东天山造山带北部增生过程：地质演化、构造机制与资源意义

东天山造山带北部增生过程：地质演化、构造机制与资源意义一、引言1.1研究背景与目的东天山造山带北部处于中亚造山带的关键部位，是研究地球演化的天然实验室。中亚造山带作为全球最大的显生宙增生造山带之一，其形成与演化过程涉及到复杂的板块运动、俯冲碰撞、岩浆活动等地质事件，一直是国际地质学界研究的热点。东天山造山带北部作为中亚造山带的重要组成部分，记录了该区域从元古代到新生代漫长地质历史时期的演化信息，对其增生过程的研究有助于深入理解中亚造山带的形成机制和演化历史。从全球构造格局来看，东天山造山带北部位于西伯利亚板块、哈萨克斯坦-准噶尔板块和塔里木板块的汇聚地带，这种特殊的构造位置使其经历了多期次的构造运动和地质演化。在漫长的地质历史时期，该区域经历了洋壳俯冲、岛弧增生、陆-陆碰撞等复杂的构造过程，形成了现今复杂多样的地质构造和岩石组合。例如，在古生代时期，该区域处于古亚洲洋的南缘，经历了洋壳向北俯冲的过程，形成了一系列岛弧和火山岩带；随着俯冲作用的持续进行，岛弧逐渐增生并与大陆边缘碰撞拼合，最终导致了东天山造山带的形成。研究东天山造山带北部的增生过程具有重要的科学意义。一方面，通过对该区域增生过程的研究，可以揭示中亚造山带的造山机制和演化模式，为全球造山带的研究提供重要的参考和范例。另一方面，该区域的增生过程与成矿作用密切相关，研究其增生过程有助于深入理解区域成矿规律，指导矿产资源的勘查与开发。东天山造山带北部是我国重要的铜、金、镍等金属矿产富集区，许多大型、超大型矿床的形成都与该区域的构造演化密切相关。如土屋-延东铜矿等，其成矿过程受到板块俯冲、碰撞等构造事件的控制，通过研究增生过程，可以更好地揭示这些矿床的形成机制，为找矿工作提供理论依据。本研究旨在通过对东天山造山带北部的岩石学、地球化学、年代学等多方面的研究，揭示其增生过程的地质演化规律和构造机制，探讨其对中亚造山带演化的影响及地质意义。具体研究目的包括：精确厘定该区域不同地质时期的岩石组合和构造变形特征，建立其增生过程的地质演化序列；运用地球化学和年代学方法，确定岩石的成因和形成时代，解析不同构造阶段的岩浆活动和构造背景；结合区域地质资料，探讨东天山造山带北部增生过程与中亚造山带演化的关系，揭示其在全球构造演化中的作用和地位。1.2研究现状与不足近年来，随着地质调查和研究工作的深入开展，东天山造山带北部增生过程的研究取得了显著进展。在岩石学和地球化学方面，众多学者对该区域的各类岩石进行了详细研究。通过对火山岩的地球化学分析，发现其具有岛弧火山岩的特征，表明在增生过程中存在洋壳俯冲作用。对花岗岩的研究揭示了其形成与板块碰撞、俯冲等构造事件的密切关系，不同时期的花岗岩具有不同的地球化学特征，反映了构造环境的演变。在地质年代学研究中，运用锆石U-Pb定年、Ar-Ar定年等技术，对岩石和矿物的形成时代进行了精确测定，为建立区域地质演化序列提供了重要依据。在构造变形研究方面，通过详细的地质填图和构造解析，识别出了不同期次的褶皱、断层等构造变形，分析了其运动学和动力学特征，揭示了区域构造演化的复杂性。研究发现，东天山造山带北部经历了多期次的构造变形，早期以韧性变形为主，后期则以脆性变形为主，这些变形事件与板块运动和构造演化密切相关。然而，目前的研究仍存在一些不足之处。在地质年代学方面，虽然已经获得了大量的年代学数据，但部分数据的精度和可靠性有待提高。一些关键地质事件的年代约束还不够精确，导致对增生过程的时间序列认识存在一定的不确定性。不同研究方法和实验室测定的年代数据之间有时存在较大差异，这可能与样品的选择、分析方法的局限性等因素有关，需要进一步优化研究方法和提高分析精度，以获得更准确的年代学信息。在构造变形解析方面，对于一些复杂构造区域的变形机制和演化过程尚未完全厘清。一些构造变形的叠加和改造使得对其原始构造形态和运动学特征的恢复变得困难，难以准确判断构造变形的先后顺序和相互关系。深部构造变形的研究相对薄弱，由于缺乏有效的深部探测手段，对深部构造的结构和变形特征了解有限，无法全面揭示区域构造变形的深部动力学机制。在深部结构探测方面，现有的地球物理探测资料虽然提供了一些关于深部结构的信息，但分辨率较低，难以详细刻画深部地质体的形态、结构和物性特征。深部地质体的组成和演化过程与浅部地质现象之间的联系尚未建立起有效的模型，导致对整个增生过程的深部动力学背景理解不够深入。例如，对于深部地幔物质的上涌和岩浆活动与浅部构造变形之间的耦合关系，还需要进一步的研究和探讨。此外，在区域对比研究方面，东天山造山带北部与中亚造山带其他地区的增生过程对比研究还不够系统全面，未能充分揭示其在中亚造山带演化中的独特性和共性。不同构造单元之间的边界划分和相互作用关系也存在争议，这限制了对整个区域构造演化的整体认识。在成矿作用与增生过程的关系研究方面，虽然已经认识到二者之间存在密切联系，但具体的成矿机制和控矿因素仍有待深入研究，需要进一步加强多学科的综合研究，以提高对区域成矿规律的认识和矿产资源勘查的效率。1.3研究方法与技术路线本研究综合运用多种研究方法，以全面深入地揭示东天山造山带北部增生过程及其地质意义。在地质填图方面，采用1:5万比例尺的详细地质填图方法，对研究区进行全面系统的地质调查。在填图过程中，详细观察和记录岩石的类型、岩性特征、地层接触关系、构造变形特征等地质信息。对于不同类型的岩石，如火山岩、沉积岩、变质岩和侵入岩等，仔细描述其矿物组成、结构构造、产状等特征。通过对地层的详细划分和对比，确定不同地层的时代和沉积环境，分析地层的沉积序列和演化过程。对褶皱、断层、节理等构造变形进行详细的测量和分析，包括褶皱的形态、枢纽和轴面产状、褶皱的紧闭程度和规模等；断层的走向、倾向、倾角、断距、运动学特征以及断层的组合关系等。同时，绘制详细的地质图、剖面图和构造纲要图，直观展示研究区的地质构造特征和地质演化历史。岩石地球化学分析是研究岩石成因和构造背景的重要手段。在研究中，对采集的岩石样品进行全岩主量元素、微量元素和稀土元素分析。主量元素分析采用X射线荧光光谱仪（XRF）进行测定，通过对SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O等主量元素含量的分析，确定岩石的类型和化学组成特征，判断岩石的岩浆来源和演化过程。微量元素和稀土元素分析则采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行测定，通过对微量元素如Rb、Sr、Ba、Nb、Ta、Zr、Hf等和稀土元素（REE）的含量及配分模式的分析，探讨岩石的形成构造环境、岩浆源区特征以及岩浆演化过程中的分异作用和同化混染作用。例如，通过对稀土元素配分模式的分析，可以判断岩石是否受到地壳物质的混染，以及岩浆源区的性质是亏损地幔还是富集地幔等。同位素年代学测定用于确定岩石的形成时代和地质事件的发生时间。本研究主要采用锆石U-Pb定年和Ar-Ar定年等方法。锆石U-Pb定年利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）对锆石进行原位微区定年。锆石是一种在岩浆岩和变质岩中广泛存在的副矿物，其U-Pb同位素体系具有较高的封闭温度，能够较好地记录岩石的形成时代。在定年过程中，首先对锆石进行分选和制靶，然后利用阴极发光（CL）图像观察锆石的内部结构和生长环带，选择具有代表性的锆石颗粒进行定年分析。通过对锆石U-Pb同位素数据的处理和分析，获得岩石的结晶年龄，为研究地质演化过程提供精确的时间约束。Ar-Ar定年主要用于测定火山岩和变质岩的冷却年龄。对于火山岩，通过测定其中的钾长石、黑云母等矿物的Ar-Ar年龄，可以确定火山喷发的时间；对于变质岩，测定变质矿物如白云母、绿泥石等的Ar-Ar年龄，可以限定变质作用的时间。在Ar-Ar定年过程中，采用阶段升温加热技术，逐步释放矿物中的Ar同位素，通过质谱仪测定不同温度阶段释放的Ar同位素组成，从而获得准确的年龄数据。地球物理探测是研究深部地质结构和构造的重要方法。本研究采用大地电磁测深（MT）和重力、磁力测量等地球物理方法。大地电磁测深利用天然交变电磁场作为场源，通过测量不同频率的电磁场响应，获取地下介质的电阻率分布信息，从而推断地下地质体的结构和构造。在MT测量过程中，在研究区布置多个测点，采用宽频带大地电磁仪进行数据采集，采集频率范围从高频到低频，以获得不同深度的地质信息。通过对MT数据的处理和反演，绘制地下电阻率断面图，分析深部地质体的电性特征和分布规律，如确定深部断裂的位置、规模和产状，识别不同构造单元的边界以及深部岩浆房的分布等。重力和磁力测量则分别通过测量地球重力场和磁场的变化，研究地下地质体的密度和磁性差异，进而推断地下地质构造和地质体的分布。重力测量采用高精度重力仪，在研究区按一定的测网密度进行测量，获得重力异常数据。通过对重力异常数据的处理和解释，绘制重力异常图，分析重力异常的特征和分布规律，推断地下高密度地质体（如基性、超基性岩体）和低密度地质体（如沉积盆地）的分布情况。磁力测量采用质子磁力仪或铯光泵磁力仪，同样在研究区按测网进行测量，获取磁力异常数据。通过对磁力异常数据的处理和解释，绘制磁力异常图，分析磁力异常的特征和分布规律，推断地下磁性地质体（如岩浆岩、变质岩等）的分布和构造特征。本研究的技术路线是在充分收集前人研究资料的基础上，首先进行野外地质填图，全面了解研究区的地质构造特征和岩石分布情况。根据地质填图结果，系统采集岩石样品，进行岩石地球化学分析和同位素年代学测定，确定岩石的成因、形成时代和构造背景。同时，开展地球物理探测工作，获取深部地质结构和构造信息。将地质、地球化学和地球物理等多方面的研究成果进行综合分析和对比，建立东天山造山带北部增生过程的地质演化模型，探讨其增生过程的构造机制和地质意义。在研究过程中，不断对研究成果进行总结和评估，根据实际情况调整研究方案和方法，确保研究工作的顺利进行和研究目标的实现。二、区域地质背景2.1东天山造山带概况东天山造山带横亘于新疆东部地区，西起小热泉子，东至甘新交界，地理位置约介于东经90°-97°，北纬42°-44°之间。其大地构造位置独特，处于中亚造山带的南缘，是西伯利亚板块、哈萨克斯坦-准噶尔板块和塔里木板块相互作用的关键部位。这种特殊的板块汇聚地带，使得东天山造山带经历了复杂而漫长的地质演化历程，成为研究大陆造山过程和地球动力学的天然实验室。在中亚造山带的构造单元划分中，东天山造山带主要包含准噶尔板块南缘的大南湖-哈尔里克岛弧带、康-阿板块碰撞缝合带（夹持在康古尔断裂和阿齐克库都克断裂之间的区域）以及塔里木板块北缘的中天山岛弧带（地块）等一级构造单元。大南湖-哈尔里克岛弧带位于吐哈盆地南缘和康古尔断裂以北，泥盆系大南湖组和石炭纪企鹅山岛弧带发育于此，岩石表现出较强的塑性变形特征，构造变形以中高角度逆冲断层和少数正断层及反冲断层为主，呈现断片状逆冲推覆构造。褶皱构造形态多样，从紧闭褶皱逐渐演变为开阔褶皱、单斜和挠曲褶皱，反映了构造挤压应力由强到弱的变化趋势。康-阿板块碰撞缝合带内部构造变形存在差异，以雅满苏断裂为界分为南、北两个二级构造单元。北带为康古尔韧性剪切带，夹于康古尔断裂与雅满苏断裂之间，长约600千米，宽5-20千米，总体产状向南倾。该带以蛇绿混杂岩断片、火山岩断片和强烈的变质、变形为显著特征，石炭系地层受强烈挤压，岩石普遍发生片理、劈理和糜棱岩化，原岩主要为复理石建造（干墩组）和枕状拉斑玄武岩-放射虫硅质岩-泥质岩等深水相组合（梧桐窝子组）。其时代缺乏可靠的化石和同位素年代学依据，但被晚石炭世花岗岩侵入，在区域“地层”划分中被定为下石炭统，也可能有更老的岩块混杂其中。南带即石炭系雅满苏带，位于雅满苏大断裂与阿齐克库都克大断裂之间，前人多称为阿齐山—雅满苏带。出露地层为石炭系雅满苏组和土古土布拉克组，总体产状向南倾，变形变质程度相较于北带较弱，叠瓦状推覆岩片和平行褶皱极为发育。中天山岛弧带（地块）位于阿齐克库都克断裂以南，主要由中元古界的长城系星星峡群和蓟县系卡瓦布拉克群的片岩、片麻岩、混合岩和大理岩等构成。由于强烈的构造挤压作用，加里东晚期和华力西中期形成的侵入岩呈现出大面积散布的板状、环状、菱形块状构造形态。东天山造山带的演化历史可追溯至元古代，历经多期次的构造运动和地质事件。在古生代时期，该区域处于古亚洲洋的南缘，经历了洋壳向北俯冲的过程。这一俯冲作用导致了岛弧的形成和岩浆活动的频繁发生，如中奥陶统荒草坡群大柳沟组发育一套海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，其稀土和微量元素具有岛弧火山岩的特征。随着俯冲作用的持续进行，岛弧逐渐增生，并在泥盆纪时期，泥盆系以安山岩-英安岩和火山碎屑岩为主，发育典型的岛弧安山岩，其喷发环境从海相演变为陆相。石炭纪时，东天山地区洋盆逐渐闭合，发生了板块碰撞事件，形成了康-阿板块碰撞缝合带。碰撞过程中，产生了强烈的构造变形和变质作用，形成了蛇绿混杂岩带和各种构造岩片。同时，岩浆活动也十分强烈，形成了大量的花岗岩和火山岩。进入二叠纪，东天山造山带进入后碰撞伸展阶段，沿深大断裂广泛分布含矿基性超基性杂岩体。此后，在中生代和新生代，东天山地区又受到了印度-欧亚板块碰撞的远程效应影响，发生了构造变形和隆升作用，逐渐塑造了现今的地质构造格局。2.2北部区域地质特征2.2.1地层分布东天山造山带北部地层分布广泛且具有明显的时代特征。前寒武系主要出露于一些古老地块，如卡瓦布拉克—星星峡一带，在阿其克库都克大断裂与卡瓦布拉克—红柳峡大断裂之间，出露有上太古界冬瓜岭岩群。该岩群为高角闪岩相—麻粒岩相变质岩，包含TTG岩系和表壳岩，其原岩可能是硅质碎屑岩夹碳酸盐岩及中基性火山岩，经历了复杂的变质作用，岩石结晶程度较高，矿物定向排列明显。长城系星星峡群岩性以石英片岩、片麻岩为主，夹有混合岩、大理岩，同位素年龄值在997Ma-1829Ma之间，反映了其形成的古老年代。蓟县系卡瓦布拉克群则为片岩、大理岩、白云岩夹变质砂岩、石英岩，产叠层石化石，原岩有火山岩，其沉积环境可能为浅海相，火山岩的存在表明当时有一定的火山活动。古生代地层在东天山造山带北部广泛发育。奥陶系中奥陶统荒草坡群大柳沟组主要分布在卡拉塔格—大草滩一带，为一套海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，属于角斑岩系。根据实测剖面估算，火山岩中玄武岩类∶安山岩∶英安岩-流纹岩=2∶8∶10，石英斑岩等次火山岩类发育，其稀土和微量元素具有岛弧火山岩的特征，表明该时期处于岛弧环境，洋壳俯冲导致岩浆活动频繁，火山喷发形成了这套火山岩系。中-上志留统红柳峡组以海相晶屑岩屑凝灰岩、凝灰质砂岩等为主，夹英安岩薄层，沉积环境为浅海相，反映了当时较为稳定的海洋沉积环境。泥盆系与下伏奥陶—志留系为不整合接触，以安山岩-英安岩和火山碎屑岩为主，发育典型的岛弧安山岩，其喷发环境从海相演变为陆相。这一转变反映了区域构造环境的变化，可能是由于板块运动导致陆地面积逐渐扩大，海洋环境逐渐退缩，火山活动也从海相环境逐渐转变为陆相环境。石炭系为海相火山-沉积岩建造，其中火山岩类主要以玄武质和长英质火山岩类为主，安山岩的比例较少。在康古尔韧性剪切带，石炭系地层受强烈挤压，岩石普遍发生片理、劈理和糜棱岩化，原岩主要为复理石建造（干墩组）和枕状拉斑玄武岩-放射虫硅质岩-泥质岩等深水相组合（梧桐窝子组），其时代缺乏可靠的化石和同位素年代学依据，但被晚石炭世花岗岩侵入，在区域“地层”划分中被定为下石炭统，也可能有更老的岩块混杂其中。这种复杂的地层情况是由于板块碰撞和构造变形导致不同时代、不同性质的岩石混杂在一起，形成了独特的地质现象。中生代地层主要为三叠系和侏罗系。三叠系主要为一套陆相碎屑岩沉积，岩性以砂岩、泥岩为主，含有丰富的植物化石，反映了当时温暖湿润的气候环境和陆相沉积环境。侏罗系同样为陆相沉积，以含煤地层为特征，如吐哈盆地中侏罗系广泛发育含煤岩系，这表明当时的沉积环境有利于植物的生长和堆积，经过漫长的地质作用形成了煤炭资源。新生代地层主要为第四系，广泛分布于山间盆地和河谷地带，以松散的砾石、砂土、黏土等沉积物为主，是在新构造运动和外力作用下形成的。第四系沉积物的厚度和分布受到地形、气候等因素的影响，在盆地中心和河流下游地区厚度较大，而在山区则相对较薄。这些沉积物记录了新生代以来的地质演化和环境变迁信息，对于研究区域的现代地质过程和气候变化具有重要意义。地层间的接触关系多样。不整合接触在东天山造山带北部较为常见，如泥盆系与下伏奥陶—志留系的不整合接触，反映了该区域在泥盆纪之前经历了一次强烈的构造运动，导致地层发生褶皱、抬升和剥蚀，之后在泥盆纪时期又接受了新的沉积。这种不整合接触是地质历史时期构造运动的重要标志，通过研究不整合面上下地层的岩性、构造变形等特征，可以推断构造运动的性质、强度和发生时间。整合接触则表明地层在沉积过程中没有发生明显的沉积间断和构造运动，沉积环境相对稳定。如一些连续沉积的海相地层之间常为整合接触，反映了当时海洋环境的连续性和稳定性。2.2.2构造特征东天山造山带北部区域的构造特征复杂多样，主要构造包括断裂和褶皱，它们的走向、规模、性质及构造变形特征记录了区域漫长的地质演化历史。断裂构造在该区域十分发育，对区域地质构造格局的形成和演化起到了关键作用。康古尔断裂是东天山造山带北部一条重要的区域性大断裂，呈近东西向延伸，长约600千米，宽5-20千米。它是准噶尔板块南缘大南湖-哈尔里克岛弧带与康-阿板块碰撞缝合带的分界线，具有重要的大地构造意义。康古尔断裂在晚古生代时期经历了强烈的构造活动，表现为韧性剪切变形，形成了康古尔韧性剪切带。该带内岩石普遍发生片理、劈理和糜棱岩化，原岩主要为复理石建造（干墩组）和枕状拉斑玄武岩-放射虫硅质岩-泥质岩等深水相组合（梧桐窝子组），被晚石炭世花岗岩侵入。这表明康古尔断裂在晚古生代时期是板块碰撞和构造变形的强烈地带，深部的岩浆活动也受到了断裂构造的控制。在新生代，康古尔断裂仍有活动，其活动性质可能转变为脆性断裂，对区域的地貌格局产生了重要影响，控制了山脉和盆地的边界。莫钦乌拉断裂也是该区域的一条重要断裂，其走向为北西-南东向。该断裂控制了志留—泥盆系地层的分布和沉积特征，断裂两侧的地层在岩性、厚度和沉积环境等方面存在明显差异。在断裂北侧，志留—泥盆系地层以海相沉积为主，岩性较为稳定；而在断裂南侧，地层则以陆相沉积为主，岩性变化较大。这说明莫钦乌拉断裂在志留—泥盆纪时期对沉积环境起到了重要的控制作用，可能是由于断裂活动导致地壳的升降运动，从而影响了沉积盆地的性质和范围。此外，莫钦乌拉断裂还对岩浆活动有一定的控制作用，早石炭世花岗岩沿该断裂分布，表明断裂为岩浆的上升和侵位提供了通道。褶皱构造在东天山造山带北部也广泛发育，形态多样。在大南湖-哈尔里克岛弧带，褶皱构造由紧闭褶皱渐变为开阔褶皱、单斜和挠曲褶皱，构造定向由明显渐变为不明显，反映构造挤压应力逐渐减弱的趋势。这种褶皱形态的变化与区域构造演化密切相关，在岛弧形成初期，受到强烈的板块挤压作用，形成了紧闭褶皱；随着板块运动的持续进行，构造应力逐渐减弱，褶皱形态逐渐变得开阔。在康-阿板块碰撞缝合带的石炭系雅满苏带，叠瓦状推覆岩片和平行褶皱极为发育。这些褶皱和推覆构造是板块碰撞的产物，强烈的挤压作用使得地层发生褶皱并产生逆冲推覆，形成了叠瓦状的构造形态。构造运动对地层和岩石产生了深刻的影响。在构造运动过程中，地层发生褶皱、断裂和变形，岩石的结构和构造也发生改变。例如，在康古尔韧性剪切带，石炭系地层受强烈挤压，岩石发生片理、劈理和糜棱岩化，使得岩石的矿物定向排列，形成了糜棱结构。这种变形不仅改变了岩石的物理性质，还影响了岩石的化学组成和地球化学特征。构造运动还导致了地层的抬升和剥蚀，使得不同时代的地层出露地表，为研究区域地质演化提供了丰富的地质信息。同时，构造运动引起的断裂活动为岩浆活动和热液运移提供了通道，促进了岩石的变质作用和成矿作用。如在一些断裂附近，由于热液的活动，形成了各种金属矿床，土屋-延东铜矿等斑岩型铜矿床就与构造运动导致的岩浆活动和热液作用密切相关。2.2.3岩浆活动东天山造山带北部岩浆活动频繁，期次多，类型丰富，对区域地质演化和矿产资源形成具有重要影响。岩浆活动可划分为多个期次。加里东期岩浆活动主要表现为中奥陶统荒草坡群大柳沟组的海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，其稀土和微量元素具有岛弧火山岩的特征。这一时期的岩浆活动与洋壳俯冲作用密切相关，洋壳向大陆板块之下俯冲，导致地幔物质部分熔融，形成的岩浆上升喷发，形成了岛弧火山岩。在卡拉塔格—大草滩一带，大柳沟组火山岩广泛出露，岩石中发育大量的火山碎屑岩和熔岩，表明当时火山活动较为强烈。华力西期是东天山造山带北部岩浆活动的重要时期，包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪的岩浆活动。泥盆系以安山岩-英安岩和火山碎屑岩为主，发育典型的岛弧安山岩，其喷发环境从海相演变为陆相。这一时期的岩浆活动仍然受到板块俯冲的影响，但随着陆地面积的逐渐扩大，岩浆喷发环境也发生了改变。石炭纪岩浆活动强烈，形成了广泛分布的海相火山-沉积岩建造。在康古尔韧性剪切带，石炭系地层中发育枕状拉斑玄武岩-放射虫硅质岩-泥质岩等深水相组合，以及被晚石炭世花岗岩侵入的现象，表明石炭纪时期既有海底火山喷发活动，又有深部岩浆的侵入作用。晚石炭世花岗岩具有高钾钙碱性特征，其形成与板块碰撞后的地壳加厚和深部物质的部分熔融有关。二叠纪岩浆活动以沿深大断裂广泛分布的含矿基性超基性杂岩体为特征，如黄山-镜儿泉地区的基性超基性杂岩体，与铜镍硫化物矿床的形成密切相关。这些基性超基性杂岩体是在板块碰撞后的后碰撞伸展阶段，地幔物质上涌，沿着深大断裂侵位形成的。岩浆岩类型多样，包括火山岩和侵入岩。火山岩有玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩等，不同类型的火山岩反映了不同的岩浆源区和演化过程。玄武岩在东天山造山带北部广泛分布，其岩石学特征表现为块状或枕状构造，具无斑隐晶或少斑结构，斑晶以自形板状斜长石为主，基质由斜长石和辉石微晶构成填间结构。部分玄武岩基质中可见少量填隙状石英，采于天池的粗面玄武岩标本中含伊丁石化的橄榄石斑晶。地球化学特征显示，玄武岩具有一定的富集地幔特征，可能是地幔物质部分熔融的产物。安山岩具有典型的岛弧安山岩特征，其稀土元素配分模式表现为轻稀土富集，重稀土亏损，具有明显的Eu负异常，反映了其形成于岛弧环境，受到了俯冲带流体的影响。侵入岩主要有花岗岩、基性超基性岩等。花岗岩是东天山造山带北部重要的侵入岩类型，不同时期的花岗岩具有不同的地球化学特征。加里东期花岗岩以中酸性为主，具有较高的SiO₂含量和K₂O/Na₂O比值，稀土元素配分模式显示轻稀土富集，重稀土亏损，具有明显的Eu负异常，表明其形成与岛弧环境下的岩浆分异作用有关。华力西期花岗岩的地球化学特征更为复杂，晚石炭世花岗岩具有高钾钙碱性特征，其Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素含量较高，Nb、Ta、Ti等微量元素相对亏损，反映了其形成于板块碰撞后的构造环境，岩浆源区可能受到了地壳物质的混染。基性超基性岩如黄山-镜儿泉地区的基性超基性杂岩体，岩石类型主要有橄榄岩、辉石岩、辉长岩等，具有较高的MgO、FeO含量和较低的SiO₂含量，稀土元素配分模式表现为轻稀土相对亏损，重稀土相对富集，其形成与地幔物质的上涌和深部岩浆的侵位有关。岩浆活动与构造演化密切相关。在洋壳俯冲阶段，岩浆活动主要表现为岛弧火山岩的喷发，如加里东期和泥盆纪的岩浆活动。随着板块碰撞的发生，地壳加厚，深部物质部分熔融形成花岗岩，如石炭纪晚期的花岗岩侵入活动。在板块碰撞后的后碰撞伸展阶段，地幔物质上涌，形成基性超基性杂岩体，如二叠纪的岩浆活动。岩浆活动不仅改变了岩石的组成和结构，还对区域构造变形产生了影响，岩浆的侵入和喷发导致地壳的应力状态发生变化，促进了断裂和褶皱构造的形成和演化。同时，岩浆活动还为成矿作用提供了物质来源和热动力条件，许多金属矿床的形成都与岩浆活动密切相关，如斑岩型铜矿床、铜镍硫化物矿床等。三、东天山造山带北部增生过程3.1早古生代增生阶段3.1.1洋盆演化与俯冲作用早古生代时期，东天山造山带北部处于复杂的洋盆环境。当时，该区域可能存在一个或多个洋盆，这些洋盆的演化与全球板块运动密切相关。研究表明，在奥陶纪时期，东天山北部存在洋壳俯冲作用，这一结论可从多个方面得到证据支持。从岩石学角度来看，中奥陶统荒草坡群大柳沟组发育一套海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，属于角斑岩系。该套岩石的稀土和微量元素具有岛弧火山岩的特征，这是洋壳俯冲的重要标志之一。在板块俯冲过程中，洋壳向大陆板块之下俯冲，导致地幔物质部分熔融，形成的岩浆上升喷发，形成岛弧火山岩。大柳沟组火山岩中玄武岩类∶安山岩∶英安岩-流纹岩=2∶8∶10，石英斑岩等次火山岩类发育，进一步表明其形成于岛弧环境，是洋壳俯冲作用的产物。地球物理资料也为洋壳俯冲提供了证据。通过大地电磁测深等地球物理方法对东天山造山带北部深部结构的探测发现，该区域深部存在明显的电性异常，推测可能与俯冲的洋壳有关。在板块俯冲过程中，洋壳由于密度较大，会向地幔深部俯冲，形成一个相对低阻的异常体，这与地球物理探测结果相吻合。关于洋壳俯冲的方向，目前存在多种观点。部分学者认为洋壳向北俯冲，依据是在北部地区发现了与俯冲相关的构造变形和岩浆活动。在大南湖-哈尔里克岛弧带，褶皱构造由紧闭褶皱渐变为开阔褶皱、单斜和挠曲褶皱，构造定向由明显渐变为不明显，反映构造挤压应力逐渐减弱的趋势，这种构造变形特征可能是由于洋壳向北俯冲，导致岛弧受到挤压而形成的。而另一些学者则认为洋壳向南俯冲，他们通过对区域构造格局和岩石地球化学特征的分析，认为南部地区的地质特征更符合洋壳向南俯冲的模式。还有学者提出双向俯冲的观点，认为东天山造山带北部在早古生代时期可能经历了洋壳双向俯冲的过程，这一观点能够解释该区域复杂的地质构造和岩石组合。洋壳俯冲的角度也是研究的重点之一。通过对俯冲相关的火山岩和侵入岩的研究，可以间接推断洋壳俯冲的角度。一般来说，俯冲角度较陡时，形成的火山岩具有较高的钾含量和较低的钛含量；而俯冲角度较缓时，火山岩的钾含量较低，钛含量较高。对东天山造山带北部早古生代火山岩的地球化学分析表明，该区域火山岩的地球化学特征介于陡俯冲和缓俯冲之间，推测洋壳俯冲角度可能在一定范围内变化。此外，通过对俯冲带附近构造变形的研究，也可以对俯冲角度进行估算。例如，通过测量褶皱的轴面产状和断层的倾角等参数，可以推断俯冲带的形态和俯冲角度。但由于地质构造的复杂性和后期改造的影响，目前对洋壳俯冲角度的精确测定仍存在一定困难。洋壳俯冲作用对东天山造山带北部地壳增生产生了深远影响。俯冲过程中，洋壳物质被带入地幔深部，部分熔融形成岩浆，这些岩浆上升到地壳浅部，形成岛弧火山岩和侵入岩，为地壳增生提供了物质来源。洋壳俯冲还导致了板块间的碰撞和挤压，使得地壳发生变形和增厚，促进了地壳的增生。在大南湖-哈尔里克岛弧带，由于洋壳俯冲的持续作用，岛弧不断增生，地壳逐渐增厚，形成了现今复杂的地质构造格局。3.1.2岛弧与弧后盆地形成在早古生代洋壳俯冲的背景下，东天山造山带北部形成了一系列岛弧和弧后盆地，它们的形成机制与洋壳俯冲密切相关。岛弧的形成主要是由于洋壳俯冲导致地幔物质部分熔融，形成的岩浆上升到地表喷发而形成。当洋壳向大陆板块之下俯冲时，俯冲带附近的地幔物质受到加热和脱水作用，导致部分熔融。这些熔融物质形成岩浆，由于其密度相对较小，会向上运移，穿过地壳到达地表，形成火山喷发。随着火山喷发的持续进行，火山物质不断堆积，逐渐形成了岛弧。在东天山造山带北部，中奥陶统荒草坡群大柳沟组的海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，以及泥盆系的安山岩-英安岩和火山碎屑岩等，都是岛弧火山活动的产物。弧后盆地的形成机制较为复杂，目前主要有两种观点。一种观点认为，弧后盆地是由于板块俯冲引起热地幔主动地呈底辟上涌，或引起次一级的地幔上升流，导致弧后地区地壳伸展而形成的。在板块俯冲过程中，俯冲带附近的地幔物质发生对流，形成上升流，使得弧后地区的地壳受到拉张作用，发生伸展变形，从而形成弧后盆地。另一种观点认为，弧后盆地的形成与上覆板块和俯冲板块之间耦合不紧密有关。当板块俯冲时，如果上覆板块和俯冲板块之间的耦合较弱，俯冲板块的运动会对上覆板块产生拖曳作用，导致弧后地区地壳伸展，形成弧后盆地。东天山造山带北部的岛弧岩浆岩具有独特的岩石学和地球化学特征。岩石类型主要包括玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩等，这些岩石具有钙碱性系列的特征。在地球化学方面，岛弧岩浆岩表现为轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，具有明显的Eu负异常。大柳沟组火山岩的稀土元素配分模式显示，轻稀土元素（LREE）相对富集，（La/Yb）N比值较高，重稀土元素（HREE）相对亏损，Eu负异常明显，δEu值一般在0.6-0.8之间。这表明岛弧岩浆岩的形成与俯冲带流体的加入密切相关，俯冲带流体携带了大量的大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素，进入地幔楔后，导致地幔楔部分熔融，形成的岩浆具有这些元素富集的特征。弧后盆地沉积岩也具有特定的特征。弧后盆地沉积岩主要为一套碎屑岩和火山碎屑岩组合，其沉积环境多样，包括浅海相、半深海相和深海相等。在沉积岩的地球化学特征上，通常表现为具有较高的硅质含量和较低的镁质含量。东天山造山带北部弧后盆地沉积岩中，硅质岩较为发育，其硅质含量可达70%-90%，而镁质含量相对较低。这是因为弧后盆地的沉积物质主要来自于岛弧火山活动和周围陆地的侵蚀，硅质主要来源于火山喷发的火山灰和海底热液活动，而镁质则在沉积过程中被稀释。岛弧和弧后盆地在东天山造山带北部增生过程中发挥了重要作用。岛弧作为地壳增生的重要场所，通过火山喷发和岩浆侵入，不断向地壳中添加新的物质，促进了地壳的生长。岛弧岩浆岩中的岩浆物质来源于地幔深部，携带了大量的地幔物质和微量元素，这些物质的加入使得地壳的成分和结构发生改变，提高了地壳的成熟度。弧后盆地则为沉积作用提供了场所，大量的沉积物质在弧后盆地中堆积，形成了巨厚的沉积地层。这些沉积地层不仅记录了当时的沉积环境和气候变化信息，还在后期的构造运动中发生变形和变质，成为地壳增生的重要组成部分。弧后盆地中的沉积岩在受到构造挤压时，会发生褶皱和逆冲推覆，与岛弧岩浆岩相互作用，进一步促进了地壳的增生和构造变形。3.2晚古生代增生阶段3.2.1洋盆闭合与碰撞造山晚古生代时期，东天山造山带北部的洋盆经历了复杂的演化过程，最终发生闭合，引发了强烈的碰撞造山运动，这一过程对区域地质构造产生了深远影响。在泥盆纪至石炭纪期间，东天山北部的洋盆逐渐进入闭合阶段。从地层学角度来看，石炭系地层中出现了大量的磨拉石建造，这些磨拉石建造通常是在造山带隆升过程中，由快速堆积的粗碎屑物质组成，是洋盆闭合和碰撞造山的重要标志。在康古尔韧性剪切带，石炭系地层中发育有复理石建造（干墩组）和枕状拉斑玄武岩-放射虫硅质岩-泥质岩等深水相组合（梧桐窝子组），随后又被晚石炭世花岗岩侵入，表明在石炭纪时期，该区域经历了从洋盆环境到陆陆碰撞的构造转变。从岩石地球化学角度分析，石炭纪火山岩的地球化学特征显示其形成于岛弧环境，但同时也受到了陆壳物质的混染，这可能是由于洋盆闭合过程中，岛弧与大陆边缘相互作用，导致陆壳物质参与了岩浆的形成。对石炭纪火山岩的稀土元素和微量元素分析表明，其轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，同时大离子亲石元素（如Rb、Sr、Ba等）含量较高，高场强元素（如Nb、Ta、Ti等）相对亏损，这种地球化学特征与岛弧岩浆岩受到陆壳混染的特征相符。碰撞造山的证据还可以从构造变形和变质作用方面找到。在东天山造山带北部，广泛发育逆冲断层和褶皱构造，这些构造变形是碰撞造山过程中强烈挤压作用的结果。在大南湖-哈尔里克岛弧带，构造变形以中高角度逆冲断层和少数正断层及反冲断层为主，形成了断片状逆冲推覆构造，褶皱构造由紧闭褶皱渐变为开阔褶皱、单斜和挠曲褶皱，反映了构造挤压应力逐渐减弱的过程。在康-阿板块碰撞缝合带，石炭系地层受强烈挤压，岩石普遍发生片理、劈理和糜棱岩化，形成了韧性剪切带，这是碰撞造山过程中岩石受到强烈变形的表现。区域内还发生了广泛的变质作用，从低级变质的绿片岩相到高级变质的角闪岩相都有出现，变质作用的发生与碰撞造山过程中的高温高压环境密切相关。关于碰撞时间的确定，目前主要依据同位素年代学数据。通过对碰撞相关的花岗岩、变质岩等岩石进行锆石U-Pb定年、Ar-Ar定年等分析，确定了碰撞事件主要发生在石炭纪晚期至二叠纪早期。对晚石炭世花岗岩的锆石U-Pb定年结果显示，其形成年龄约为300-320Ma，表明在石炭纪晚期，碰撞造山运动导致了地壳加厚和深部物质的部分熔融，形成了这些花岗岩。对变质岩的Ar-Ar定年分析也表明，在石炭纪晚期至二叠纪早期，区域内发生了强烈的变质作用，进一步证实了碰撞造山的时间。碰撞方式主要为陆-陆碰撞，即哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块的碰撞。在碰撞过程中，两个板块相互挤压，导致地壳缩短、加厚，形成了一系列的构造变形和岩浆活动。这种碰撞方式使得洋盆逐渐闭合，洋壳物质被卷入碰撞带，形成了蛇绿混杂岩带等构造岩片。在康古尔韧性剪切带，蛇绿混杂岩断片、火山岩断片广泛分布，这些岩片是洋盆闭合和陆-陆碰撞的产物，记录了板块碰撞的过程。碰撞造山对区域构造和地层产生了显著影响。在构造方面，碰撞导致了大规模的逆冲断层和褶皱构造的形成，改变了区域的构造格局。康古尔断裂等重要断裂在碰撞过程中活动强烈，控制了山脉和盆地的边界，形成了现今的地形地貌。在塔里木板块北缘的中天山岛弧带，由于受到碰撞挤压，加里东晚期和华力西中期形成的侵入岩呈现出大面积散布的板状、环状、菱形块状构造形态。在吐鲁番-哈密盆地南缘，由于受到碰撞影响，发育了一系列的褶皱和逆冲断层，对盆地的沉积和演化产生了重要影响。在地层方面，碰撞造山使得地层发生褶皱、断裂和变形，同时也导致了地层的抬升和剥蚀。在东天山造山带北部，石炭系地层受到强烈挤压，发生了褶皱和逆冲推覆，部分地层被抬升出露地表，遭受剥蚀，而在盆地等低洼地区，则接受了新的沉积，形成了新的地层。在吐哈盆地，石炭纪晚期至二叠纪早期，由于碰撞造山导致盆地边缘隆升，盆地内部接受了来自周边山脉的碎屑物质沉积，形成了一套粗碎屑岩系。碰撞造山还使得不同时代的地层发生接触关系的改变，出现了不整合接触等现象，这些不整合面记录了区域构造演化的重要信息。3.2.2陆内变形与构造演化碰撞造山后，东天山造山带北部进入陆内变形阶段，陆内变形特征明显，对区域构造演化产生了重要影响。陆内变形主要表现为褶皱和断裂的发育。在褶皱方面，区域内发育了各种类型的褶皱，包括紧闭褶皱、开阔褶皱、平行褶皱等。在石炭系雅满苏带，叠瓦状推覆岩片和平行褶皱极为发育，这些褶皱是在碰撞造山后的持续挤压作用下形成的。褶皱的轴面产状和枢纽方向反映了构造应力的作用方向，通过对褶皱的测量和分析，可以推断构造应力场的变化。在一些地区，褶皱的轴面倾向和枢纽方向呈现出规律性的变化，表明在陆内变形过程中，构造应力场发生了旋转和调整。断裂构造在陆内变形中也十分活跃，主要包括逆冲断层、正断层和走滑断层。逆冲断层是陆内变形的主要构造形式之一，在碰撞造山后的挤压环境下，逆冲断层不断活动，导致地层的逆冲推覆和构造变形。在大南湖-哈尔里克岛弧带，中高角度逆冲断层和少数正断层及反冲断层为主的断片状逆冲推覆构造，使得地层发生强烈的变形和位移。正断层的发育则与区域的伸展作用有关，在陆内变形过程中，局部地区可能由于构造应力的调整，出现伸展环境，导致正断层的形成。走滑断层在区域内也有分布，其活动使得岩石发生水平位移，改变了地层的连续性和构造格局。在康古尔断裂带，走滑断层的活动导致了岩石的破碎和构造片理的形成，对区域的地质构造产生了重要影响。构造应力场在陆内变形过程中发生了明显的变化。碰撞造山后的早期，构造应力场以挤压为主，导致了褶皱和逆冲断层的发育。随着时间的推移，构造应力场逐渐发生调整，局部地区出现伸展和走滑应力。这种构造应力场的变化与区域的构造演化密切相关，可能是由于板块运动的调整、深部地幔物质的对流等因素引起的。通过对岩石的变形特征、构造节理的测量以及古应力场的恢复等方法，可以研究构造应力场的变化历史。对岩石中的节理进行测量和统计分析，发现其优势方位在不同时期发生了变化，这反映了构造应力场的旋转和调整。陆内变形对增生过程产生了重要影响。一方面，陆内变形导致了地壳的加厚和缩短，进一步促进了地壳的增生。逆冲断层和褶皱构造使得地层发生堆叠和变形，增加了地壳的厚度。在康-阿板块碰撞缝合带，强烈的构造变形使得地壳厚度显著增加，促进了地壳的增生和演化。另一方面，陆内变形也导致了岩石的破碎和重新组合，为岩浆活动和热液运移提供了通道和空间，有利于新的地壳物质的加入和增生。断裂构造的活动使得深部的岩浆和热液能够上升到地壳浅部，与周围的岩石发生相互作用，形成新的岩石和矿床。在一些断裂附近，由于热液的活动，形成了各种金属矿床，这些矿床的形成与陆内变形密切相关。陆内变形还对区域的沉积环境和地貌演化产生了影响。在陆内变形过程中，地形的起伏和变化导致了沉积环境的改变，形成了不同类型的沉积盆地。在山脉隆升的地区，形成了山前拗陷盆地，接受了来自山脉的碎屑物质沉积；而在相对低洼的地区，则形成了内陆湖泊和河流沉积盆地。这些沉积盆地记录了陆内变形和区域构造演化的信息，通过对沉积地层的研究，可以了解陆内变形的过程和历史。陆内变形还导致了地貌的改变，山脉的隆升和盆地的形成塑造了现今的地形地貌格局。3.3中生代-新生代演化阶段3.3.1构造运动与盆地演化中生代-新生代时期，东天山造山带北部经历了复杂的构造运动，这些构造运动对盆地的形成、演化及沉积充填特征产生了深刻影响。中生代早期，东天山造山带北部处于相对稳定的构造环境，主要以陆内沉积作用为主。三叠系为一套陆相碎屑岩沉积，岩性以砂岩、泥岩为主，含有丰富的植物化石，反映了当时温暖湿润的气候环境和陆相沉积环境。这一时期的沉积盆地可能是在区域构造相对稳定的背景下，由河流、湖泊等沉积作用形成的，沉积盆地的范围和规模相对较小，沉积物的分选性和磨圆度较好，反映了沉积环境的相对稳定性。侏罗纪时期，区域构造运动逐渐活跃，对盆地演化产生了重要影响。侏罗系同样为陆相沉积，以含煤地层为特征，如吐哈盆地中侏罗系广泛发育含煤岩系。这一时期的构造运动可能导致了地壳的升降运动，使得盆地的沉积环境发生变化，形成了有利于煤炭形成的沼泽环境。盆地的范围和规模有所扩大，沉积厚度增加，沉积物的粒度也有所变化，反映了构造运动对沉积作用的控制。在盆地边缘，由于构造运动的影响，可能出现了一些小型的褶皱和断裂构造，这些构造对沉积相的分布和沉积物的堆积方式产生了影响。新生代时期，受印度-欧亚板块碰撞的远程效应影响，东天山造山带北部发生了强烈的构造变形和岩石圈缩短，成为典型的大陆内部复活型造山带。这一时期，区域构造运动以挤压作用为主，导致了山脉的隆升和盆地的沉降。博格达山是中国东天山的重要组成部分，其南麓构造主要受控于博格达南缘断裂系统。博格达南缘主断裂高角度南倾，控制了博格达山的隆升，并构成了博格达山与南侧吐鲁番盆地之间的边界断裂。其分支断裂向山前及吐鲁番盆地内部扩展，依次形成了三排褶皱逆冲带。这些褶皱逆冲带的形成是构造运动的直接结果，它们对盆地的演化产生了重要影响。在盆地内部，由于构造运动的影响，沉积环境变得复杂多样，出现了河流、湖泊、三角洲等多种沉积相。沉积物的粒度变粗，分选性变差，反映了构造运动导致的地形起伏和水流能量的变化。盆地的沉积充填特征也反映了构造运动的影响。在中生代-新生代时期，盆地的沉积物来源主要包括周边山脉的风化剥蚀产物和河流搬运的物质。随着构造运动的进行，山脉的隆升使得沉积物的供给增加，盆地的沉积速率加快。在盆地边缘，由于靠近物源区，沉积物以粗碎屑岩为主，如砾岩、砂岩等；而在盆地中心，沉积物则以细碎屑岩为主，如泥岩、粉砂岩等。沉积层序的变化也与构造运动密切相关，在构造运动相对稳定的时期，沉积层序较为连续，沉积物的粒度和成分变化较小；而在构造运动强烈的时期，沉积层序可能出现不整合接触，沉积物的粒度和成分变化较大。在新生代，由于博格达山的隆升和博格达南缘断裂系统的活动，吐鲁番盆地北部的沉积层序出现了明显的变化，下部为较细粒的沉积层，上部为较粗粒的沉积层，反映了构造运动导致的沉积环境的改变。构造运动与盆地演化之间存在着密切的相互关系。构造运动控制了盆地的形成、演化和沉积充填特征，而盆地的演化和沉积充填特征又记录了构造运动的信息。通过对盆地沉积地层的研究，可以恢复区域构造运动的历史，了解构造运动对盆地演化的影响。对盆地沉积层序、沉积物特征、古生物化石等方面的分析，可以推断构造运动的时期、强度和方向。同时，构造运动还影响了盆地的热演化和油气资源的形成与分布。在构造运动过程中，盆地的地温梯度发生变化，影响了有机质的成熟度和油气的生成、运移和聚集。在一些盆地中，由于构造运动导致的地层褶皱和断裂，形成了良好的油气圈闭，有利于油气的富集。3.3.2隆升与剥蚀作用中生代-新生代时期，东天山造山带北部经历了显著的隆升和剥蚀过程，这些过程对地形地貌和地质构造产生了深远影响，在增生过程中也发挥了重要作用。隆升的证据主要来自于地质构造和地貌特征。从地质构造方面来看，区域内发育了大量的逆冲断层和褶皱构造，这些构造的形成与隆升作用密切相关。在博格达山地区，博格达南缘主断裂高角度南倾，控制了博格达山的隆升，其分支断裂向山前及吐鲁番盆地内部扩展，形成了褶皱逆冲带。这些逆冲断层和褶皱构造使得地层发生抬升和变形，是隆升作用的直接证据。从地貌特征来看，山脉的形成和地形的起伏也是隆升的重要标志。东天山造山带北部的山脉，如博格达山、哈尔里克山等，都是在中生代-新生代时期隆升形成的。这些山脉的海拔较高，地形陡峭，反映了强烈的隆升作用。剥蚀作用的证据则主要体现在沉积地层和地貌形态上。在沉积地层中，不整合接触是剥蚀作用的重要标志。在东天山造山带北部，中生代和新生代地层之间存在着多个不整合面，这些不整合面表明在地质历史时期，该区域经历了沉积间断和剥蚀作用。在吐鲁番盆地，侏罗系与白垩系之间存在不整合接触，这可能是由于当时区域发生了隆升和剥蚀，导致侏罗系地层遭受剥蚀，之后在白垩纪时期又接受了新的沉积。从地貌形态上看，山谷、峡谷等侵蚀地貌的形成也是剥蚀作用的结果。在东天山地区，许多山谷和峡谷是由河流侵蚀作用形成的，这表明在地质历史时期，该区域经历了强烈的剥蚀作用。隆升和剥蚀的过程是一个相互关联的动态过程。在隆升初期，由于地壳的快速抬升，地形高差增大，河流的侵蚀能力增强，剥蚀作用也随之加剧。随着剥蚀作用的进行，山脉的高度逐渐降低，地形逐渐趋于平缓。当剥蚀作用达到一定程度时，隆升作用可能再次加强，导致山脉再次隆升，地形高差再次增大，剥蚀作用也会相应增强。这种隆升和剥蚀的交替作用，塑造了东天山造山带北部现今的地形地貌。在博格达山地区，在新生代时期，由于印度-欧亚板块碰撞的远程效应，博格达山经历了强烈的隆升作用，地形高差增大，河流的侵蚀能力增强，剥蚀作用也随之加剧。随着剥蚀作用的进行，博格达山的高度逐渐降低，地形逐渐趋于平缓。但在后期，由于构造运动的调整，博格达山可能再次隆升，导致地形高差再次增大，剥蚀作用也会再次加强。隆升和剥蚀对地形地貌和地质构造产生了重要影响。在地形地貌方面，隆升作用使得山脉不断隆升，形成了现今的高山峡谷地貌。剥蚀作用则对山脉进行侵蚀和塑造，使得山脉的形态更加复杂多样。山谷、峡谷、峰林等侵蚀地貌的形成，都是剥蚀作用的结果。在地质构造方面，隆升和剥蚀作用导致了地层的变形和改造。隆升作用使得地层发生褶皱和逆冲推覆，形成了复杂的地质构造。剥蚀作用则使得地层遭受侵蚀，导致地层的缺失和不整合接触。这些地质构造和地层的变化，对区域的地质演化和矿产资源分布产生了重要影响。在增生过程中，隆升和剥蚀作用也发挥了重要作用。隆升作用使得地壳物质向上运动，增加了地壳的厚度，促进了地壳的增生。剥蚀作用则将地表的岩石和矿物搬运到其他地区，为新的地壳物质的形成提供了物质来源。在隆升和剥蚀的过程中，岩石和矿物经历了物理和化学变化，形成了新的岩石和矿物组合，进一步促进了地壳的增生。隆升和剥蚀作用还影响了区域的沉积环境和沉积作用，从而影响了沉积物的堆积和地层的形成，对地壳增生过程产生了间接影响。四、东天山造山带北部增生的构造机制4.1板块运动与俯冲碰撞板块运动在东天山造山带北部增生过程中起着至关重要的控制作用，它是理解该区域地质演化的核心因素。东天山造山带北部处于西伯利亚板块、哈萨克斯坦-准噶尔板块和塔里木板块的汇聚地带，这种特殊的构造位置决定了其经历了复杂而漫长的板块相互作用过程。在早古生代，该区域处于古亚洲洋的南缘，洋壳俯冲是板块运动的主要形式。洋壳俯冲是指一个板块向另一个板块之下俯冲的过程，这一过程涉及到复杂的物质迁移和能量转换。洋壳俯冲的动力主要来源于地幔对流，地幔中的热物质上升推动板块移动，当两个板块相互靠近时，密度较大的洋壳会向密度较小的大陆板块之下俯冲。在东天山造山带北部，洋壳俯冲导致了地幔物质的部分熔融，形成的岩浆上升喷发，形成了岛弧火山岩，如中奥陶统荒草坡群大柳沟组的海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，其稀土和微量元素具有岛弧火山岩的特征。这表明洋壳俯冲过程中，地幔物质携带了大量的微量元素和岩浆物质，通过火山喷发的方式参与到地壳的增生过程中，为地壳增添了新的物质成分。俯冲碰撞过程中的物质迁移是一个复杂的过程。在洋壳俯冲过程中，洋壳中的沉积物、岩石以及海水等物质会随着洋壳一起被带入地幔深部。这些物质在高温高压的环境下会发生脱水、变质等反应，形成富含水和挥发分的流体。这些流体具有较低的密度和较高的活动性，会向上迁移，进入到地幔楔中。地幔楔是位于俯冲板块上方的地幔物质，受到俯冲流体的影响，地幔楔中的物质会发生部分熔融，形成岩浆。这些岩浆上升到地壳浅部，通过火山喷发或岩浆侵入的方式参与到地壳的增生过程中。在东天山造山带北部，岛弧岩浆岩的形成就是俯冲碰撞过程中物质迁移的结果。岛弧岩浆岩中的岩浆物质来源于地幔楔的部分熔融，而地幔楔的部分熔融则是由于俯冲流体的加入导致的。这些岛弧岩浆岩不仅记录了俯冲碰撞过程中的物质迁移信息，还为地壳的增生提供了重要的物质来源。能量转换在俯冲碰撞过程中也十分显著。俯冲板块的运动具有动能，当板块俯冲时，动能会转化为热能和机械能。俯冲板块与上覆板块之间的摩擦会产生大量的热能，使得俯冲带附近的岩石温度升高。这种热能会导致岩石的部分熔融和变质作用，促进岩浆的形成和地壳的变形。俯冲板块的运动还会产生机械能，使得地壳发生褶皱、断裂等构造变形。在东天山造山带北部，碰撞造山过程中形成的逆冲断层和褶皱构造就是机械能作用的结果。这些构造变形不仅改变了区域的地质构造格局，还对地层的沉积和演化产生了重要影响。俯冲碰撞导致的构造变形机制主要包括褶皱和断裂。在板块碰撞过程中，地壳受到强烈的挤压作用，岩石发生塑性变形，形成褶皱构造。褶皱的形态和规模取决于挤压应力的大小、方向以及岩石的性质等因素。在东天山造山带北部，大南湖-哈尔里克岛弧带的褶皱构造由紧闭褶皱渐变为开阔褶皱、单斜和挠曲褶皱，反映了构造挤压应力逐渐减弱的过程。这是因为在岛弧形成初期，受到强烈的板块挤压作用，形成了紧闭褶皱；随着板块运动的持续进行，构造应力逐渐减弱，褶皱形态逐渐变得开阔。断裂构造也是俯冲碰撞过程中常见的构造变形形式。当挤压应力超过岩石的强度时，岩石会发生破裂，形成断裂。断裂的性质和规模也受到多种因素的影响，包括挤压应力的大小、方向、岩石的性质以及断裂的初始状态等。在东天山造山带北部，康古尔断裂等重要断裂在碰撞过程中活动强烈，这些断裂不仅控制了山脉和盆地的边界，还对岩浆活动和热液运移起到了重要的控制作用。康古尔断裂在晚古生代时期经历了强烈的构造活动，形成了康古尔韧性剪切带，该带内岩石普遍发生片理、劈理和糜棱岩化，被晚石炭世花岗岩侵入，表明断裂活动为岩浆的上升和侵位提供了通道。板块运动与俯冲碰撞是东天山造山带北部增生的重要构造机制。通过对板块运动、俯冲碰撞过程中的物质迁移、能量转换以及构造变形机制的研究，可以更好地理解该区域的地质演化历史，为进一步研究其地质意义和矿产资源分布提供重要的理论基础。4.2深部地质过程与岩石圈演化4.2.1地幔对流与热物质上涌地幔对流被广泛认为是驱动板块运动和影响岩石圈演化的重要深部地质过程。在东天山造山带北部，地幔对流和热物质上涌的证据主要来自地球物理探测和岩石地球化学分析。从地球物理探测角度来看，大地电磁测深（MT）结果显示，东天山造山带北部深部存在明显的电阻率异常区域，推测可能与地幔热物质上涌有关。在一些地区，深部电阻率较低，表明该区域存在高温、高导的物质，可能是热物质上涌形成的通道。地震波层析成像研究也发现，该区域地幔存在速度异常，低速区域可能对应着热物质的上升流。通过对地震波速度结构的反演分析，发现在东天山造山带北部的地幔深部，存在一些低速异常体，这些异常体的分布与板块运动和构造变形区域具有一定的相关性。这些低速异常体可能是由于地幔热物质上涌，导致岩石部分熔融，从而降低了地震波传播速度。岩石地球化学分析也为地幔对流和热物质上涌提供了证据。对东天山造山带北部的岩浆岩进行地球化学研究发现，一些岩浆岩具有明显的地幔源区特征。基性超基性岩的稀土元素配分模式和微量元素特征显示，其岩浆源区可能来自地幔深部。这些岩石中的某些微量元素，如高场强元素（HFSE）和稀土元素（REE）的含量和比值，与地幔物质的特征相符。一些基性超基性岩中具有较高的MgO含量和较低的SiO₂含量，轻稀土元素相对亏损，重稀土元素相对富集，这种地球化学特征表明其岩浆源区可能是亏损地幔，是地幔物质部分熔融的产物。这暗示着在东天山造山带北部，存在地幔物质的上涌和部分熔融过程，为岩浆活动提供了物质来源。地幔对流和热物质上涌对岩石圈演化产生了重要影响。在岩石圈演化方面，地幔热物质上涌导致岩石圈底部受热，岩石发生部分熔融，形成岩浆。这些岩浆上升到地壳浅部，通过火山喷发或岩浆侵入的方式，改变了岩石圈的物质组成和结构。在东天山造山带北部，二叠纪时期沿深大断裂广泛分布的含矿基性超基性杂岩体，就是地幔热物质上涌和部分熔融的结果。这些基性超基性杂岩体的侵入，使得岩石圈的物质组成发生改变，增加了地壳的镁铁质成分，影响了地壳的密度和力学性质。对构造变形而言，地幔对流产生的应力作用于岩石圈，导致岩石圈发生变形。地幔对流的上升流和下降流会在岩石圈底部产生水平和垂直方向的应力，这些应力传递到岩石圈，引发岩石圈的褶皱、断裂等构造变形。在东天山造山带北部，区域内发育的逆冲断层和褶皱构造，可能与地幔对流产生的应力作用有关。地幔对流的上升流在岩石圈底部产生向上的推力，使得地壳发生隆升和褶皱；而下降流则产生向下的拉力，导致地壳发生沉降和断裂。这种应力作用在不同的地质时期和区域，导致了复杂多样的构造变形，塑造了东天山造山带北部现今的地质构造格局。地幔对流和热物质上涌的作用机制主要包括物质迁移和能量传递。在物质迁移方面，地幔热物质上涌将深部地幔物质带到岩石圈，为岩石圈的演化提供了物质基础。这些物质在上升过程中，与周围岩石发生相互作用，改变了岩石的成分和结构。地幔热物质中的挥发性成分，如H₂O、CO₂等，在上升过程中会导致岩石的部分熔融和变质作用，促进岩浆的形成和岩石的改造。在能量传递方面，地幔对流将地球内部的热能传递到岩石圈，导致岩石圈的温度升高，岩石的力学性质发生改变。这种能量传递引发了岩石圈的构造变形和岩浆活动，是驱动岩石圈演化的重要动力。地幔热物质上涌带来的热能使得岩石圈底部的岩石软化，降低了岩石的强度，使得岩石更容易发生变形。同时，热能也为岩浆的形成和运移提供了动力，促进了岩浆活动的发生。4.2.2岩石圈伸展与收缩岩石圈伸展和收缩是东天山造山带北部岩石圈演化过程中的重要构造现象，它们对区域地质构造和增生过程产生了深远影响。岩石圈伸展在东天山造山带北部的特征主要表现为断裂的发育和盆地的形成。在一些地区，发育有正断层和张性断裂，这些断裂的形成与岩石圈伸展作用密切相关。在吐哈盆地，盆地边缘的一些正断层控制了盆地的边界和沉积特征，表明在盆地形成过程中，岩石圈发生了伸展变形。通过对这些断裂的研究发现，其断层面倾向盆地内部，上盘相对下降，下盘相对上升，呈现出典型的正断层特征。岩石圈伸展还导致了盆地的沉降和沉积作用的发生。在岩石圈伸展过程中，地壳变薄，形成了相对低洼的区域，为沉积物的堆积提供了场所。吐哈盆地在中生代时期接受了大量的陆相碎屑沉积，形成了巨厚的沉积地层，这与岩石圈伸展导致的盆地沉降密切相关。岩石圈收缩的特征则主要表现为逆冲断层和褶皱构造的发育。在东天山造山带北部，广泛发育逆冲断层和褶皱构造，这些构造是岩石圈收缩作用的结果。在博格达山地区，博格达南缘主断裂高角度南倾，控制了博格达山的隆升，其分支断裂向山前及吐鲁番盆地内部扩展，形成了褶皱逆冲带。这些逆冲断层和褶皱构造使得地层发生抬升和变形，反映了岩石圈在水平方向上的挤压和收缩。通过对褶皱构造的研究发现，褶皱的轴面倾向和枢纽方向反映了构造应力的作用方向，在岩石圈收缩过程中，构造应力以水平挤压为主，导致地层发生褶皱和逆冲推覆。岩石圈伸展和收缩的原因主要与板块运动和深部地质过程有关。在板块运动方面，当板块发生碰撞时，岩石圈受到挤压，导致岩石圈收缩。在东天山造山带北部，晚古生代时期哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块的碰撞，使得岩石圈发生强烈的挤压和收缩，形成了大规模的逆冲断层和褶皱构造。而当板块发生分离或地幔对流导致岩石圈底部受到拉张作用时，岩石圈会发生伸展。在东天山造山带北部，二叠纪时期可能由于地幔热物质上涌，导致岩石圈底部受到拉张，岩石圈发生伸展，形成了一些正断层和张性断裂。深部地质过程，如地幔对流和热物质上涌等，也会影响岩石圈的伸展和收缩。地幔对流的上升流和下降流会在岩石圈底部产生不同的应力状态，从而导致岩石圈的伸展或收缩。在构造演化和增生过程中，岩石圈伸展和收缩发挥了重要作用。岩石圈伸展为岩浆活动提供了空间和通道，促进了地壳的增生。在岩石圈伸展过程中，地壳变薄，深部的岩浆更容易上升到地壳浅部，通过火山喷发或岩浆侵入的方式，为地壳增添新的物质。在东天山造山带北部，二叠纪时期沿深大断裂分布的含矿基性超基性杂岩体，就是在岩石圈伸展背景下，深部岩浆沿断裂上升侵位形成的。岩石圈收缩则导致地壳加厚和变形，进一步促进了地壳的增生。在岩石圈收缩过程中，地层发生褶皱和逆冲推覆，使得地壳厚度增加，岩石发生变质和变形，形成新的岩石和构造。在康-阿板块碰撞缝合带，强烈的岩石圈收缩作用导致地壳厚度显著增加，形成了复杂的构造岩片和变质岩带，促进了地壳的增生和演化。岩石圈伸展和收缩是东天山造山带北部岩石圈演化的重要动力学机制。它们的特征、原因以及在构造演化和增生过程中的作用，对于理解该区域的地质演化历史和构造格局具有重要意义。通过对岩石圈伸展和收缩的研究，可以更好地揭示东天山造山带北部的深部动力学背景和地壳增生机制。4.3构造应力场演化东天山造山带北部在漫长的地质历史时期，构造应力场经历了复杂而有序的演化过程，不同地质时期构造应力场的方向、大小和性质各异，对增生过程和构造变形起到了关键的控制作用。早古生代时期，东天山造山带北部处于洋壳俯冲阶段，构造应力场主要受洋壳俯冲作用的控制。在奥陶纪，洋壳向北或向南俯冲（具体方向存在争议），导致区域受到强烈的挤压应力作用。从岩石变形特征来看，中奥陶统荒草坡群大柳沟组的火山岩呈现出定向排列的特征，矿物颗粒在挤压应力作用下发生变形和定向排列，形成了明显的片理构造。通过对岩石中节理和劈理的测量分析，发现其优势方位与洋壳俯冲方向具有一定的相关性，进一步证实了挤压应力的存在和方向。在这一时期，构造应力场的大小相对较大，导致地壳发生强烈的变形和增厚，为岛弧的形成和增生提供了动力。晚古生代时期，构造应力场发生了显著变化。在泥盆纪至石炭纪，洋盆逐渐闭合，板块碰撞作用逐渐增强。在康古尔韧性剪切带，石炭系地层受到强烈的挤压，形成了韧性剪切变形，岩石发生片理、劈理和糜棱岩化。通过对糜棱岩的显微构造分析，发现其中的矿物拉伸线理和S-C组构指示了强烈的挤压剪切应力作用，应力方向大致为南北向。这一时期，构造应力场的性质以挤压为主，应力大小在碰撞带附近达到最大值，导致地壳缩短、加厚，形成了大规模的逆冲断层和褶皱构造。随着碰撞造山的进行，构造应力场逐渐调整，在碰撞带边缘地区，应力方向可能发生旋转和变化，形成了一些走滑断层和斜冲断层。在石炭纪晚期至二叠纪早期，碰撞造山运动达到高潮后，构造应力场逐渐由挤压转变为伸展。在二叠纪，沿深大断裂广泛分布含矿基性超基性杂岩体，表明此时岩石圈发生了伸展，深部的岩浆得以沿断裂上升侵位。这一时期，构造应力场的伸展作用导致地壳变薄，为岩浆活动提供了空间和通道。中生代-新生代时期，东天山造山带北部受到印度-欧亚板块碰撞的远程效应影响，构造应力场再次发生改变。在中生代早期，区域处于相对稳定的构造环境，构造应力场较弱，以微弱的挤压和伸展作用交替出现为特征。三叠系和侏罗系的沉积地层较为稳定，未出现大规模的构造变形，表明此时构造应力场对沉积作用的影响较小。到了新生代，受印度-欧亚板块碰撞的影响，区域构造应力场以强烈的挤压作用为主。在博格达山地区，博格达南缘主断裂高角度南倾，控制了博格达山的隆升，其分支断裂向山前及吐鲁番盆地内部扩展，形成了褶皱逆冲带。通过对褶皱逆冲带的构造解析，发现其轴面倾向和枢纽方向反映了强烈的南北向挤压应力作用。这一时期，构造应力场的挤压作用导致山脉隆升、盆地沉降，对区域的地形地貌和地质构造产生了深远影响。构造应力场演化对增生过程和构造变形的控制作用十分显著。在增生过程中，构造应力场的挤压作用导致地壳缩短、加厚，促进了地壳的增生。岛弧与大陆边缘的碰撞，使得地壳物质发生堆叠和变形，增加了地壳的厚度。构造应力场的伸展作用则为岩浆活动提供了空间和通道，深部的岩浆上升到地壳浅部，通过火山喷发或岩浆侵入的方式，为地壳增添新的物质，促进了地壳的增生。在构造变形方面，构造应力场的方向和大小直接控制了褶皱和断裂的形成和发展。挤压应力导致褶皱构造的形成，褶皱的形态和规模取决于挤压应力的大小、方向以及岩石的性质等因素。断裂构造的形成和活动也与构造应力场密切相关，当应力超过岩石的强度时，岩石会发生破裂，形成断裂。不同性质的断裂，如逆冲断层、正断层和走滑断层，其形成与构造应力场的性质和方向密切相关。五、东天山造山带北部增生的地质意义5.1对中亚造山带演化的贡献东天山造山带北部增生过程在中亚造山带演化中占据关键地位，对深入理解中亚造山带的形成和演化具有不可忽视的重要意义。从构造演化角度来看，东天山造山带北部增生过程记录了中亚造山带演化的关键阶段。早古生代洋壳俯冲形成的岛弧和弧后盆地，是中亚造山带增生的重要基础。中奥陶统荒草坡群大柳沟组的海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，具有典型的岛弧火山岩特征，表明当时东天山北部处于洋壳俯冲形成的岛弧环境。这种岛弧环境的形成是中亚造山带早期增生的重要标志，为后续的板块碰撞和造山运动奠定了基础。晚古生代洋盆闭合与碰撞造山事件，是中亚造山带演化的关键转折点。在泥盆纪至石炭纪期间，东天山北部洋盆逐渐闭合，哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块发生碰撞，形成了康-阿板块碰撞缝合带。这一碰撞事件导致了大规模的逆冲断层和褶皱构造的形成，使得地壳缩短、加厚，促进了中亚造山带的进一步增生和演化。康古尔韧性剪切带内的蛇绿混杂岩断片、火山岩断片以及强烈的变质、变形，都是板块碰撞的产物，记录了中亚造山带演化过程中的重要构造事件。在物质组成方面，东天山造山带北部增生过程为中亚造山带增添了丰富多样的物质。岛弧岩浆岩和弧后盆地沉积岩的形成，使得大量来自地幔和地壳的物质参与到增生过程中。岛弧岩浆岩中的岩浆物质来源于地幔深部，携带了地幔的物质成分和地球化学特征。通过对岛弧岩浆岩的地球化学分析发现，其稀土元素配分模式和微量元素特征与地幔物质具有一定的相关性。这些岛弧岩浆岩在增生过程中，与周围的岩石相互作用，改变了区域的物质组成。弧后盆地沉积岩则主要来源于周围陆地的侵蚀和火山喷发的物质，其沉积过程记录了当时的沉积环境和物质来源信息。弧后盆地沉积岩中含有丰富的碎屑物质和火山碎屑，这些物质在沉积过程中逐渐堆积，形成了巨厚的沉积地层，为中亚造山带的物质组成增添了新的成分。东天山造山带北部增生过程对中亚造山带构造格局的塑造起到了重要作用。其复杂的构造变形，如褶皱、断裂等，共同构成了中亚造山带的构造框架。在东天山造山带北部，不同时期的构造变形相互叠加，形成了复杂的构造格局。早古生代洋壳俯冲导致的构造变形，与晚古生代碰撞造山引起的构造变形相互作用，使得区域构造更加复杂。大南湖-哈尔里克岛弧带的褶皱构造由紧闭褶皱渐变为开阔褶皱、单斜和挠曲褶皱，反映了构造挤压应力逐渐减弱的过程。这种构造变形特征不仅影响了区域的地质构造格局，也对中亚造山带的整体构造格局产生了影响。康古尔断裂等重要断裂的活动，控制了山脉和盆地的边界，对中亚造山带的地形地貌和构造格局的形成起到了关键作用。东天山造山带北部增生过程中，岩浆活动和变质作用对中亚造山带的岩石圈演化产生了深远影响。岩浆活动形成的岩浆岩，改变了岩石圈的物质组成和结构。不同时期的岩浆岩具有不同的地球化学特征和岩石学特征，反映了岩浆活动的演化过程和构造背景的变化。早古生代的岛弧岩浆岩和晚古生代的花岗岩，其形成机制和地球化学特征都有所不同，这些岩浆岩的形成和侵位，改变了岩石圈的物质组成和结构。变质作用则在高温高压环境下，对岩石进行改造，形成了各种变质岩。在碰撞造山过程中，区域内发生了广泛的变质作用，从低级变质的绿片岩相到高级变质的角闪岩相都有出现。这些变质岩的形成，不仅改变了岩石的矿物组成和结构，也对岩石圈的力学性质和演化产生了影响。5.2成矿作用与资源潜力5.2.1成矿地质背景与控矿因素东天山造山带北部独特的成矿地质背景为各类矿产的形成提供了有利条件，其成矿过程受到多种因素的综合控制。构造运动在成矿过程中起到了关键的控制作用。早古生代洋壳俯冲形成的岛弧环境，为斑岩型铜矿等的形成提供了重要的构造背景。在洋壳俯冲过程中，板块的强烈挤压导致地壳深部物质发生部分熔融，形成富含铜等金属元素的岩浆。这些岩浆在上升过程中，由于构造应力的作用，沿着断裂等构造薄弱带侵位，形成斑岩型铜矿的成矿母岩。中奥陶统荒草坡群大柳沟组的海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩—熔岩建造，其形成与洋壳俯冲密切相关，为斑岩型铜矿的形成提供了物质基础。晚古生代洋盆闭合与碰撞造山事件，导致地壳缩短、加厚，形成了大量的断裂和褶皱构造。这些构造为成矿物质的运移和富集提供了通道和空间。在康古尔韧性剪切带，石炭系地层受到强烈挤压，形成了韧性剪切变形，岩石发生片理、劈理和糜棱岩化。这些构造变形使得岩石的渗透性增强，有利于热液的运移和循环，促进了成矿物质的富集，形成了剪切带型金矿等矿床。岩浆活动与成矿作用密切相关。不同时期的岩浆活动为成矿提供了丰富的物质来源。加里东期和华力西期的岩浆活动形成了大量的火山岩和侵入岩，这些岩石中富含铜、金、镍等金属元素。中奥陶统荒草坡群大柳沟组的火山岩和泥盆系的安山岩-英安岩等，都可能为斑岩型铜矿的形成提供了成矿物质。华力西期的花岗岩侵入体，特别是晚石炭世花岗岩，与许多金属矿床的形成密切相