早古生代火山岩
1.奥陶纪的
在此期间，火山岩分布于波罗科洛山一带，出露于中奥陶世Nerengeledaban群。火山喷发早期以玄武岩为主，喷发旋回明显。从野外果子沟剖面看，至少有四次喷发旋回(见图1-4)。西柯古琴山出露一套含灰岩的酸碱性火山岩和火山碎屑岩。火山岩以低碱双峰式组合为特征。根据丁干军等(1990)火山岩数量分类图解分析，分入钙碱性玄武岩和碱性玄武岩区，说明碱性系列和拉斑玄武岩系列并存。上述火山岩均与大陆边缘深海碎屑岩伴生，表明伊犁洋在奥陶纪开启，进入岩浆被动大陆边缘火山活动阶段。奥陶纪岩浆型被动大陆边缘可以用何等人提出的大陆岩石圈伸展模式来解释(1994)(图2-1)。根据伸展阶段陆壳开始岩浆作用的时间和环境，岩浆作用可以从碱性系列的基性岩岩组合开始，也可以从钙碱性或钙碱性系列的中间基性岩岩组合开始，并在中期向双峰式组合演化。由于大洋扩张，在洋底深处形成拆离带，下伏软流圈隆起的岩浆区可向大陆边缘一侧偏移，构成该区的岩浆被动大陆边缘。本区奥陶纪火山-沉积组合特征及其所处的构造背景表明，波罗科洛奥陶纪火山岩带具有典型的岩浆被动大陆边缘特征。
图2-1本区奥陶纪大陆岩石圈伸展被动大陆边缘结构模式示意图。
2.志留纪的
志留系火山岩分布在波罗科洛地区和那拉提地区。沿甘肃东天山至北山构造带向东，志留纪火山活动较为强烈。火山岩的构造背景也多种多样，有大陆火山弧型、岛弧型、蛇绿岩(洋)型和弧后盆地型。根据本区波罗科洛和那拉提的构造格局分析，前者为大陆边缘火山弧型，后者为火山岛弧型。
(1)波罗科洛陆架火山弧:该区火山岩沿伊犁洋盆北缘大陆边缘呈串珠状分布，是大洋地壳板块向北陆缘陡倾俯冲的结果，因此火山链北侧没有弧后盆地，而是陆架浅海。早志留世火山岩以中酸性英安岩火山碎屑岩为主，中期转为玄武岩和安山岩喷发，晚期安山岩熔岩混火山碎屑岩结束。整个喷发表现为中酸性→基性→中性喷发的顺序。它反映了大陆地壳基底上幔源和壳源混合岩浆形成的火山岩套，其中火山碎屑岩发育，具有钙碱性组合特征。稀土元素分布曲线为右倾轻稀土富集型，与造山带高钾安山岩曲线一致(丁干军，1990)。根据本区岩石化学和构造格架特征，将志留系火山岩定义为陆相火山弧。
(2)那拉提岛弧火山岩带:该带仅发现晚志留世火山-沉积岩系。火山层序为凝灰岩和凝灰质砂岩→安山岩→安山岩火山角砾岩→安山岩玢岩。火山岩系包含多层浅海含珊瑚石灰岩。上述火山岩形成于伊犁洋壳板块向南俯冲时，以大陆地壳为基底的浅岛弧环境。
(3)巴音布鲁克岛弧火山岩带:该岛弧火山岩带出露于胡拉德敦达坂南坡。时代为晚志留世，早期为层状安山岩凝灰岩，晚期为安山岩玄武岩和角砾玄武岩。根据王志亮(2004)的研究，该火山岩系属于钙碱性系列，属于岛弧火山岩系。岛弧火山岩形成于南天山弧后微洋盆地。当南天山微洋盆洋壳上的火山弧向北俯冲时，拼接成乌孙-阿乌拉微板块缝合带。火山岩系经历了晚期热液作用，铜矿化明显，有许多品位高的小型铜矿床。
(4)霍拉山-库勒裂谷的微洋盆地:位于南天山边缘海，中志留世因局部拉伸导致大陆地壳开裂，早期(ⅲ-5板块)出现爆发性火山角砾岩，中晚期以枕状玄武岩(ⅲ-6板块)为主，枕状熔岩上方有紫色放射虫硅质岩和放射虫化石。代表物种有五爪金龙(D3)、普通五爪金龙(C1)(高俊等人，1996)等(图2-2)。龙等(2006)采用锆石SHRIMP U-Pb法测得辉长岩的时代，属中志留世。根据冯新昌(2005)1∶25万喀喇沁旗区域调查填图，发现下石炭统野云沟组未整合在蛇绿岩上，因此蛇绿岩时代确定为中志留世至泥盆纪。
图2-2库勒湖地区S2-D蛇绿岩中枕状熔岩和硅质岩夹层示意图。