塔里木早二叠世大火成岩省是我国继峨眉山大火成岩省之后又一个被认为可能与地幔柱活动有关的大火成岩省,蕴含着丰富的地球动力学信息,并对油气及矿产资源形成具有重要的控制作用,因此,对其成因机制和动力学演化过程的研究具有十分重要的科学意义。本论文利用野外地质资料、钻井资料和地震勘探资料,开展对塔里木盆地石炭系与下二叠统的接触关系、石炭系不同岩性段和下二叠统的空间分布和早二叠世碎屑岩段地层厚度,以及四石厂剖面泥盆系—下二叠统碎屑锆石定年与物源研究,探讨了塔里早二叠世大火成岩省大规模岩浆活动导致的浅部沉积响应特征,取得了以下认识：通过对塔里木盆地石炭系顶部的暴露标志和生物相带的展布研究发现,石炭系与二叠系之间存在着溶孔、溶洞和古土壤层等暴露标志和生物相带缺失,证实了石炭—二叠系间不整合面的存在。通过对塔里木盆地南北向和东西向各一条连井剖面的详细对比,发现了石炭系的差异性沉积特征,相对于南部和东部,北部和西部缺失的地层较多。对85口钻井和露头剖面的统计,按照石炭系缺失地层由多到少的顺序,将研究区分为遭受重度剥蚀的内带、中度剥蚀的中带和轻度剥蚀的外带。通过地震剖面石炭系被削截以及对石炭系各岩段沉积相的分析,可以确定造成石炭系的差异剥蚀是缘于小海子组沉积后石炭纪末逍遥阶沉积之前(～302Ma)发生的局部地壳抬升。通过对下二叠统下碎屑岩段的厚度和沉积特征分析,发现在早二叠世早期穹窿状构造形态仍有部分存在。以石炭系剥蚀程度最弱的外带边界为隆起影响的最大范围进行估算,其抬升范围位于以柯坪东北部和塔北英买力地区为中心,半径300km的圆形区域内,中心的抬升高度达1000m。通过对采自柯坪四石厂剖面的五个砂岩样品(即泥盆系一个,石炭系两个,下二叠统库普库兹满组之下两个)中碎屑锆石进行了细致的剖析,根据五个样品的U-Pb年龄频率直方图中的年龄峰值的分布,发现除二叠系两个样品中的-295Ma的年轻峰值外,五个样品年龄谱分布相似,均有3500Ma、2500Ma、1800Ma、800Ma、450Ma和420Ma五个年龄峰值。这些年龄峰值分别与古太古代古塔里木地核的形成；新太古代岩浆过程中进一步固结,形成高度变质的麻砾岩-闪岩的热核；古元古代塔里木地核彻底冷却,形成稳定的塔里木台地；新元古代塔里木台地南缘裂开,形成分离的洋壳；早古生代奥陶纪阿尔金洋和沟弧盆地俯冲碰撞的发生；以及志留纪南天山洋向中天山的俯冲的时间相吻合。相似的年龄分布也说明了从泥盆纪末到早二叠世早期,除塔里木大火成岩省外,塔里木盆地及周缘基本没有岩浆活动,且内部构造稳定。通过对二叠系底部样品SSC07和SSC05的分析,发现大量年龄在300-290Ma的岩浆锆石。根据样品中年龄在-295Ma左右的锆石的形态,判断其为近物源沉积。结合早二叠世早期塔里木盆地的地形特点,即以柯坪东北部和塔北英买力地区为中心的穹窿状构造,且采样点位于穹窿构造中心区域,判断其物源区应为隆起中心。此外,在柯坪和塔北局部地区,通过岩性—测井—地震综合解释,识别出二叠系底部库普库兹满组玄武岩之下的凝灰岩段,并定义为喷发初期的火山碎屑岩形成阶段。最后根据早二叠世早期塔里木板块南北缘均为被动大陆边缘的构造背景,以及此时期均为碳酸盐岩台地相的沉积特征,排除了来自塔里木板块以外相邻地块岩浆活动的可能性。上述证据表明,在柯坪四石厂地区,泥盆系—石炭系地层形成于塔里木盆地稳定的构造环境,均为远物源沉积(物源区可能为塔东隆起),到早二叠世早期,由于晚石炭纪末的局部地壳抬升,库普库兹满组底部砂岩转为以隆起区域为物源的近物源沉积,且在SSC05和SSC07样品中发现大量～295Ma左右的锆石,其源于库普库兹曼组玄武岩更早的塔里木大火成岩省的岩浆活动。塔里木盆地晚石炭纪的差异剥蚀作用和早二叠世早期的差异沉积作用都证实了开始于-302Ma的地壳抬升作用,其抬升作用速度快,发育了近似穹窿状的构造,与塔里木大火成岩省岩浆事件时间(～290Ma)接近。本文从局部地壳抬升事件与地幔柱成因的大火成岩省之间关系,塔里木大火成岩省与局部地壳抬升事件的时间紧密性以及抬升速度和规模,石炭纪末—早二叠世塔里木盆地构造背景等方面分析,确定了石炭纪末塔里木盆地局部构造抬升作用与塔里木二叠纪大火成岩省的形成密切相关。这一现象也进一步论证了塔里木大火成岩省的形成与地幔柱的活动有关。在此基础上,建立了塔里木大火成岩省喷发前沉积响应演化模式。该研究成果为塔里木大火成岩省的地幔柱成因机制提供了一项有力证据。