西天山那拉提地区发育强烈的古生代花岗岩浆活动,依据野外地质特征和形成时代,将该区花岗岩分为早古生代—晚泥盆世花岗岩和石炭纪花岗岩两类。前者变形较强,发育弱的片麻理构造,岩石类型主体为闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩,LA-ICPMS锆石U-Pb定年揭示其形成时代为366～485Ma,εHf(t)和t2DM的研究揭示花岗岩主要有3种来源:一是t2DM介于1.2～1.6Ga的中元古代地壳源区;二是t2DM介于0.7～1.6Ga的中新元古代地壳混合源区;三是t2DM与岩石形成年龄接近或略大的以亏损地幔新生地壳为主的地壳源区。后者变形很弱,LA-ICPMS锆石U-Pb定年揭示其形成时代为320～352Ma。晚泥盆世—石炭纪花岗岩主要源区亦有3种:一是t2DM介于1.0～1.7Ga的中新元古代混合源区;二是t2DM约为0.4Ga左右的早古生代新生地壳源区;三是早石炭世早期与岩浆形成年龄一致的亏损地幔和古老地壳混合源区。那拉提早石炭世花岗闪长岩当εHf(t)为最高的正值时(14.21),其t2DM与岩石形成年龄一致,表明在349Ma时存在一次地幔物质的加入。综合西天山地区区域地质演化和花岗岩的野外地质特征、时代格架、锆石Hf同位素揭示的源区特征,认为那拉提地区现划分的古元古代地层中存在0.7～0.8Ga、1.6～1.8Ga中新元古代增生地壳。石炭纪花岗岩为碰撞后大陆伸展作用的产物,早石炭世大规模地幔物质的加入代表了大陆伸展作用的强烈发育期。