本文依据新疆西天山地区历年来取得的区域地质调查资料，特别是收集了近年来完成的1：5万、1；25万最新区调资料，系统总结研究了该区石炭纪岩石地层，生物地层和年代地层。西天山石炭纪地层沉积期主要为杜内晚期至莫斯科期，下石炭统下部称大哈拉军山组，岩性以中酸性火山岩为主，时代为杜内晚期至维宪早期。下石炭统上部为阿克沙克组，岩性主要为碎屑岩和碳酸盐岩，富含多门类化石，时代为维宪早期至纳缪尔H带期。上石炭统下部称为也列莫顿组，岩性为碳酸盐岩和碎屑岩，与下伏阿克沙克组为整合关系，时代相当于纳缪尔R带期。也列莫顿组之上上石炭统地层分别为同时异相的伊什基里克组和东图津河组，前者火山岩发育，后者以碎屑岩和碳酸盐岩为主，时限为纳缪尔G带期至莫斯科早期，二着在平面上为过渡关系，从伊犁盆地—博罗科努山南坡—博罗科努山北坡火山岩逐渐减少。东图津河组之上，局部不整合沉积有上石炭统科古琴山组砾岩、砂岩，时代大体为莫斯科晚期。中天山以南哈尔克山北坡的石炭纪地层发育齐全，从下石炭统至下二叠统为连续沉积，岩性为单一的碳酸盐岩夹碎屑岩，沉积环境稳定，蜓带化石连续，与中天山及其以北特点明显不同。二着的分界线为巴音布鲁克盆地北缘的那拉提断裂。该界线以北的石炭纪地层，生物群总体具“北型”特点，如早石炭世的管孔石燕动物群，晚石炭世早期的安加拉植物群及晚石炭世中期的拟穆武贝动物群。近年来相继发现的资料显示，这三个生物群的南界已延至或逼近中天山地区，这一发现进一步证实那拉提断裂的重要意义。该段裂以北的西天山石炭纪地层，历年来陆续发现多种菊石化石，自下而上可建立Dzhaprakoceras(Akesahkeceras)带，Goniatites带，Platydoniatites带，Homoceras带，Reticuloceras带，Diaboloceras带和Paralegoceras带，这些菊石带显示本区石炭系从维宪阶到莫斯科阶的地层基本是连续的。此外，本区发现有Declinognathodusnoduliferus，Rhachistognathodusprimusd等与上下石炭统界线相关的牙形石分子，结合R带菊石的产出层位，可以基本确定西天山上下石炭统的界线位于阿克沙克组和也列莫顿组之间。西天山与东天山觉罗塔格及其以北的石炭纪地层，在总体沉积类型，古生物群性质和菊石带发育层位等方面均有较强的相似性，沉积和活动历史大体近似，目前资料显示，东天山地区管孔石燕动物群、安加拉植物群的南界也大体位于中南天山分界断裂以北附近，这证实整个中北天山的地质演化历史是一致的，与南天山有着明显不同。