楊 浩 李 滌 侯爍欽 樊 丹 何登發(fā)

（中國地質(zhì)大學（北京）能源學院，海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室 北京 100083）

中亞造山帶（CAOB）（Jahn et al.，2004；Cawood et al.，2009；Xiao et al.，2015）亦稱 為 阿 爾 泰 構(gòu) 造 拼 合 帶（Altaids Tectonic Collage）（?eng?r et al.， 1993； Xiao et al.，2008；Wilhem et al.，2012）夾持于東歐克拉通、西伯利亞克拉通以及華北克拉通之間（圖1a），是新元古代以來古亞洲洋（PAO）演化過程中各種地體（包括蛇綠巖、島弧、增生雜巖及可能的微大陸）復(fù)雜拼貼的結(jié)果（肖序常等，1992；何國琦等，1994；Jahn et al.，2000；Xiao et al.，2008；Li et al.，2015）。古亞洲洋和其分支洋盆的最終閉合時限問題一直以來都是中亞造山帶研究的前沿與熱點。準噶爾地區(qū)位于中亞造山帶的南部，記錄了古亞洲洋的最終消亡歷史，是了解古亞洲洋演化的理想場所（Jahn et al.，2000；Kovalenko et al.，2004；Kr?ner et al.，2014）。

卡拉麥里地區(qū)位于準噶爾盆地的東北緣（圖1b），代表了西伯利亞克拉通增生系統(tǒng)與哈薩克斯坦—準噶爾板塊的最終縫合部位（李春昱等，1982；蔡文俊，1986），為厘定古亞洲洋的分支洋盆卡拉麥里洋的演化過程提供了重要窗口。層析成像等地球物理資料與蛇綠巖年代學結(jié)果揭示卡拉麥里洋盆泥盆紀仍存在，呈向北單向俯沖模式，此時卡拉麥里洋南側(cè)以發(fā)育中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組被動邊緣沉積為特征（李錦軼，2004；Zhang et al.，2013；白建科等，2018；Li et al.，2020；Wang et al.，2022）。然而目前對于卡拉麥里洋的閉合時限的認識仍存在較大爭議，所提出的時代遍及晚泥盆世—二疊紀，但主要爭議集中于兩個時期：一部分學者認為在早石炭世早期之前洋盆已經(jīng)閉合（李錦軼等，1990；吳潤江等，2009；Zhang et al.，2013；田健等，2015；白建科等，2018；楊凱凱等，2018）；另一部分學者則是認為閉合于早石炭世晚期或晚石炭世（汪幫耀等，2009；Su et al.，2012；聶峰等，2014；Li et al.，2020；Wang et al.，2022）。前者主要基于卡拉麥里山南側(cè)的松喀爾蘇組粗碎屑為一套同造山期“磨拉石建造”，該組的碎屑鋯石最年輕的年齡以及其上覆巴塔瑪依內(nèi)山組底部火山巖的年齡限定造山發(fā)生于早石炭世早期。然而這套粗碎屑在卡拉麥里地區(qū)東段雙井子地區(qū)和西段白堿溝地區(qū)的分布存在差異，同時對于巴塔瑪依內(nèi)山組的形成時代更是存在不同見解（譚佳奕等，2009；Xiao et al.，2011；楊凱凱等，2018）。后者則是基于巖漿巖成因以及少量基性巖年代學，認為上覆巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖仍具有島弧鈣堿性火山巖的性質(zhì)，俯沖在早石炭世仍在持續(xù)。最近，Li et al.（2020）通過物源分析揭示巴塔瑪依內(nèi)山組之上的雙井子組接收了來自北部野馬泉地體的沉積物，從而認為卡拉麥里洋閉合于中石炭世，但對于這套地層的時代沒有給予很好的約束。上述爭議的根本原因是受后期構(gòu)造運動改造的影響，卡拉麥里地區(qū)石炭紀地層年代—地層格架尚不明確，嚴重制約了對洋盆閉合時限的厘定。

本文系統(tǒng)梳理了卡拉麥里地區(qū)石炭紀地層的劃分對比沿革，并從已建立的野外露頭和盆地鉆井序列出發(fā)，開展“盆—山”地層對比，由露頭向盆內(nèi)拓展，在最新的年代學結(jié)果的約束下重新評價了準噶爾盆地東北緣地層劃分方案，并建立了年代—地層格架。同時綜合沉積充填與地層展布特征以及巖漿巖成因方面的研究成果，討論了卡拉麥里洋的閉合時限。該項工作對揭示準噶爾石炭紀盆地構(gòu)造演化格架，優(yōu)選盆地深層油氣風險勘探目標具有重要科學意義與指導(dǎo)性研究價值。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準噶爾地體位于中亞造山帶（CAOB）的南部（圖1a），夾持于北部的野馬泉地體和南部的北天山地體之間，并分別以卡拉麥里斷裂和北天山斷裂為界（圖1b）。該地體是由大陸碎片、島弧以及洋盆等組成的復(fù)雜嵌合體（Coleman，1989；Xiao et al.，2008）。準噶爾地體分為東準噶爾、西準噶爾（也稱東準噶爾地體和西準噶爾地體）（Chen and Jahn，2004；Xiao et al.，2011；Su et al.，2012）和準噶爾盆地3 個構(gòu)造單元。多條被后期構(gòu)造強烈肢解的古生代蛇綠混雜巖沿斷裂分布在東、西準噶爾。盡管準噶爾盆地基底性質(zhì)目前仍不明確，但深反射地球物理剖面顯示準噶爾盆地下伏地殼約50 km 厚（Wang et al.，2003），盆地發(fā)育約10 km 厚的沉積蓋層。最近鉆孔資料顯示盆地內(nèi)部廣泛發(fā)育石炭系火山—沉積建造，其中下石炭統(tǒng)主要為海相序列，而上石炭統(tǒng)主要表現(xiàn)為陸相沉積特征。盆地火山巖主要為鈣堿性系列，但大多兼具島弧型和裂谷型地球化學特征。此外，準噶爾盆地周緣一個重要的特征是廣泛發(fā)育石炭—二疊紀花崗巖侵入體（Xiao et al.，2008；Zhang et al.，2021），其中晚石炭世—早二疊世花崗巖主要為A 型花崗巖。

卡拉麥里地區(qū)位于準噶爾盆地的東北緣（圖1b），在卡拉麥里斷裂的兩側(cè)廣泛發(fā)育泥盆—石炭紀地層（圖1c）。以卡拉麥里斷裂為界，以北為野馬泉地體，以南為準噶爾地體。NW-SE 向的蛇綠混雜巖帶（卡拉麥里蛇綠混雜巖帶）發(fā)育于野馬泉地體，同位素年代學和古生物資料表明其形成時間為416.7～329.9 Ma（汪幫耀等，2009；黃崗等，2012，2017；方愛民等，2015）。野馬泉地體是發(fā)育于早古生代基底上的復(fù)合?。ɡ铄\軼等，2009；Xu et al.，2013），志留系在野馬泉地體的東部局部出露，主要由變質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)泥巖、板巖和千枚巖組成（Tao et al.，2014）。其上覆泥盆紀地層包括北塔山組和平頂山組（D2b和D2p），為一套凝灰質(zhì)碎屑夾火山碎屑的沉積物。與泥盆系呈斷層接觸的下石炭統(tǒng)南明水組（C1n），由火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖組成，并被分成上、下兩個亞組。南明水組的上覆地層為清水組（C1q），主要為一套粗碎屑，特征與磨拉石建造相似。與其角度不整合接觸的上覆地層為巴塔瑪依內(nèi)山組（C2b），主要由火山巖組成，巖性組合和斷裂南側(cè)廣泛分布的巴塔瑪依內(nèi)山組（簡稱巴山組）相似，在斷裂北側(cè)其僅分布于東部，其流紋巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為305±2 Ma（Wang et al.，2022），表明其時代屬于晚石炭世。而卡拉麥里斷裂南側(cè)保存了相對完整的石炭紀地層序列，但在東段（雙井子地區(qū)）和西段（白堿溝地區(qū)）有所差異。

圖1 卡拉麥里地區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)Li et al.2020 修改）Fig.1 Schematic geological map of the Karamaili area（modified from Li et al.，2020）

2 石炭紀地層劃分沿革

由于該地區(qū)石炭紀期間火山活動頻繁并在后期經(jīng)歷了強烈的改造，不同地區(qū)的火山巖—沉積地層在巖性組合上具有很大差異。目前對于各時期地層的發(fā)育時代普遍存在爭議，提出了多種劃分對比方案。

2.1 山梁礫石組/滴水泉組

袁復(fù)禮（1956）在考察卡拉麥里山南側(cè)雙井子地區(qū)時，發(fā)現(xiàn)了一套被安山斑巖侵入并且層理不明顯的漂礫層，漂礫直徑60～100 cm，認為其是冰川成因，稱其為“山梁礫石漂層”，根據(jù)其與上覆地層（下石炭統(tǒng)灰?guī)r）的接觸關(guān)系及侵入到兩套地層中的侵入體的不同，他認為其屬于泥盆紀或更早的時期。之后，地質(zhì)部631 石油普查大隊5 分隊（1955）①地質(zhì)部631 石油普查大隊5 分隊.1955.內(nèi)部資料.將其正確地改定為下石炭統(tǒng)。新疆石油管理局所屬各地質(zhì)隊（1957～1958）②新疆石油管理局所屬各地質(zhì)隊.1957～1958.內(nèi)部資料.將該地層重新劃分為滴水泉層和山梁礫石層，并與上覆火山巖合稱為雙井子統(tǒng)，該統(tǒng)時代限定為早-中石炭世。新疆石油管理局地調(diào)所（1965）③新疆石油管理局地調(diào)所.1965.內(nèi)部資料.將滴水泉層與山梁礫石層改成滴水泉群，時代確定為早石炭世。新疆地質(zhì)局綜合研究隊（1965）④新疆地質(zhì)局綜合研究隊.1965.內(nèi)部資料.將滴水泉層和山梁礫石層分別改成了滴水泉組和山梁礫石組，但不同的是其將時代定為了晚泥盆世。地質(zhì)部新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域測量大隊（1963～1966）⑤地質(zhì)部新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域測量大隊.1963～1966.1∶200 000 庫普幅地質(zhì)圖.在進行1∶200 000 庫普幅地質(zhì)圖編制的過程中，將相當于滴水泉組的地層稱為塔木崗組，時代定為晚泥盆世，而將山梁礫石組改稱松喀爾蘇組，時代為早石炭世。新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)礦產(chǎn)研究所（1991）認為雙井子地區(qū)的滴水泉組（塔木崗組）與下伏泥盆系為整合接觸，主要含擬鱗木，亞鱗木化石，層位比滴水泉剖面的地層要低，所以沿用塔木崗組為該套地層下部，而將松喀爾蘇組改回為原來的山梁礫石組，該兩組的時代均為早石炭世。新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局（1999）統(tǒng)層時同意新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)礦產(chǎn)研究所（1991）所劃分的方案，認為滴水泉組和塔木崗組為同一套地層不同的命名，并決定停用滴水泉組，將其稱為塔木崗組，而山梁礫石組位于這套地層的上部層位，同為早石炭世地層。李滌（2016）及張磊（2020）認為這兩個組是同一套地層的不同命名，并將其統(tǒng)稱為滴水泉組（圖2）。

圖2 卡拉麥里地區(qū)地層劃分沿革Fig.2 History of stratigraphic division in Karamaili area

這套“山梁礫石粗碎屑”在卡拉麥里山南側(cè)雙井子地區(qū)一般被劃分為兩個組，但兩個組之間以微角度不整合（據(jù)新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組，1981），所以該兩組在構(gòu)造意義上為一套地層。同時在卡拉麥里山南側(cè)白堿溝地區(qū)滴水泉剖面相變?yōu)橐惶滓阅噘|(zhì)巖為主的細碎屑沉積（Zhang et al.，2013；白建科等，2018），下部為粗砂巖夾頁巖和泥巖薄層，上部主要為泥質(zhì)巖，曾被稱為“滴水泉組”?！暗嗡M”與“山梁礫石粗碎屑”均與其上覆火山—沉積地層（東段為巴山組，西段為松喀爾蘇組）以高角度不整合接觸。在東段雙井子地區(qū)，下段（原塔木崗組）為一套濱海相砂巖，砂礫巖和礫巖夾層，上段地層（原松喀爾蘇組）主要為海陸交互相的礫巖、凝灰?guī)r以及砂巖，夾粉砂巖及炭質(zhì)頁巖薄層，總體為一套粗碎屑（白建科等，2018）。在白堿溝地區(qū)的實測剖面Ⅱ表現(xiàn)為一套粗碎屑沉積，以砂礫巖以及礫巖發(fā)育，夾砂巖及泥巖層（圖3）。在盆內(nèi)彩深1 井表現(xiàn)為一套火山碎屑建造（圖4）。新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）1∶200 000《庫普幅》中記載了“山梁礫石粗碎屑”中的古生物化石，在下段地層（原塔木崗組）中存在大量的植物及動物化石，包括：鱗木（未定種）（Lepidodendronsp.）、擬鱗木（Lepidodendropsissp.）、亞鱗木（Sublepidodendronsp.）、小嘴貝等，鑒定為 D3—C1。在上段地層（原松喀爾蘇組）中同樣存在相似的古生物化石組合，包括：鱗木（未定種）Lepidodendronsp.、擬鱗木（Lepidodendropsissp.）、亞鱗木（Sublepidodendronsp.）、奇異亞鱗 木（Sublepidodendron mirabile（Nath.）Gothan）、 亞 洲 德 米 特 律 木（Demetria asiataZallessky），鑒定為C1或D3—C1。在西段白堿溝地區(qū)，新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）1∶200 000《卡拉麥里幅》中記載原塔木崗組中存在的古生物化石，包括：鱗木（未定種）（Lepidodendronsp.）、擬鱗木（Lepidodendropsissp.）、亞鱗木（Sublepidodendron?sp.）、Bergeriasp.、Camarotoechiasp.、Knorriasp.、Protolepidodendronsp.，鑒定為 D3—C1。因此，結(jié)合地層的接觸關(guān)系、巖性組合以及古生物化石組合，將其統(tǒng)稱為滴水泉組。

而據(jù)新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）《卡拉麥里山幅》，松喀爾蘇組在白堿溝地區(qū)被劃分為a、b 兩段，b 段為一套火山碎屑巖建造，底部為灰綠色及黃綠色凝灰質(zhì)礫巖，厚達438 m，向上發(fā)育黃綠色凝灰質(zhì)砂巖。a 段主要由中—酸性火山熔巖，凝灰?guī)r夾大量的碎屑巖組成，發(fā)育大量的安山玢巖以及流紋巖為特征，同時也發(fā)育大量的火山碎屑巖，包括凝灰?guī)r以及火山角礫巖（圖3）。松喀爾蘇組a 段的凝灰質(zhì)砂巖層中盛 產(chǎn) 化 石 ， 包 括 ：Tylothyrissp.、Neospirifersp.、Hustediasp.、Plicatifera? sp.、Fenestellasp.、Plicatifera（cf. P.plicatilis）、Echinoconchussp.、Camarotoechiasp.、Schellwienellasp.、Cyrtospirifersp.、Mucrospirifersp.； 在 b 段 尚 發(fā) 現(xiàn) 有 ：Spirifer attenuatesSowerby、Tomiopsis planaSokolskaja，Punctospirifersp.、Euomphalus? sp.、Tropidostrophasp.，鑒定為C1。值得注意的是，由于白堿溝地區(qū)的松喀爾蘇組與雙井子地區(qū)的松喀爾蘇組（“山梁礫石粗碎屑”上段地層）巖性組合以及古生物化石組合存在較大差異，因此，西段白堿溝地區(qū)的這套火山—沉積地層延續(xù)松喀爾蘇組的命名。

2.2 巴塔瑪依內(nèi)山組（巴山組）

巴山組最早由新疆石油管理局（1957～1958）（見腳注②）所命名，其將巴塔瑪依內(nèi)山附近火山巖地層及上部粗碎屑合稱為弧形梁層，時代定為早-中石炭世。新疆地質(zhì)局（1965）（見腳注④）將弧形梁層改名為弧形梁群。之后，地質(zhì)部新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域測量大隊一分隊（1963～1966）（見腳注⑤）在進行1∶200 000 庫普幅地質(zhì)圖編制的過程中對該套地層進行了重新的厘定，將其下部火山巖稱為巴塔瑪依內(nèi)山組（由李啟新命名），上部碎屑巖稱為雙井子組，時代均為中石炭世。新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）沿用了這種劃分方案，所不同的是將上部碎屑巖改成為石錢灘組。新疆區(qū)測大隊古生物地層分隊（1978）⑥新疆區(qū)測大隊古生物地層分隊.1978.內(nèi)部資料.將區(qū)測大隊一分隊所測巴塔瑪依內(nèi)山組及其上雙井子下亞組合稱為巴塔瑪依內(nèi)山組，并分為上段和下段，時代為早石炭世。新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)礦產(chǎn)研究所（1991）將其上部碎屑巖恢復(fù)了弧形梁組，其下部火山巖沿用巴塔瑪依內(nèi)山組，時代定為中石炭世。新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局（1993）沿用了其劃分方案，但不同的是將巴塔瑪依內(nèi)山組的時代改定早石炭世。新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局（1999）同樣沿用巴塔瑪依內(nèi)山組（火山巖層）—弧形梁組（粗碎屑層）這種劃分方案，不同的是將巴塔瑪依內(nèi)山組時代定為早石炭世晚期至中石炭世早期。之后隨著盆內(nèi)鉆井資料的豐富和同位素測年技術(shù)的發(fā)展與普及，譚佳奕等（2009）首次發(fā)現(xiàn)該套火山巖底部測年結(jié)果為350 Ma，并結(jié)合其上覆地層石錢灘組中的古生物化石，將其時代改定為早石炭世。李滌（2016）系統(tǒng)的研究了盆內(nèi)地層的特點，發(fā)現(xiàn)巴山組巖性組合具有“三分性”，表現(xiàn)為下火山巖段，中沉積巖段以及上火山巖段。而巴塔瑪依內(nèi)山地區(qū)的這套巴山組測年結(jié)果顯示為358～335 Ma，因此認為其屬于“下火山巖段”，但盆內(nèi)的火山巖測年結(jié)果顯示其為晚石炭世地層，所以其將這套地層時代劃分為早-晚石炭世。張磊（2020）則是延續(xù)了這種劃分方案，并給與3 個部分獨立的命名，將下火山巖段稱松喀爾蘇組，將中沉積巖段稱雙井子組，而上火山巖段稱巴山組（圖2）。

在東段雙井子地區(qū)巴山組這套地層為滴水泉組的上覆地層，而在西段白堿溝地區(qū)為松喀爾蘇組b 段的上覆地層。在東段雙井子地區(qū)，為一套基性—中性—酸性火山熔巖及火山碎屑巖，其中夾少量的凝灰質(zhì)礫巖層，大量發(fā)育安山玢巖，在底部偶見珍珠巖夾層，其中凝灰質(zhì)礫巖夾于火山巖之間，炭質(zhì)頁巖發(fā)育。在西段白堿溝地區(qū)底部為一套厚層火山角礫巖，中部為一套炭質(zhì)頁巖并夾有煤線，富大量植物化石，上部為火山巖層，主要發(fā)育流紋巖和安山玢巖。新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）《庫普幅》中記載，在雙井子地區(qū)巴山組的沉積巖層，尤其是炭質(zhì)頁巖層中發(fā)現(xiàn)了大量的植物化石：心羊齒型準安加拉羊齒（Angaropteridiumcf.cardiopleroides（Schmalh.）Zal.）、蘆木（Calamitessp.）、擬諾格拉齊蕨（Noeggerathiopsissp.（N. cf.subangustaZalesssky））、擬翅果（Samaropsis? sp.），鑒定為C2-3或C—P，并認為多見于C2。新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）《卡拉麥里幅》 中記載，在白堿溝地區(qū)巴山組的炭質(zhì)頁巖層中產(chǎn)：Cyclopterissp.、 心 羊 齒 型 準 安 加 拉 羊 齒（Angaropteridiumcf.cardiopleroides（Schmalh.）Zal.）、楔羊齒（Sphenopterissp.）及19 種孢子花粉。近年來，許多學者對西段白堿溝地區(qū)的巴塔瑪依內(nèi)山組進行了實測（圖3），表明該組的細碎屑沉積包括泥巖，砂巖，炭質(zhì)頁巖和煤層，并不是像新疆維吾爾自區(qū)區(qū)域地層編寫組（1981）《卡拉麥里幅》那樣分布于該套地層的下段，而是夾于火山巖層之間，這與盆內(nèi)鉆遇的情況十分相似（圖4）。

2.3 石錢灘組/雙井子組

該地層最早同樣由袁復(fù)禮（1956）將東準噶爾將軍廟一帶的一套海相碎屑巖夾灰?guī)r，立名為石錢灘建造（因含大量海百合莖，風化后單片散落，形似石錢，故而得名），根據(jù)地層的新老關(guān)系以及動物化石，時代被認為屬于早二疊世（楊遵儀，1948）。地質(zhì)部631 隊石油普查大隊5 分隊（1955）（見腳注①），因采集大量腕足（王鈺鑒定）和珊瑚（吳望始鑒定），而將其劃為上石炭統(tǒng)。新疆石油管理局所屬各隊（1957～1958）（見腳注②），將此地層立名為石錢灘統(tǒng)，時代為晚石炭世，并正確的指出：袁復(fù)禮（1956）所劃石錢灘建造（P1）與雙井子灰?guī)r（C1）實際是同一各層位。地質(zhì)局區(qū)測大隊編庫普幅說明書（1963～1965）（見腳注⑤），將此地層命名為雙井子組，細分了3 個亞組，在上亞組中發(fā)現(xiàn)中石炭世?化石，故確定為中石炭統(tǒng)。新疆石油管理局地調(diào)所（1965）（見腳注③）把相當?shù)牡貙臃Q為石錢灘群，由下而上劃為化石溝組和平梁組，時代認為屬于中-晚石炭世。新疆地質(zhì)局綜合地質(zhì)研究隊東準噶爾區(qū)域組（1966）（見腳注④）認為：這套地層不但還有中石炭世的?，同時還有大量晚石炭世的腕足類化石，故將其化為中上石炭統(tǒng)似更合適。新疆地質(zhì)局區(qū)測大隊與地科院地質(zhì)所、新疆礦冶學院共同組成的地層分隊（1977）⑦新疆地質(zhì)局區(qū)測大隊與地科院地質(zhì)所、新疆礦冶學院.1966.內(nèi)部資料.在區(qū)測隊古生物組1964 年所測的剖面基礎(chǔ)上補做工作，在雙井子一帶本組發(fā)現(xiàn)Paralegoceras，并于中下部補充采集了大量?化石。新疆石油管理局袁文賢等（1983）⑧新疆石油管理局袁文賢等.1983.內(nèi)部資料.在總結(jié)前人工作基礎(chǔ)上，將石錢灘組劃分為4 個巖性段：1）弧形梁碎屑巖段；2）雙井子灰?guī)r段；3）平梁綠色泥巖段；4）雜色凝灰碎屑巖段。趙治信（2000）在相當于雙井子灰?guī)r段及平梁綠色泥巖段，采獲并建立了上、下兩個牙形刺組合，時代為中石炭世。其所列化石剖面似不存在“雜色凝灰碎屑巖段”，同時勝利溝剖面似不存在下部的“弧形梁碎屑巖段”，因此，其所采的牙形刺，實際產(chǎn)于中部兩巖性段，也是《新疆古生界》（下）的石錢灘組中上部。1987 年，新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊（李恒海等）⑨新疆地礦局第二區(qū)調(diào)大隊（李恒海等）.1983.內(nèi)部資料.與武漢地質(zhì)學院合作，詳細測繪了該地層剖面，并采集了極為豐富的古生物化石，認為石錢灘組下部屬于中石炭統(tǒng)，上部屬于上石炭統(tǒng)。新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)礦產(chǎn)研究所（1991）將“弧形梁碎屑巖段”改稱弧形梁組，將“雜色凝灰碎屑巖段”改稱六棵樹組，中間兩段（雙井子灰?guī)r及平梁泥巖）為石錢灘組。此后的新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局（1993）與新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局（1999）沿用此方案。李滌（2016）使用石錢灘組—六棵樹組的劃分方案。張磊（2020）將上石炭統(tǒng)巴山組火山巖之上的晚石炭世地層合稱為石錢灘組（圖2）。

古生物研究表明在該組存在大量的動植物化石，在底部粗碎屑中存在與巴山組相似的化石組合：心羊齒型準安加拉羊齒（Angaropteridiumcf.cardiopleroides（Schmalh.）Zal.）、 蘆 木（Calamitessp.）、 擬 諾 格 拉 齊 蕨（Noeggerathiopsissp.（N.cf.subangustaZalesssky））、擬翅果（Samaropsis? sp.）、脈羊齒（Neuroplerissp.）、化石果（Carpolithussp.）、銀杏葉（Ginkgophyllum? sp.）、痕根頁（Stigmaria? sp.）、楔羊齒（Sphenopterissp.），鑒定為C2-3。但該套粗碎屑（原弧形梁組）與巴山組之間存在明顯的不整合（圖3），顯然劃分為同一個組是不合理的。石錢灘組（雙井子組）中部灰?guī)r段和細碎屑段中發(fā)育了大量中-晚石炭世的珊瑚、腕足以及?化石。

3 卡拉麥里地區(qū)石炭系年代學約束

卡拉麥里地區(qū)石炭紀地層中含有豐富的火山巖。這些火山巖的年代學結(jié)果可以很好的限定地層的形成時代。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，火山巖的同位素測試方法和手段日漸成熟和完善。目前鋯石U-Pb 定年手段已被廣泛應(yīng)用于年代學研究中。此外，沉積巖碎屑鋯石U-Pb 年齡譜也已經(jīng)成為確定源區(qū)組成、沉積時代和構(gòu)造背景的一種有效途徑；最年輕的碎屑鋯石能指示該沉積層的年齡下限。這些資料為厘定該地區(qū)的石炭紀地層時代歸屬提供約束（圖5）。

圖5 卡拉麥里地區(qū)年代學數(shù)據(jù)統(tǒng)計（數(shù)據(jù)來源：譚佳奕等，2009；Xiao et al.，2011；Su et al.，2012；Zhang et al.，2013；李滌，2016；白建科等，2018；楊凱凱等，2018；Li et al.，2020；張磊等，2020）Fig.5 Chronology data statistics of Karamaili area（data from Tan et al.，2009；Xiao et al.，2011；Su et al.，2012；Zhang et al.，2013；Li et al.，2016；Bai et al.，2018；Yang et al.，2018；Li et al.，2020；Zhang et al.，2020）

Zhang et al.（2013）用蒙特卡洛（Monte Carlo）方法模擬了東段雙井子地區(qū)滴水泉組（原塔木崗組和松喀爾蘇組）砂巖最年輕的年齡峰值分別為342+3/-4 Ma 和340+3/-4 Ma，結(jié)合上覆巴山組火山巖年齡（349.5±6 Ma），在合理誤差范圍內(nèi)將滴水泉組上部地層（原松喀爾蘇組）的沉積時代限定在345～343.5 Ma。白建科等（2018）采自東段雙井子地區(qū)滴水泉組（原塔木崗組和松喀爾蘇組）的砂巖碎屑鋯石最年輕的年齡355±3 Ma，而西段白堿溝地區(qū)滴水泉剖面滴水泉組最年輕的年齡為349±4 Ma，認為該組的形成時代不早于349 Ma。最近，Li et al.（2020）在東段雙井子地區(qū)測得該組砂巖最年輕的兩顆碎屑鋯石的平均年齡為347±7.5 Ma，結(jié)合其上覆巴山組地層底部火山巖的年齡（351.1±2.6 Ma），將該組沉積時代約束為359～350 Ma。

Xiao et al.（2011）測得卡拉麥里白堿溝地區(qū)松喀爾蘇組a 段的火山巖鋯石U-Pb 年齡為336～332 Ma，而Su et al（.2012）發(fā)現(xiàn)上覆巴山組流紋巖中存在337±7.5 Ma 和337.3±5.9 Ma 的繼承鋯石。同時，譚佳奕等（2009）采自東段雙井子地區(qū)巴山組粗安巖年齡為350±6.3 Ma，結(jié)合上覆沉積層中古生物資料，認為該組屬于下石炭統(tǒng)。楊凱凱等（2018）測得雙井子地區(qū)巴山組同一剖面中火山巖樣品最老以及最年輕的年齡分別為348.7±2.9 Ma和340.7±1.4 Ma。Li et al（.2020）采自雙井子地區(qū)巴山組頂、底的火山巖樣品年齡分別為335.3±2.5 Ma 和 351.1±2.6 Ma。

對于卡拉麥里西段白堿溝地區(qū)巴山組火山巖，Xiao et al（.2011）鋯石U-Pb 定年結(jié)果顯示為323～307 Ma，Su et al（.2012）結(jié)果顯示為314.3～306.5 Ma，而將其噴發(fā)年齡限定在晚石炭世。Li et al（.2020）測得石錢灘組底部砂巖的碎屑鋯石一組最年輕的年齡加權(quán)平均為 322±4.5 Ma。

從年代學統(tǒng)計結(jié)果來看（圖5）：東段雙井子地區(qū)與西段白堿溝地區(qū)滴水泉組的碎屑鋯石最年輕的年齡相似，分別為355 Ma 和349 Ma；西段松喀爾蘇組a 段目前測得年代學數(shù)據(jù)在合理的誤差范圍內(nèi)屬于東段巴山組頂、底火山巖年齡所限定的區(qū)間（351～335 Ma）。來自于準噶爾盆內(nèi)鉆井的一個凝灰?guī)r年齡（325±4.7 Ma）顯示西段松喀爾蘇組b 段為早石炭世晚期地層。西段白堿溝地區(qū)巴山組火山巖目前測得最老的年齡（323 Ma）與最年輕的年齡（306.5 Ma）表明其屬于晚石炭世，與東段雙井子地區(qū)巴山組不是同一時期的地層。

4 討 論

4.1 卡拉麥里地區(qū)年代—地層格架

在巖石地層和古生物地層的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖漿巖同位素年代學結(jié)果的約束，本文重新梳理了準噶爾盆地東北緣石炭紀地層劃分的方案（圖2），并建立了年代—地層格架（圖6）。

圖6 卡拉麥里地區(qū)年代—地層格架（巖漿事件數(shù)據(jù)來源：Su et al.，2010，2012；Yang et al.，2011；Liu et al.，2013；田健等，2016；Li et al.，2020；Tang et al.，2020；Wang et al.，2022）Fig.6 Chronostratigraphic framework of Karamaili area（data from Su et al.，2010，2012；Yang et al.，2011；Liu et al.，2013；Tian et al.，2016；Li et al.，2020；Tang et al.，2020；Wang et al.，2022）

下石炭統(tǒng)滴水泉組（C1d）東段沉積序列與西段總體相似。巖石組合為砂巖、粉砂巖以及礫巖。結(jié)合地層中發(fā)現(xiàn)的腕足以及珊瑚類化石表明該時期為一種濱?！ｊ懡换キh(huán)境（白建科等，2018）。鱗木類古植物（鱗木、擬鱗木等）特別發(fā)育，時代屬于早石炭世。此外，該組中的砂巖最年輕的碎屑鋯石年齡結(jié)果表明年齡晚于349 Ma（白建科等，2018），而其上覆地層松喀爾蘇組a 段底部的火山巖年齡為351 Ma（Li et al.，2020），因此，在合理的誤差范圍內(nèi)該組沉積年齡為359～350 Ma。

西段白堿溝地區(qū)松喀爾蘇組a 段為滴水泉組的上覆地層，雙井子地區(qū)巴山組為滴水泉組的上覆地層，東段雙井子地區(qū)巴山組其頂、底火山巖年代學結(jié)果顯示為351～335 Ma（譚佳奕等，2009；李滌，2016；楊凱凱等，2018；Li et al.，2020），而在西段白堿溝地區(qū)松喀爾蘇組a 段測得最老與最年輕的火山巖年代學結(jié)果表明其年齡為337～332 Ma（Xiao et al.，2011；Su et al.，2012），侵位于松喀爾蘇組a 段的富蘊縣五彩城巖體，LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡結(jié)果表明其時代要早于341 Ma（田健等，2015）。因此，東段巴山組和西段松喀爾蘇組a 段，可能為同一時期的火山—沉積序列，將其統(tǒng)稱為下石炭統(tǒng)松喀爾蘇組a 段（C1sa；圖2）。綜合以上成果將該組沉積年齡限定為350～332 Ma。另外，來自準噶爾盆地內(nèi)部的鉆井火山巖年齡同樣在誤差范圍內(nèi)屬于該區(qū)間（Li et al.，2020；張磊，2020）。

下石炭統(tǒng)松喀爾蘇組b 段（C1sb），僅在西段白堿溝地區(qū)分布，在準噶爾盆地內(nèi)的彩參2、彩58、彩深1 以及家1 井鉆遇。以一套碎屑巖沉積為主，其中也發(fā)育火山巖夾層與凝灰?guī)r夾層（圖4，圖6）。利用其上覆地層巴山組目前測得的下部最老的火山巖年齡（323 Ma）與下伏地層松喀爾蘇組a 段頂部火山巖年齡（332 Ma），將其沉積年齡限定在332～323 Ma，另外，彩58 井凝灰?guī)r年齡（325±4.7 Ma）也支持該組形成于早石炭世晚期。

上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組（C2b）分布于西段白堿溝地區(qū)，為一套基性—中性—酸性火山巖，夾炭質(zhì)頁巖、泥巖以及砂巖，在準噶爾盆地內(nèi)的彩55、彩58、彩深1 以及家1井鉆遇（圖4，圖6）。安加拉植物群和蕨類在碎屑巖層中十分發(fā)育，包括：心羊齒型準安加拉羊齒、擬諾格拉齊蕨等，此類植物多見于晚石炭世。另外，結(jié)合巖漿記錄將其時期限定為 323～306.5 Ma（Xiao et al.，2011；Su et al.，2012；張磊，2020）。該組巖漿活動向西至準噶爾盆地陸梁隆起地區(qū)可能持續(xù)至石炭紀末（～300 Ma；蘇玉平等，2010）。

分布于東段雙井子地區(qū)的上石炭統(tǒng)石錢灘組（C2sq），該組的完整序列包含底部粗碎屑沉積，中部灰?guī)r和泥巖層以及頂部的凝灰質(zhì)碎屑巖沉積（圖6）。在盆內(nèi)大井1 與大5井鉆遇（圖4，圖6）。其中部的灰?guī)r層以及細碎屑層中存在晚石炭世莫斯科期的?類和牙形石以及晚石炭世卡西莫夫期—格舍爾期的珊瑚類化石（趙治信，2009），因此其時代可能為308～299 Ma。

4.2 卡拉麥里洋的閉合時間

卡拉麥里地區(qū)在晚古生代經(jīng)歷了復(fù)雜的俯沖—增生—碰撞過程（圖1c）。前人已針對卡拉麥里縫合帶內(nèi)保存的蛇綠巖開展了大量研究工作。舒良樹等（2003）在蛇綠巖帶的硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)了晚泥盆世法門期—早石炭世杜內(nèi)期放射蟲化石。一些學者利用同位素定年方法測得卡拉麥里蛇綠混雜巖的形成時間為416.7～329.9 Ma（汪幫耀等，2009；黃崗等，2012，2017；方愛民等，2015），上述古生物以及年代學資料表明卡拉麥里洋盆在晚泥盆世—早石炭世仍然存在。Zhang et al.（2013）將下石炭統(tǒng)滴水泉組（C1d）粗碎屑沉積確定為一套同造山期的“磨拉石建造”，由此認為卡拉麥里洋盆在早石炭世早期已經(jīng)閉合，隨后在松喀爾蘇組a 段沉積期進入后碰撞伸展環(huán)境。然而該觀點與一些地質(zhì)事實不吻合，例如，同時期在卡拉麥里斷裂北側(cè)，發(fā)育南明水組海相沉積地層（Li et al.，2020；圖6）；滴水泉組的上覆地層松喀爾蘇組a 段（C1sa）發(fā)育鈣堿性島弧巖漿巖（Wang et al.，2022），表明此時俯沖仍在進行。另外，從盆地地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征上來看滴水泉組與松喀爾蘇組a 段沉積主要受正斷層控制，可能為一套裂陷沉積（張磊，2020）。這樣與裂陷相關(guān)的磨拉石建造在格陵蘭東南部等世界上典型的裂谷盆地中較為常見（吳泰然等，2007）。因此在石炭紀早期卡拉麥里洋可能尚未閉合，而該套裂谷型火山—沉積序列的形成可能與北天山洋俯沖背景下的弧內(nèi)裂陷相關(guān)（Li et al.，2020）。松喀爾蘇組b 段（C1sb）為一套粗碎屑，在白堿溝地區(qū)與上覆巴山組為斷層接觸，在東段雙井子地區(qū)缺失該套沉積，該地區(qū)的松喀爾蘇組a 段與上覆石錢灘組為高角度不整合接觸（圖6），表明在早石炭世晚期—晚石炭世早期存在強烈的構(gòu)造運動。另外，在卡拉麥里斷裂北側(cè)同時期也保留了相似的一套粗碎屑沉積（C1q；圖6），這套粗碎屑具有磨拉石的特征，而松喀爾蘇組b 段向盆內(nèi)延伸表現(xiàn)為一套細碎屑。以上特征表明該套地層可能為同造山期擠壓背景下的前陸盆地充填。松喀爾蘇組b 段上覆地層巴山組（C2b）為陸相火山—沉積序列，結(jié)合其中廣泛發(fā)育的A 型花崗巖（325～283 Ma）表明在早石炭世晚期—早二疊世已進入陸內(nèi)后碰撞伸展環(huán)境（Yang et al.，2011；Liu et al.，2013；田健等，2016；Tang et al.，2020）。因此綜合以上認識，卡拉麥里洋閉合于松喀爾蘇組a 段沉積期之后與巴山組沉積期之前（松喀爾蘇組b 段沉積期）。

結(jié)合已建立的年代—地層格架，早石炭世早-中期（359～332 Ma）：卡拉麥里洋南側(cè)為弧內(nèi)裂陷期，北側(cè)為弧前盆地沉積期；早石炭世晚期（332～323 Ma）為卡拉麥里洋兩側(cè)地體的碰撞期；晚石炭世（323～299）卡拉麥里洋兩側(cè)均進入后碰撞裂谷期（圖7）。

圖7 卡拉麥里洋演化模式（據(jù)Wu et al.，2021 修改）Fig.7 The Karamaili Ocean evolution model（modified from Wu et al.，2021）

5 結(jié) 論

（1）卡拉麥里地區(qū)石炭紀地層序列自下而上包括下石炭統(tǒng)滴水泉組（359～350 Ma）、松喀爾蘇組a 段（350～332 Ma）和b 段（332～323 Ma），上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組（323～306.5 Ma）和石錢灘組（308～299 Ma）。

（2）卡拉麥里地區(qū)石炭紀構(gòu)造演化經(jīng)歷了早石炭世早-中期洋盆南側(cè)弧內(nèi)裂陷，早石炭世晚期兩側(cè)地體碰撞以及晚石炭世后碰撞裂谷?？ɡ溊镅箝]合時限可能發(fā)生在早石炭世晚期（332～323 Ma）。

致 謝中國石油新疆油田分公司和吐哈油田分公司為文本提供了寶貴的鉆井資料，在成文過程中得到匿名審稿專家建設(shè)性的指導(dǎo)意見，在此一并表示感謝。