西天山早石炭世構造環(huán)境：大哈拉軍山組底部沉積地層學證據(jù)①

白建科 李智佩 徐學義 李 婷

（1.中國地質調查局西安地質調查中心 西安 710054；2.國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室西安地質調查中心 西安 710054）

我國新疆境內的西天山造山帶位于中亞造山帶西南緣，經(jīng)歷了古生代多地體之間的多期碰撞、增生構造事件，不但是典型的增生型造山帶，也是全球顯生宙大陸地殼生長最為顯著的地區(qū)［1-5］。西天山伊犁地區(qū)廣泛出露早石炭世大哈拉軍山組火山—沉積巖系，巖石組合主要為流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖及正常沉積的陸源碎屑巖和碳酸鹽巖［6］。該套火山—沉積巖系蘊含豐富的礦產資源，比如，阿吾拉勒地區(qū)查崗諾爾、備戰(zhàn)和智博等大型磁鐵礦床的賦礦圍巖為大哈拉軍山組中基性火山熔巖［7］；著名的阿希大型金礦床產于大哈拉軍山組陸相中基性—中酸性火山巖中［8］；近年來新發(fā)現(xiàn)的與火山成因有關的塊狀硫化物（VMS）礦床也產于大哈拉軍山組火山巖系中［9］?？梢?，西天山早石炭世大哈拉軍山組火山巖與成礦關系密切，且產出有重要的不同類型礦床。因此，這套火山—沉積巖系一直以來備受國內外地質學家的關注。盡管眾多地質學者針對西天山不同地區(qū)的大哈拉軍山組開展了大量工作，就其火山巖部分進行過巖石學、地球化學、年代學及含礦性等方面的研究。但迄今為止，西天山大哈拉軍山組火山—沉積巖系形成大地構造環(huán)境仍存在很大的爭議：部分學者不但認為大哈拉軍山組玄武質巖漿形成于碰撞后板內裂谷環(huán)境，其形成與古地幔柱的活動有關，其中的基性巖源于軟流圈地幔和巖石圈地幔的混合［9-12］，而且認為西天山石炭紀火山—沉積盆地中的金、鐵、錳、銅等礦床的容礦火山巖形成于區(qū)域松弛拉張背景下，是碰撞后裂谷早期階段的產物［13-14］。部分學者認為：西天山石炭紀火山巖（大哈拉軍山組）具有典型陸緣弧巖漿或島弧地球化學特征，代表古南天山洋洋殼向伊犁一中天山板塊下俯沖所形成的火山島弧，該島弧可能持續(xù)演化到晚石炭世早期［15-18］。還有部分學者認為：西天山大哈拉軍山組火山巖可能形成于具有元古代陸殼基底的活動大陸邊緣弧后拉張環(huán)境［19］。綜上所述，目前關于西天山伊犁地區(qū)石炭紀火山—沉積巖系構造環(huán)境的觀點可以歸納為大陸裂谷環(huán)境、活動大陸邊緣陸緣弧或島弧環(huán)境、弧后盆地環(huán)境。

前人在對西天山早石炭世大哈拉軍山組形成構造環(huán)境的研究過程中，多是基于火山巖地球化學和同位素年代學研究，很少針對大哈拉軍山組中的沉積巖部分開展研究，因此，本文嘗試著從新疆西天山特克斯縣城東南約8 km處大哈拉軍山組建組剖面入手，從其底部沉積巖巖性特征、地層序列及沉積環(huán)境的角度來探討其形成構造環(huán)境，特別是對大哈拉軍山組底部區(qū)域性角度不整合、自下而上的退積型沉積序列及扇三角洲相到淺海相轉變的識別與發(fā)現(xiàn)，使我們能從一種新的視角（沉積學）來探討其形成構造環(huán)境，以此來重新認識石炭紀天山造山帶構造演化歷史。

1 地質背景

西天山造山帶以伊犁（中天山）北緣斷裂、尼古拉耶夫線—那拉提山北緣斷裂、中天山南緣斷裂、塔里木北緣斷裂為界，自北向南可分為北天山弧增生地體、伊犁地塊北緣活動陸緣、伊犁地塊、伊犁地塊南緣活動陸緣、中天山復合弧地體、西天山增生楔和塔里木北緣被動大陸邊緣［5］。西天山伊犁地塊夾于中天山北緣斷裂和南部尼古拉耶夫—那拉提山北坡斷裂之間，呈楔形向東尖滅（圖1），其南北兩側均發(fā)育古生代造山帶。石炭紀大哈拉軍山組火山活動強烈，形成了巨厚的火山—沉積巖系建造，角度不整合覆蓋于前寒武紀結晶基底或前石炭紀變質基底之上。區(qū)域上，主要分布于博羅科努山南坡、那拉提山、阿吾拉勒山、昭蘇縣和特克斯縣北的伊什基里克山南坡及特克斯縣南的大哈拉軍山一帶［6］。石炭紀地層分布廣泛，自下而上可劃分為四套巖石組合：大哈拉軍山組（C1d）→阿克沙克組（C1a）→伊什基里克組（C2y）→東圖津河組（C2d）。大哈拉軍山組巖石組合為玄武巖、安山巖、流紋巖、粗面巖、火山碎屑巖、碎屑巖及少量灰?guī)r；阿克沙克組巖石組合為：粗碎屑巖、細碎屑巖、生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r；伊什基里克組巖石組合為玄武巖、流紋巖、少量安山巖及火山碎屑巖；東圖津河組巖石組合為海陸交互相砂巖、細砂巖夾砂礫巖及泥灰?guī)r。各組合之間為整合接觸關系?？傮w反映石炭紀伊犁地區(qū)沉積盆地由火山噴發(fā)—正常沉積的充填過程和由海侵到海退的沉積環(huán)境變化。

2 地層格架

圖1 西天山伊犁地區(qū)大地構造簡圖Fig.1 Sketch tectonic map of Yili area，western Tianshan

大哈拉軍山組廣泛分布于西天山伊犁地塊南北緣及中部，區(qū)域地層厚度、巖石組合、火山噴發(fā)旋回等差異明顯，但都與下伏的元古宙或早古生代地層呈角度不整合接觸［11］。巖石組合主要為流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖及正常沉積的陸源碎屑巖和碳酸鹽巖。在分析大哈拉軍山組火山—沉積地層層序、沉積序列［20］、沉積構造轉換界面、沉積超覆特征及其空間配置關系等要素的基礎上，建立了其在伊犁地區(qū)的區(qū)域地層格架，從而更好地反映出伊犁早石炭世火山—沉積盆地充填序列及其內部結構。從垂直盆地南北向的大哈拉軍山組地層柱狀對比（圖2）可以看出，在盆地內部和邊部，地層層序和厚度有很大的差異，并具有明顯的不對稱性。

盆地北部博羅科努山南坡一帶，大哈拉軍山組分別角度不整合于早古生代奧陶紀呼獨克達坂組（O3h）厚層狀灰?guī)r和志留紀尼勒克河組（S1n）紫紅色細碎屑巖之上。剖面A和B底部均發(fā)育一套碎屑巖組合，沉積序列垂向上表現(xiàn)為礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、細碎屑巖，反映出遞進拉伸的沉積構造背景。剖面A底礫巖之上為安山巖、玄武安山巖、夾安山質凝灰?guī)r夾正常沉積砂巖，向上出現(xiàn)安山質火山角礫巖、集塊巖及砂巖，頂部為玄武安山巖、安山巖，其中玄武巖、玄武安山巖中見到黃鐵礦化、黃銅礦化。剖面B底礫巖之上為英安質玻屑凝灰?guī)r與英安質含角礫凝灰?guī)r互層，中部為淺肉紅色流紋巖夾灰紫色安山質晶屑凝灰?guī)r、英安質角礫凝灰?guī)r，頂部為紫紅色英安巖、淺灰色英安質含角礫凝灰?guī)r。

盆地中部烏孫山一帶，大哈拉軍山組地層厚度較盆地南北兩側明顯變厚，剖面未見底。剖面C下部為杏仁狀安山巖、英安巖、流紋巖、玄武巖的火山噴發(fā)韻律，向上出現(xiàn)晶屑凝灰?guī)r、砂巖與玄武巖互層；中部整體為一套火山角礫巖，成份由中酸性逐漸過渡為基性；上部為流紋巖、英安巖及少量玄武巖，頂部為安山巖與安山質晶屑凝灰?guī)r，夾薄層流紋巖，體現(xiàn)了從中酸性—基性—中性—酸性的火山噴發(fā)旋回。剖面D下部為安山巖、流紋巖、少量玄武巖及安山質晶屑凝灰?guī)r；中部為英安巖、安山巖、安山質含角礫凝灰?guī)r及英安質晶屑巖屑凝灰?guī)r；上部為大套玄武巖，體現(xiàn)了從中性—酸性—中酸性—基性噴發(fā)旋回。

盆地南部科克蘇河流域、阿登套一帶，大哈拉軍山組超覆不整合于青白口紀庫什臺群（Qbks）大理巖之上。剖面E下部為安山巖、中性角礫熔巖、含角礫凝灰?guī)r，上部為含礫砂巖、安山巖、英安巖、砂巖。剖面F下部為一套厚約100 m的粗碎屑巖沉積，礫石成份大部分是灰?guī)r、白云巖、大理巖，少量為花崗巖，底礫巖之上為英安巖、安山巖、安山玢巖、粗面安山質凝灰?guī)r、安山質角礫巖。

從大哈拉軍山組區(qū)域地層分布及其內部地層序列來看，大哈拉軍山組底部粗碎屑巖在盆地南北兩側均超覆沉積于下伏地質體之上，且底部均發(fā)育一套扇三角洲相的底礫巖，向盆地方向碎屑巖粒度逐漸變細，進而形成了下粗上細的正常沉積粒序，總體上表現(xiàn)為退積型地層結構，說明石炭紀大哈拉軍山組形成于明顯的區(qū)域張裂環(huán)境。隨著拉張—裂陷作用的進一步加劇，開始爆發(fā)大規(guī)模的火山活動，首先在盆地中部形成巨厚的火山—沉積巖組合，向盆地兩側方向，地層厚度逐漸減薄，反映了裂谷盆地早期階段沉積充填過程。

3 巖石組合及地層序列

大哈拉軍山組建組剖面位于新疆西天山特克斯縣城東南約8 km處科克蘇河谷大哈拉軍山，野外對其進行了詳細的地層剖面測制。大哈拉軍山組（C1d）角度不整合覆蓋于青白口紀庫什臺群（Qbks）灰白色厚層狀白云質灰?guī)r、大理巖之上，下伏于阿克沙克組（C1a）淺海相碳酸鹽巖之下（圖3）。1∶20萬昭蘇幅［21］根據(jù)建組剖面細砂巖夾層中發(fā)現(xiàn)的層孔蟲和盧木Calamites sp.及其與上下地層的接觸關系確定其為下石炭統(tǒng)。建組剖面巖石組合主體為陸源粗碎屑巖、細碎屑巖、碳酸鹽巖、凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r、安山巖、安山玄武巖、杏仁狀安山巖、安山質集塊巖、輝石安山巖和角礫巖。根據(jù)剖面中巖石組合、地層序列、火山噴發(fā)旋回等特征，將剖面分為2部分：底部和上部（圖3a）。

剖面底部（圖3b）為一套碎屑巖—碳酸鹽巖組合，最底部發(fā)育大套礫巖（圖版I-a），砂質膠結，礫石成份復雜（圖版I-b），主要為脈石英、燧石、大理巖、白云質灰?guī)r、火山巖、砂巖，少量花崗巖，分選、磨圓均較差，大小2×3 mm～1×2 m，這套礫巖代表了盆地開啟階段陸相磨拉石的快速就地沉積過程。向上逐漸過渡為灰色中—厚層狀礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖與砂巖互層，發(fā)育正粒序層理（圖版I-c）、斜層理，構成5個正粒序旋回（圖版I-d）。再向上逐漸過渡為灰綠色薄層狀細砂巖、粉砂巖、泥巖，泥巖中夾砂巖透鏡體或條帶，橫向上斷續(xù)延展，透鏡體大小1×3 cm～20×60 cm，（圖版I-e），灰黑色薄層狀泥巖中見到層孔蟲化石。泥巖中夾厚約1 m的紫紅色安山巖，斑狀結構，塊狀構造。斑晶為主要為斜長石，含量約為15%左右，少量石英，含量約為3%，斜長石發(fā)生綠簾石化；其次含有少量綠泥石化的角閃石（＜3%），基質含量約70%±。灰綠色薄層狀泥巖之上為灰—灰黑色薄層狀含燧石結核（或條帶）泥晶灰?guī)r，灰?guī)r中燧石條帶非常發(fā)育（圖版I-f），而且燧石形狀極其不規(guī)則，呈枝杈狀、網(wǎng)格狀等。

圖2 西天山伊犁地區(qū)早石炭世大哈拉軍山組地層柱狀對比圖Fig.2 Stratigraphic correlation of Early Carboniferous Dahalajunshan Formation in the Yili area，western Tianshan

圖3 西天山特克斯地區(qū)大哈拉軍山組綜合巖性柱狀圖Fig.3 Integrated lithologic histogram of the Dahalajunshan Formation in the Tekesi area，western Tianshan

剖面上部主要以火山巖、火山碎屑巖為主，沉積碎屑巖呈夾層的形式出現(xiàn)，沉積巖粒度較小，砂—粉砂級，且火山巖屑成份含量較高，伴隨強烈的火山活動，該時期堆積大量的火山巖和火山碎屑巖，巖石組合為含角礫安山玄武巖—粉砂巖—杏仁狀安山巖—安山質集塊巖—輝石安山巖—凝灰質砂巖—含角礫輝石安山巖。在詳細分析大哈拉軍山組沉積—火山巖巖性、巖相、構造等變化規(guī)律的基礎上，建立了建組剖面上部的火山—沉積序列，并劃分了火山噴發(fā)韻律，其屬多韻次噴發(fā)。第一韻次：中基性噴溢，巖性為安山巖、杏仁狀安山巖，安山玄武巖，其中玄武安山巖（圖版I-g）：灰黑色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶主要有斜長石（15%），單斜輝石（10%）。斜長石呈自形板狀，長寬比為1∶1～4∶1，發(fā)育聚片雙晶，有時具環(huán)帶結構，發(fā)生綠簾石化，常被碳酸鹽不同程度交代。單斜輝石呈自形短柱狀，粒度在0.4 mm×0.5 mm±，多發(fā)生陽起石化、綠泥石化?；|由斜長石微晶、火山玻璃及鐵質礦物組成，有時含有少量輝石微晶呈半平行定向排列，其間充填有火山玻璃、鐵質礦物。中基性噴發(fā)規(guī)模小，屬陸相噴發(fā)，噴發(fā)巖形成后，海侵擴大，形成陸—海相沉積巖層；第二韻次：小規(guī)模間歇性中性噴發(fā)，夾雜在沉積巖中，屬動蕩環(huán)境；第三韻次：以噴溢相輝石安山巖開始，中性凝灰質礫巖結束，噴發(fā)活動是逐漸加強的；第四韻次：規(guī)模擴大，以爆發(fā)相安山質角礫巖開始，凝灰質粗—細砂巖結束，海侵逐漸擴大；第五韻次：以輝石安山玢巖（圖版I-h）開始，輝石安山巖，斑狀結構，塊狀構造，斑晶主要為斜長石及少量輝石，斜長石呈自形長板狀、寬板狀，含量約為25%～30%，粒徑為 0.1～0.8 mm，長寬比在 1∶1～3∶1之間，發(fā)育聚片雙晶，有時具環(huán)帶結構。斜長石常被碳酸鹽不同程度交代，具弱的絹云母化。輝石為單斜輝石，呈自形短柱狀、長柱狀，含量約為10%～15%，粒度在0.4 mm×0.2 mm±，基質為交織結構，單斜輝石、鐵質礦物等充填于斜長石微晶之間。斜長石微晶呈短柱狀略具定向性排列。杏仁狀輝石安山玢巖結束后，為安山質集塊巖、火山角礫巖，集塊或角礫大小1～30 cm（3%～5%），成份為安山巖?；鹕絿姲l(fā)強度、規(guī)模均較大，巖石的碳酸鹽化說明海水逐漸加深，屬富含二氧化碳的淺海環(huán)境。越向上，安山質角礫巖厚度愈大，噴發(fā)強度遞增，顯然這是達到了高潮。

4 底部沉積相

根據(jù)大哈拉軍山組底部巖石成分、結構、典型沉積構造等特征，將大哈拉軍山組底部劃分為扇三角洲相和淺海相兩種沉積相類型，其中扇三角洲相又分為扇三角洲平原亞相、扇三角洲前緣亞相、前扇三角洲亞相。淺海相主要為碳酸鹽巖臺地亞相（圖3b）。

4.1 扇三角洲相

扇三角洲是以沖積扇為供應物源、以底負載方式搬運，在活動的扇體與穩(wěn)定水體交界地帶沉積的近源含礫石的粗粒三角洲［22］。大哈拉軍山組最底部粗碎屑巖超覆沉積于青白口紀庫什臺群（Qbks）灰白色厚層狀白云質灰?guī)r、大理巖之上。通過其沉積特征和空間展布形態(tài)分析，確定大哈拉軍山組最底部為扇三角洲相，可明顯地分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲三部分。

4.1.1 扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原為扇三角洲的水上部分，其結構特征和沉積構造表現(xiàn)為沖積扇環(huán)境，以粗粒、泥石流和沉積物重力流為特征［27］。巖石組合以礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖為主，夾少量細砂巖。成熟度較低，礫巖中礫石成份主要為脈石英、燧石、大理巖、白云質灰?guī)r、火山巖、砂巖，少量花崗巖，含量約80%，大小2×3 mm～1×2 m，個別礫石可達2×3 m，分選較差、呈次棱角—次圓狀；填隙物為粗砂巖，顆粒支撐。沉積構造多以塊狀層理、遞變層理為主，交錯層理不發(fā)育。礫巖層厚度在橫向上極不穩(wěn)定，呈透鏡體或楔狀體向盆地中心方向尖滅。

4.1.2 扇三角洲前緣亞相

扇三角洲的水下部分，靠近扇三角洲平原部分有時可能露出水面，是扇三角洲發(fā)育最好的部分［27］。大哈拉軍山組底部扇三角洲前緣可進一步劃分出水下分流河道和河道間兩個微相。

水下分流河道微相：水下分流河道沉積為平原環(huán)境中間災變期形成的扇面河道在水下的延伸，巖石組合為灰色中—厚層狀礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖與砂巖互層，由下到上，礫石含量逐漸變小，粒序層理清晰，總體構成下粗上細的正粒序層序（圖版I-c），偶見10～30 cm的反粒序，底部存在底沖刷面，向上粒度逐漸變細，由礫巖、含礫粗砂巖過渡為細砂巖、粉砂巖。含礫粗砂巖、粗砂巖中發(fā)育交錯層理、斜層理、楔狀層理。單一河道砂體呈透鏡狀，最大厚度2.5～3 m，橫向延伸數(shù)十米即變薄甚至尖滅。多個礫巖、含礫粗砂巖透鏡體在縱向上相互疊置而形成厚達數(shù)十米的砂體，構成5個正粒序旋回（圖版I-d）。

河道間微相：該微相主要由淺灰色、灰色薄層狀泥巖、粉砂巖組成，并夾薄層細砂巖，發(fā)育塊狀、水平層理。泥巖頂部直接與分流河道中砂礫巖接觸，兩者之間存在明顯的底沖刷面。由于分流河道改道頻繁和強烈的沖刷作用，這些沉積下來的細粒物質被沖刷削截減薄，甚至完全被沖刷掉。因此河道間細粒沉積物厚度較薄，約為5～10 cm（圖版I-d），且橫向延伸不連續(xù)，多呈透鏡狀夾于水下分流河道砂礫巖中。

4.1.3 前扇三角洲亞相

位于扇三角洲的最前端，處于扇三角洲與正常海相過渡地帶，在較深水環(huán)境、能量較弱條件下懸浮物質垂向加積而成［27］，剖面中巖性主要為灰色、深灰色粉砂質泥巖、泥巖，夾薄層狀細砂巖條帶，發(fā)育水平層理、透鏡狀層理（圖版I-e）。

4.2 碳酸鹽巖臺地相

剖面上巖性組合為灰—灰黑色薄層狀含燧石結核（或條帶）泥晶灰?guī)r，發(fā)育水平層理、波狀層理、低角度斜層理?；?guī)r中燧石條帶非常發(fā)育，而且其形狀極其不規(guī)則，呈枝杈狀、網(wǎng)格狀等（圖版I-f）。巖石組合指示其形成于淺海碳酸鹽巖臺地相，灰?guī)r中的燧石條帶是后期硅質熱液交代的產物。

總體來說，大哈拉軍山組底部自下到上依次發(fā)育礫巖、粗砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、碳酸鹽巖、安山巖。沉積學和層序序列分析顯示，該組底部的陸源碎屑巖建造組合形成于扇三角洲沉積環(huán)境，并可進一步劃分出扇三角洲平原、扇三角洲前緣、前扇三角洲3個亞相，再向上出現(xiàn)的含燧石結核（或條帶）泥晶灰?guī)r形成于淺海碳酸鹽臺地環(huán)境。這種沉積物由粗到細、水體由淺到深，沉積環(huán)境由陸相變?yōu)楹Ｏ嗟牡貙映涮钚蛄?，反映了一種裂陷拉伸的動力學背景［23-25］。

5 構造環(huán)境

西天山早石炭世大哈拉軍山組火山—沉積巖系作為該地區(qū)重要的賦礦層位，其形成構造環(huán)境一直以來是國內外地質學家爭論的焦點。部分學者通過大哈拉軍山組中火山巖巖石地球化學分析，認為其形成于陸緣弧或島弧構造環(huán)境［18］，但對這套火山—沉積巖系形成機理仍存在爭議，是代表南天山洋洋殼向北俯沖所形成的［15］，還是北天山洋洋殼向南俯沖所形成的［17］，或者是南、北天山洋盆同時向伊犁地塊下俯沖所形成的［16］。而另一部分學者也是通過大哈拉軍山組火山巖巖石地球化學分析，認為巖漿形成和演化過程中經(jīng)歷了不同程度的地殼混染作用，形成類似于島弧環(huán)境火山巖的地球化學信息，但其中玄武巖屬堿性序列，而不是島弧環(huán)境的鈣堿性序列，其很有可能形成于大陸裂谷構造環(huán)境［11-12］或弧后裂谷環(huán)境［19］。還有部分學者對賦存于大哈拉軍山組中的金、鐵、錳、銅等礦床研究，認為這些容礦火山巖形成于區(qū)域松弛拉張背景下，是伊犁裂谷早期階段的產物［13-14］。

作為構造活動和古地理演變最為敏感產物的扇三角洲，一般以出現(xiàn)大量的礫巖、砂礫巖和砂泥質礫巖為典型特征，其分布位置主要在盆地邊緣臨近高差大、坡度陡的隆起帶區(qū)，代表一種構造上相對不穩(wěn)定的沉積環(huán)境，而這種不穩(wěn)定的沉積環(huán)境往往與盆地邊緣斷裂活動密切相關［26］。扇三角洲廣泛分布于不同類型的構造盆地中，其中產于裂谷盆地的扇三角洲充填序列表現(xiàn)為：扇三角洲相→海（湖）相的退積型充填序列，如東非裂谷和貝加爾裂谷［27］。

圖4 西天山伊犁地區(qū)早石炭世大哈拉軍山組沉積構造演化示意圖Fig.4 Sketch map of sedimentary structural evolution of Dahalajunshan Formation in the Yili area，western Tianshan

泥盆紀后期，隨著北天山洋和南天山洋閉合，博羅科努早古生代陸緣弧與南部南天山古生代邊緣海盆和額爾賓山晚古生代殘余盆地隆起成山，與伊犁微板塊（陸塊）相拼貼，構成伊犁石炭紀火山—沉積盆地的雛形［14］。西天山伊犁地塊自早石炭世早期開始，擠壓后松弛階段上地幔隆起，致使盆地伸展裂陷作用加強（圖4），廣泛發(fā)育下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組及同期層位的火山—沉積巖系角度不整合覆蓋于各種類型和時代的基底之上，且下伏基底均發(fā)生不同程度的變質或變形作用。這一區(qū)域性角度不整合代表著西天山新構造旋回的開始，大哈拉軍山組底部普遍發(fā)育粗碎屑巖超覆不整合于盆地基底之上，主要為巨礫巖、礫巖、含礫粗砂巖，礫石大小懸殊，一般為2×3 mm～1×2 m，個別礫石可達2×3 m，分選較差、呈次棱角—次圓狀，填隙物為粗砂巖，顆粒支撐。上述典型的底礫巖特征反映大哈拉軍山組早期裂陷盆地邊緣處于十分不穩(wěn)定的差異升降狀態(tài)，預示著即將爆發(fā)大規(guī)模的火山活動。

從空間分布來看，大哈拉軍山組底部礫巖往往分布于伊犁地塊石炭紀盆地的邊緣，形成于扇三角洲沉積環(huán)境，例如伊犁地塊北緣的伊寧縣北和尼勒克地區(qū)、伊犁地塊南緣特克斯地區(qū)。扇三角洲的發(fā)育與盆地邊緣系統(tǒng)沉積期的大型斷裂帶相伴，其形成與演化正是伸展背景下擴張沉陷引起的差異地勢所導致的［28］。底部礫巖向上逐漸過渡為含礫粗砂巖、粗砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、泥晶灰?guī)r，這種礫巖規(guī)模逐漸變小，沉積物粒度相對變細的特征反映當時海侵作用逐漸增加，水體變深。沉積環(huán)境同樣經(jīng)歷了扇三角洲平原—扇三角洲前緣—淺海相的演變。這種細粒沉積物向盆地邊緣的超覆，指示裂陷拉伸作用不斷加劇，盆地范圍在不斷地擴大，造成沉積物由陸緣碎屑巖逐漸過渡為碳酸鹽巖，在沉積相上形成了向上變深的序列。隨著盆地裂陷作用的加劇，盆地開始爆發(fā)大規(guī)模的火山活動?；鹕綆r巖石組合表現(xiàn)為安山巖、安山玄武巖、杏仁狀安山巖、安山質集塊巖、輝石安山巖和角礫巖。凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r、安山巖、安山玄武巖、杏仁狀安山巖、安山質集塊巖、輝石安山巖和角礫巖。大哈拉軍山組玄武質巖漿的Mg#值為0.34～0.69（Mg#=Mg2+／（Mg2++Fe2+）），平均為 0.53，暗示基性巖漿受到地殼物質的混染，與遭受地殼混染的納米比亞Etendeka溢流玄武巖的分配形式極為相似，形成于板內裂谷環(huán)境，與天山古生代洋盆最終閉合后區(qū)內巖石圈劇烈拉伸作用密切相關［12，29］。而且從伴生的大量陸源碎屑巖，特別是其下部發(fā)育的近源粗碎屑巖及夾層，并嚴格受盆地邊緣斷裂控制來看，它們是屬于斷陷裂谷型陸相—濱淺海—海陸交互相環(huán)境的產物，而且與新疆同期的博格達石炭紀擴張裂谷型火山巖系相一致［30］。因此，西天山大哈拉軍山組沉積作用和火山活動的演化反映出一個完整的主動裂谷充填過程，暗示著天山古生代洋盆于早石炭世之前已經(jīng)閉合。早石炭世大哈拉軍山組火山—沉積建造由陸相向海相轉化的退積型沉積序列，反映的是一種遞進的伸展裂陷過程，其形成于碰撞后裂谷環(huán)境。

6 結論

（1）西天山早石炭世大哈拉軍山組建組剖面巖石組合主體為陸源粗碎屑巖、細碎屑巖、碳酸鹽巖、凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r、安山巖、安山玄武巖、杏仁狀安山巖、安山質集塊巖、輝石安山巖和角礫巖。根據(jù)剖面中巖石組合、地層序列、火山噴發(fā)旋回等特征，可以分為底部和上部2部分；

（2）大哈拉軍山組底部巖石組合自下到上依次發(fā)育礫巖、粗砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、碳酸鹽巖、安山巖。根據(jù)沉積學和層序序列分析，大哈拉軍山組底部可劃分為扇三角洲相和淺海相2種沉積相類型，其中扇三角洲相又分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣、前扇三角洲3個亞相，淺海相主要為碳酸鹽巖臺地亞相；

（3）大哈拉軍山組火山—沉積巖系與下伏地質體之間存在廣泛的區(qū)域性角度不整合接觸關系，底部碎屑巖由下到上粒度逐漸變細、水體逐漸加深，沉積環(huán)境由陸相變?yōu)楹Ｏ?，反映了一種裂陷拉伸的動力學背景。暗示著天山古生代洋盆于早石炭世之前已經(jīng)閉合，大哈拉軍山組火山—沉積建造形成于碰撞后裂谷環(huán)境。

致謝 參加野外工作的還有中國地質調查局西安地調中心馬中平研究員、孫吉明工程師、唐卓工程師、朱濤工程師、長安大學研究生茹艷嬌等，在此一并感謝。

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