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天水-秦安地区位于青藏高原北部重要的昆仑山-西秦断裂带和祁连山-海源-六盘山断裂带交汇处，也是青藏高原与黄土高原接壤地带，其新生代沉积较完整的记录了青藏高原东北缘构造变形过程和古气候变迁历史。本文通过对其新生代地层序列、沉积体系、沉积相和沉积环境及其沉积对构造活动的响应等广泛野外考察和大量室内研究，结合周边已取得的沉积-构造资料，主要获得了以下认识：1、天水盆地经历三幕式构造演化，第一幕：古近纪天水地区岩石圈发生旋转拉伸变薄，天水盆地沉积一套山麓洪积扇相棕红色砂岩，源于地幔热源的钾霞橄黄长质火山岩喷溢而出。第二幕：新近纪岩石圈旋转拉伸停止，转变为挤压凹陷盆地的演化，该期构造作用使古近纪沉积强烈变形，并使西秦岭与华家岭隆起之间形成新近纪统一的沉积盆地，新近系地层超覆不整合于老的老地层之上，说明至少此时印度板块与欧亚大陆碰撞的远程效应已传递到达本区。第三幕：3.6Ma左右天水盆地进入了青藏运动A幕，天水盆地南部地区再次凹陷。2、天水盆地新生代沉积物根据岩性、沉积结构和构造，划分出21个岩相和冲积扇、宽浅湖泊、洪泛平原和河流四种沉积环境。同时将新近系地层从下而上划分为“下红层”、“斑马层”、“上红层”和“上绿层”四个单元，结合化石和古地磁测量结果，其磁性地层年代分别为＞9.23Ma、9.23-7.1Ma、7-1-3.6Ma、3.6Ma-1.4Ma。3、对秦安郭嘉新近纪外貌类似于黄土-古土壤序列的地层经过沉积结构和构造、地球化学组成、生物化石组合等分析，表明郭嘉一带新近系沉积序列属盆地边缘洪泛平原水下沉积与气下环境成壤作用改造的交互产物，而非风成堆积产物。4、古近纪在天水盆地局部地区沉积一套山麓洪积扇相紫红色粗碎屑岩。新近纪来自西秦岭的物质广泛沉积于天水盆地，并从盆地南部山前凹陷向北至广阔盆地洪泛平原带沉积厚度迅速变薄，沉积物粒径变细，沉积相水平分异明显。15.6MaB．P．以来经历了四个阶段的沉积演化过程：15.6-9.23Ma洪泛平原和河流沉积，沉积以红色泥岩与钙质泥岩或钙质层(calcrate)韵律互层为主的“下红层”；9.23-7.1Ma盆地广泛接受湖侵，沉积灰绿色泥灰岩与红色泥岩互层的“斑马层”；自7.1Ma开始湖泊大范围退缩、盆地广大地区转变为洪泛平原沉积，7.1-3.6Ma形成以红色泥质层和粉砂层为主的“上红层”沉积，并且在其顶部局部地区出现膏盐沉积；3.6Ma左右受青藏高原强烈隆升的影响，在靠近西秦岭的盆地南部再次断陷成湖，3.6Ma-1.4Ma沉积灰绿色泥岩与蓝灰-灰白泥灰岩互层的“上绿层”；约1.4Ma左右青藏高原强烈隆升使该区结束湖泊发育史，此后该区转为上升剥蚀、河流阶地演化以及接受风尘黄土沉积阶段。