本文在广泛收集前人研究成果的基础上，通过野外地质工作，结合岩石地球化学、同位素地球化学、流体包裹体和同位素年代学等手段，对研究区地层、构造、成矿系统和典型矿床进行了解剖，重新厘定了晚古生代时期西天山北部各构造单元的大地构造属性，对其构造演化历史进行了恢复，同时建立了区域内石炭纪活动大陆边缘成矿系统和二叠纪后碰撞阶段构造转换背景成矿系统，并对该区二大成矿系统内部的金、铜、铁和铅锌矿床的特点、成矿类型、成矿规律、控矿机制以及成矿模式进行了讨论。　　 通过对巴音沟蛇绿岩的研究，认为在早石炭世西天山北部存在一初始洋盆，洋盆内发育一套洋岛玄武岩。在晚古生代该洋盆向南俯冲，在博罗科努山一带形成岩浆弧，部分岩体锆石定年数据显示其形成于306±5.7Ma。与之配套的岩石组合是在博罗科努山以南广泛发育的早石炭世大哈拉军山组，根据岩石地球化学数据显示吐拉苏盆地大哈拉军山组火山岩形成于岩浆弧环境，其初始岩浆可能是由受俯冲流体交代的地幔部分熔融、上覆地壳混染作用后的产物。晚石炭世，哈萨克斯坦-准噶尔板块与中天山之间的海盆完全闭合，并形成准噶尔块板与伊犁地块拼合的统一大陆。到二叠纪，阿吾拉勒地区一带广泛分布具双峰式特征的火山岩(乌郎组、伊什基里克组和塔尔德套组)，说明该区已开始发生伸展作用，并伴生具埃达克质特征的同期浅成侵入体，后者的地球化学特征指示岩石为岩石圈拆沉作用的产物，这些特征显示研究区从二叠纪开始已从原来的碰撞抬升向伸展背景转化。　　 受北天山洋俯冲作用影响，在伊犁微板块北侧形成活动陆缘，在伊犁盆地一带形成弧后盆地，并形成一套与活动大陆边缘有关的成矿系统，该成矿系统由吐拉苏盆地内的浅成低温热液型金矿、查岗诺尔一带的火山-次火山热液交代充填型铁矿、以阿尔恰勒铅锌矿为代表的中-高温热液充填交代型矿床和以式可布台铁矿为代表的火山喷流沉积型铁矿床组成。　　 二叠纪加厚的岩石圈发生拆沉并发生伸展作用，形成了阿吾拉勒裂谷。该裂谷对研究区内铜及多金属元素成矿具有明显的控制作用，区内发育与浅成斑岩有关的热液型铜矿(群吉萨依铜矿、莫斯早特铜矿田)、与浅成斑岩有关的斑岩型铜矿床(109铜矿)和与火山热液有关的Cu、Au矿床(穷布拉克铜银矿床)，这些矿床共同构成了二叠纪后造山阶段构造转换背景成矿系统。　　 通过对研究区内两套成矿系统内部矿床进行剖析，提出西天山早石炭世浅成低温热液型金矿为由低硫型、高硫富矿囊型、高硫热泉型和石英脉型组成的成矿系列，式可布台铁矿为矿浆喷溢-热水喷流沉积型矿床，查岗诺尔、备战铁矿区为火山-次火山热液交代型铁矿床，阿吾拉勒二叠纪铜矿床为一套陆相火山-次火山热液充填形成的铜矿床系列。