（一）区域构造
博罗科洛山南坡金多金属成矿带位于赛里木隆起以南，伊犁盆地北缘断裂以北，其主体是吐拉苏早石炭世弧后火山断陷盆地，由数条北西西向平行断裂带断陷而成，夹于伊犁盆地北缘断裂和科古琴山南坡断裂两条边界断裂之间。火山断陷盆地主体呈近东西向，以阿希为中心（见图2-18）。北西西向断裂是区内规模最大、数量最多、形成最早、活动时间最长的断裂，其展布方向代表了区内主要构造线方向，对吐拉苏断陷火山盆地的形成具有重要的控制作用。
1.科古琴山南坡断裂
该断裂带对其南北两侧的地层分布、岩浆活动及成矿作用具有明显的控制作用。青白口系、震旦系和寒武系以及中-下奥陶统出露于断裂以北，中、下奥陶统和下志留统及下石炭统大哈拉军山组出露于断裂以南。断裂以北不仅发育海西中期的中酸性、酸性侵入岩，还有元古宙的镁铁质侵入岩发育，断裂以南大量发育中奥陶世、早志留世和早石炭世中-酸性火山岩和海西中期中酸性侵入岩，与火山活动有关的金、铅锌等矿产仅分布于断裂以南。
2.伊犁盆地北缘断裂
该断裂是吐拉苏晚古生代弧后盆地与伊犁石炭-二叠纪裂谷的分界线（见图2-18）。该断裂为一区域性超岩石圈断裂，具有逆冲断层性质，走向北西西，倾向北北东。断裂形成于加里东期或更早，在海西期强烈复活（张桂林等，2002）。该断裂对吐拉苏火山断陷盆地的形成也起了极为重要的控制作用，其南北两侧的地质构造演化存在较大差异。早古生代地层分布于该条断裂带以北，断裂带北侧褶皱和断裂等构造活动极为强烈，而南侧褶皱发育，断裂带不很发育。海西期岩浆活动在断裂以南较发育，海西中晚期，断裂带北侧的下石炭统大哈拉军山组逆冲于中石炭统脑盖吐组之上。
该区内基底褶皱较发育，其展布方向与区域构造线方向一致，分为新元古代和早古生代两期褶皱（毋瑞身等，1995）。
元古宙褶皱：由蓟县系库松木切克群、青白口系开尔塔斯群组成。吐拉苏盆地内出露有契尔格背斜、褶皱轴向北西西，轴面近直立，两翼大致对称。北翼被上奥陶统呼独克达坂组和下石炭统大哈拉军山组和阿恰勒河组不整合覆盖。
早古生代褶皱：早古生代彼利克溪复式背斜在盆地内有出露，位于彼利克溪河中游，呈北西西向展布，核部由奈楞格勒达坂群组成，两翼由下志留统尼勒克河组组成。
（二）区域地层
研究区及邻区出露的地层主要为元古宇和古生界。
1.元古宇
区域内出露的元古宇为古元古界温泉群、中元古界长城系和蓟县系以及新元古界青白口系和震旦系。
温泉群为二云斜长片麻岩、斜长角闪片岩、二云母片岩、角闪岩、大理岩和石英岩等，主要分布于温泉、赛里木和别珍套山以及汗吉尕山的达巴特等地区。
长城系哈尔达坂群分布于博尔塔拉河上游的哈尔达坂一带和别珍套山一带，由大理岩、灰岩和绢云母石英片岩等组成，厚度可达2000余米。
蓟县系库松木切克群分为上下两个亚群：下亚群主要由大理岩化灰岩、暗色灰岩组成，上部含砂质硅质成分，下部含碳质，含丰富叠层石化石，厚度近1000m。上亚群以碳酸盐岩为主，上部夹碎屑岩、硅质岩；下部多泥质、硅质灰岩，主要分布在库松木切克山、赛里木湖和别珍套山南坡等地区。在契尔格一带，上部夹有0.6m厚的流纹质角砾晶屑凝灰岩，厚度大于1800m。
青白口系开尔塔斯群亦可分为上下两个亚群，下亚群主要由碳质页岩和碳质泥质灰岩组成，含丰富的叠层石化石，厚度大于1400m；上亚群由浅灰色灰岩、大理岩组成，夹硅质条带状灰岩、灰质白云岩和少量含钙质硅质岩透镜体，含叠层石化石，可见厚度2300m，分布于库松木切克山西段和科古琴山。
震旦系由下而上分为喀英迪组结晶灰岩、白云质灰岩，塔尔恰特组泥质粉砂岩、长石砂岩和塔里萨依组冰碛岩，总厚度约600m。在赛里木湖至果子沟剖面，具有紫红色夹灰绿色粉砂质板岩与冰碛砾岩受一系列由北向南逆冲作用影响形成一系紧闭断褶带，并逆冲到寒武-奥陶系和青白口系上。
2.古生界
古生界包括寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系。
本区寒武系与震旦系呈平行不整合关系。下寒武统分为两个组，下部为磷矿沟组，由硅质泥岩、粉砂岩夹灰岩组成，底部为含磷层，厚17～40m。上部霍城组为厚2m的微晶灰岩。底部砂砾岩与下部磷矿沟组有一沉积间断。中寒武统下部肯萨依组，为岩屑砂岩夹团块状灰岩、生物灰岩、硅质磷块岩。上部阿合恰特组，为钙质粉砂质泥岩、硅质泥岩、硅质泥岩夹薄层灰岩，厚度几米到10余米。上寒武统下部将军沟组，由岩屑砂岩、粉砂岩、泥质硅质岩及灰岩组成。上部果子沟组，岩性为薄—中厚层状灰岩、泥质灰岩及硅质泥岩，厚度数米至30m，主要分布于科古琴山。
奥陶系主要分布于科古琴山和赛里木湖以南果子沟地区。下奥陶统新二台组及塔勒基河组为黑色硅质泥质粉砂岩、砂岩、页岩、灰岩，含丰富笔石化石，厚度为140～178m。中奥陶统风沟组及科克萨雷溪组为黑色、灰色硅质泥质粉砂岩、钙质硅质岩、泥质生物灰岩，含笔石化石，可见厚度178～228m。上奥陶统萌吉库尔河组为黑色、灰绿色粉砂质灰岩、粉晶灰岩、泥质粉砂岩、硅质粉砂岩夹泥质硅质岩，含放射虫硅质岩，可见厚度380m。下-中奥陶统可可乃克群第一亚群为杂砂岩、粉砂岩、泥灰岩互层夹火山角砾岩，顶底产黄铁矿型铜矿，第一亚群厚2698m。可可乃克群第二、三亚群属中奥陶统，第二亚群含玄武岩、火山碎屑岩、杂砂岩、页岩、硅质岩，厚2700m，第三亚群为岩屑长石砂岩与页岩互层，显示大陆斜坡相沉积特征，本亚群厚1488m。往西科古琴山沉积一套酸-基性火山岩、火山碎屑岩夹灰岩。上奥陶统阿克塔什组及呼独克达坂组，为中厚层、厚层生物灰岩、角砾状灰岩，产珊瑚、三叶虫、头足类、腕足类化石。在果子沟新二台南见夹有50m厚的紫色英安质凝灰岩，本统厚度大于1750m。
本区志留系可分为北侧温泉-博乐陆架海和南侧博罗科洛活动陆缘弧两个地层分区。温泉-博乐陆架海：位于赛里木湖北汗吉尕山，出露早、中志留世陆源碎屑岩和生物碎屑灰岩，厚199m，含牙形类、苔藓虫及大量海百合茎化石，砂岩中含有植物化石碎片。博罗科洛活动陆缘弧：下志留统尼勒克河组，主要为硅质岩、钙质泥质粉砂岩、生物碎屑灰岩，厚900余米。中志留统分为两个组，即下部基夫克组：为灰岩、硅质岩、碳质板岩、沉凝灰岩、霏细斑岩，厚1300～2340m；上部库茹尔组：为凝灰质砂岩、粉砂泥岩夹生物灰岩团块。在喀什河上游出露晶屑凝灰岩夹橄榄玄武岩及安山岩，厚度大于2500m。上志留统博罗科洛山组为长石砂岩、泥质钙质粉砂岩、结晶灰岩（产珊瑚化石）。在艾肯达坂西夹有安山岩、安山质火山角砾岩、凝灰岩，厚3008m。
泥盆系主要分布于依连哈比尔尕、赛里木和博罗科洛地区。上泥盆统托斯库尔他乌组，为砾岩、砂岩、粉砂岩、硅质岩。科古琴东端见有流纹质火山角砾岩，厚约1800m。中泥盆统头苏泉组，为凝灰质硅质岩、晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩、板岩、千枚岩，厚度大于3000m。上泥盆统艾尔肯组为千枚岩、灰岩、钙质砂岩、凝灰质砂岩、安山玢岩、斜长玄武岩，厚3000m。
石炭系在区域上均有出露，早石炭世构造格局可由北而南划分为北天山（巴音沟）初始洋盆、汗吉尕碳酸盐浅海盆和吐拉苏火山断陷盆地。中石炭世出现吐拉苏弧后断陷火山盆地、别珍套-汗吉尕（达巴特）岛弧、依连哈比尔尕（三岔河）弧前盆地及巴音沟海沟-火山弧带。在依连哈比尔尕弧前盆地出露下、中石炭统安集海组，主要为灰绿色、浅灰色、灰色到灰黑色晶屑岩晶细凝灰岩、粉砂岩、硅质岩，夹生物碎屑灰岩透镜体（产三叶虫、苔藓虫、海百合茎等化石），厚300～5000m。在别珍套-汗吉尕碳酸盐浅海盆-岛弧带，下石炭统阿恰勒河组下亚组为钙质长石石英砂岩、钙质砂岩、泥质、硅质页岩；上亚组为钙质砂岩、生物灰岩、泥质、硅质灰岩、砾岩，产丰富的珊瑚、腕足、苔藓虫化石，厚度大于1800m。中石炭统东图津河组为杂色砂岩、含砾砂岩、粗砂岩、钙质砂岩夹粉砂岩、灰岩，底部砾岩，厚872m。在汗吉尕山可见到东图津河组与阿恰勒河组为低角度不整合接触关系。上石炭统科古琴山群，为杂色砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩、凝灰岩夹生物碎屑灰岩，厚270m。底部砾岩以高角度不整合于泥盆系及中石炭统之上，为一套造山阶段的山间盆地磨拉石相堆积。在吐拉苏弧后断陷盆地，下石炭统下部大哈拉军山组，主要为一套中性到中酸性含基性火山岩系。底部为粗砂岩、砂砾岩、砾岩，厚度变化大，660～1600余米。下石炭统上部阿克沙克组，为砂质生物灰岩、钙质砂岩、中酸性晶屑凝灰岩、砂砾岩，含腕足及植物化石，厚125～1200余米。中石炭统下部脑盖吐组，为流纹岩、熔结凝灰岩、沉凝灰岩、硅质条带凝灰岩，厚1880m。上部奥依曼布拉克组，为含砾粗面岩、凝灰质砂岩、角砾熔岩、流纹质凝灰熔岩，向上为灰岩、粉砂岩、硅质岩、砂岩、砾岩，含动植物化石，厚800～1000m。从本区早、中石炭世火山-沉积组合分析，为海陆交互相山间断陷盆地沉积。火山活动强烈，伴有多处火山喷发机构，火山喷发不整合明显（见图2-5），沉积环境动荡不定，海水时进时出，表现出地壳有节奏性拉张和间断交替的地球动力环境。著名大型阿希金矿就赋存于大哈拉军山组中。
二叠系主要分布在温泉、博乐汗吉尕山—阿拉套山一带。下二叠统乌郎群，为辉石安山岩、安山玄武岩夹火山角砾岩、晶屑凝灰岩及沉凝灰岩，厚近千米，底部砾岩高角度不整合于石炭系之上。上二叠统铁木里克组为岩屑砂岩、长石砂岩、含砾砂岩夹泥、碳质粉砂岩及煤线，厚数百米。本区早二叠世为中基性火山喷发裂谷型盆地堆积环境，晚二叠世进入河流-沼泽相泥砂质沉积。
（三）区域岩浆岩
西天山地区侵入岩分布广泛，从岩基、岩株到岩墙均有出露，呈近东西向带状分布，以中酸性岩体最为发育，侵入时代有吕梁期、加里东期、海西早期、海西中期、海西晚期5个时期（见图2-7）。吕梁运动为古元古代古陆壳形成的重要热事件，该时代闪长岩和花岗岩类主要分布在温泉一带。加里东期奥陶纪的“A”型花岗岩为早-中奥陶世拉张期的产物，志留纪为俯冲期的产物，显示早古生代晚期微板块对接或碰撞的热效应效果，其中早志留世菁布拉克基性—超基性杂岩亦是局部拉张环境侵位的。晚志留世侵入岩以岩株状产出，岩性为花岗闪长岩和二长花岗岩，主要分布于温泉县城南部。海西早期泥盆纪深成岩浆活动与那拉提成熟岛弧以及博罗科洛造山过程相匹配，侵入岩以岩株状产出，岩性主要为花岗斑岩、花岗闪长斑岩和闪长玢岩等，分布在伊连哈比尔尕和博罗科洛地区。海西中期石炭纪的深成岩浆活动为北天山（巴音沟）微洋盆开启-消亡到造山的产物，同时也是重要成矿期。花岗岩多呈岩株和岩基状产出，岩性为二长花岗岩、花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩和流纹斑岩等，主要分布于博罗科洛地区。海西晚期二叠纪岩浆活动最为强烈，是板内构造体制的后碰撞效应所致，其中包括拆沉、伸展、裂陷、走滑剪切等地球动力环境。这种裂谷阶段的复杂地球动力环境，导致了壳幔物质之间的激烈交换，岩浆迅速向富碱特别富钾的方向演化，由此进入成矿高峰期，该时期花岗岩呈岩株和岩脉状产出，岩性为闪长玢岩、二长花岗岩、石英钠长斑岩、花岗斑岩和流纹斑岩等，主要分布于汗吉尕山地区。
西天山地区在元古宙至晚古生代漫长的地质变迁进程中，来自幔源和壳源的岩浆活动极为频繁，其中火山活动贯穿了古大陆裂解、板块运动以及板内开合构造演化的始终。
区内火山活动较频繁，按时限火山岩时代可分元古宙、早古生代和晚古生代3个时间段，以晚古生代为主，火山岩呈近东西向带状分布。奥陶纪、志留纪海相火山岩为中酸性火山碎屑岩和中基性熔岩，主要分布在科古琴山一带，从早到晚，存在由酸性、中酸性到中基性的演化规律（王核等，2000）。泥盆纪中酸性火山碎屑岩与熔岩和石炭纪中酸性火山碎屑岩与中基性熔岩，分布在博罗霍洛山、汗吉尕山南侧和奥尔塔克赛尔一带。二叠纪火山岩为一套陆相火山岩建造，岩性为玄武岩、安山岩、英安岩等，分布于汗吉尕山北坡和别珍套山地区。
（四）火山盆地地质特征
吐拉苏盆地北以科古琴山南坡断裂为界，与赛里木地块相邻，南以伊犁盆地北缘断裂为界，总体呈北西西向展布。火山盆地地层从下往上为下石炭统大哈拉军山组与阿恰勒河组，中石炭统脑盖吐组与东图津河组。吐拉茨盆地主体组成为下石炭统大哈拉军山组陆相中性、中酸性火山岩、火山碎屑岩，其中酸性凝灰岩段和上安山岩段是火山盆地的主要赋矿层位，与金成矿关系密切。据毋瑞身等（1995）研究，大哈拉军山组火山旋回的厚度约为1500m，自下而上分为5 个岩性段，即石英霏细斑岩段：主要由酸性火山岩和火山碎屑岩组成，该类火山活动规模不大，范围较小，主要分布于卓路萨依一带，其下与奈楞格勒达坂组呈不整合接触，其上被大哈拉军山组火山岩的酸性凝灰岩段整合覆盖，总厚度大于80m；酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩和酸性熔岩组成的酸性凝灰岩段：火山活动强烈，主要呈不规则条带状分布在吐拉苏火山盆地边缘的伊尔曼得、吉尔格朗和伊克阿夏一带，其上为中酸性火山岩整合覆盖，总厚度约228m；下安山岩段：该岩性段早期以中酸性火山碎屑岩与中基性熔岩交替出现，晚期以大量酸性熔岩为主，比较集中分布于伊克阿夏—克孜库拉一带，其下与大哈拉军山组酸性凝灰岩整合接触，其上与火山碎屑岩段整合接触，总厚度约207m；火山碎屑岩段：为火山旋回中-晚期的产物，火山活动强烈，分布面积较广，主要呈北西西向分布在吐拉苏火山盆地边部或呈环状分布在早古生代岩块周围，以及阿希金矿所在的火山盆地中心，主要为火山碎屑岩和少量熔岩组成，总厚度约781m；上安山岩段：主要呈近南北向、局部东西向不规则分布于吐拉苏火山盆地中心部位，即阿希金矿和阿庇因迪一带，主要由熔岩、火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩组成，厚度约为340m。阿恰勒河组不整合于大哈拉军山组之上，主要岩石组合为含砾钙质岩屑砂岩、砂质泥岩、生物灰岩、砂质灰岩及碳质灰岩等。脑盖吐组与东图津河组不整合于大哈拉军山组之上，主要岩性为火山碎屑岩及沉火山碎屑岩。下伏基底地层为中元古界蓟县系、中奥陶—中志留统及上泥盆统。本矿带TM图片中的断裂系统线型构造极为复杂，除了区域主构造东西向断裂系外，北东-南西向、北西-南东向线型构造也很明显。另外直径大于5km的环状影像在阿希金矿东南外围区广为分布，众多小型似火山机构的环状影像多半集中在阿希金矿区（见图1-19），该区中部有近南北向断裂两条，两者挟持有北东-南西及北西-南东向断裂，形成“山”字形框架，显示了石炭纪断陷盆地的宏观图像特征。火山盆地内褶皱不发育，层状岩石一般呈低角度单斜构造（汪劲草等，2003）。