西天山那拉提東拉爾墩達坂一帶石炭系巖石地層單位重新厘定

任朋飛，李鴻，李永軍，李釗，王龍江，陶曉楊，寧文濤

（1.長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710054；2.國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，陜西 西安 710054；3.新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第九地質大隊，新疆 烏魯木齊 830009）

拉爾墩達坂一帶位于伊寧地塊最東端那拉提之東。石炭紀火山-沉積地層是區內最重要、分布最廣的地層，出露面積70%以上（圖1）[1-5]。區內石炭系研究程度較低，巖石地層單位劃分與區域對比等研究中存在的問題尤為突出[6-9]。2005年之前，本區石炭系層序、接觸關系等證據不足，簡稱“大哈拉軍山組”[10-11]，這與伊寧地塊全區相對精細的3分組級地層劃分與對比無法對接[12-13]。此后相繼開展的1∶5萬和1∶25萬區域地質調查，雖對其層序、接觸關系有了新認識，尤其是在上部層位中識別出一套以火山熔巖為主體，與下伏角度不整合接觸產出的地層，并將其從原“大哈拉軍山組”解體，命名為“艾肯達坂組?新疆地礦局第一區域地質調查大隊.旺江德克幅（K45E005002）1∶5萬區域地質調查報告，2005?新疆地質礦產勘查開發局.那拉提幅（K45C001001）1∶25萬區域地質調查報告，2009，因未獲得可靠的時代依據將其置于早石炭世，便出現了明顯的“同物異名”之果，也產生了區域地層對比上更多混亂。

巖石地層單位的劃分，關系到建立地層格架的合理性及區域地層對比的可靠性，是基礎地質研究的前提。筆者等通過野外地質調查，獲得區內石炭系巖石組合、層序、接觸關系、地質時代等新證據，并與區域上石炭系巖石地層單位進行了追索與對比，重新厘定了本區巖石地層單位，提高了該區及整個西天山石炭系地層劃分和對比精度。

1 拉爾墩達坂一帶石炭系巖石地層單位劃分沿革

據《新疆維吾爾自治區區域地質志》和《新疆維吾爾自治區巖石地層》劃分方案[10，14]，拉爾墩達坂一帶石炭紀地層歸屬塔里木-南疆地層大區中天山-馬鬃山地層分區伊寧地層小區。20世紀70年代以來，眾多研究者先后在區內進行了不同程度的地質調查研究，建立了多組巖石地層單位（表1）。1971年新疆地質局區域地質測量大隊于區內展開1∶20萬區域地質調查，將區內石炭系劃歸下石炭統雅滿蘇組?新疆地礦局區域地質測量大隊.巴音布魯克幅（K-45-VII）1∶20萬區域地質調查報告，1971。之后在地層清理及劃分對比過程中，統歸為早石炭世大哈拉軍山組[15]；2005年新疆地礦局第一區調大隊進行1∶5萬旺江德克幅區域地質調查時，將區內石炭系劃為下石炭統大哈拉軍山組、艾肯達坂組和上石炭統伊什基里克組?；朱永峰等提出拉爾敦達坂一帶出露的“大哈拉軍山組”火山巖實際上是晚石炭世火山作用的產物[3]，建議將其單獨劃分為拉爾墩達坂組，其底部火山-沉積巖仍屬早石炭世大哈拉軍山組；2009年新疆地礦局在編繪1∶25萬那拉提幅新編地質圖時，將區內石炭系劃分為下石炭統大哈拉軍山組和上-下石炭統艾肯達坂組?新疆地質礦產勘查開發局.那拉提幅（K45C001001）1∶25萬區域地質調查報告，2009。筆者等通過在本區展開的詳細地質調查工作，并結合鄰區前人對石炭系的劃分方案，自上而下將“大哈拉軍山組”解體重新厘定為晚石炭世伊什基里克組、早石炭世阿克沙克組和早石炭世大哈拉軍山組（表1）。

圖1 西天山那拉提東拉爾墩達坂一帶地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Laerdun Daban area to the east of Nalat,western Tianshan

表1 西天山拉爾墩達坂一帶石炭系巖石地層單位劃分沿革Table 1 Lithostratigraphic classifications for the Carboniferous strata in Laerdun Daban area,western Tianshan

2 剖面列述

區內石炭系出露齊全，組間接觸界線明顯，宏觀尺度可區別性強。3組地層延伸穩定，總體構成一北傾復式單斜，局部灰巖、砂巖中存在層間褶皺、斷裂等構造樣式。兩個區域性角度不整合面將3組地層區分[16-17]，不整合面上下巖石組合特征迥異，具野外可識別、可區別的顯著特點。筆者等選取露頭較好地段分別對3組地層進行剖面實測工作，綜合各剖面特征，列述如下：

西天山拉爾墩達坂一帶石炭系綜合剖面列述

3 接觸關系

3.1 伊什基里克組與阿克沙克組間角度不整合

圖2 西天山拉爾墩達坂一帶地層角度不整合接觸圖Fig.2 The angular unconformity picture of Laerdun Daban area,western Tianshan

伊什基里克組火山巖集中分布于研究區北部，總體呈近EW向或NWW向展布，地層整體為一緩傾單斜，厚度大于4 000 m，與下伏阿克沙克組碎屑巖、碳酸鹽巖為區域性角度不整合接觸（圖2-a）。在阿克沙克組灰綠色含礫粗砂巖之上，可見厚約2 m底礫巖與火山角礫巖混雜堆積，底礫巖礫石直徑2～7 cm，成分以下伏阿克沙克組碳酸鹽巖、碎屑巖為主，其間以火山凝灰物質膠結。底礫巖之上為伊什基里克組灰綠色流紋質晶屑巖屑凝灰巖。兩組地層產狀上具明顯差異性，伊什基里克組火山巖整體產狀穩定，極少見構造變形，阿克沙克組砂巖、灰巖中多見層間褶皺、撓曲等變形較強烈的構造樣式。該角度不整合面普見于伊寧地塊廣大地區，自東向西見于玉希莫勒蓋、阿吾拉勒山、伊什基里克山、烏松山一帶，其在全盆地呈普遍性，是區域性的重要不整合面[17]。

3.2 阿克沙克組與大哈拉軍山組間角度不整合

圖3 阿克沙克組與大哈拉軍山組角度不整合素描Fig.3 The angular unconformity sketch between Akeshake Formation and Dahalajunshan Formation

阿克沙克組與大哈拉軍山組在區內呈平行狀近EW向展布，鐵木里克溝和旺江德克剖面（PMTM和PMWJ）中均可見兩組地層間存在一起伏不平的角度不整合界面（圖2-b）。露頭尺度具如下特征：①阿克沙克組底部見一層底礫巖，礫石成分為下伏含角礫安山質晶屑凝灰巖、凝灰熔巖，分選磨圓極差，向上逐漸過渡為厚層碳酸鹽巖沉積；②上、下兩組地層產狀截然不同，上覆阿克沙克組與下伏大哈拉軍山組相交截，形成明顯的角度不整合構造標志（圖3）；③新疆地礦局一區調大隊在上覆阿克沙克組淺灰色粉砂質泥晶灰巖中發現大量珊瑚、腕足類化石Caninophyllum、Kansuella、Pugnax、Cyclocyclicns等，本次調查于旺江德克一帶發現灰黑色鮞狀灰巖中發育大量個體較大的珊瑚、腕足和有孔蟲類動物化石Beichuanno-Phyllum、striatifera、cribrogenerina等。李永軍等于鄰區大哈拉軍山組中獲得全巖Rb-Sr等時線年齡值為（351±2）Ma[13]，上述生物化石組合與同位素年齡值將此角度不整合時限限定為早石炭世。大量研究成果顯示，該不整合界面非區域性構造運動作用下的角度不整合面，而是區內早石炭世大規模火山巖漿活動之后與淺海相沉積之間的相不整合界面（局地為角度不整合）[19-20]。

4 地層時代依據

筆者于拉爾墩達坂伊什基里克組橄欖玄武巖和伊里喀拉蘇溝流紋巖內分別采集樣品進行同位素測年。用于測年的鋯石碎樣、加工、分離、挑選在河北廊坊進行，鋯石制靶、透反射光和陰極發光顯微照相在長安大學國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室完成，激光剝蝕電感耦合等離子體質譜（LAICP-MS）原位微區U-Pb同位素定年在西安地調中心實驗測試中心測試完成，具體分析數據見表2。

橄欖玄武巖中獲得鋯石U-Pb年齡為（301.3±3.8）Ma（圖4-a），同組流紋巖中獲得（302.5±3.9）Ma的鋯石U-Pb年齡（圖4-c），兩組年齡與該地區前人所獲（312.8±4.2）Ma和（318.9±6.5）Ma的鋯石U-Pb年齡基本吻合[3]?新疆地礦局第一區域地質調查大隊.旺江德克幅（K45E005002）1∶5萬區域地質調查報告，2005，時代限定為晚石炭世。研究區北部阿吾拉勒山一帶，李永軍等人于伊什基里克組安山巖中獲得全巖Rb-Sr等時年齡為（294±4）Ma[13]，該時代依據直接佐證了本區伊什基里克組為北部阿吾拉勒山一帶該組地層的區域南延部分。關于阿克沙克組的時代依據主要集中于古生物化石證據的有力支持，高永利等在阿吾拉勒山北坡闊爾庫-喀什河一帶阿克沙克組灰巖中發現大量珊瑚Gangamophyl?lum vetiforme，Diphyphyllum lateseptatum[12]，腕足Gi?gantopraductus等化石，本次調查在旺江德克一帶阿克沙克組灰巖中發現大量珊瑚、有孔蟲及腕足類化石 ，主 要 有Beichuanno-Phyllum、Linoproductus、Cribrogenerina、Palaeotextularia等，時代為早石炭世晚期。前人曾在區內針對大哈拉軍山組做過大量同位素測年工作[18-20]，所獲年齡幾乎一致，均為早石炭世早期，因而本次研究未針對大哈拉軍山組進行同位素測年，仍沿用前人所獲早石炭世早期這一時代依據。

表2 伊什基里克組火山巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 同位素分析數據Table 2 U-Pb isotopic composition of the Yishijilike Formation volcanic rock

續表2

圖4 伊什基里克組火山巖鋯石U-Pb諧和年齡圖（a，c）和鋯石陰極發光照片（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 研究區石炭系巖石地層單位與層型剖面對比

大哈拉軍山組由剡鴻炳等于特克斯縣東南大哈拉軍山一帶創建[15]。層型剖面定義為一套淺海相紫紅-灰紫色中-酸性熔巖和火山碎屑巖，主要巖性為安山巖、英安斑巖、流紋斑巖及玻屑凝灰巖、角礫凝灰巖等，未見正常海相沉積夾層，與上覆阿克沙克組碳酸鹽巖、碎屑巖角度不整合接觸。區內該組地層巖石組合顯示中基性向中酸性過渡特點，與層型剖面可對比性強。地球化學特征顯示其形成于板塊俯沖背景下的島弧環境[18,21-24]，與層型剖面所述及郭璇等在新源縣城南剖面中所反映的大哈拉軍山組形成環境幾乎一致[4]。因此，將該組對比厘定為早石炭世大哈拉軍山組。

阿克沙克組最早由剡鴻炳等在昭蘇縣城北阿克沙克山昭蘇幅（K-44-X）1∶20萬區域地質調查時創名[15]，該組層型剖面原始定義為一套淺海相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖，巖性組合為深灰色-灰色生物碎屑灰巖、鮞狀灰巖、泥晶灰巖、鈣質砂巖，其中灰巖、砂巖中富含腕足、珊瑚、菊石等生物化石，與上覆伊什基里克組和下伏大哈拉軍山組均呈角度不整合接觸。本次研究發現，該組與層型剖面有極好的可對比性：①巖性組合與層型剖面基本吻合；②阿克沙克組以角度不整合界面區分上、下兩套火山巖建造；③新發現的生物化石Caninophyllum、Kansuella、Athyris等與層型剖面中生物化石時代一致，均屬早石炭世晚期；④新近于阿吾拉勒闊爾庫一帶阿克沙克組中發現一系列風暴沉積類型巖石組合[25]，證明該地區早石炭世晚期為動蕩的淺海環境，與該組原始定義淺海相構造環境信息相符。據此將該組對比厘定為早石炭世阿克沙克組。

伊什基里克組創名地位于特克斯縣城北伊什基里克山[15]，其原始定義為一套紫-紫褐色、灰綠色火山熔巖及同質火山碎屑巖，主要巖性為灰綠-紫紅色流紋斑巖、霏細斑巖、鈉長斑巖、安山玢巖、玄武玢巖、英安斑巖及同質火山碎屑巖、凝灰質碎屑巖，與下伏阿克沙克組海相碳酸鹽巖呈角度不整合接觸。本次調研發現，該組火山巖以區域性角度不整合覆蓋于阿克沙克組碳酸鹽巖、碎屑巖之上，同位素年齡為（301.3±3.8）Ma和（302.5±3.9）Ma，確定其時代屬晚石炭世。巖石組合以玄武巖、玄武安山巖、流紋巖和流紋質火山角礫巖為主，含少量凝灰巖，缺少安山巖類中性端元，總體顯示雙峰式火山巖組合特征。這一顯著特征與阿吾拉勒山、特克斯達坂等地新近發現的伊什基里克組典型雙峰式火山巖類同，地球化學特征均顯示為大陸板內裂谷環境[29]。巖石組合、時代、層位關系及構造信息均反映該組地層已與早石炭世大哈拉軍山組大相徑庭，因此對比厘定為晚石炭世伊什基里克組。

6 討論

前人曾對區內“大哈拉軍山組”巨厚火山-沉積建造進行詳細地層劃分，以區內一層延伸較穩定的復成分礫巖為界，將礫巖層之上一套火山熔巖、火山碎屑巖組合厘定為早石炭世“艾肯達坂組”，下部早石炭世火山巖仍稱大哈拉軍山組。本次調研發現，前人所厘定“艾肯達坂組”時代應屬晚石炭世（鋯石U-Pb年齡為（301.3±3.8）Ma和（302.5±3.9）Ma）。該組主要巖性為灰黑-紫紅色玄武巖、粗面巖流紋斑巖及凝灰質碎屑巖，與區域上晚石炭世伊什基里克組巖性組合完全一致，層位可以對比，這與多重地層劃分理論的“同物異名”原則相違背，筆者建議不宜采用“艾肯達坂組”。遵循地層建立與命名的基本原則，尤其遵循命名優先權和避免“同物異名”原則，本文否定前人“艾肯達坂組”的劃分方案，將區內該套地層劃歸晚石炭世伊什基里克組。

筆者們經剖面調查及區域追索對比認為，拉爾墩達坂一帶前人劃分的“大哈拉軍山組”主要由上部堿性雙峰式火山巖及火山碎屑巖類[26]、中部淺海相碎屑巖及碳酸鹽巖類和下部鈣堿性島弧火山熔巖及同質火山碎屑巖類組成[12-13]。這3套地層間均為角度不整合接觸，各套地層巖石組合相對穩定，且顯著有別于相鄰地層，可識別可區別，厚度大、分布穩定且界線清晰，符合建立組級地層單位的“三可原則”，解體證據充分。通過與同一地層區前人已建各組的層型剖面對比，與伊寧地塊內地層劃分相對精細、對比標志確切的阿吾拉勒等地的同套地層對比，進行重新厘定，自下而上分別歸屬大哈拉軍山組、阿克沙克組、伊什基里克組。阿克沙克組以角度不整合區分上覆和下伏兩套火山巖建造，是區域上識別和劃分早、晚石炭世兩套火山巖建造的關鍵層位。

7 結論

（1）前人所厘定的“艾肯達坂組”時代應屬晚石炭世（鋯石U-Pb年齡為（301.3±3.8）Ma和（302.5±3.9Ma），且巖石組合、層位對比與區域上晚石炭世伊什基里克組完全一致，因此，遵循地層建立與命名的基本原則，否定前人“艾肯達坂組”劃分方案，將區內該套地層劃歸晚石炭世伊什基里克組。

（2）據新近發現的兩個區域性角度不整合面，將西天山那拉提東拉爾墩達坂一帶廣泛分布的原“大哈拉軍山組”巨厚火山-沉積建造自下而上解體為大哈拉軍山組、阿克沙克組和伊什基里克組。該解體方案，為本區地層劃分和區域對比提供了新依據，也為正確建立伊寧地塊石炭紀地層格架提供了重要資料，對研究西天山地質演化和開展相關礦產勘查工作具重要意義。

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