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1.祁连山自然地理
祁连山脉位于青藏高原东北部，跨越甘肃、青海两省，经、纬度范围为东经95°-103°，北纬36°- 40°，东西延长1000-1200公里，南北宽300-400公里，总面积28500平方公里。地理位置上，东北面以河西走廊为界，西端与阿尔金山相连，南以柴达木盆地、东南以黄河、东以六盘山为界。
研究区地理位置与交通图
(据陆静云，2006修改)
红框为研究区范围
祁连山是属于中亚细亚巨大隆起的一部分，在大面积的一级隆起上重叠了二级线状构造运动，因而形成线状排列的山脉。祁连山区主要构造线方向为北西西，但也有北东方向。
本区具有如下两个特点：高山和谷地宽度几乎相等，或山脉较河谷略宽；水系受构造控制呈北西西向不连续平行排列状，大多数河流发源于哈拉湖及其以东地区。河流上游均具有宽广的河谷，下游横穿山脉时切割很深，往往形成峡谷。
祁连山大地构造位置图
（据王恒生，1983；夏林圻，2001修改）
T——塔里木地块；D——敦煌地块；A——阿拉善地块；E——鄂尔多斯地块；Q——柴达木地块；Y——扬子地块；1——南祁连造山带；2——中祁连造山带；3——北祁连造山带
研究区地势中部相对高，南西部和北东部地势相对低。较低的疏勒河谷和托勒河谷海拔3800-3900 m，平均海拔约4200 m，最大相对高差约1000 m。研究区位于三条主要内陆河的源头，即疏勒河、托勒河、萨拉河。疏勒河/托勒河和黑河分别位于图区南西部和北部，自南东向北西流出区外进入甘肃。萨拉河位于研究区东南部，向东汇入黑河，然后进入甘肃。木里西南诸河流皆汇入青海湖，皆属于内陆河水系。木里以东的大通河向东南汇入黄河，属于外流河。
祁连山造山带位于秦祁昆巨型造山带中段，挟持于塔里木板块和柴达木板块之间。祁连山造山带西端被具左行走滑特征的阿尔金断裂带所截，隔断裂带与敦煌地块相邻。它的东端被右行走滑的同心-固原断裂所截，隔断裂与鄂尔多斯地块相邻接。北部边界断裂是龙首山断裂，断裂之北是阿拉善地块。西南端以一组与边界平行的向柴达木地块逆冲的断裂带与柴达木地块相接。西秦岭印支造山带呈楔状插入到祁连造山带南部，使祁连造山带南部大部分与西秦岭印支造山带相邻接。其间为一边界断裂，从天峻以南穿青海湖过临夏直达天水附近，是一条颇具规模的边界断裂。在天水至宝鸡以南，祁连造山带进入秦岭，同秦岭加里东期造山带相连贯通。
祁连造山带蛇绿岩分布略图
（据冯益民和何世平，1996；侯青叶等，2005修改）
图中方框示意研究区
祁连山造山带呈北西西——南东东向分布，从北至南又可划分为北祁连造山带、中祁连隆起和南祁连造山带三个地质构造单元。自元古宙以来祁连山经历了大陆裂谷和板块构造等两种构造体制，奥陶纪俯冲造山、志留——泥盆纪碰撞造山和泥盆纪以后的陆内造山等三种不同的造山作用，最终形成复合型“祁连山造山带”（夏林圻，夏祖春等，1998）。
祁连山及邻区出露的古元古界大都经过多期变质和变形作用，形成结晶片岩；不同程度遭受混合岩化作用，变质相从低绿片岩相到麻粒岩相均有不同程度的发育（王云山等，1987）。
长城系：祁连山及邻区出露的中元古界下部地层在敦煌、阿尔金山北坡、野马山、托勒南山南坡称为党河群，在走廊南山称朱龙关群；出露于湟源及湟中一带的称湟中群。龙首山地区缺失中元古代早期沉积。
蓟县系：祁连山及其邻区出露的中元古界上部地层，在龙首山一带称墩子沟群，在镜铁山一带称镜铁山群，在托勒南山称托勒南山群，在湟源、湟中及兴隆山地区称花石山群。一般变质较浅，沉积环境大都属滨浅海。
青白口系：祁连山及邻区新元古界青白口系出露比较零星。在镜铁山称大柳沟群，在中祁连山称龚岔群。青白口系的主体沉积建造为一套泥质白云岩夹细碎屑岩。
震旦系：震旦系可以分为两种类型：冰川沉积型及火山沉积型。分别见于龙首山和中祁连山西段野马南山一带。
区内寒武纪地层从东至西分布于祁连清水沟至面碱沟、格尔莫沟及香毛山至鹰嘴山地区。确定了北祁连山有下寒武统：夏林圻等（1996）获得白银厂地区石英角斑岩593.48Ma和605.7Ma的Sm-Nb及Rb-Sr等时线年龄及祁连县一带火山岩678-545Ma的Sm-Nb等时线年龄；甘肃区调队严增礼等1992年在白银厂地区发现可代表早寒武世的蠕虫、软舌螺、海绵骨针及原始海绵等重要化石，认为可与湖北峡东合云南梅村的下寒武统相比（彭礼贵、任有祥等，1995）。
祁连县清水沟至面碱沟地区的寒武系，以往根据区域对比的资料，定为中寒武统，现仍沿用。前述夏林圻等在该区获得678-545Ma同位素年龄资料，表明该区地层中还应含有新元古代末期及早寒武世火山岩。祁连清水沟——面碱沟一带是研究区内寒武纪火山岩系最发育的地区：在清水沟——郭米寺——香子沟一带形成两个大型火山岩穹，岩穹由上、下两部分组成：岩穹的下部为酸性石英角斑岩类，包括石英角斑岩、石英角斑质火山角砾岩及凝灰岩；岩穹上部为细碧岩类，包括细碧岩、细碧质火山碎屑岩等。面碱沟一带为层状火山岩，地层由细碧玢岩、细碧质火山集块岩、角斑岩和角斑质火山角砾岩、凝灰岩及石英角斑质凝灰岩组成。清水沟——郭米寺大型火山岩穹是本区寻找大型块状硫化物铜矿最有远景的地区之一。
上寒武统在北祁连山沿昌马地区、玉石沟至川刺沟一带零星出露，远不如中寒武统出露广泛。肖序长等（1978）曾报道在玉石沟地区的阴凹槽沟剖面的碎屑岩夹泥质碳酸盐岩层中采得时代为中晚寒武世的三叶虫 ，故玉石沟也相当于香毛山群的岩层出露。彭礼贵、任有祥等（1995）在白银地区也肯定了上寒武统的存在。
奥陶系是本区内广泛出露的地层，可分为上、中、下三部分。
下奥陶统：下奥陶统在北祁连及走廊称阴沟群。下奥陶统从东至西分布于祁连县川刺沟至玉石沟、肃南县沙龙至金龙河以及玉门阴沟至朱家大山一带。下奥陶统可按其岩石组合特征分为三类。第一类属于大洋盆地环境所成，包括主要由枕状熔岩层构成的洋中脊玄武岩，出露于祁连县玉石沟，一带还包括岛弧及弧后环境兴城的蛇绿岩型火山组合及非蛇绿岩型火山—沉积组合。阴沟群标准建群地点玉门市阴沟属于弧后非蛇绿岩型火山—沉积组合。而川刺沟的阴沟群很可能相当于被动陆缘陆坡上部沉积。肃南县大岔大坂及九个泉塔墩沟一带的阴沟群，相当于蛇绿岩型火山岩，它们分别形成于岛弧扩张环境及弧后扩张环境（冯益民，1995）。第二类属内陆裂谷环境形成的建造类型，拉鸡山的阿夷山群即属于此亚类，但火山岩组合以安山岩为主，反映多期裂谷开合的一种特征（杨巍然等，1994）。第三亚类属于陆内裂陷型，查甘布尔嘎斯及刚查可可赛曲河上游的下奥陶统可能属于此类。
祁连县川刺沟——玉石沟一带的早奥陶世地层以基性熔岩为主，如玄武岩、细碧岩及枕状熔岩。玉石沟地区的基性火山岩系和基性—超基性岩构成相对完整的洋脊型蛇绿岩层序（夏林圻等，1996，1998）。
中奥陶统：中奥陶统在建造上可划分为稳定性和活动型。活动型建造包括了洋中脊、岛弧、弧后、裂谷及裂陷环境形成的不同类型火山—沉积组合。玉门暗门及南石门子一带，中堡群由基性凝灰岩及熔岩、火山角砾岩、硅质岩及砂岩等组成。肃南县西南分布的大片奥陶纪火山岩过去曾被定为下奥陶统阴沟群，对其中所含的笔石经周志强等（1996）与祁连山东部早古生代地层及化石进行系统综合对比研究后，认为应该划入中奥陶世中堡群。在肃南县石居里沟、塔洞沟及大坂—大岔一带，中奥陶统的基性火山岩、枕状熔岩及硅质岩等与基性、超基性岩构成较为完整的弧后扩张型蛇绿岩套（夏林圻等，1996，1998）。
上奥陶统：主要分布于玉门至昌马一带，由妖魔山组、南石门子组及扣门子组组成。妖魔山组以厚层灰岩为主，下部含薄层灰岩、板岩或页岩，平行不整合于中奥陶统之上，含三叶虫化石。前人曾有将妖魔山组划归为中奥陶统，赵凤游等（1975）将其修定为上奥陶统；周志强等（1996）在该组地层中发现牙形刺化石，属于早—中卡拉多克世，因此该组确应属于上奥陶统。晚奥陶世火山沉积组合在走廊及北祁连属于残留弧相和残留弧后盆地相，在中祁连北缘属于陆缘裂谷相，在中南祁连西段的党河南山一带属于陆内裂陷成因，而在柴达木北缘、拉鸡山及雾宿山则属陆内裂谷成因。
志留系分布在玉门昌马、酒泉半截沟、肃南水关河、鹿角沟等地，呈北西西—南东东向展布，含丰富笔石、珊瑚及腕足类化石。
下志留统下部为绿色、灰绿色、蓝灰色页岩，中厚层砂砾岩、砂岩；上部为灰绿色、蓝灰色厚层砂岩、粉砂岩、板岩及页岩互层，含多种笔石化石。下志留统下部有一层巨厚的砾岩层，在肃南—民乐童子坝河均有出露。青海地质矿产局（1991）认为其具有磨拉石层系特征。
中上志留统仅限于走廊南山一线出露，中统为陆源浊积岩，至上统则变成滨浅海相，出现介壳相和礁相，且有波痕和雨痕出现（甘肃地矿局，1989），反映了沉积盆地由深变浅的过程。
走廊及走廊南山出露有中下泥盆统和上泥盆统，分别称为雪山群和沙流水群。泥盆系同下伏地层呈不整合，雪山群和沙流水群之间为不整合。泥盆系不整合覆于下、中志留统之上，不整合伏于下石炭统之下。祁连山区泥盆纪陆相磨拉石建造同下伏岩层的不整合是区域性的，代表了一次强烈的造山运动。
石炭系在北祁连山为海陆交互地层，蕴含丰富的生物化石。石炭系地层岩性比较单一，以砂岩及页岩为主，夹有灰岩及煤层，个别地方灰岩较厚，有的地方出现砾岩。石炭系代表祁连山区加里东碰撞造山期后一次广泛的陆棚海沉积，表明加里东期碰撞形成的山系到早石炭世维宪期沉积时已经夷平成准平原状态。
二叠系在走廊及北祁连山区为陆相（河湖相）碎屑沉积，含丰富植物化石，在中南祁连及柴达木北缘为滨海相沉积。二叠系不整合伏于中生代地层之下，整合覆于上石炭统之上。二叠系同石炭系整合接触，中南祁连及柴达木北缘为滨海相，北祁连及走廊、龙首山为陆相，反映了二叠纪沉积和石炭纪的沉积的继承关系，海水仍来自南部的昆仑海槽，但陆棚海范围已经退缩至中南祁连。
三叠系在走廊及北祁连为非海相沉积，在南祁连山为滨浅海相。三叠系在北祁连地区以红层为特征，由紫红色或灰紫色石英砂岩、长石砂岩、粉砂岩、粗砂岩及砾岩组成，具有大型交错层理。
侏罗系下、中、上统均有不同程度的发育。中上统分布较广，且中统为该区主要的含煤层之一。下—中侏罗统为沉积碎屑岩系，以砂岩为主，其次有砾岩、泥岩或页岩，常夹煤层。
白垩系在祁连山区下统发育，上统仅出露在个别地区。其南北两侧为拉伸盆地相，中间则为拉分盆地相。
沉积特征及空间展布反映了继侏罗纪—早白垩纪一次强烈的陆内伸展活动期，使旧有的盆地范围再次扩大。第四系在全区均有分布，甘肃省区域地质志（1989）将祁连区第四系从下至上划分为更新统玉门组、南湖组、酒泉组、砂砾层及河湖相亚砂土，全新统河湖相冰碛层。主要沉积场所是祁连山南北两侧的柴达木盆地和走廊盆地。其次就是祁连山区一些规模不等的山间盆地，在走廊南缘及祁连山区冰川沉积贯穿整个第四纪，至今仍在继续着山岳冰川沉积。