西天山那拉提东拉尔墩达坂一带石炭系岩石地层单位重新厘定

任朋飞，李鸿，李永军，李钊，王龙江，陶晓杨，宁文涛

（1.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安 710054；2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西 西安 710054；3.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第九地质大队，新疆 乌鲁木齐 830009）

拉尔墩达坂一带位于伊宁地块最东端那拉提之东。石炭纪火山-沉积地层是区内最重要、分布最广的地层，出露面积70%以上（图1）[1-5]。区内石炭系研究程度较低，岩石地层单位划分与区域对比等研究中存在的问题尤为突出[6-9]。2005年之前，本区石炭系层序、接触关系等证据不足，简称“大哈拉军山组”[10-11]，这与伊宁地块全区相对精细的3分组级地层划分与对比无法对接[12-13]。此后相继开展的1∶5万和1∶25万区域地质调查，虽对其层序、接触关系有了新认识，尤其是在上部层位中识别出一套以火山熔岩为主体，与下伏角度不整合接触产出的地层，并将其从原“大哈拉军山组”解体，命名为“艾肯达坂组❶新疆地矿局第一区域地质调查大队.旺江德克幅（K45E005002）1∶5万区域地质调查报告，2005❷新疆地质矿产勘查开发局.那拉提幅（K45C001001）1∶25万区域地质调查报告，2009，因未获得可靠的时代依据将其置于早石炭世，便出现了明显的“同物异名”之果，也产生了区域地层对比上更多混乱。

岩石地层单位的划分，关系到建立地层格架的合理性及区域地层对比的可靠性，是基础地质研究的前提。笔者等通过野外地质调查，获得区内石炭系岩石组合、层序、接触关系、地质时代等新证据，并与区域上石炭系岩石地层单位进行了追索与对比，重新厘定了本区岩石地层单位，提高了该区及整个西天山石炭系地层划分和对比精度。

1 拉尔墩达坂一带石炭系岩石地层单位划分沿革

据《新疆维吾尔自治区区域地质志》和《新疆维吾尔自治区岩石地层》划分方案[10，14]，拉尔墩达坂一带石炭纪地层归属塔里木-南疆地层大区中天山-马鬃山地层分区伊宁地层小区。20世纪70年代以来，众多研究者先后在区内进行了不同程度的地质调查研究，建立了多组岩石地层单位（表1）。1971年新疆地质局区域地质测量大队于区内展开1∶20万区域地质调查，将区内石炭系划归下石炭统雅满苏组❸新疆地矿局区域地质测量大队.巴音布鲁克幅（K-45-VII）1∶20万区域地质调查报告，1971。之后在地层清理及划分对比过程中，统归为早石炭世大哈拉军山组[15]；2005年新疆地矿局第一区调大队进行1∶5万旺江德克幅区域地质调查时，将区内石炭系划为下石炭统大哈拉军山组、艾肯达坂组和上石炭统伊什基里克组❶；朱永峰等提出拉尔敦达坂一带出露的“大哈拉军山组”火山岩实际上是晚石炭世火山作用的产物[3]，建议将其单独划分为拉尔墩达坂组，其底部火山-沉积岩仍属早石炭世大哈拉军山组；2009年新疆地矿局在编绘1∶25万那拉提幅新编地质图时，将区内石炭系划分为下石炭统大哈拉军山组和上-下石炭统艾肯达坂组❶新疆地质矿产勘查开发局.那拉提幅（K45C001001）1∶25万区域地质调查报告，2009。笔者等通过在本区展开的详细地质调查工作，并结合邻区前人对石炭系的划分方案，自上而下将“大哈拉军山组”解体重新厘定为晚石炭世伊什基里克组、早石炭世阿克沙克组和早石炭世大哈拉军山组（表1）。

图1 西天山那拉提东拉尔墩达坂一带地质简图Fig.1 Geological sketch map of Laerdun Daban area to the east of Nalat,western Tianshan

表1 西天山拉尔墩达坂一带石炭系岩石地层单位划分沿革Table 1 Lithostratigraphic classifications for the Carboniferous strata in Laerdun Daban area,western Tianshan

2 剖面列述

区内石炭系出露齐全，组间接触界线明显，宏观尺度可区别性强。3组地层延伸稳定，总体构成一北倾复式单斜，局部灰岩、砂岩中存在层间褶皱、断裂等构造样式。两个区域性角度不整合面将3组地层区分[16-17]，不整合面上下岩石组合特征迥异，具野外可识别、可区别的显著特点。笔者等选取露头较好地段分别对3组地层进行剖面实测工作，综合各剖面特征，列述如下：

西天山拉尔墩达坂一带石炭系综合剖面列述

3 接触关系

3.1 伊什基里克组与阿克沙克组间角度不整合

图2 西天山拉尔墩达坂一带地层角度不整合接触图Fig.2 The angular unconformity picture of Laerdun Daban area,western Tianshan

伊什基里克组火山岩集中分布于研究区北部，总体呈近EW向或NWW向展布，地层整体为一缓倾单斜，厚度大于4 000 m，与下伏阿克沙克组碎屑岩、碳酸盐岩为区域性角度不整合接触（图2-a）。在阿克沙克组灰绿色含砾粗砂岩之上，可见厚约2 m底砾岩与火山角砾岩混杂堆积，底砾岩砾石直径2～7 cm，成分以下伏阿克沙克组碳酸盐岩、碎屑岩为主，其间以火山凝灰物质胶结。底砾岩之上为伊什基里克组灰绿色流纹质晶屑岩屑凝灰岩。两组地层产状上具明显差异性，伊什基里克组火山岩整体产状稳定，极少见构造变形，阿克沙克组砂岩、灰岩中多见层间褶皱、挠曲等变形较强烈的构造样式。该角度不整合面普见于伊宁地块广大地区，自东向西见于玉希莫勒盖、阿吾拉勒山、伊什基里克山、乌松山一带，其在全盆地呈普遍性，是区域性的重要不整合面[17]。

3.2 阿克沙克组与大哈拉军山组间角度不整合

图3 阿克沙克组与大哈拉军山组角度不整合素描Fig.3 The angular unconformity sketch between Akeshake Formation and Dahalajunshan Formation

阿克沙克组与大哈拉军山组在区内呈平行状近EW向展布，铁木里克沟和旺江德克剖面（PMTM和PMWJ）中均可见两组地层间存在一起伏不平的角度不整合界面（图2-b）。露头尺度具如下特征：①阿克沙克组底部见一层底砾岩，砾石成分为下伏含角砾安山质晶屑凝灰岩、凝灰熔岩，分选磨圆极差，向上逐渐过渡为厚层碳酸盐岩沉积；②上、下两组地层产状截然不同，上覆阿克沙克组与下伏大哈拉军山组相交截，形成明显的角度不整合构造标志（图3）；③新疆地矿局一区调大队在上覆阿克沙克组浅灰色粉砂质泥晶灰岩中发现大量珊瑚、腕足类化石Caninophyllum、Kansuella、Pugnax、Cyclocyclicns等，本次调查于旺江德克一带发现灰黑色鲕状灰岩中发育大量个体较大的珊瑚、腕足和有孔虫类动物化石Beichuanno-Phyllum、striatifera、cribrogenerina等。李永军等于邻区大哈拉军山组中获得全岩Rb-Sr等时线年龄值为（351±2）Ma[13]，上述生物化石组合与同位素年龄值将此角度不整合时限限定为早石炭世。大量研究成果显示，该不整合界面非区域性构造运动作用下的角度不整合面，而是区内早石炭世大规模火山岩浆活动之后与浅海相沉积之间的相不整合界面（局地为角度不整合）[19-20]。

4 地层时代依据

笔者于拉尔墩达坂伊什基里克组橄榄玄武岩和伊里喀拉苏沟流纹岩内分别采集样品进行同位素测年。用于测年的锆石碎样、加工、分离、挑选在河北廊坊进行，锆石制靶、透反射光和阴极发光显微照相在长安大学国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室完成，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LAICP-MS）原位微区U-Pb同位素定年在西安地调中心实验测试中心测试完成，具体分析数据见表2。

橄榄玄武岩中获得锆石U-Pb年龄为（301.3±3.8）Ma（图4-a），同组流纹岩中获得（302.5±3.9）Ma的锆石U-Pb年龄（图4-c），两组年龄与该地区前人所获（312.8±4.2）Ma和（318.9±6.5）Ma的锆石U-Pb年龄基本吻合[3]❶新疆地矿局第一区域地质调查大队.旺江德克幅（K45E005002）1∶5万区域地质调查报告，2005，时代限定为晚石炭世。研究区北部阿吾拉勒山一带，李永军等人于伊什基里克组安山岩中获得全岩Rb-Sr等时年龄为（294±4）Ma[13]，该时代依据直接佐证了本区伊什基里克组为北部阿吾拉勒山一带该组地层的区域南延部分。关于阿克沙克组的时代依据主要集中于古生物化石证据的有力支持，高永利等在阿吾拉勒山北坡阔尔库-喀什河一带阿克沙克组灰岩中发现大量珊瑚Gangamophyl⁃lum vetiforme，Diphyphyllum lateseptatum[12]，腕足Gi⁃gantopraductus等化石，本次调查在旺江德克一带阿克沙克组灰岩中发现大量珊瑚、有孔虫及腕足类化石 ，主 要 有Beichuanno-Phyllum、Linoproductus、Cribrogenerina、Palaeotextularia等，时代为早石炭世晚期。前人曾在区内针对大哈拉军山组做过大量同位素测年工作[18-20]，所获年龄几乎一致，均为早石炭世早期，因而本次研究未针对大哈拉军山组进行同位素测年，仍沿用前人所获早石炭世早期这一时代依据。

表2 伊什基里克组火山岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb 同位素分析数据Table 2 U-Pb isotopic composition of the Yishijilike Formation volcanic rock

续表2

图4 伊什基里克组火山岩锆石U-Pb谐和年龄图（a，c）和锆石阴极发光照片（b，d）Fig.4 Zircon U-Pb age concordia diagrams,weighted mean ages(a,c)and CL images(b,d)for the Yishijilike Formation volcanic rocks

5 研究区石炭系岩石地层单位与层型剖面对比

大哈拉军山组由剡鸿炳等于特克斯县东南大哈拉军山一带创建[15]。层型剖面定义为一套浅海相紫红-灰紫色中-酸性熔岩和火山碎屑岩，主要岩性为安山岩、英安斑岩、流纹斑岩及玻屑凝灰岩、角砾凝灰岩等，未见正常海相沉积夹层，与上覆阿克沙克组碳酸盐岩、碎屑岩角度不整合接触。区内该组地层岩石组合显示中基性向中酸性过渡特点，与层型剖面可对比性强。地球化学特征显示其形成于板块俯冲背景下的岛弧环境[18,21-24]，与层型剖面所述及郭璇等在新源县城南剖面中所反映的大哈拉军山组形成环境几乎一致[4]。因此，将该组对比厘定为早石炭世大哈拉军山组。

阿克沙克组最早由剡鸿炳等在昭苏县城北阿克沙克山昭苏幅（K-44-X）1∶20万区域地质调查时创名[15]，该组层型剖面原始定义为一套浅海相碳酸盐岩和陆源碎屑岩，岩性组合为深灰色-灰色生物碎屑灰岩、鲕状灰岩、泥晶灰岩、钙质砂岩，其中灰岩、砂岩中富含腕足、珊瑚、菊石等生物化石，与上覆伊什基里克组和下伏大哈拉军山组均呈角度不整合接触。本次研究发现，该组与层型剖面有极好的可对比性：①岩性组合与层型剖面基本吻合；②阿克沙克组以角度不整合界面区分上、下两套火山岩建造；③新发现的生物化石Caninophyllum、Kansuella、Athyris等与层型剖面中生物化石时代一致，均属早石炭世晚期；④新近于阿吾拉勒阔尔库一带阿克沙克组中发现一系列风暴沉积类型岩石组合[25]，证明该地区早石炭世晚期为动荡的浅海环境，与该组原始定义浅海相构造环境信息相符。据此将该组对比厘定为早石炭世阿克沙克组。

伊什基里克组创名地位于特克斯县城北伊什基里克山[15]，其原始定义为一套紫-紫褐色、灰绿色火山熔岩及同质火山碎屑岩，主要岩性为灰绿-紫红色流纹斑岩、霏细斑岩、钠长斑岩、安山玢岩、玄武玢岩、英安斑岩及同质火山碎屑岩、凝灰质碎屑岩，与下伏阿克沙克组海相碳酸盐岩呈角度不整合接触。本次调研发现，该组火山岩以区域性角度不整合覆盖于阿克沙克组碳酸盐岩、碎屑岩之上，同位素年龄为（301.3±3.8）Ma和（302.5±3.9）Ma，确定其时代属晚石炭世。岩石组合以玄武岩、玄武安山岩、流纹岩和流纹质火山角砾岩为主，含少量凝灰岩，缺少安山岩类中性端元，总体显示双峰式火山岩组合特征。这一显著特征与阿吾拉勒山、特克斯达坂等地新近发现的伊什基里克组典型双峰式火山岩类同，地球化学特征均显示为大陆板内裂谷环境[29]。岩石组合、时代、层位关系及构造信息均反映该组地层已与早石炭世大哈拉军山组大相径庭，因此对比厘定为晚石炭世伊什基里克组。

6 讨论

前人曾对区内“大哈拉军山组”巨厚火山-沉积建造进行详细地层划分，以区内一层延伸较稳定的复成分砾岩为界，将砾岩层之上一套火山熔岩、火山碎屑岩组合厘定为早石炭世“艾肯达坂组”，下部早石炭世火山岩仍称大哈拉军山组。本次调研发现，前人所厘定“艾肯达坂组”时代应属晚石炭世（锆石U-Pb年龄为（301.3±3.8）Ma和（302.5±3.9）Ma）。该组主要岩性为灰黑-紫红色玄武岩、粗面岩流纹斑岩及凝灰质碎屑岩，与区域上晚石炭世伊什基里克组岩性组合完全一致，层位可以对比，这与多重地层划分理论的“同物异名”原则相违背，笔者建议不宜采用“艾肯达坂组”。遵循地层建立与命名的基本原则，尤其遵循命名优先权和避免“同物异名”原则，本文否定前人“艾肯达坂组”的划分方案，将区内该套地层划归晚石炭世伊什基里克组。

笔者们经剖面调查及区域追索对比认为，拉尔墩达坂一带前人划分的“大哈拉军山组”主要由上部碱性双峰式火山岩及火山碎屑岩类[26]、中部浅海相碎屑岩及碳酸盐岩类和下部钙碱性岛弧火山熔岩及同质火山碎屑岩类组成[12-13]。这3套地层间均为角度不整合接触，各套地层岩石组合相对稳定，且显著有别于相邻地层，可识别可区别，厚度大、分布稳定且界线清晰，符合建立组级地层单位的“三可原则”，解体证据充分。通过与同一地层区前人已建各组的层型剖面对比，与伊宁地块内地层划分相对精细、对比标志确切的阿吾拉勒等地的同套地层对比，进行重新厘定，自下而上分别归属大哈拉军山组、阿克沙克组、伊什基里克组。阿克沙克组以角度不整合区分上覆和下伏两套火山岩建造，是区域上识别和划分早、晚石炭世两套火山岩建造的关键层位。

7 结论

（1）前人所厘定的“艾肯达坂组”时代应属晚石炭世（锆石U-Pb年龄为（301.3±3.8）Ma和（302.5±3.9Ma），且岩石组合、层位对比与区域上晚石炭世伊什基里克组完全一致，因此，遵循地层建立与命名的基本原则，否定前人“艾肯达坂组”划分方案，将区内该套地层划归晚石炭世伊什基里克组。

（2）据新近发现的两个区域性角度不整合面，将西天山那拉提东拉尔墩达坂一带广泛分布的原“大哈拉军山组”巨厚火山-沉积建造自下而上解体为大哈拉军山组、阿克沙克组和伊什基里克组。该解体方案，为本区地层划分和区域对比提供了新依据，也为正确建立伊宁地块石炭纪地层格架提供了重要资料，对研究西天山地质演化和开展相关矿产勘查工作具重要意义。

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