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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。