地 质

县域地质属中国北方华北地台大地构造单元，位置在鄂尔多斯的东翼，处于关山至六盘山褶皱带以东的鄂尔多斯台区。从地质年代上看，华北地台大约形成于19亿年前的远古时期。在古生代早期，由于地壳运动以升降为主，华北地台基本处于海浸过程之中。至晚奥陶纪，华北地台完全隆起成为陆地。以后大约经历1亿数千万年，又重新下沉。后因振荡频繁，地台多次发生海浸，时而为陆地，时而为大海，沉积发育成海陆交相的地层。至二叠纪时，华北地台再次隆起成陆地，形成含煤的海陆交替相石炭岩地层。中生代中期，地壳发生大规模的构造运动（燕山运动），并伴有大规模的岩浆活动。受其影响，华北地台开始分化，使今甘肃省这一带的陆地再次抬升，出现南北走向的贺兰山和六盘山。新生代后，因受喜马拉雅运动的影响，地壳升降活动更加剧烈，青藏高原陡升，海拔高度达到4000米，阻挡印度洋暖流的北上，使今中国北方一带气候异常干冷。剧烈的西北风把蒙古高原的沙土刮向东南。大风起时，黄尘滚滚，风中的沙粒在华北、西北东部飘落下来，盖在山顶、丘陵、河谷、湖泊地带，历经千万年，积少成多，厚度加大，最厚处在100米以上，最终形成一望无际的黄土平原。大约在第四纪晚期，即全新世，地质又处在新构造运动中，整个黄土平原出现中度挠曲和隆升，将原来黄土堆积的低平盆地抬升成为高起的表面完整的黄土高原。今子午岭从湖盆中上升为南北走向的长梁，也即桥山山脉。残积湖水冲破南部峡谷，向南流入泾水，形成马莲河、蒲河水系。全新世开始后，由于黄土本身质地疏松，河流长期浸蚀、冲刷，加上近晚期人类活动的影响，水土流失严重，使黄土高原逐渐解体，原来较为平坦的地面被切割成碎块，出现古（现）代浸蚀沟。许多浸蚀沟不仅切割堆积于浸蚀沟的黄土层，而且切穿红粘土而达于古老的基岩中，从而形成高原沟壑、梁峁、河谷、平川、山峦、斜坡并存的地理风貌。

县域在地质构造上属于内陆新华夏系统沉降带的构造盆地，最深层基底由震旦系片岩、片麻岩组成。上层为震旦系石英岩和矽质灰岩。还有寒武系和下奥陶统形成的碳酸盐岩。中奥陶统为绿色砂页岩，中上石炭统多为海陆交互相含煤建造,直接伏于中奥陶统之上。在此之上是二叠纪后的陆相沉积。二叠纪、三叠纪沉积岩厚度达3000米，为当时鄂尔多斯沉积的中心。自中元古代至第三纪各代，沉积岩总厚度达7000余米。

从白垩纪末期至第三纪间，由于长期浸蚀的作用，形成一个广阔的古剥蚀面，除其边缘局部沉积一些第三纪红土层外，大部直接被第四纪土状堆积物所覆盖。所以，白垩纪基岩的古剥蚀面是今黄土高原的下层基础。第四纪地层由下更新世的红粘土（午城黄土）、中更新世的老黄土（离石黄土）与砂砾层、上更新世的黄土（马兰土）至全新世的灰黄色薄层堆积物组成。土层厚度约在60米～240米之间。

以钻探调查为例，正宁县各地质年代地层状况是：

中生代

三叠纪　属瓦窑堡组上段。厚100米～170米，倾向西南，倾角18°。地层发育良好，化石较丰富，层序清楚。岩性为深灰至黄绿色长石砂岩夹砂质泥岩、泥质粉砂岩及灰黑色油页岩，中部夹有0.3米～0.5米厚的煤线及煤层。自下而上划分为下统刘家沟组、和尚沟组；中统纸坊组、铜川组；上统胡家村组、永坪组、瓦窑堡组。各组之间大多为整合接触。

侏罗纪　分布较广泛，尤其在盆地分区大面积分布。自下而上划分为下统富县组，中统延安组、直罗组、安定组，上统芬芳河组。其中直罗组、安定组累计厚约26米～122米，富县组厚1.8米～31米。延安组为主要含煤地层，厚4.5米～102米，倾向西，倾角3度至6度。岩性为灰绿、黄绿至灰白、灰黑色中粗粒长石砂岩夹页岩、泥岩、砂质泥岩及煤层，砂钙质胶结、中厚层结构。

白垩纪　本系志丹群之洛河组、华池组、环河组、罗汉洞组地层，在区内均有所见。而环河组、罗汉洞组断续裸露于河谷和子午岭山下。各组地层情况是：

洛河组　厚241米～266米，广布于全县地下，其顶板高程以15.3％的坡降由东向西倾斜，至镇原境又翘起。岩性为棕红、浅棕红交错层，间夹细砂岩和少量粗砂岩。碎屑矿物成份以长石、石英为主，云母次之，钙质与泥质胶结，结构疏松，岩相较为稳定，连续沉积于宜君组地层之上。

华池组　厚129米～179米，分布全县，以15.3％的坡降向南倾斜，北薄而南厚，岩性以棕红、紫红充填，岩相变化较大，但结构致密坚硬。

环河组　厚145米～363米，分布广泛，出露仅见于河谷。地层东西厚而中部薄。下部岩性以棕红、紫红色泥岩、页岩为主，夹少量灰色、灰绿色粉砂岩；上部以灰紫色泥、页岩为主；夹暗紫色、紫红色粉细砂岩。岩相变化不大。

罗汉洞组　厚233米，分布于子午岭至山河镇解家川一带。岩性以桔红、桔黄、浅灰、紫色中薄砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩组成。底部砂岩具大型交错层理，呈厚层块状，由钙、泥质作弱胶结，结构较为疏松。

新生代

第三纪　上新统泥岩厚126.39米，分布较广，但出露仅见于沟谷和山根，厚度由东向西逐渐变薄。本层属三趾马红土层，岩性以棕红、浅棕红、浅棕色泥岩与砂质泥岩为主，其中央有零散和成层的钙质结核，少数结成钙板。

第四纪　地层广泛分布，出露较齐全。分下更新统、中更新统、上更新统、全新统。

1. 下更新统

三门组　厚9米，主要分布于泾河河谷五级阶地之下。岩性以枯黄、棕黄色为主。下部为砂砾石层，呈灰白和桔黄色，具交错层理，属河床型。成份由灰岩、页岩、石英岩、石英砂岩、砂岩、钙质结核等组成。上部以棕色砂面粘土和砂质土为主，夹砂、砾石层和粉细砂层，可见水平层理。

午成黄土　厚30米～40米，出露于河谷、沟谷上游。西部厚而东部薄。颜色以浅棕黄为主，岩相稳定。土质成份由亚粘土、粉砂土组成，钙质含量高，成岩作用强，并夹有大量钙质结核。

2. 中更新统

分布甚广。主要为冲积、风积两类成因。各组地层状况依次为；

下冲积层　厚70米，主要分布于泾河四级阶地。岩性主要为灰白及灰黄色砾石层，砂层夹褐色粘土和亚砂土层。砂石成份以泥岩、砂岩为主，并含少量钙质结核及灰岩，局部是半胶状态。

离石黄土下部　厚50米～86米，广泛分布于河间区，出露于沟谷坡地。成份以棕黄、浅棕黄色粘土、亚砂土为主，夹5层～10层棕红、褐红色古土壤和灰黄色钙质结核层，有的地方该层高出河面50米左右。

上冲积层　厚9米，分布于泾河三级台地。下部岩性为灰白、灰黄色砂、砾石层，砾石以石英，灰岩为主，砂、泥岩次之，并夹少量火成砾石。上部为灰黄色、褐黄色亚砂土，含零星钙质结核，并加薄层钙板，密实而半坚硬，具有水平层理。

离石黄土上部　厚30米～57米，广泛分布于三级台地以上的河间地区。出露于沟谷陡坡上。岩性为浅黄、灰黄色砂质黄土，间夹3层～4层棕红色、褐红色古土壤层，单层厚l米～2米，间隔7米～16米。黄土颗粒组分，各地变化不大，平均含砂粒16％，含粉粒67%，含粘粒17％。

3. 上更新统

此地层在全县比较发育，其成因为河流相的冲积层和风成黄土（即马兰黄土）两类。

冲积层　厚10米～30米，分布于诸河沿岸二级阶地，属萨拉乌苏组。底部岩性为灰白、灰黄、褐黄色砂砾石层，成份以泥岩、灰岩、石英岩为主，钙质结核和火成岩次之。中部为亚砂土夹砂砾石层，结构松散。上部为灰黄、褐黄色亚粘土，具水平层理，并加粘土淤泥条带和细砂薄层。

马兰黄土　厚5米～20米，广泛披盖于二级阶地及其以上的河间、塬面、山岭，土层为浅黄色砂质黄土，质地均一，结构松散。其颗粒成份，据20个土样分析，平均为：砂粒占16％，粉粒占66.4％，粘粒占16.8％。

4. 全新统

冲积层下部　厚10米～15米，分布于川谷一级阶地，沿河两侧作带状布展。岩性下部为灰黄色亚砂土，砂石成份以泥岩、页岩和钙质结核为主。泾河区砾石成份中，还有灰岩、火成岩、石英岩等。上部为亚砂土，质地均一，较疏松，局部夹透明状砂粒石层，具有明显的二元结构特征。

冲积层上部　厚2米～5米，分布于河漫滩地，岩性主要为灰色、灰黄色砂砾，卵石成份以砂岩、泥岩为主，含少量灰岩、火成岩。部分地区则以泥岩、页岩和钙质结核为主。