塔里木溢流玄武岩是新近确认的一个早二叠世大陆溢流玄武岩省，其面积超过0.3Mkm2，由酸性凝灰岩锆石夹层限定的巨厚玄武岩喷发时间在291~287Ma之间(Tian et al.，2010)。由于该溢流玄武岩省绝大部分被后期沉积地层覆盖，露头主要分布在盆地周边有限的几个区域，导致人们对其火山层序和喷发特征知之甚少。前人主要对溢流相玄武岩、酸性熔岩和侵入岩等进行研究(例如：Yang et al.，2007; Tian et al.，2010; 余星等，2010; Zhang et al.，2008，2010)，对火山碎屑岩则很少涉及。但是，近年来火山碎屑岩在大火成岩省研究中开始占据越来越重要的位置。人们逐渐认识到，一些大陆溢流玄武岩省中发育很大体积的镁铁质，甚至是长英质火山碎屑岩，例如Siberian Traps的镁铁质火山碎屑岩占总岩浆体积的26％(Ross et al.，2005)，Karoo溢流玄武岩省中Lebombo长英质流熔凝灰岩(rheoignimbrite)残留体积达35000km3(Saggerson and Bristow，1983; Cleverly et al.，1984; Miller and Harris，2007)，Parana-Etendeka溢流玄武岩省的长英质流熔凝灰岩分布面积超过25000km2，最小喷发体积估计超过6340km3( Milner et al.，1992; 1995; Ewart et al.，1998)，Ethiopia-Yemen CFBP 仅在Afro-Arabian一个区域的长英质熔结凝灰岩加空落相火山灰总体积超过6200km3(Baker et al.，1996; Peate，2003; Peate et al.，2003a)。那么塔里木溢流玄武岩省是否也有类似特征的火山碎屑岩？其岩石类型和分布特征如何？与溢流相玄武岩的关系如何？对这些问题的解答对于深入了解塔里木溢流玄武岩省的火山喷发特征、划分岩浆旋回、研究其成因和构造背景具有重要意义。

本文中，我们根据详细的野外测量和钻井资料，以火山岩产状和岩相学为基础，初步建立了塔里木北部早二叠世溢流玄武岩的火山地层学格架，讨论了其喷发特征的演化过程。并首次报道了在塔里木西北部柯坪露头区大范围分布、保存良好的长英质火山碎屑岩层的发现。

塔里木盆地为天山、昆仑山和阿尔金山三大造山带所环绕，是中国西部最大的内陆盆地。塔里木盆地内广泛发育二叠纪玄武岩，但大部分被晚期沉积地层覆盖(杨树锋等，1996; 贾承造，1997)。最近利用巨厚玄武岩中夹层流纹岩的锆石U-Pb年龄限定的塔里木二叠纪玄武岩喷发时间在~291~287Ma之间，其喷发面积超过0.3Mkm2(Tian et al.，2010)。大量的地球化学数据表明，塔里木二叠纪玄武岩具有典型洋岛玄武岩(OIB)特征(陈汉林等，1997; 姜常义等，2004; 杨树锋等，2005，2007; 厉子龙等，2008; Jiang et al.，2006; Yang et al.，2007; Zhang et al.，2008; 陈咪咪等，2010; Tian et al.，2010; Yu et al.，2010)，而且有高Mg苦橄岩(Tian et al.，2010)。上述特征均表明：塔里木早二叠世玄武岩构成一个典型的大陆溢流玄武岩省(Tian et al.，2010)。

塔里木早二叠世溢流玄武岩均出露于盆地周边的新生代褶皱、隆起带，主要包括柯坪库普库兹满组和开派兹雷克玄武岩，塔西南棋盘组玄武岩，巴楚县黑山头玄武岩等喷出岩露头。另外巴楚县一间房、三岔口和小海子一带广泛出露的辉绿岩墙群以及瓦基里塔格层状杂岩体都具有相似的早二叠世侵位年龄(陈咪咪等，2010; 位荀和徐义刚，2011)，也属于溢流玄武岩省的重要组成部分。

本文所研究的柯坪地区(图 1)位于塔里木盆地西北缘，构造上属于柯坪断隆，是塔里木盆地向天山的过渡带。由于后期逆冲推覆作用，地层发生掀斜，连续出露了前寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭-二叠系、新近系等一系列地层(张师本，2003)。其中，该区的早二叠世剖面拥有塔里木盆地中保存最完整，出露最好的早二叠世火山岩露头。

在柯坪克尔买提-库普库兹满一带，出露的地层从北往南时代渐新。从Google Earth遥感图上可以清晰识别出两大套黑色玄武岩(图 2)，根据张师本(2003) 的划分，位于北侧的较老的玄武岩属于库普库兹满组上亚组，位于南侧的上部玄武岩属于开派兹雷克组上亚组。两套玄武岩上下均为杂色陆相碎屑岩，以岩屑砂岩、粉砂岩为主，夹少量泥岩、泥灰岩等。库普库兹曼组下伏地层为石炭系康克林组浅灰色亮晶生物屑灰岩夹细砂岩，反映滨浅海环境，与早二叠陆相沉积差异较大。开派兹雷克组之上为上二叠统吴家坪阶沙井子组泥岩、钙质泥岩夹石膏，表明开派兹雷克组溢流玄武岩喷发时，该地区仍为陆相环境(张师本，2003)。

英买力地区位于塔北隆起西部，西为阿瓦提凹陷，东邻哈拉哈塘凹陷。在该区的石油勘探工作中，多口油井钻遇火成岩，井下火成岩最大厚度超过1000m，主要岩性为玄武岩，安山岩以及少量火山碎屑岩。

哈拉哈塘地区位于塔北隆起东部，北邻库车坳陷，南邻北部坳陷(又称“满加尔坳陷”)。二维地震资料显示区内二叠系玄武岩与塔北西部英买力井区的玄武岩为连续分布。工区内二叠系火山岩厚度为100~300m不等，西南部最厚，向东北迅速减薄(上官时迈等，2011)。

作者在柯坪野外露头区实地测量了3条代表性剖面，自西向东分别是开派兹雷克剖面、库普库兹满剖面和磷矿厂剖面(图 2)，并与英买力井区和哈拉哈塘井区的四口代表性探井钻遇的二叠系火山岩地层进行了对比(图 3)。根据火山岩岩性和火山-沉积地层组合特征，划分出三个主要的火山活动旋回，分别是库普库兹满溢流玄武岩(KP)旋回，长英质火山碎屑岩(FP)旋回，开派兹雷克溢流玄武岩(KZ)旋回。下面按照火山旋回的顺序对野外和井下剖面的火山地层特征进行介绍。

从遥感图(图 2)可看到，此旋回野外露头分布面积最广。在三个野外露头剖面测得该旋回玄武岩喷发厚度在125~140m之间。碎屑岩夹层将此旋回分为两个溢流玄武岩单元(E1和E2)。第一喷发单元E1底部可见厚约0.5~1m的玄武质凝灰岩，含碳化的植物化石。E1可识别出两期熔岩流，第一期熔岩流厚度局部可达50m，下部柱状节理发育(图 4a)，上部为气孔玄武岩和气孔杏仁玄武岩，表明其为典型的陆相喷发。第一期与第二期熔岩流之间可见断续的薄层(几十厘米到一米)玄武质凝灰岩。E1和E2之间为长英质碎屑岩，厚度约为20m，表明存在一个喷发间断(图 4b)。E2仅能鉴别一期熔岩流，且其顶部被剥蚀，实测残留厚度可达50m，残留玄武岩层均为柱状节理发育的块状玄武岩，无气孔或含少量气孔，表明该层玄武岩的富气孔杏仁层段均遭剥蚀，其原始厚度应明显大于现存厚度。该玄武岩流底部可见厚达1m的玄武质凝灰岩和碳化植物化石，顶部剥蚀界面之上亦可见少量玄武质凝灰岩，表明该期熔岩流之后还存在玄武岩喷发，但熔岩流可能未到达该区。

三维地震资料显示英买力井区约5000~6500m深度的二叠系地层中连续分布一套巨厚的玄武岩层，根据三维地震资料限定的分布面积超过1000km2(Tian et al.，2010)，二维地震剖面追索显示该套玄武岩在整个塔北二叠系地层中虽厚度有变化，但分布连续，可以大范围对比。英买30井共钻遇玄武岩厚度超过1000m，其中夹有三层长英质凝灰岩(图 3)(Tian et al.，2010)，可作为划分喷发单元的依据，于红娇等(2009) 根据测井数据恢复的玄武岩密度和孔隙度特征以及火山岩组合特征，将英买力井区火山岩划分出4个喷发单元，其中下面三个喷发单元均由薄层凝灰岩＋巨厚溢流玄武岩构成，顶部喷发单元为玄武质凝灰岩。上述火山层序特征与KP旋回一致。另外，根据英买30井的录井资料，该套玄武岩之下为志留系砂岩，从层位对比上，也说明英买力井区玄武岩应属KP旋回。

位于塔北东部哈拉哈塘井区的二叠系火山岩与塔北西部火山层序特征差别较大，上官时迈等(2011) 根据三维地震资料以及钻探和测井资料将该区火山作用自下而上划分为三个期次：第一期以碎屑岩夹玻屑凝灰岩为主，玻屑凝灰岩厚度较小，但在全区皆有分布；第二期是玄武岩，厚度较小，根据岩石结构判断应属溢流相玄武岩喷发；第三期为英安质熔岩和熔结凝灰岩，厚度变化较大，在哈4附近呈熔岩穹丘状产出，表明该期喷发为酸性熔岩喷溢与热火山碎屑流喷发。二维地震剖面显示，英买力井区和哈拉哈塘井区的火山岩连续分布，中间不具有明显的沉积岩夹层。根据空落相凝灰岩广泛分布并被溢流相玄武岩覆盖的特征，我们认为第一、第二期火山喷发可与KP旋回对比，第三期的喷溢相酸性熔岩无法与KP旋回对比，可能晚于KP旋回。

综上，KP旋回在塔北地区广泛分布，其火山岩层以溢流玄武岩为主，但不同熔岩流之间夹有薄层凝灰岩。这可能是由于溢流玄武岩活动早期，玄武岩浆在上升过程中与地表或地下含水层相遇，水-岩浆强烈相互作用有关，此特征与NAIP(Peate et al.，2005)、Afro-Arabian(Peate et al.，2005)相似。

柯坪地区的长英质火山碎屑岩旋回一直被忽视，其火山地层特征和分布也不清楚。我们在柯坪地区的三个露头剖面中，首次发现了广泛分布、层位稳定的空落相长英质火山灰和火山碎屑流相的熔结凝灰岩，从而确定了柯坪地区长英质火山碎屑岩旋回的存在。根据岩石学特征，该旋回从下而上可分为四层：第一层为含增生火山砾的空落相凝灰岩；第二层为原生的熔结凝灰岩；第三层为经历再沉积作用的火山碎屑岩(reworked pyroclastic rocks)；至第四层过渡为含砾粗砂岩-砂岩-粉砂岩的碎屑岩(epiclastic)组合，但其中亦夹有较多火山碎屑。下面分层进行详细描述：

FP旋回底部的空落相凝灰岩为灰白色，总厚度在0.2~1m，发育稳定的平行层理(图 4d)。凝灰岩层中见多层增生火山砾，其形状为均为椭圆形，长短轴之比≥1.5(图 5b)。部分增生火山砾具有软变形特征，表明其沉积时仍然湿润(Self，1983)。增生火山砾及基质主要由原生玻屑(>80%)和少量岩屑及晶屑组成，玻屑粒度