新疆東天山石灰窯-沙爾喬克一帶奧陶系

初建朋 韓永 孫玉潔 方美樂 孫榮濤

摘? ?要：石灰窯等地發(fā)現(xiàn)奧陶紀(jì)藻類化石，導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)原確立的巖石地層單位解體并重新厘定。經(jīng)野外地質(zhì)調(diào)查和區(qū)域地層對比，最終將石灰窯-沙爾喬克一帶奧陶系厘定為上奧陶統(tǒng)烏列蓋組、上奧陶統(tǒng)大柳溝組和上奧陶統(tǒng)廟爾溝組3個巖石地層單位，明確了分布范圍?；阡喪疷-Pb年齡、地層接觸關(guān)系及化石證據(jù)等，將3個組的地質(zhì)時代確定為晚奧陶世。完善了該區(qū)域地層格架，對正確認(rèn)識該區(qū)構(gòu)造演化歷史，進(jìn)一步開展東天山一帶地層及巖相和古地理研究提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：東天山;奧陶系;大柳溝組;廟爾溝組;烏列蓋組

新疆東天山三道嶺圖幅內(nèi)奧陶系主要分布于石灰窯紅井子大斷裂周邊、薩爾喬克東蘇吉山一帶及烏什庫都克等地，地層區(qū)劃上屬北天山分區(qū)博格達(dá)小區(qū)（圖1）[1]。該區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作始于十九世紀(jì)晚期，1949年后進(jìn)行了以資源摸底為主的1∶50萬路線地質(zhì)調(diào)查工作，20世紀(jì)50年代新疆地礦局在研究區(qū)及周邊開展了大量地質(zhì)工作[2]。1966年新疆第一區(qū)調(diào)大隊(duì)完成的1∶20萬巴里坤湖幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，將薩爾喬克東蘇吉山及烏什庫都克一帶厘定為中晚石炭世第二亞構(gòu)造層，為一套火山碎屑巖建造;石灰窯一帶厘定為中泥盆世第一亞構(gòu)造層，為一套碎屑巖、火山碎屑巖建造。1993年新疆地礦局第二區(qū)調(diào)查大隊(duì)四分隊(duì)在墩巴斯陶和烏什庫都克等地開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時，在小夾山發(fā)現(xiàn)中—晚奧陶世藻類化石，獲得侵入巖同位素年齡，劃分出大柳溝組和廟爾溝組兩個巖石地層單位。2009年新疆地礦局六大隊(duì)在沙爾喬克南、花莊子南1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中，在薩爾喬克東蘇吉山一帶厘定出中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組等巖石地層單位。該區(qū)環(huán)境條件差，大地構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜。長期以來對該區(qū)地層發(fā)育層序、空間展布、單元劃分、地層接觸關(guān)系、時代歸屬、區(qū)域?qū)Ρ鹊热狈ο到y(tǒng)研究和統(tǒng)一認(rèn)識，影響了該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展演化歷史的恢復(fù)和找礦進(jìn)展[2]。新疆1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目對研究區(qū)內(nèi)奧陶紀(jì)地層進(jìn)行了重新厘定，明確分布范圍及地質(zhì)時代，對正確認(rèn)識該區(qū)構(gòu)造演化歷史，完善地層格架，了解生物界面貌，具積極意義。

1? 上奧陶統(tǒng)烏列蓋組研究進(jìn)展

該套地層位于烏什庫都克索爾巴斯陶和薩爾喬克東蘇吉山一帶，分別被厘定為中石炭統(tǒng)和中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組12。1995年新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)四分隊(duì)將索爾巴斯陶東部呈楔狀出露的該套地層厘定為廟爾溝組，時代為中晚奧陶世。1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目將前人在此地厘定的中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組解體，認(rèn)為皮匠溝和克澤勒吉勒喀等地僅發(fā)生輕微變質(zhì)，與頭蘇泉組定義相符，薩爾喬克東部地層變質(zhì)嚴(yán)重，需重新厘定。索爾巴斯陶厘定為廟爾溝組的該套地層，其巖性、巖相和變質(zhì)程度可與薩爾喬克東地層對比。經(jīng)定年研究，獲得代表地層形成時代鋯石U-Pb年齡為（450.3±4.3）Ma，區(qū)域上和烏列蓋組較接近，因此，將這兩處地層重新劃分為上奧陶統(tǒng)烏列蓋組，地質(zhì)時代修訂為晚奧陶世。該研究已另文發(fā)表[3-4]，本文不在贅述。

2? 上奧陶統(tǒng)大柳溝組的厘定

2.1? 分布概況及接觸關(guān)系

該組主要分布在沙溝庫都克以東，石灰窯小夾山一帶，展布于紅井子大斷裂南側(cè)。由于泥盆紀(jì)閃長巖、二長花崗巖體及花崗閃長巖的侵入和破壞，地層小面積零星出露。區(qū)域上大柳溝組與烏列蓋組呈角度不整合接觸，未見下伏地層。小夾山北部與上覆廟爾溝組及泥盆紀(jì)大南湖組呈斷層接觸，西部與大南湖組呈角度不整合接觸，西南與廟爾溝組呈整合接觸。

2.2? 巖石地層單位劃分沿革與命名

該地層被厘定為中泥盆統(tǒng)大南湖組。1993年新疆地礦局第二地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)在駱駝井子-墩巴斯陶-烏什庫都克一帶1∶5萬區(qū)調(diào)時，在上覆地層中發(fā)現(xiàn)開放光球藻Leiopsop hosphaera apertus Schep、膜壁粗面球形藻Trachysphacridium hyalium Sin et Liu、基瘤面球形藻Lophosphaeridium cf.rtuncatim Vol和明顯有環(huán)球形藻Zonosphaeridium cf.diserminum Andr等藻類化石。在侵入該地層的二長花崗巖體中采集2個Pb-Pb同位素年齡樣，測定年齡分別為4.33億年和4.36億年。區(qū)域上，該地層可與中—上奧陶統(tǒng)荒草坡群第二亞群對比。由于新疆地層對比清理，杜天星建立了大柳溝組替代荒草坡群第二亞群，新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)在1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中，采納了大柳溝組劃分方案，將該套地層厘定為中—上奧陶統(tǒng)大柳溝組。1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目組通過實(shí)地勘查與標(biāo)準(zhǔn)剖面對比，繼續(xù)沿用大柳溝組劃分方案。由于區(qū)域上該組是烏列蓋組上覆地層，烏列蓋組有較確切的鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)。因此，將大柳溝組地質(zhì)時代修定為晚奧陶世。

2.3? 剖面列述

本文選取墩巴斯陶西VIII號剖面、墩巴斯陶北東VI號剖面及巴里坤大柳溝以東10 km烏列蓋南側(cè)標(biāo)準(zhǔn)剖面對該組進(jìn)行分析[5]3，柱狀對比見圖2。 2.4? 巖石組合特征

該組主要為一套中酸性火山噴發(fā)巖和火山熔巖組成，巖性由中性火山碎屑巖、中酸性火山熔巖逐漸過渡為中性火山碎屑巖，由火山爆發(fā)相、火山噴溢相過渡為火山爆發(fā)加火山沉積相。爆發(fā)相巖石組合為巖屑晶屑凝灰?guī)r、含角礫巖屑凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、火山灰凝灰?guī)r及火山角礫巖等，以凝灰?guī)r為主。溢流相主要巖石組合為英安巖、流紋巖、安山巖、玄武巖等，以流紋巖和英安巖分布最廣。VIII號剖面巖石組合為中酸性火山熔巖夾少量火山碎屑巖，巖性以流紋巖、玄武巖、玄武安山巖、英安巖等為主，反映出主體為火山噴溢相，代表大柳溝組中部;VI號剖面巖石組合為火山碎屑-沉積巖夾少量英安巖，主要巖性為凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r及板巖，反映為火山爆發(fā)相加火山沉積相，代表大柳溝組上部。該套地層普遍發(fā)育不同程度的蝕變，包括接觸變質(zhì)作用形成的角巖化及動力變質(zhì)作用形成的千枚巖化、絹云母化。從下至上火山活動由強(qiáng)變?nèi)?，地層巖石蝕變也由強(qiáng)減弱1。

區(qū)內(nèi)出露的該套地層在巖石組合及變質(zhì)程度等均可與巴里坤大柳溝東烏列蓋南側(cè)大柳溝組標(biāo)準(zhǔn)剖面對比，因此將其厘定為大柳溝組。據(jù)地層接觸關(guān)系，地質(zhì)時代修正為晚奧陶世。

3? 上奧陶統(tǒng)廟爾溝組厘定

3.1? 分布概況及接觸關(guān)系

該組分布在石灰窯地區(qū)小夾山和紅山農(nóng)場化工廠北及烏什庫都克地區(qū)札勒格孜庫都克。在小夾山與下伏大柳溝組呈整合接觸，與上覆大南湖組為低角度不整合接觸或斷層接觸，與上覆早石炭世黑山頭組一段為斷層接觸。局部地段被泥盆紀(jì)閃長巖、花崗閃長巖侵入，圍巖產(chǎn)生明顯的角巖化。紅山化工廠附近出露的廟爾溝組，受石炭紀(jì)二長花崗巖和花崗巖的侵入，未見上覆和下伏地層，巖石普遍角巖化。在烏什庫都克，該組展布于塔克爾巴斯陶斷裂南側(cè)，未見下伏地層，上部與早二疊世三塘湖組和早石炭世黑山頭組一段的火山巖呈噴發(fā)不整合接觸，部分地段與早二疊世三塘湖組為斷層接觸。受后期疊加動力變質(zhì)作用影響，該處地層中巖石變形、變質(zhì)明顯，常見揉皺、褶曲等構(gòu)造。巖石中普遍發(fā)育綠泥石化、黝簾石化、絹云母化和碳酸鹽化等蝕變巖2。

3.2? 巖石地層單位劃分沿革與命名

該套地層曾劃歸中石炭統(tǒng)和中泥盆統(tǒng)大南湖組3。1993年新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)在該地區(qū)開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時，在小夾山發(fā)現(xiàn)中—晚奧陶世藻類化石組合，進(jìn)一步工作，在石灰窯及烏什庫都克劃分出一套新地層，該套地層可同荒草坡群第三亞群對比。新疆地層對比清理后，杜天星創(chuàng)名建立了廟爾溝組替代荒草坡群第三亞群。新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)在1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中，采納廟爾溝組劃分方案，將該套地層厘定為中—上奧陶統(tǒng)廟爾溝組，包括烏什庫都克東北索爾巴斯陶呈楔狀出露的一套地層。1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目組沿用廟爾溝組劃分方案，但將烏什庫都克東北索爾巴斯陶東呈楔狀出露的地層厘定為烏列蓋組。據(jù)地層接觸關(guān)系及化石證據(jù)，將研究區(qū)廟爾溝組地質(zhì)時代修正為晚奧陶世。

3.3? 剖面列述

新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)在小夾山和索爾巴斯陶各有一個廟爾溝組實(shí)測剖面。新疆1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目在墩巴斯陶北的小夾山實(shí)測該地層剖面，剖面位于小夾山背斜北翼，起點(diǎn)坐標(biāo)N43°48′9.87"，E92°36′20.46";終點(diǎn)坐標(biāo)：N43°49′31.66"，E92°36′27.35"?，F(xiàn)列述如下：

3.4? 巖石學(xué)特征

該組主要由一套火山碎屑巖、沉積巖夾少量中基性火山熔巖組成，巖性為凝灰質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及沉凝灰?guī)r、玄武巖和安山巖等。巖石普遍破碎，中小揉曲發(fā)育，常見餅狀構(gòu)造和鞘褶皺4。

3.5? 時代討論

1993—1995年，新疆第二區(qū)調(diào)大隊(duì)在墩巴斯陶西控制北東小夾山Ⅰ號剖面淺灰綠色泥質(zhì)粉砂巖中發(fā)現(xiàn)藻類化石，經(jīng)地礦部宜昌地質(zhì)研究所三室鐘國芳鑒定，主要包括Leiopsophosphaera（光球藻）、Trachysphaeridim（球形藻）、Baltisphaeridium（刺球藻）、Veryhachium（角刺藻）、Maeroptycha（褶藻）、Turwchania（吐魯漢藻）及Dictyosphaeridium（網(wǎng)球藻）等35個屬種，組合面貌與云南祿勸、湖北宜昌黃花場和陜西紫陽等地的中—晚奧陶世藻類組合可對比1。本次調(diào)查在沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖中新發(fā)現(xiàn)大量三葉蟲化石，包括Calymenesun yinganensis Zhang（印干孫氏隱頭蟲），Ptychopyge major Zhang（大型褶尾蟲），Calliops taimyricus Balashova（泰梅爾女神蟲），Basilicus （Basiliella） cf.yunnanensis （Reed）（云南小帝王蟲），Megalaspidella（Tsaidamaspis） diarmatus Chang & Fan（雙刺柴達(dá)木蟲）等[6-7]，均為中晚奧陶世常見化石分子。據(jù)地層接觸關(guān)系及化石證據(jù)，將廟爾溝組地質(zhì)時代確定為晚奧陶世。

3.6? 沉積環(huán)境分析

廟爾溝組主要由一套細(xì)粒結(jié)構(gòu)沉積巖組成，巖性包括沉凝灰?guī)r、砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖等。巖層中夾有少量灰?guī)r薄層或透鏡體，多見水平層理。沉凝灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)大量化石，說明其沉積環(huán)境為相對穩(wěn)定的淺海環(huán)境。該地層巖石的母巖以火山巖為主，說明廟爾溝組沉積屬火山噴發(fā)后寧靜期。大柳溝組到廟爾溝組的巖性變化，反映其為晚奧陶世。巴里坤湖周緣經(jīng)早期強(qiáng)火山活動到后期逐漸平靜，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)為火山沉積和正常沉積2。

1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目組所測剖面可與新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊(duì)在烏什庫都克地區(qū)札勒格孜索庫都克的廟爾溝組XX號剖面及墩巴斯陶西小夾山廟爾溝組I號剖面中上部對比。巖性組合和化石特征與標(biāo)準(zhǔn)剖面非常接近（圖3），該套地層劃分為廟爾溝組。

4? 結(jié)論

研究區(qū)被認(rèn)為不存在奧陶紀(jì)地層，但奧陶紀(jì)藻類化石的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致原有泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)巖石地層單位解體并重新厘定。烏列蓋組、大柳溝組和廟爾溝組是杜天星等在新疆地層對比清理時建立的，創(chuàng)名地分別在巴里坤的烏列蓋、大柳溝以東烏列蓋南和廟爾溝，分別對應(yīng)前人所劃巴斯他烏組第一巖性段、第二巖性段和第三巖性段，和荒草坡群第一亞群、第二亞群和第三亞群。地層清理后，巴斯他烏組和荒草坡群不再使用，而用烏列蓋組、大柳溝組和廟爾溝組替代[5] 。1∶25萬三道嶺幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目組據(jù)新疆地層對比清理成果，將索爾巴斯陶東部呈楔狀出露的地層及薩爾喬克東蘇吉山一帶地層厘定為烏列蓋組，重新劃定了大柳溝組和廟爾溝組分布范圍。據(jù)烏列蓋組確切的年代數(shù)據(jù)、地層接觸關(guān)系及廟爾溝組化石證據(jù)，最終將研究區(qū)內(nèi)奧陶紀(jì)地層厘定為上奧陶統(tǒng)烏列蓋組、上奧陶統(tǒng)大柳溝組和上奧陶統(tǒng)廟爾溝組3個巖石地層單位。本文對研究區(qū)內(nèi)奧陶紀(jì)地層空間分布、接觸關(guān)系、生物面貌、地質(zhì)時代及區(qū)域?qū)Ρ鹊扔辛诉M(jìn)一步認(rèn)識，為準(zhǔn)確認(rèn)識該地地質(zhì)構(gòu)造演化歷史、開展東天山地區(qū)奧陶紀(jì)巖相和古地理研究， 提供一個統(tǒng)一的地層格架。參考文獻(xiàn)

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Ordovician Stratigraphy Of the East Tianshan in Xinjiang

Chu Jianpeng1， Han yong2， Sun Yujie1， Fang Meile2，Sun Rongtao1

（1.School of Resources and Environmental Engineering， Shandong University of Technology，zibo，Shandong，255012，China;2.No.2 Engineering Corporation Limited of CR20G，beijing，100000，China;）

Abstract： The discovery of Ordovician algal fossils in Shihuiyao and other places led to the disintegration and redefinition of the originally established lithostratigraphic units in the study area.Through field geological survey and regional stratigraphic correlation， the Ordovician in the lime Shihuiyao-shaerqiaoke area is finally determined as three lithostratigraphic units： Upper Ordovician Ulegai formation， Upper Ordovician Daliugou formation and Upper Ordovician Miaoergou formation， and the distribution range is defined. Based on zircon U-Pb age， stratigraphic contact relationship and fossil evidence， the geological age of the three formation is determined as late Ordovician. The improvement of the regional stratigraphic framework provides a basis for a correct understanding of the tectonic evolution history of the region and further carrying out the study of strata， lithofacies and paleogeography in the East Tianshan area.

Key words：East Tianshan;Ordovician Stratigraphy; Daliugou Formation;Miaoergou? Formation;Ulegai Formation