页岩的湖沼相沉积, 表明了气候背景具有从干旱炎热变化到潮湿的特点。

中沟组由灰黄色或褐黄色砂岩和砂页岩地层所组成, 可以划分为2个三级层序, 层序的LAST以辫状河砂岩地层为主, 层序的HAST主要由滨浅湖相砂页岩地层所构成, 黄色色调表明其为潮湿气候条件下的沉积, 与下沟组的红层沉积形成了较为强烈的反差。

与肃南宋村剖面相比, 张掖鹦鸽嘴剖面的下白垩统发育较全(图 2; 图4), 包括厚度上千米的赤金堡组以及发育较全的下沟组和中沟组, 代表了走廊盆地中心地带的沉积。

图4

Fig.4

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	图4 张掖鹦鸽嘴剖面下白垩统沉积相序列及层序地层划分Fig.4 Successions of sedimentary facies and sequence-stratigraphic divisions for the Lower Cretaceous at Yinggezui section in Zhangye Region

鹦鸽嘴剖面的赤金堡组, 主要由砂砾岩组成, 厚度为1300余米, 构成冲积扇和洪积扇的块状砾岩从下向上总体变薄, 显示出一个总体向上变细的地层序列(图 4), 这是在张掖地区唯一见到赤金堡组的剖面。在赤金堡组中, 可以大致划分出6个三级层序, 其中第1个至第4个三级层序的基本相序构成是:(1)冲积扇或洪积扇块状砾岩地层以及辫状河砂砾岩地层组成三级层序的低可容纳空间体系域(LAST); (2)湖泊沉积体系的砂泥岩地层组成三级层序的高可容纳空间体系域(HAST), 而且在HAST中或多或少地发育风成砂岩。赤金堡组的第5个和第6个三级层序的HAST单元由夹有碳质泥页岩层的滨浅湖相沉积组成, 代表潮湿气候背景下的沉积, 所以不发育风成砂岩。

构成赤金堡组三级层序底部的冲积扇或洪积扇块状砾岩, 砾石成分多为石英岩、石英砂岩和变质岩, 多呈中细粒砾岩和角砾岩, 砾石大小在0.5~15 cm之间, 棱角状到次棱角状的砾石之间填充了较多的砂泥质物而显示出杂基支撑的特点(图 5-E)。砾石较为复杂的组分表明其来源于祁连山的古生代浅变质岩地层及其中发育的侵入岩, 多为紫红色的色调显示出干旱到弱潮湿气候背景下的沉积特征, 故这些杂基支撑的砾岩应该解释为席状洪水形成的泥石流之类的冲积扇或洪积扇沉积, 其中较大的碎屑作为底荷载移动, 而较为细粒的物质可能以悬浮作用形式搬运(Blair and McPherson 1994; Leleu et al., 2009)。

图5

Fig.5

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	图5 张掖鹦鸽嘴剖面下白垩统赤金堡组风成砂岩及其相关沉积Fig.5 Photos showing eolian sandstones and their relative deposits for the Lower Cretaceous Chijinpu Formation at Yinggezui section in Zhangye Region

这些冲积扇或洪积扇砾岩多为块状层, 最厚可达到百米, 与辫状河相砂砾岩地层一起组成三级层序的LAST。与Leleu等(2009)描述的砾质辫状河的冲积构架形成明显差异的是, 在构成赤金堡组中下部三级层序(图 2的CH-1至CH-4所示; 图4)HAST单元的湖泊沉积体系之中, 发育较为典型的风成砂岩地层(图 5-A, 5-D, 5-F, 5-G), 它们的基本特征为:(1)风成砂岩地层构成三级层序的HAST单元, 与上覆层序底部的块状冲积扇或洪积扇砾岩地层(图 5-E)形成鲜明对照, 二者之间形成较为明显的层序界面(图 5-C); (2)在风成砂岩中局部发育的高角度大型板状交错层理的前积层方向多为南西向(图 5-A, 5-B), 显示出东北信风带的风成砂岩特征; (3)微观上, 这些风成砂岩多由次棱角状至次圆状中细粒石英砂(图 5-F, 5-G)构成, 表现出良好的分选性、较小的粒径(多为0.2~0.8 mm)和较高的成分成熟度, 而且在砂颗粒间的泥质填充物和钙质胶结物中发育显微钙结壳, 从而反映出较为干旱背景下的沉积特征。赤金堡组上部的2个三级层序, 即赤金堡组第5个和第6个三级层序(图 2的CH-5和CH-6所示, 也见图5所示), 它们的HAST单元上部的滨浅湖相砂泥岩地层中夹有碳质泥岩, 表现为潮湿气候背景下的沉积特点而区别于中下部的三级层序。

总的来讲, 赤金堡组中的三级层序, 形成在一个基准面逐渐上升的过程之中, 每一个层序的形成过程代表了一个从低可容纳空间到高可容纳空间的演变过程, 组成总体向上变细的沉积序列, 代表了一个山前凹陷的快速填充过程的产物, 符合许多学者(Shanley and McCabe, 1994; Plint et al., 2001; Arnott et al., 2002; Holz et al., 2002; Bridge, 2006; Ghazi and Mountney, 2009; Hajek and Heller, 2012; Jinnah and Roberts, 2011)所倡导的陆相层序地层模式。覆盖在辫状河沉积上的风成砂岩, 类似于Simpson 等(2008)在犹他州Kaiparowits盆地中上白垩统Wahweap组的覆盖层砂岩段(capping sandstone member)中所描述的沉积学现象:(1)河流砂坝的风成改造过程发生在低水流量阶段而且受到间歇性(季节性的)排泄量变化的控制; (2)干旱时间延长, 将导致进入风成体系的砂的供应量增加, 并造成沙丘在辫状河体系之间成核与快速生长; (3)从河流作用到风成作用的变化, 可能与季节性的干旱或半干旱气候变化存在关联, 而且这个短周期变化又发生在长周期的气候变化背景中。但是, 赤金堡组中下部(图 2的CH-1至CH-4所示; 图4)从冲积扇或洪积扇、经辫状河变化到风成砂岩的沉积相序列所构成的三级沉积层序, 不能用季节性的排泄量变化来加以解释, 这种特殊的风成砂岩序列意味着特别的区域构造背景和气候背景下的特殊产物。

鹦鸽嘴剖面的下沟组, 可以划分成2个三级层序(图 2中的XG-1和XG-2所示; 图4), 层序的LAST单元由辫状河沉积构成, 在第1个层序的HAST单元中发育大套夹有间歇性河流粗碎屑岩层的块状风成砂岩地层, 第2个层序的HAST单元则由干旱湖泊相紫红色泥岩所组成。

鹦鸽嘴剖面的中沟组, 也可以划分为2个三级层序, 层序的LAST单元主要由辫状河粗碎屑岩构成, 层序的HAST单元由滨浅湖砂泥岩地层组成, 与肃南宋村剖面一样, 中沟组在研究区域较为稳定的厚度分布和黄色色调, 代表了潮湿气候背景下的河流与湖泊沉积特征。

山丹丰城堡剖面下白垩统, 与肃南宋村剖面相似, 由下沟组与中沟组所组成(图 6), 角度不整合面超覆在侏罗系上, 其上被第四系角度不整合覆盖, 而且下沟组只发育上部地层。在丰城堡剖面, 下沟组为一套以风成砂岩为主的地层, 组成下沟组第2个三级层序的LAST单元发育较多的间歇性河流或旱谷沉积的砂砾岩层(图 6-A, 6-D), 而层序中的滨浅湖泥砂岩与上部的以滨湖相风成沙丘砂岩为主的地层一起组成HAST单元。下沟组的滨湖相风成砂岩, 由浅紫色至紫褐色块状中细粒石英砂岩所构成(图 6-B, 6-C, 6-D, 6-E), 在上部的块状风成砂岩中发育前积层方向总体为南西向的大型板状交错层理, 表现出东北信风带风成沙丘的沉积特点, 这与江新胜等(2009)描述的塔里木盆地西南部下白垩统风成沙丘的古风向大致一致。更为重要的是, 就像在鹦鸽嘴剖面赤金堡组风成砂岩(图 5-G)中见到的显微状的钙结壳那样, 丰城堡剖面下沟组上部的块状风成砂岩中(图 6-E)发育更加典型的显微状钙结壳, 这种形成于表生溶解作用和沉淀作用的钙结壳也发现在蒙古南部白垩纪晚期的风成砂岩中(Loope et al., 1999), 从而成为风成砂岩的一个重要的鉴别特征; 这种特殊的显微钙结壳, 是在半干旱至干旱气候条件下, 由于相对较低的降雨量对区域性地下水面的补给, 在风成砂的地下水未饱和带中强烈的蒸发作用与蒸腾作用产生方解石饱和作用, 从而在风成砂颗粒间形成渗流带成因的方解石沉淀物, 最终形成图6-E的显微状钙结壳。总之, 将丰城堡剖面下沟组上部的块状砂岩解释为风成砂岩, 除了显微镜下较小的粒径(0.1~1.0 mm)、良好的分选性、较高的成熟度以及特征性的显微钙结壳这些证据以外(图 6-B, 6-C), 这些单层厚度可超过2 m的块状具大型交错层理的中细粒石英砂岩, 以及其中所夹的砾石层多为漂浮状产出的特点可归为旱谷沉积(图 6-C), 进一步说明将这些砂岩归为风成砂岩的相对合理性。

图6

Fig.6

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	图6 山丹丰城堡剖面下白垩统沉积相序列及层序地层划分Fig.6 Successions of sedimentary facies and sequence-stratigraphic divisions for the Lower Cretaceous at Fengchengpu section in Shandan County

丰城堡剖面600余米厚的中沟组, 沉积相序列与层序地层特征类似于肃南宋村和张掖鹦鸽嘴剖面, 包括2个三级层序, 第1个层序的底部发育厚30 m左右的冲积扇中细粒砾岩, 与辫状河砂岩地层一起组成三级层序的LAST单元, 第2个三级层序的LAST单元为厚度仅百米的辫状河砂岩地层组成, 2个三级层序的HAST单元均由滨浅湖砂泥岩地层构成(图 6-A), 其较为稳定的厚度分布和黄色色调, 亦代表了潮湿气候背景下的河流与湖泊沉积作用特征。

综上所述, 张掖地区的下白垩统, 在厚度较为稳定而且沉积相特征相对较为一致的中沟组之下, 发育了一个较为特殊的风成砂岩沉积序列(图 2)。如果根据中沟组中构成三级层序LAST单元的冲积扇砾岩和辫状河砂岩地层及HAST单元中的滨浅湖砂泥岩地层的灰黄色色调, 以及风成砂岩缺乏的特点, 将中沟组归为潮湿气候背景下的沉积, 那么, 图2所示的张掖地区分布局限的赤金堡组、以及分布较为广泛的下沟组红层地层组成的风成砂岩序列, 则应该代表一个干旱到半干旱气候背景下的沉积序列。所以说, 张掖地区的下白垩统, 特殊的沉积相构成所表征的层序地层序列, 尤其是图2所示的风成砂岩沉积序列, 成为在白垩纪典型温室效应时期特别的大气环流格局控制下、同时也受控于特殊的区域构造背景的陆相层序地层序列。

张掖地区下白垩统风成砂岩序列(图 2), 尽管符合今天许多学者(Shanley and McCabe, 1994; Plint et al., 2001; Arnott et al., 2002; Holz et al., 2002; Bridge, 2006; Ghazi and Mountney, 2009; Jinnah and Roberts, 2011; Hajek and Heller, 2012)所倡导的陆相层序地层模式, 尤其是陆相层序的非常规体系域划分如“ 低可容纳空间体系域(LAST)” 以及“ 高可容纳空间体系域(HAST)” (Olsen et al., 1995; Gibling et al., 2005; Catuneanu, 2006; Holbrook et al., 2006; Catuneanu et al., 2009), 但是, 由于在高可容纳空间体系域中发育风成砂岩, 所以, 该风成砂岩序列就代表了一个特别的形成和响应机制; 也就是说, 构成LAST单元的冲积沉积体系(冲积扇或洪积扇以及辫状河沉积)、以及组成三级层序HAST单元的湖泊沉积体系(在干旱和半干旱背景下发育滨湖相风成沙丘), 它们堆积所需的沉积物可容纳空间, 实际上为区域构造活动和特殊的气候效应相关的复杂过程所产生, 这个复杂过程包括:(1)能够调节沉积物供应量以及河流横剖面梯度的、作用在盆地内与河流物源区之间的差异性构造运动; (2)能改变河流排泄量和沉积物荷载平衡的气候旋回; (3)造成非沉积作用期、最终形成层序界面(图 5-C)的基准面下降过程。因此, 图2所示的张掖地区的风成砂岩序列, 应该解释为早白垩世早中期祁连山隆升过程所造成的幕式“ 雨影效应” 在山前凹陷产生对应的焚风效应的产物, 具体体现为以下4个阶段的响应过程:

第1阶段, 祁连山幕式隆升过程的地层学效应和沉积学响应。在早白垩世早期的赤金堡组沉积时期, 伴随着祁连山的幕式加载和隆升过程, 在山前的走廊盆地将对应着挠曲沉降而形成沉积物可容纳空间, 首先在具有前陆盆地性质的山前凹陷堆积冲积扇或洪积扇、以及辫状河之类的粗碎屑物沉积, 由于隆升的高度不足以产生雨影效应和山后的焚风效应(Sellwood and Valdes, 2006; 江新胜等, 2012), 来自于西南方向特提斯洋的海— 陆季风所带来的暖湿气流将造成较大的降雨量, 因此, 较大的河流径流量形成了山前凹陷的冲积扇、洪积扇和辫状河粗碎屑物沉积, 这些粗碎屑物沉积组成了三级层序的LAST单元。随着祁连山的继续隆升, 当其隆升到一定高度而阻止了西南方向的海— 陆季风向北运移的时候, 祁连山隆升过程所造成的“ 雨影效应” 将在位于山前凹陷的张掖地区产生明显的焚风效应, 从而造成一个干旱到半干旱的区域性气候条件, 形成以发育滨湖相风成沙丘为特征的三级层序的HAST单元。在白垩纪较为强烈的温室效应时期, 这种受控于祁连山隆升的区域性气候变化以及河流径流量变化的结果, 就形成了赤金堡组中下部的4个三级层序(图 2中的CH-1至CH-4; 图4); 在赤金堡组沉积晚期, 由于祁连山的加载隆升过程强度有所减弱, 在赤金堡组上部的两个三级层序(图 2中的CH-5至CH-6; 图4)的HAST单元中不发育风成砂岩。

第2阶段, 祁连山快速加载隆升过程的地层学效应和沉积学响应。就像Hallam(1985)认为的那样, 晚侏罗世至白垩纪的干燥气候在欧亚大陆南部的扩展, 可能是由于区域构造运动所造成的, 即冈底斯地块与北方大陆的碰撞拼接, 造成了青藏高原一定幅度的隆升而产生了雨影效应, 并在青藏高原东北方向即欧亚大陆南部产生焚风效应而造成了干燥性气候的扩展(Skelton, 2003; Sellwood and Valdes, 2006)。类似的状况可能发生在早白垩世中期下沟组沉积期走廊盆地中部的张掖地区, 因祁连山经过更加强烈的加载隆升过程已经隆升到一定高度, 从而阻止了来自于西南方向特提斯洋的海— 陆季风穿越祁连山或青藏高原东北部, 所以在祁连山山前凹陷产生明显的焚风现象而最终造成一个区域性的干旱气候条件, 沉积了下沟组的红层沉积物(图 2至图6), 在干旱湖泊的边缘发育更多的滨湖相风成砂岩。

第3阶段, 祁连山均衡稳定隆升期的地层学效应和沉积学响应。当祁连山进入均衡稳定隆升期的时候, 研究区域进入了早白垩世晚期的中沟组沉积期, 尽管祁连山还在继续隆升、同时在山前的张掖地区产生山前挠曲而形成了分布更加稳定的中沟组冲积体系和湖泊沉积体系(图 3; 图4; 图6), 但是, 祁连山的隆升过程趋于稳定, 隆升的幅度和强度相对变弱, 隆升的高度相对减小, 导致不足以产生雨影效应和焚风效应, 从而使研究区转变成潮湿气候背景, 堆积形成了早白垩世晚期的中沟组湖泊与冲积沉积体系。

第4阶段, 祁连山卸载过程的地层学效应和沉积学响应。在早、晚白垩世之交, 全球进入了一个岩石圈异常活跃的时期, 大洋高速扩张和大型火成岩省的发育是该时期的主要特征(Skelton, 2003; Sellwood and Valdes, 2006; 王成善等, 2009a); 在这样的全球构造背景下, 作为青藏高原东北缘边界的祁连山, 有可能从早白垩世的加载隆升过程逐渐转变成一个卸载过程。伴随着祁连山的卸载过程, 祁连山山前早白垩世的走廊盆地分布区域(图 1), 从早白垩世的山前挤压挠曲沉降背景逐渐转变为一个均衡地壳反弹的特殊构造背景, 这个均衡地壳反弹的背景最终造成区域性地壳抬升, 结果, 在研究区域不发育晚白垩世的沉积。

上述认识尽管是初步的认识, 但是, 基于层序地层学研究, 将地层的沉积相构成和地层堆积作用的复杂响应机制与区域构造活动和全球环境演变联系起来思考, 将为今后更加系统全面的研究提供进一步思考的途径和重要线索。

张掖地区的白垩系, 只发育下白垩统, 分布局限的赤金堡组和分布范围增大的下沟组形成一个特殊的风成砂岩沉积序列, 该序列以叠加在冲积体系粗碎屑岩上的滨湖相风成沙丘为特征, 代表了祁连山白垩纪隆升过程从幕式隆升到强烈隆升的沉积学响应, 风成砂岩的发育或多或少地代表了祁连山隆升过程产生的雨影效应的产物; 早白垩世晚期的中沟组, 则与祁连山稳定均衡隆升期相对应, 沉积了一套不发育风成砂岩的冲积体系和湖泊沉积体系的地层。在早白垩世与晚白垩世过渡时期, 全球进入到岩石圈活跃期, 祁连山及与其相连的青藏高原东北缘逐渐演变成一个卸载过程, 山前的河西走廊一带则经历了一个从地壳均衡反弹而进入地壳抬升的过程, 从而结束了早白垩世走廊盆地的发育历史, 在研究区域造成了上白垩统的缺失。因此, 研究区域白垩纪风成砂岩序列, 是特殊的全球气候和构造背景与区域构造活动双重控制下的特殊产物, 成为较为特征化的祁连山加载隆升过程的沉积学响应。