南天山晚古生代沉积盆地位于哈萨克斯坦—准噶尔板块与塔里木板块的结合部位，其发展和演化过程反映了南天山东段地区晚古生代时期地壳演化特征。通过对南天山东段地区晚古生代地层、岩浆岩以及构造等进行综合研究，梳理晚古生代不同时段沉积相特征，进一步恢复沉积环境，揭示沉积盆地纵向和横向变化规律，探讨沉积盆地的演化以及控制沉积盆地演化的构造运动属性。研究区在地层区划上属于塔里木—南疆地层大区，中南天山—北山地层区中的南天山地层分区。晚古生代地层在南天山地区广泛发育，是南天山的主要沉积地质体。在研究区内出露的晚古生代地层主要有：下泥盆统阿尔皮什麦布拉克组，中泥盆统阿拉塔格组，上泥盆统破城子组和下石炭统甘草湖组。本文通过野外详细地质调查获取的第一手资料，以及室内粒度分析、岩性岩相分析、化石组合特征等，认为区内下泥盆统阿尔皮什麦布拉克组为浅海陆棚相沉积环境；中泥盆统阿拉塔格组为浅海滨内碎浪带沉积环境；上泥盆统破城子组为滨浅海沉积环境；下石炭统甘草湖组为深水相浊流沉积。根据对上泥盆统破城子组的火山岩的地球化学数据处理分析，我们得出沉积上泥盆统破城子组这套地层时的区域构造背景应当是安第斯型活动大陆边缘环境。前人认为南天山地区，在古生代早期（奥陶、志留纪），塔里木板块北侧的板块构造属性应当是被动大陆边缘。所以，南天山地区的板块构造属性在古生代早中期发生了重大的转变，转化为哈萨克斯坦板块（伊犁—伊塞克湖板块）南侧的活动大陆边缘，转化的时限应当是晚泥盆世之前。研究区内的蛇绿岩以透镜状的构造岩片形式产出，与包裹着它的地层呈断层接触，是由于大规模的推覆作用而搬运过来的。与邻近的库米什—铜花山蛇绿岩相对比后发现测区内的蛇绿岩应当是该处蛇绿岩带的西延部分。研究区内上泥盆统破城子组与下石炭统甘草湖组之间为断层接触，区域上两个地层单元之间是不整合或断层接触，说明晚古生代南天山洋盆在早泥盆世—晚泥盆世是一个连续沉积的相对平静的环境，即南天山古洋盆处于一个持续扩张阶段；在晚泥盆世—早石炭世时被动大陆边缘环境转化为活动大陆边缘环境。这期间区域上广泛存在的上泥盆统与下石炭统的不整合或者断层接触关系，应当是这次地质活动的记录。