中亚造山带（CAOB）是世界上最大的增生造山带之一,其形成始于新元古代（～1.0 Ga）,持续到晚古生代（～250 Ma）古亚洲洋闭合,经历了陆缘增生、后碰撞和陆内造山作用等多个阶段。准噶尔地区位于CAOB的西南部,被认为是了解整个CAOB演化的关键构造部位。然而,由于缺乏捕虏体和深部地球物理观测数据,准噶尔地区下方的岩石圈属性和构造演化仍然备受争议。主要的争议在于,其基底应为一个前寒武纪微大陆还是古生代大洋板片残余。尽管“大洋”残余假说是目前解释准噶尔起源的首选模型,但还有许多亟待解决的问题,例如:i)为什么结晶地壳如此厚且具有镁铁质岩石的特征?ii)准噶尔盆地下方岩石圈地幔的性质和结构如何?iii)如果它是古老大洋板块的残余,为什么它能长期保存在岩石圈地幔?本文通过构建准噶尔西部及周边现今岩石圈热化学结构模型,来为解决上述问题提供新的证据。采用近些年开发的基于贝叶斯概率论的反演方法,联合反演了瑞雷面波相速度、地表热流、大地水准异常和绝对高程数据。该方法使用马尔可夫链蒙特卡洛随机搜索策略,输出的结果是准噶尔西部岩石圈的地震波速度、温度、密度、矿物组分等三维模型。反演结果显示准噶尔盆地西部存在一个铁镁质的高速、高密度的下地壳,和前人的结果一致。反演的热LAB（岩石圈地幔与软流圈的边界）和组分结果显示,准噶尔盆地下方岩石圈地幔镁值较低且较厚,与镁值高且较薄的西准噶尔岩石圈地幔形成显著对比。在盆地西部,岩石圈表现为低温、高密度、高速的特征,该异常随着深度的增加逐渐向西北倾斜,其形态类似于板片断裂后残余的俯冲带结构,与热力学模拟结果较为一致。针对准噶尔盆地岩石圈属性的争议,本文通过建立两个端元模型进行了测试。测试结果表明“大洋”岩石圈模型可以同时更好地拟合多种地球物理数据,因此认为“大洋”岩石圈模型更加可信,这与前人根据岩石地球化学资料的推断一致。基于多种地球物理数据反演的温度和矿物组分结果,以及大地电磁反演的电导率模型,本文进一步估算了准噶尔西部岩石圈地幔的含水量。结果显示,在排除了温度和矿物组分对电导率的影响后,根据电导率模型估算的地幔含水量远远高于地幔的水储存能力,同时该地区的温度分布也小于1000 ppm的含水固相线,因此水和部分熔融并不是导致准噶尔西部地幔高导的原因,而含挥发分的交代矿物是最有可能导致地幔高导异常的原因。基于以上岩石圈热化学结构和属性测试结果,本文认为准噶尔盆地西部基底为残余的大洋板片,且显示了一个古老俯冲的岩石圈形态,支持古亚洲洋西北俯冲的动力学模型。同时,本文建立了能够调和先前相互矛盾的观测结果的演化模型。在这个模型中,准噶尔盆地下方残余的大洋板片最初形成于热的洋中脊环境或经历了底侵和部分熔融等改造作用,导致其形成了一个非常厚的洋壳和高度亏损的岩石圈地幔。如此厚的大洋板片由于其内在的浮力以及缺乏深部俯冲板片向下的拖拽力,使得其在俯冲停止后保留了近300 Ma。此外,根据一维瞬态热模拟结果,本文认为现今观测的厚度约240 km的准噶尔盆地西部的岩石圈,应为残余大洋板片冷却增厚的结果。综上,本文不仅构建了准噶尔西部岩石圈深部的热化学结构模型,而且据此提出了新的构造演化模型,为了解准噶尔西部构造演化过程提供了新的思路和视野,进而提高对于整个CAOB增生演化的理解。