东天山古生代火山岩研究进展

务磊　孟祥舒　徐可心

摘 要： 天山造山带属于中亚造山带的重要组成部分，位于中亚造山带的西南部。天山造山带经历了复杂的演化过程：元古宙古老的天山结晶轴的形成；古生代大陆裂解和拼合；中生代天山夷平；新生代断块隆起。其中的古生代天山的演化最为复杂，古生代期间是多岛洋的环境，经历了复杂的俯冲碰撞造山过程，是研究天山造山带演化过程中的重要阶段，是研究天山复杂壳幔相互作用的天然试验场，也是重要的成矿阶段。古生代火山岩在东天山地区广泛分布，对研究天山古生代构造演化有重要的地质意义。

关键词： 东天山； 古生代； 火山岩； 构造意义

1. 东天山古生代火山岩组成

大南湖组：主要分布在康古尔塔格断裂带以北，大草滩断裂带以南。岩石类型为浅海相灰、灰绿、灰褐色玄武凝灰岩、和砂质灰岩、细砂岩夹灰紫色安山玢岩、安山玄武岩、霏细岩等组成，其中含化石英吉沙乌贺陶石燕、近亲脊凸贝、新疆褶房贝、圆形薄扭贝、存疑马丁贝等。

雅满苏组：主要分布在康古尔塔格断裂带以南、阿奇库克都克主断裂带以北，是一套火山碎屑岩和碳酸盐沉积，部分地区夹有火山熔岩，雅满苏组火山岩可以分为三个岩段，岩性主要是沉凝灰岩、沉火山角砾岩，并在其中发现大量的早石炭世珊瑚化石。雅满苏中段主要岩性为灰绿色沉火山角砾岩、砾质或含砾粗粒凝灰质砂岩、凝灰质砂岩、沉凝灰岩、由火山碎屑及碳酸盐岩混合构成的混积岩、灰岩（包括微晶灰岩、含生物碎屑灰岩、生物碎屑灰岩及鲕粒灰岩）等，以出现大量的灰岩为特征，笔者发现其产大量腕足类、珊瑚、腹足类和苔藓虫化石。雅满苏组上段岩性主要为灰岩，夹有少量的沉凝灰岩和凝灰质砂岩，局部见有礁灰岩及鲕粒灰岩（刘得文等，2014）。雅满苏组火山岩形成于早石炭世，以钙碱性系列为主，包括玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩以及英安岩和同成分火山凝灰岩。

企鹅山组：大草滩断裂与康古尔深大断裂之间主要划分为三个岩段： 第一岩段（ 紧邻康古尔断裂分布） 由陆内碎屑岩、沉凝灰岩组成；第二岩段为玄武岩、安山岩等，夹英安岩和玄武安山岩；第三岩段为砂岩、复成分砾岩及少量凝灰岩、安山岩等。同时该组岩石是重要的含矿层位，形成了我国重要的铜矿矿床。

土古土布拉克组分布在康古尔塔格断裂带南侧，该组以火山熔岩为主，分三段.下段岩性为紫红色安山岩、流纹岩、晶屑凝灰岩、熔结凝灰岩、凝灰熔岩夹火山角砾岩及集块岩，局部夹有紫红色沉凝灰岩及凝灰质砂岩，以安山岩为主.中段主要为沉火山碎屑岩，局部夹有生物碎屑或含生物碎屑灰岩，主要岩性有沉火山角砾岩、凝灰质砂岩、沉凝灰岩、含泥细晶—粉晶灰岩、生物碎屑灰岩等，产古植物碎片，上部夹有安山岩，顶部为灰色微晶灰岩；上段岩性为紫灰色、灰色玄武安山岩及紫灰色、紫红色杏仁状安山岩、玄武岩，夹有紫红色流纹岩。安山岩中气孔及杏仁状构造发育，局部夹有紫红色（张雄华等，2012）。该组形成时代是晚石炭世。

底坎儿组火山岩：底坎儿组（火山岩沿康古尔塔格断裂东西向零星分布，底界与下伏雅满苏组平行不整合接触，底坎儿组中流纹岩结石年龄为320±1.2Ma，形成时代为晚石炭世该火山岩为一套钙碱性的玄武岩安山岩流纹英安岩组合，岩性为玄武岩、安山岩、流纹岩、凝灰岩等（李源等，2011）。

梧桐窝子组火山岩：梧桐窝子组火山岩分布于康古尔断裂与雅满苏断裂之间，为一套深海相火山岩，以玄武岩为主，少量玄钱安山岩，东西向延伸，呈独立地质体存在于干缴组火山沉积建造中，分布相对局限，可能由亏损的软流圈地慢部分培融而形成（曹锐等，2012）。

干墩组火山岩：广布于康古尔大断裂以南地区，呈近东西向微向南凸的弧形带状展布，与梧桐窝子组海相火山一沉积体系呈断层接触。为一套火山碎屑岩建造，以爆发相凝灰岩为主。

2. 东天山古生代火山岩的空间分布

东天山西至巴伦台，东至星星峡—红柳河，依据区域地质特征东天山分为不同的区块，从北到南依次是博格达—哈儿里克岛弧带、觉罗塔格构造带、中天山岛弧带、南天山—北山造山带。同时区域分布有东西走向的深大断裂，从北到南依次是大草滩断裂带、康古尔塔格—黄山断裂带、雅满苏断裂带、阿奇库克杜克断裂、卡瓦布拉克断裂。古生代火山岩广泛分布在这一地区。

博格达—哈儿里克岛弧带以泥盆纪—石炭纪火山岩为主，包括下泥盆统大南湖组合中泥盆统头苏泉组，火山岩样品从基性岩一直演化到酸性岩，岩石为钙碱性系列。

觉罗塔格构造带：包括早石炭世的小热子泉组、晚石炭世企鹅山组，晚石炭世土古土布拉克组、底坎儿组、梧桐窝子组、干墩组。

中天山岛弧带：中天山地区前寒武纪岩石广泛出露，古生代火山岩出露较少，仅仅在喀拉塔格地区分布有贝义西组火山岩，岩石类型从玄武岩一直演化至流纹岩，属钙碱系列。

3. 东天山古生代火山岩的构造意义

东天山处于天山造山带的东部，区域内出露蛇绿岩、超镁铁岩、火山岩、变质岩和复理石沉积巖，为研究天山地区的洋盆裂解和闭合提供了基础地质条件。但是由于前人研究方法不同、研究角度不同、分析测试技术水平有差异，关于东天山古生代的构造属性前人提出了不同的解释；首先关于东天山俯冲碰撞缝合带的位置提出了各种观点：卡拉麦里洋是东天山地区的最终缝合带（马瑞士等，1993）、康古尔塔格缝合带（李锦轶等，2006）、南天山洋是最终碰撞缝合带（Xiao et al.，2004）；其次关于俯冲方向也产生了分歧：由南天山洋向北的俯冲（李锦轶等，2006），康古尔塔格洋向北俯冲、向南俯冲、双向俯冲（周济元等，2001）。卡拉麦里洋向南俯冲（马瑞士等，1997）等等观点。

4. 结论

虽然这些观点为东天山古生代演化提出了各种有益的探索，但是也带来了众多的争论。本文在系统总结前人研究资料的基础上，提出以下几个观点：东天山地区古生代期间属于岛弧环境，可能是南天山洋向北俯冲作用的产物，支持这一结论的观点有：东天山古生代火山岩从北到南时代越来越晚、岩石地球化学特征表现出岛弧火山带俯冲的地球化学特征，K2O等大离子亲石元素表现出从南到北递增的特征；西天山地区的南天山洋，也得到古生代火山岩和蛇绿岩地质体的研究，证明石炭纪期间南天山洋向北俯冲；同时在东天山红柳河地区发现古生代蛇绿岩更进一步证明南天山洋古生代期间存在俯冲作用；古生代花岗岩广泛分布在东天山地区，花岗岩表现出岛弧钙碱性系列特征。同时古生代也是东天山构造演化的重要阶段，分布众多的二叠纪镁铁质和花岗质侵入岩可能是弧后伸展作用的产物。

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