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包古图地层小区是指“新疆西准噶尔盆地之北-哈图山断裂之南东-拉巴断裂之北东”所围限的以石炭系出露为主的晚古生代建造区（图1a；李永军等，2021）。石炭系是包古图地层小区内出露面积最大的海相碎屑岩-火山岩建造，其受关注度最高、研究成果最多，但对其认识也是迄今争议最多者。近20年来，全区1∶5万、1∶25万区域地质调查和大量科研攻关，大大提高了石炭系的研究程度。包古图组和希贝库拉斯组是该小区内密西西比亚系的两个组级地层单位，相关研究成果颇多（孙少华等，1990；安芳等，2009，2019；佟丽莉等，2009；李永军等，2010，2021；郭丽爽等，2010；孙羽等，2014a，2014b；纵瑞文等，2014；向坤鹏，2015；张雷等，2015；Zhi Qian et al.，2021；宋永等，2022；支倩，2022）。遗憾的是，区内包古图组与相邻地层间或被断层分割，或被中新生代地层覆盖，原始接触关系不清，加之无泥盆系或更老地层发现，致使：① 包古图组与希贝库拉斯组究竟谁老谁新，二者究竟是何种接触关系；② 石炭系最底部建造及岩石组合是什么？有何证据？这两大科学问题至今悬而未决。笔者于准噶尔构造带西北缘白碱滩北发现了一套稳定的上泥盆统海相沉积建造，确认其与上覆包古图组为整合接触，为解决上述问题提供了重要的科学依据。
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1 区域地质概况
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研究区归属准噶尔-北天山地层区西准噶尔地层分区包古图地层小区（李永军等，2021；图1a），构造位处中亚造山带巴尔喀什-西准噶尔增生造山带南带包古图构造带。NE—NNE向的哈图、达尔布特、克拉玛依三大蛇绿构造混杂岩带多具有左行走滑性质，并被NW向的拉巴-扎娄勒山大断裂所截，这些断裂对区域地层、岩浆岩、蛇绿构造混杂岩及其成矿作用影响深大，造成了包括蛇绿构造混杂岩（如唐巴勒蛇绿构造混杂岩）及其两盘地层发生大规模的位移（张琴华等，1989；樊春等，2014；林伟等，2017；Duan Fenghao et al.，2018），其次级构造更为发育，大量地质体被切割、位移和强形变，特别是导致了区内多数地层缺顶少底，难以恢复其原始沉积序列和接触关系。
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图1 西准噶尔构造带地层分区图（a）（据李永军等，2021）及包古图地层小区地质简图（b）
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Fig.1 Stratigraphic division map (a) (after Li Yongjun et al., 2021) and simplified geological map of Baogutu stratigraphic minor-region of West Junggar tectonic belt (b)
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区内侵入岩类极发育，中—酸性岩体峰值年龄主要集中于315 Ma、309 Ma、303 Ma3期，基性岩体以峰值286 Ma左右最多（韩宝福等，2006；苏玉平等，2006；Geng Hongyan et al.，2009；段丰浩，2019; Duan Fenghao et al.，2020，2022）。
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上古生界是本小区的重要组成，主要有密西西比亚系包古图组、希贝库拉斯组，宾夕法尼亚亚系成吉思汗山组、哈拉阿拉特组和阿腊德依克赛组；二叠系主要涉及乌拉尔统佳木河组和白杨河组；另还有本文提及的新建立的上泥盆统红山梁组（图1b），各组级地层单位岩石组合特征及时代依据如表1。研究区西南缘产出于断裂带内的早古生代建造本是玛依勒山地层小区的建造，后被NW-SE向拉巴右型剪切大断裂和NE向达尔布特大断裂双重作用走滑至现在位置。
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2 包古图组底部岩石组合及其下伏地层
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2.1 包古图组与下伏红山梁组剖面列述
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白碱滩北红山梁剖面为本文新测的用于佐证密西西比亚系包古图组与下伏上泥盆统红山梁组为连续沉积关系的剖面。该剖面整体为一套倾向北西的单斜地层，层理清晰，倾角较大，产状340°~270°∠54°~65°（图2）。现列述如下：
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密西西比亚系包古图组（C1b；剖面未控制第37层之上层位）
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37 灰黑色含碳泥质粉砂岩间夹灰岩条带和灰岩透镜层 ＞170 m
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36 灰绿色凝灰质粉砂岩，偶夹灰黑色含碳凝灰质粉砂岩 28.68 m
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35 灰褐色含硅质安山质凝灰岩间夹条带状安山岩及红（褐）色硅质岩，安山岩夹层中LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为345.1±2.0 Ma 129.08 m
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34 红褐色玄武岩 108.12 m
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33 深灰色岩屑晶屑凝灰岩间夹灰黑色凝灰质粉砂岩及灰褐色玄武岩条带 24.91 m
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————整合————
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上泥盆统红山梁组（D3h） ＞2169.88 m
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32 红褐色硅质岩 155.52 m
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表1 包古图地层小区石炭系—二叠系组级岩石地层单位岩石组合及时代依据（据李永军等，2021）
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Table1 Lithology and age basis of Carboniferous-Permian lithostratigraphic units in Baogutu stratigraphic minor-region (after Li Yongjun et al., 2021)
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31 红色、灰绿色硅质凝灰质细砂岩夹红褐色枕状玄武岩，枕状玄武岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为365.9±5.0 Ma 6.66 m
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30 红色硅质岩 47.38 m
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29 灰黑色凝灰质粉砂岩 53.42 m
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28 红褐色硅质岩 89.60 m
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27 红色硅质岩 13.49 m
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26 深灰色硅质岩 2.70 m
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25 红色—红褐色含放射虫沉火山尘凝灰岩、硅质凝灰岩 23.94 m
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24~1层红色硅质岩间夹硅质粉砂岩，此不详列
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剖面37层含碳泥质粉砂岩间夹灰岩条带是区内包古图组中下部常见岩性（图2）；36~33层浅灰绿色凝灰质粉砂岩-灰褐色玄武岩-深灰色岩屑晶屑凝灰岩是本次新确认的包古图组最底部层位，此组合在之前的区域地质调查中均因断层破坏未见及（图2）。
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2.2 包古图组底部的岩石组合及其与红山梁组整合关系证据
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剖面37层为灰黑色含碳粉砂岩间夹灰岩条带及硅质岩条带，该岩石组合及其色调特征是区内厘定包古图组的唯一性和典型性特征，剖面36~33层（除硅质条带呈红褐色、红色外）总体以灰绿色、深灰色调为主间夹灰黑色，岩石组合总体为“细碎屑岩+灰岩条带+火山岩”，与包古图组层型剖面中的岩性组合极其相似（李永军等，2010，2021）；其下伏的25~32层（该剖面上本组共有32层，本文仅介绍该组顶部层位，故只列出25~32层）除局地枕状玄武岩见灰绿色调外，主体为红色调，与剖面之南东大面积出露的红山梁组色调极为相似（红色调是红山梁组建组的主要依据和识别标志，李永军等，2024）。故以此为划分依据，以33/32层间分界线为包古图组与红山梁组的分组界线。
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剖面上33/32层分界处两侧地层产状近于平行（图2），裸露较好，地层总体连续出露，未见岩石破碎及断层岩等构造变形，野外露头表现为一连续沉积界面。界面北西侧地层以深灰色、灰黑色调为主，火山岩层中频繁间夹包古图组特有的含碳质粉砂岩薄层；界面南东侧则为显红色调的硅质岩、凝灰质硅质岩、硅质粉砂岩，间夹红色、红褐色玄武岩。从岩性岩相上看，界面两侧较为相近，总体为连续过渡性沉积特色，最大差异是北西侧的石炭系以特有的含碳质为主的深灰色、灰黑色调为主，而南东侧的泥盆系为显红色调。
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图2 新疆白碱滩北包古图组底部及红山梁组顶部实测剖面图
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Fig.2 Measured section of the bottom Baogutu Formation and the top Hongshanliang Formation in the north of Baijiantan，Xinjiang
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2.3 包古图组底部层位地质时代
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本次于剖面第35层安山岩夹层中获得了345.1±2.0 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄（表2），安山岩呈灰褐色，斑状结构，基质半自形细粒结构，块状构造（图3d、3e），主要成分由斜长石斑晶与基质组成，斜长石斑晶含量25%，半自形板状、粒状，粒径0.7~1.6 mm×0.4 mm，聚片双晶、环带发育。基质含量75%，具半自形细粒结构，细粒斜长石粒径0.07~0.4 mm，半自形细板条状，聚片双晶发育含量74%。样品锆石晶形完好，发育结晶环带（图3a），全部锆石测点Th含量为14.98×10-6~436.2×10-6，U含量为38.03×10-6~309.1×10-6，均具较高的Th/U比值（0.37~1.41），另外，锆石稀土元素均表现出轻稀土元素亏损、重稀土元素富集等特征（图3c）指示锆石属典型岩浆成因，佐证时代为密西西比亚纪。
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2.4 红山梁组岩石组合及地质时代
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红山梁组岩石组合可分为上下两个岩性段。上段以红色硅质岩、红褐色凝灰质细砂岩、红色凝灰质硅质粉砂岩为主，间夹玄武岩-玄武安山岩及凝灰岩；下段为红色硅质岩-红色凝灰质硅质岩为主，偶夹灰岩条带。该组以独特的红色调为主，颜色鲜艳夺目，此特征在区内具有唯一性和独特性，是识别本组的主要标志（图4）。
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于剖面第31层枕状玄武岩获得了365.9±5.0 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄（图3f、g；表3）。玄武岩样品呈灰绿色，斑状结构，块状构造（图3i），岩石由斑晶和基质组成。斑晶含量1%，主要为斜长石和普通辉石，斜长石：呈半自形板状，粒径0.7 mm×0.28 mm，聚片双晶发育。普通辉石：呈柱状、粒状，粒径0.5~0.9 mm，具辉石式解理。基质含量99%，具间粒结构，斜长石之间分布了辉石。斜长石：呈半自形板条状，粒径0.5~0.1 mm，聚片双晶发育，含量56%，普通辉石：柱状、粒状，粒径0.03~0.25 mm，淡黄绿色，具辉石式解理。
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锆石晶形完好，发育结晶环带（图3f）。锆石测点Th含量为55.68×10-6~744.8×10-6，U含量为110.3×10-6~1077×10-6，均具较高的Th/U比值（0.18~1.25；表2）和较好的正相关。锆石稀土元素均表现出轻稀土元素亏损、重稀土元素富集以及较强的正Ce异常和弱的负Eu异常等特征（图3h），指示锆石属典型岩浆成因。据此，该火山岩成岩年龄佐证红山梁组时代为晚泥盆世。
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图3 新疆白碱滩剖面包古图组安山岩、红山梁组玄武岩锆石阴极发光图像（a、f），U-Pb年龄协和图 （b、g），稀土元素标准化分布曲线（c、h）及宏观（d、i）、正交偏光显微（e、j）照片
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Fig.3 Zircon CL images (a, f) , U-Pb concordia diagram (b, g) , chondrite-normalized rare earth element patterns (c, h) ， and photographs (d, i) and photomicrographs viewed in cross-polarized light (e, j) of andesite from Baogutu Formation and basalts from Hongshanliang Formation in Baijiantan section，Xinjiang
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Chl—绿泥石；Cpx—单斜辉石；Pl—斜长石
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Chl—chlorite; Cpx—clinopyroxene; Pl—plagioclase
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3 包古图组老于希贝库拉斯组的其他证据
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3.1 野外接触关系证据
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几乎已完成的全部1∶5万、1∶25万区域地质图上，极难找到包古图组与希贝库拉斯组非断层并直接接触的产地。笔者团队曾于2013年动用570 m长3条槽探揭露，终于在莫音托浪格一带发现了1处两组整合接触的证据（图5a、b），并邀请众多学者现场考察该槽探揭露剖面。剖面处希贝库拉斯组与下伏包古图组呈整合接触（图5c），分组界线两侧岩性差异显著，包古图组自下而上为沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩与砂岩，希贝库拉斯组以砾岩→含砾粗砂岩→粗砂岩为主，两者连续沉积，正常粒序层理清晰，产状近于一致（图5d、e；孙羽等，2014a；李永军等，2021）。
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图4 新疆白碱滩剖面红山梁组代表性岩类及红色调
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Fig.4 Representative rocks and red features of Hongshanliang Formation in Baijiantan section，Xinjiang
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（a、b）—硅质岩；（c）—硅质岩层面的节理；（d）—凝灰质硅质岩夹硅质条带
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（a, b）—siliceous rock；（c）—joint in siliceous rock；（d）—tuffaceous siliceous rock interbedded with siliceous rock bands
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图5 新疆莫音托浪格槽探包古图组与希贝库拉斯组整合接触（据孙羽等，2014a）
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Fig.5 The conformable contact between Baogutu and Xibeikulasi Formations in exploratory trench of the Moyintolange area，Xinjiang (after Sun Yu et al., 2014a)
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（a）—莫音托浪格一带地质图；（b）—包古图组与希贝库拉斯组在RGB741影像上的差异；（c）—探槽剖面；（d）—探槽东侧包古图组层序特征；（e）—探槽西侧希贝库拉斯组层序特征；（f、g）—莫音托浪格探槽远照
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(a) —geological map of the moyintuolangge area; (b) —differences in RGB741 images bewteen Baogutu Formation and Xibeikulasi Formation; (c) —section of trial trench; (d) —Baogutu Formation succession of strata feature in east of trial trench; (e) —Xibeikulasi Formation succession of strata feature in west of trial trench; (f, g) —Moyintuolangge trial trench in vista
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3.2 地层时代依据
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迄今，包古图组中采获的化石以Gigantoproductus cf. edelburgensis，Rotiphyllum sokolovi，Linoproductus praelongatus等晚维宪期至巴什基尔期的主要分子为代表；安芳等（2009）于该组蚀变凝灰岩中获得了342~328 Ma的锆石年龄；郭丽爽等（2010）获得该组凝灰岩年龄为357.5±5.4 Ma。本团队获得该组玄武岩、安山岩8个LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为347~339 Ma（佟丽莉等，2009；Zhi Qian et al.，2021；支倩，2022及本文）。结合化石资料综合分析，包古图组时代为密西西比亚纪杜内期。
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希贝库拉斯组中至今无可靠化石发现，该组砾石中所见化石主要属种多与包古图组化石属种类同（李永军等，2021）；本组碎屑岩中获得的最年轻的锆石U-Pb年龄峰值主要集中于324 Ma，单颗粒最小年龄为322 Ma（孙羽等，2014b），据此认为希贝库拉斯组时代新于包古图组。
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3.3 盆地充填与演化序列
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包古图组地层小区的沉积盆地充填序列总体是在继承了泥盆纪深水相沉积的基础上，快速由深水相（包古图组）向浅水相（希贝库拉斯组）过渡的沉积历史，至宾夕法尼亚亚纪巴什基尔期（成吉思汗山组）已演变成为残留海盆，宾夕法尼亚亚纪莫斯科期—格舍尔期（哈拉阿拉特组、阿腊德依克赛组）全区结束海相沉积造山成陆的演化历史（向坤鹏等，2015；李永军等，2021；支倩，2022），乌拉尔统佳木河组陆相磨拉石建造角度不整合覆于石炭系之上是完全进入陆相的重要标志（李永军等，2016）。因此，石炭纪的盆地沉积序列和充填过程，总体要符合由深水相向浅水相演变这一过程，纵观密西西比亚纪的沉积历史，包古图组以深水相硅质粉砂岩、凝灰质细碎屑夹灰岩条带等沉积为主，而希贝库拉斯组则以大套细砾岩、含砾粗砂岩沉积为主。因此，按区域盆地充填与沉积相的演化规律，包古图组应早于希贝库拉斯组之沉积。
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3.4 地质意义
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包古图组底部火山岩345.1±2.0 Ma的锆石U-Pb年龄，有效约束了本组的地质时限，确认了其与下伏上泥盆统红山梁组（365.9 Ma锆石U-Pb年龄）的整合接触关系，佐证了包古图组是区内石炭纪最老地层单位，证实了包古图组老于希贝库拉斯组这一重要地质事实，使得区内密西西比亚系从此有了完整的地层序列，丰富和完善了石炭系最底部的沉积建造及其岩石组合，并为建立区域地层格架和大区地层对比提供了新的素材，也为克拉玛依油田精细储层划分和“盆-山”地层对比提供了新的方案。
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4 结论
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（1）白碱滩北红山梁剖面上可以识别出岩石组合截然有别，色调区分性极强的两大套地层，上部为深灰—灰黑色调的“（含碳）细碎屑岩+灰岩条带+火山岩”，其下伏地层则为鲜艳红色调的“硅质岩-凝灰质细砂岩-凝灰质硅质粉砂岩间夹玄武岩-玄武安山岩及凝灰岩”组合；前者与包古图组层型剖面中的岩性组合极其相似，后者是笔者们新发现和厘定的上泥盆统红山梁组。两套地层连续沉积，产状相近，整合接触，谐调产出，区域延伸与分布稳定。
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（2）于红山梁剖面上确立的包古图组底部火山岩中获得345.1±2.0 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄，佐证成岩时代为密西西比亚纪；红山梁组顶部玄武岩中获得的 374~365 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄，指示其时代为晚泥盆世。
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（3）上泥盆统红山梁组与之上覆的密西西比亚系包古图组连续沉积这一重要新发现，不仅确立了包古图组是区内石炭纪最老地层单位，肯定了包古图组老于希贝库拉斯组这一重要结论，而且使得区内密西西比亚系有了完整的地层序列。
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摘要
包古图组是新疆西准噶尔增生造山带西北缘石炭纪密西西比亚纪重要沉积记录。确认其完整的沉积序列、岩石组合及其与上覆和下伏地层的接触关系，对解析本区晚古生代盆地构造演化具有重要意义。本文新实测的白碱滩北红山梁剖面上，出露了岩石组合截然有别，色调区分性极强的两大套地层，上部深灰—灰黑色调“（含碳）细碎屑岩”与其下伏鲜红色调的“硅质岩-凝灰质硅质粉砂岩间夹中基性火山岩”为连续沉积（整合接触），分属包古图组和红山梁组。本文于包古图组底部和红山梁组顶部分别获得345.1 Ma和365.9 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄，限定其时代分别为密西西比亚纪和晚泥盆世。这一新发现，不仅确立了包古图组是区内石炭纪最老地层单位，佐证了包古图组老于希贝库拉斯组这一久争悬疑，而且使得区内密西西比亚系有了完整的地层序列，揭秘了石炭系最底部的沉积建造及其岩石组合，也为完整认识泥盆纪—石炭纪这一重要时期的盆地沉积特征及其构造演化提供了新资料。
Abstract
The Baogutu Formation, located in the southern margin of the West Junggar accretionary orogenic belt, constitutes a significant Mississippian sedimentary record. A comprehensive understanding of its lithostratigraphic sequence, lithology, and contact relationships with overlying and underlying strata is paramount for unraveling the Late Paleozoic tectonic evolution of the Junggar basin. A newly measured stratigraphic section at Hongshanliang, located in northern Baijiantan, reveals two distinct lithostratigraphic units, each characterized by unique lithological assemblages and marked color differentiation. The upper unit, composed of gray-black carbonaceous fine clastic rock, exhibits a conformable contact with the underlying bright red unit comprised of chert, silty chert, and tuffaceous chert sandwiched with basic to intermediate volcanic rocks. These units are assigned to the Baogutu Formation and Hongshanliang Formation, respectively. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating, conducted on samples from the bottom of the Baogutu Formation and the top of the Hongshanliang Formation, yielded ages of 345.1 Ma and 365.9 Ma, respectively. These ages firmly establish the Mississippian and Late Devonian depositional ages for the respective formations. This new discovery unequivocally confirms the Baogutu Formation as the oldest Carboniferous lithostratigraphic unit in the region, further establishing its precedence over the Xibeikulasi Formation. The establishment of this complete Lower Carboniferous lithostratigraphic sequence provides invaluable insights into the sedimentary construction and rock assemblage at the bottom of the Carboniferous system within the region.These findings contribute significantly to theunderstanding of the sedimentary characteristics and tectonic evolution of the Junggar basin during the critical Devonian-Carboniferous transition.
关键词
密西西比亚系包古图组 ； 岩石组合 ； 顶底时限 ； 锆石U-Pb年龄 ； 西准噶尔构造带
