新疆东天山石灰窑-沙尔乔克一带奥陶系

初建朋 韩永 孙玉洁 方美乐 孙荣涛

摘   要：石灰窑等地发现奥陶纪藻类化石，导致研究区内原确立的岩石地层单位解体并重新厘定。经野外地质调查和区域地层对比，最终将石灰窑-沙尔乔克一带奥陶系厘定为上奥陶统乌列盖组、上奥陶统大柳沟组和上奥陶统庙尔沟组3个岩石地层单位，明确了分布范围。基于锆石U-Pb年龄、地层接触关系及化石证据等，将3个组的地质时代确定为晚奥陶世。完善了该区域地层格架，对正确认识该区构造演化历史，进一步开展东天山一带地层及岩相和古地理研究提供了基础。

关键词：东天山;奥陶系;大柳沟组;庙尔沟组;乌列盖组

新疆东天山三道岭图幅内奥陶系主要分布于石灰窑红井子大断裂周边、萨尔乔克东苏吉山一带及乌什库都克等地，地层区划上属北天山分区博格达小区（图1）[1]。该区地质调查工作始于十九世纪晚期，1949年后进行了以资源摸底为主的1∶50万路线地质调查工作，20世纪50年代新疆地矿局在研究区及周边开展了大量地质工作[2]。1966年新疆第一区调大队完成的1∶20万巴里坤湖幅区域地质调查报告，将萨尔乔克东苏吉山及乌什库都克一带厘定为中晚石炭世第二亚构造层，为一套火山碎屑岩建造;石灰窑一带厘定为中泥盆世第一亚构造层，为一套碎屑岩、火山碎屑岩建造。1993年新疆地矿局第二区调查大队四分队在墩巴斯陶和乌什库都克等地开展1∶5万区域地质调查时，在小夹山发现中—晚奥陶世藻类化石，获得侵入岩同位素年龄，划分出大柳沟组和庙尔沟组两个岩石地层单位。2009年新疆地矿局六大队在沙尔乔克南、花庄子南1∶5万区域地质调查报告中，在萨尔乔克东苏吉山一带厘定出中泥盆统头苏泉组等岩石地层单位。该区环境条件差，大地构造环境复杂。长期以来对该区地层发育层序、空间展布、单元划分、地层接触关系、时代归属、区域对比等缺乏系统研究和统一认识，影响了该区地质构造发展演化历史的恢复和找矿进展[2]。新疆1∶25万三道岭幅区调项目对研究区内奥陶纪地层进行了重新厘定，明确分布范围及地质时代，对正确认识该区构造演化历史，完善地层格架，了解生物界面貌，具积极意义。

1  上奥陶统乌列盖组研究进展

该套地层位于乌什库都克索尔巴斯陶和萨尔乔克东苏吉山一带，分别被厘定为中石炭统和中泥盆统头苏泉组12。1995年新疆地矿局第二区调大队四分队将索尔巴斯陶东部呈楔状出露的该套地层厘定为庙尔沟组，时代为中晚奥陶世。1∶25万三道岭幅区调项目将前人在此地厘定的中泥盆统头苏泉组解体，认为皮匠沟和克泽勒吉勒喀等地仅发生轻微变质，与头苏泉组定义相符，萨尔乔克东部地层变质严重，需重新厘定。索尔巴斯陶厘定为庙尔沟组的该套地层，其岩性、岩相和变质程度可与萨尔乔克东地层对比。经定年研究，获得代表地层形成时代锆石U-Pb年龄为（450.3±4.3）Ma，区域上和乌列盖组较接近，因此，将这两处地层重新划分为上奥陶统乌列盖组，地质时代修订为晚奥陶世。该研究已另文发表[3-4]，本文不在赘述。

2  上奥陶统大柳沟组的厘定

2.1  分布概况及接触关系

该组主要分布在沙沟库都克以东，石灰窑小夹山一带，展布于红井子大断裂南侧。由于泥盆纪闪长岩、二长花岗岩体及花岗闪长岩的侵入和破坏，地层小面积零星出露。区域上大柳沟组与乌列盖组呈角度不整合接触，未见下伏地层。小夹山北部与上覆庙尔沟组及泥盆纪大南湖组呈断层接触，西部与大南湖组呈角度不整合接触，西南与庙尔沟组呈整合接触。

2.2  岩石地层单位划分沿革与命名

该地层被厘定为中泥盆统大南湖组。1993年新疆地矿局第二地质调查大队在骆驼井子-墩巴斯陶-乌什库都克一带1∶5万区调时，在上覆地层中发现开放光球藻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和明显有环球形藻Zonosphaeridium cf.diserminum Andr等藻类化石。在侵入该地层的二长花岗岩体中采集2个Pb-Pb同位素年龄样，测定年龄分别为4.33亿年和4.36亿年。区域上，该地层可与中—上奥陶统荒草坡群第二亚群对比。由于新疆地层对比清理，杜天星建立了大柳沟组替代荒草坡群第二亚群，新疆地矿局第二区调大队在1∶5万区域地质调查报告中，采纳了大柳溝组划分方案，将该套地层厘定为中—上奥陶统大柳沟组。1∶25万三道岭幅区调项目组通过实地勘查与标准剖面对比，继续沿用大柳沟组划分方案。由于区域上该组是乌列盖组上覆地层，乌列盖组有较确切的锆石U-Pb年龄数据。因此，将大柳沟组地质时代修定为晚奥陶世。

2.3  剖面列述

本文选取墩巴斯陶西VIII号剖面、墩巴斯陶北东VI号剖面及巴里坤大柳沟以东10 km乌列盖南侧标准剖面对该组进行分析[5]3，柱状对比见图2。 2.4  岩石组合特征

该组主要为一套中酸性火山喷发岩和火山熔岩组成，岩性由中性火山碎屑岩、中酸性火山熔岩逐渐过渡为中性火山碎屑岩，由火山爆发相、火山喷溢相过渡为火山爆发加火山沉积相。爆发相岩石组合为岩屑晶屑凝灰岩、含角砾岩屑凝灰岩、角砾凝灰岩、火山灰凝灰岩及火山角砾岩等，以凝灰岩为主。溢流相主要岩石组合为英安岩、流纹岩、安山岩、玄武岩等，以流纹岩和英安岩分布最广。VIII号剖面岩石组合为中酸性火山熔岩夹少量火山碎屑岩，岩性以流纹岩、玄武岩、玄武安山岩、英安岩等为主，反映出主体为火山喷溢相，代表大柳沟组中部;VI号剖面岩石组合为火山碎屑-沉积岩夹少量英安岩，主要岩性为凝灰岩、沉凝灰岩、角砾凝灰岩及板岩，反映为火山爆发相加火山沉积相，代表大柳沟组上部。该套地层普遍发育不同程度的蚀变，包括接触变质作用形成的角岩化及动力变质作用形成的千枚岩化、绢云母化。从下至上火山活动由强变弱，地层岩石蚀变也由强减弱1。

区内出露的该套地层在岩石组合及变质程度等均可与巴里坤大柳沟东乌列盖南侧大柳沟组标准剖面对比，因此将其厘定为大柳沟组。据地层接触关系，地质时代修正为晚奥陶世。

3  上奥陶统庙尔沟组厘定

3.1  分布概况及接触关系

该组分布在石灰窑地区小夹山和红山农场化工厂北及乌什库都克地区札勒格孜库都克。在小夹山与下伏大柳沟组呈整合接触，与上覆大南湖组为低角度不整合接触或断层接触，与上覆早石炭世黑山头组一段为断层接触。局部地段被泥盆纪闪长岩、花岗闪长岩侵入，围岩产生明顯的角岩化。红山化工厂附近出露的庙尔沟组，受石炭纪二长花岗岩和花岗岩的侵入，未见上覆和下伏地层，岩石普遍角岩化。在乌什库都克，该组展布于塔克尔巴斯陶断裂南侧，未见下伏地层，上部与早二叠世三塘湖组和早石炭世黑山头组一段的火山岩呈喷发不整合接触，部分地段与早二叠世三塘湖组为断层接触。受后期叠加动力变质作用影响，该处地层中岩石变形、变质明显，常见揉皱、褶曲等构造。岩石中普遍发育绿泥石化、黝帘石化、绢云母化和碳酸盐化等蚀变岩2。

3.2  岩石地层单位划分沿革与命名

该套地层曾划归中石炭统和中泥盆统大南湖组3。1993年新疆地矿局第二区调大队在该地区开展区域地质调查时，在小夹山发现中—晚奥陶世藻类化石组合，进一步工作，在石灰窑及乌什库都克划分出一套新地层，该套地层可同荒草坡群第三亚群对比。新疆地层对比清理后，杜天星创名建立了庙尔沟组替代荒草坡群第三亚群。新疆地矿局第二区调大队在1∶5万区域地质调查报告中，采纳庙尔沟组划分方案，将该套地层厘定为中—上奥陶统庙尔沟组，包括乌什库都克东北索尔巴斯陶呈楔状出露的一套地层。1∶25万三道岭幅区调项目组沿用庙尔沟组划分方案，但将乌什库都克东北索尔巴斯陶东呈楔状出露的地层厘定为乌列盖组。据地层接触关系及化石证据，将研究区庙尔沟组地质时代修正为晚奥陶世。

3.3  剖面列述

新疆地矿局第二区调大队在小夹山和索尔巴斯陶各有一个庙尔沟组实测剖面。新疆1∶25万三道岭幅区调项目在墩巴斯陶北的小夹山实测该地层剖面，剖面位于小夹山背斜北翼，起点坐标N43°48′9.87"，E92°36′20.46";终点坐标：N43°49′31.66"，E92°36′27.35"。现列述如下：

3.4  岩石学特征

该组主要由一套火山碎屑岩、沉积岩夹少量中基性火山熔岩组成，岩性为凝灰质砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、粉砂质泥岩及沉凝灰岩、玄武岩和安山岩等。岩石普遍破碎，中小揉曲发育，常见饼状构造和鞘褶皱4。

3.5  时代讨论

1993—1995年，新疆第二区调大队在墩巴斯陶西控制北东小夹山Ⅰ号剖面浅灰绿色泥质粉砂岩中发现藻类化石，经地矿部宜昌地质研究所三室钟国芳鉴定，主要包括Leiopsophosphaera（光球藻）、Trachysphaeridim（球形藻）、Baltisphaeridium（刺球藻）、Veryhachium（角刺藻）、Maeroptycha（褶藻）、Turwchania（吐鲁汉藻）及Dictyosphaeridium（网球藻）等35个属种，组合面貌与云南禄劝、湖北宜昌黄花场和陕西紫阳等地的中—晚奥陶世藻类组合可对比1。本次调查在沉凝灰岩和凝灰质砂岩中新发现大量三叶虫化石，包括Calymenesun yinganensis Zhang（印干孙氏隐头虫），Ptychopyge major Zhang（大型褶尾虫），Calliops taimyricus Balashova（泰梅尔女神虫），Basilicus （Basiliella） cf.yunnanensis （Reed）（云南小帝王虫），Megalaspidella（Tsaidamaspis） diarmatus Chang & Fan（双刺柴达木虫）等[6-7]，均为中晚奥陶世常见化石分子。据地层接触关系及化石证据，将庙尔沟组地质时代确定为晚奥陶世。

3.6  沉积环境分析

庙尔沟组主要由一套细粒结构沉积岩组成，岩性包括沉凝灰岩、砂岩、凝灰质砂岩、粉砂岩等。岩层中夹有少量灰岩薄层或透镜体，多见水平层理。沉凝灰岩中发现大量化石，说明其沉积环境为相对稳定的浅海环境。该地层岩石的母岩以火山岩为主，说明庙尔沟组沉积属火山喷发后宁静期。大柳沟组到庙尔沟组的岩性变化，反映其为晚奥陶世。巴里坤湖周缘经早期强火山活动到后期逐渐平静，沉积环境转为火山沉积和正常沉积2。

1∶25万三道岭幅区调项目组所测剖面可与新疆地矿局第二区调大队在乌什库都克地区札勒格孜索库都克的庙尔沟组XX号剖面及墩巴斯陶西小夹山庙尔沟组I号剖面中上部对比。岩性组合和化石特征与标准剖面非常接近（图3），该套地层划分为庙尔沟组。

4  结论

研究区被认为不存在奥陶纪地层，但奥陶纪藻类化石的发现，导致原有泥盆纪和石炭纪岩石地层单位解体并重新厘定。乌列盖组、大柳沟组和庙尔沟组是杜天星等在新疆地层对比清理时建立的，创名地分别在巴里坤的乌列盖、大柳沟以东乌列盖南和庙尔沟，分别对应前人所划巴斯他乌组第一岩性段、第二岩性段和第三岩性段，和荒草坡群第一亚群、第二亚群和第三亚群。地层清理后，巴斯他乌组和荒草坡群不再使用，而用乌列盖组、大柳沟组和庙尔沟组替代[5] 。1∶25万三道岭幅区调项目组据新疆地层对比清理成果，将索尔巴斯陶东部呈楔状出露的地层及萨尔乔克东苏吉山一带地层厘定为乌列盖组，重新划定了大柳沟组和庙尔沟组分布范围。据乌列盖组确切的年代数据、地层接触关系及庙尔沟组化石证据，最终将研究区内奥陶纪地层厘定为上奥陶统乌列盖组、上奥陶统大柳沟组和上奥陶统庙尔沟组3个岩石地层单位。本文对研究区内奥陶纪地层空间分布、接触关系、生物面貌、地质时代及区域对比等有了进一步认识，为准确认识该地地质构造演化历史、开展东天山地区奥陶纪岩相和古地理研究， 提供一个统一的地层格架。参考文献

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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