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伊犁石炭纪裂谷叠加在中天山造山带之上,后者是在加里东旋回中发育的造山隆起带,除发育下古生界优地槽沉积外,前寒武系变质基底广泛出露,石炭纪沉积以大小不等的上叠盆地不整合在这样一个基底之上,由于基底性质的差异,西段盆地范围大,沉积厚度大,向东到巴仑台直至托克逊地区,则呈断续延伸的小型断陷盆地,厚度薄,而且底砾岩层的厚度大。现有资料说明,石炭纪火山岩主要是玄武岩-玄武安山岩-粗安岩和粗面岩-流纹岩组合。