伊犁是位于西天山南、北两支之间的一个三角形区域，其主要部分向西延伸到哈萨克斯坦境内，属于一个具有元古代结晶基底的大陆微地块，在天山古生代构造演化中发挥着重要的作用。前人的研究表明，天山造山带由多个地质块体经过多期俯冲、碰撞作用形成，传统的大地构造划分将其分为北天山、中天山和南天山。本文通过构造地质学、地球化学和古地磁学研究，重新定义了部分构造单元及其边界，提出了一个新的天山古生代动力学演化模式。 伊犁地块一直被认为是中天山板块的一部分，前寒武纪构造基底在其南、北边缘多有出露。早古生代，伊犁地区处于被动大陆边缘环境，而晚古生代期间则为活动大陆边缘。石炭纪火山岩和海西中期侵入岩广泛分布在伊犁盆地边缘，它们的岩石学和地球化学特征表明：1)火山岩主要包括安山岩、流纹岩和少量玄武质安山岩，侵入岩主要由辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩组成，火山岩和侵入岩均属于钙碱性系列；2)火山岩和侵入岩均表现为Nb—Ta负异常，与俯冲作用形成的岩浆岩一致；3)在高场强元素判别图中，火山岩全部投在岛弧区域，与板内和洋中脊岩浆作用无关，侵入岩则全部投在岛弧花岗岩或同碰撞造山花岗岩区域。Rb—Sr和Sm-Nd同位素研究显示，这些火山岩和侵入岩源自一个亏损的地幔岩浆库，并经受了明显的上地壳或陆源沉积岩的混染作用。考虑到伊犁地区石炭系岩浆岩与碎屑沉积岩的紧密伴生关系，认为该岩浆岩系列代表一个大陆岩浆岛弧，形成于活动大陆边缘环境。系统的锆石U—Pb ICPMS测年表明，伊犁地块石炭系岩浆岩形成于389～301Ma，即中泥盆世晚期—石炭纪末，其中岩浆活动的高峰期为360～310Ma。 伊犁地块北缘边界由北天山晚石炭世浊积岩和巴音沟—莫托沙拉沟蛇绿混杂岩带组成。浊积岩和蛇绿岩的地层学和岩石学特征表明，它们构成一个俯冲增生杂岩体，是一个洋壳(北天山洋盆)俯冲缝合的产物。蛇绿混杂岩的构造变形特征表明，蛇绿岩经历了洋壳内部的变形、洋底再沉积作用和洋壳俯冲过程中的构造变形作用。硅质岩中放射虫和牙形刺化石表明，北天山洋盆至少存在于晚泥盆世—早石炭世期间。蛇绿混杂岩和浊积岩的地球化学、时代和构造变形运动学特征一致表明，北天山洋盆向南俯冲，并与伊犁晚古生代岩浆岛弧的形成有关。但由于新生代陆内俯冲作用使蛇绿混杂岩再次发生变形并逆冲推覆在准噶尔沉积盆地之上，因此，代表洋壳俯冲的真正缝合带可能被新生代推覆体所掩盖。在北天山后峡及博格达地区，石炭系火山岩由粗粒玄武岩、安山岩和英安流纹岩组成，其地球化学特征与伊犁岛弧火山岩一致，因而代表北天山岛弧。由伊犁岛弧与北天山岛弧的可对比性，以及二者与北天山俯冲杂岩在时、空上的匹配关系，可以推测北天山缝合带可能向东延伸到博格达山以北，但这一推论仍需要进一步的研究来检验。 伊犁地块南部边界是一个被走滑剪切作用强烈改造过的复杂变形带，带内分布有高压变质岩、蛇绿混杂岩、前寒武纪结晶基底和早古生代沉积岩。沿科克苏河的运动学研究发现，高压变质岩和角闪岩、绿片岩相变质的伊犁南缘基底岩石中发育有从南向北剪切的运动学标志，同时在退变质绿片岩相石英岩中观察到了与伸展作用有关的向南滑脱运动学标志。退变质的蓝片岩和绿片岩相石英岩中自云母40Ar/39Ar年龄为330-315Ma，代表高压变质岩的折返年龄，结合前人的研究结果，高压(超高压)变质作用的时代应该早于350Ma。鉴于：1)伊犁岩浆作用一直持续到300Ma，明显晚于其南缘的高压变质作用，也晚于高压变质岩的折返年龄：2)高压变质岩带朝北剪切的运动学特征等证据，本文的研究并不支持前人关于高压变质岩形成于“南天山洋”朝北俯冲作用并形成伊犁岛弧的认识。长阿吾孜—穹库什太蛇绿混杂岩向东经那拉提延伸到干沟—米什沟蛇绿混杂岩带，其中蛇绿岩时代均为奥陶纪—志留纪，且后者的变形运动学与科克苏高压变质岩带变形特征完全一致。在科克苏高压变质带—长阿吾孜—干沟蛇绿混杂岩带以南，出露有奥陶纪—志留纪火山—沉积岩和元古代片麻岩，且被石炭纪碎屑岩不整合覆盖，本文将其称为具有前寒武纪基底的中天山地块。因此，科克苏高压变质带—长阿吾孜—干沟蛇绿混杂岩带可能代表一个洋壳(天山洋)在奥陶纪—志留纪朝南俯冲形成中天山岛弧，最终在晚泥盆—早石炭世缝合碰撞。在中天山地块南缘阿合奇—乌什—黑英山一带，蛇绿混杂岩中辉长岩块体锆石U—Pb年龄为390Ma，而片理化硅质岩基质中放射虫时代为晚泥盆—早石炭世。库勒湖地区条带状硅质岩指示中天山南缘在早—中泥盆世期间由碳酸盐斜坡沉积转变为半深海沉积。这些地质证据表明，在中天山和塔里木之间曾经出现过一个边缘海盆地。该带中变形运动学表明，蛇绿混杂岩从南向北推覆在韧性变形的志留系火山碎屑岩和泥盆系碳酸盐岩之上。鉴于下石炭统不整合覆盖在蛇绿混杂岩之上，因此，蛇绿混杂岩的推覆就位与韧性变形发生在早石炭世或更早。同时代、同变形特征的蛇绿混杂岩和类似的石炭系不整合关系也可以在库勒湖、榆树沟和库米什地区观察到。因此，本文把阿合奇至库米什一带的蛇绿混杂岩定义为南天山蛇绿混杂岩带，但不同于前人关于该带是从北向南的构造推覆体的认识，本文认为该蛇绿混杂岩带是天山地区最南部的一条构造缝合带。 伊犁地块的南、北缘边界在二叠纪期间经受了走滑断层的构造改造作用。在伊犁北缘，北天山断裂使石炭纪浊积岩的南部发生了韧性变形，运动学研究表明，北天山断裂为一个右旋韧性剪切带，靡棱岩化变质泥岩的40Ar/39Ar全岩年龄为285～245Ma，与前人在天山主断裂获得的变形时代(280～250Ma)基本一致。那拉提断裂切过伊犁南缘，并向东延伸与青布拉克断裂相连。在科克苏河、拉尔墩达坂和桑树园子一带观察到的运动学特征表明，该断裂系也是一个右旋韧性剪切带，其中拉尔墩达坂的走滑剪切变形时代为280Ma。二叠纪右旋韧性剪切带伴生有大量以碱性花岗岩、长英质火山岩和大陆拉斑玄武岩为主的碱性岩浆作用。另外，角度不整合在前二叠纪地层之上的晚二叠世红色砾岩沉积在整个天山地区普遍发育。以上地质现象是天山造山作用至少在晚石炭世末结束的重要标志。 为了更好理解二叠纪构造走滑作用，本文对伊犁及邻区奥陶—二叠纪地层进行了古地磁学研究。从这些地层的61个采点中采集了500多个砂岩、灰岩和火山岩岩芯。磁性矿物学和剩磁清洗实验均显示，这些样品中主要的剩磁载体为磁铁矿和赤铁矿。经过剩磁方向分析、可靠性判断和剩磁年龄讨论，最后从昭苏、新源和巩留地区的样品中计算得到伊犁地块晚石炭世和晚二叠世的古地磁极。通过与准噶尔、塔里木和西伯利亚地块同时代古地磁极的对比，发现：1)自晚石炭世以来，伊犁和准噶尔两地块没有发生明显的相对运动；2)四个地块自晚石炭世以来在纬度上没有或仅发生非常微小的相对运动；3)从晚石炭世到晚二叠世，伊犁、准噶尔地块一起相对于塔里木和西伯利亚分别逆时针旋转了46.2°±15.1°和31.6°±15.1°。这些旋转表现为伊犁、准噶尔地块沿天山右旋剪切带和阿勒泰左旋剪切带发生向东挤入式走滑剪切作用，在天山和阿勒泰山分别造成了1000km和600km的侧向位移。 基于以上基本地质证据，剔除二叠纪走滑剪切作用和新生代陆内变形对天山古生代造山带的改造，本文提出了一个天山古生代构造演化的动力学模型。该模型强调天山造山带西部三条不同时代的缝合带(南天山蛇绿混杂岩带、中天山北缘高压变质岩—蛇绿混杂岩带和北天山蛇绿混杂岩带)分别代表位于塔里木板块、中天山地块、伊犁地块和准噶尔地块之间的三个洋盆先后向南俯冲、碰撞，形成了中天山早古生代岛弧和伊犁晚古生代岛弧。