石炭纪-二叠纪是准噶尔盆地构造体制的重要转折阶段，这一时期准噶尔盆地乃至中亚地区经历了古亚洲洋的消亡到陆陆碰撞的过程，岩浆、构造活动强烈，广布的沉积、火山岩建造为探讨这一时期的构造格局与演化提供了良好的物质基础。本文对西准噶尔恰达一带出露的石炭纪、二叠纪地层及火山岩进行详细的研究，结合现有前人研究资料，探讨了石炭系下统姜巴斯套组（C₁j）、黑山头组（C₁h^）及二叠系下统哈尔加乌组（P₁h）、中统库吉尔台组（P₂k）的基本地质特征、沉积环境，并对石炭系、二叠系火山岩进行岩石学、岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造环境研究，并在此基础上对研究区石炭纪-二叠纪构造演化进行探讨。研究区石炭系仅出露下统，包括姜巴斯套组（C₁j）和黑山头组（C₁h^）。其中：姜巴斯套组（C₁j）以陆源碎屑岩为主，综合分析判断其沉积环境属海陆交互相；黑山头组（C₁h^）可进一步划分为上、下两段，下段（C₁h^a）主要为火山岩，局部夹少量凝灰岩和陆源碎屑岩（含珊瑚及腕足化石）；上段（C₁h^b）为陆源碎屑岩及含火山灰（凝灰质）碎屑岩组合，其中陆源碎屑岩中含珊瑚、腕足及植物化石。该组为一套海陆过渡相沉积，且由下段至上段岩石中陆源碎屑的增多和植物化石的出现显示水体有逐渐变浅的趋势。二叠系出露有下统哈尔加乌组（P₁h）、中统库吉尔台组（P₂k）。哈尔加乌组（P₁h）有少量指示海相环境的灰岩出露，且含砾砂岩、砾岩、粉-细砂岩发育，陆源碎屑供给较充分，以中性火山岩为主的火山岩较发育。推断该组形成环境为海陆交互相，且处于当时大地构造活跃区域；库吉尔台组（P₂k）总体为一套粗碎屑沉积岩，分析判断其沉积环境为陆相、湖泊相。石炭系黑山头组（C₁h）火山岩属亚碱性系列，主要岩性为灰-灰紫色（气孔）杏仁状安山岩、杏仁状玄武安山岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得火山岩年龄为349±8Ma，时代属于早石炭世。大离子亲石元素（LILE）Ba、Th、K、Sr相对富集；高场强元素（HFSE）Nb、Ta相对亏损，Ti轻微亏损，Zr、Hf轻微富集。综合火山岩岩石地球化学特征所反映的构造环境信息、黑山头组沉积岩组合及研究区所处的区域地质背景，认为其形成环境为活动大陆边缘。二叠系哈尔加乌组（P₁h）火山岩属亚碱性系列，主要岩性为灰绿色-紫红色（气孔）（杏仁）安山岩，此外还出露有英安岩、灰黑色玄武岩，及大量的火山角砾岩和集块岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得火山岩年龄为295±7Ma，时代属于早二叠世。综合分析其主量元素（主要是A12O3、CaO、MgO等）、大离子亲石元素、高场强元素特征，结合构造环境判别图解及其所处的区域地质背景，认为其形成环境为板内。综合来看，研究区出露的石炭系、二叠系及其中发育的火山岩，记录了西准噶尔在石炭纪-二叠纪，残留海盆及海相地层消亡，全面结束大洋发展阶段，研究区乃至整个西准由俯冲挤压进入陆内造山并开始稳定的大陆发展历程这一重要构造体制转换。