准噶尔盆地及邻区隶属古亚洲洋构造域,记录了中亚增生造山带的俯冲、增生、碰撞以及后期陆内改造过程。石炭纪是古亚洲洋由俯冲到闭合的关键转折期,该时期复杂的洋-陆演变过程造就了准噶尔盆地石炭系的油气成藏实例。然而,石炭纪原型盆地研究目前仍比较薄弱,抑制了对石炭系生储条件和有利区带的评价。因此,开展准噶尔地区石炭纪构造格架和充填演化的研究,不仅可以丰富对中亚增生造山带的构造演化的认识,同时也对推进深层含火山岩盆地油气勘探进程具有重要的意义。本论文系统应用构造地质学、地球物理学、同位素年代学和地球化学方法,综合利用钻井、野外露头、地震和重磁等资料,对准噶尔盆地及邻区石炭系年代地层格架、地质结构、大地构造环境、沉积充填序列进行了系统的分析和研究。在此基础上,揭示了准噶尔盆地及邻区石炭纪构造格架以及多期构造背景下的构造-沉积环境演变特征。盆地钻井火山岩年代学结果显示准噶尔地区石炭纪发育5期火山活动,包括早石炭世3期(359-347Ma,347-331Ma和331-324Ma),晚石炭世2期(323-307Ma和307-300Ma)。区域性不整合界面将石炭系划分为上、下石炭统两个构造地层层序。下石炭统以挤压构造变形为主,发育大量的钙碱性玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩。而上石炭统多受伸展断裂控制,火山岩以中-基性火山岩为主,局部地区存在双峰式火山岩组合。基于火山岩构造环境分析结果及构造变形研究,并结合准噶尔盆地及邻区石炭纪构造带的划分方案,厘定了萨乌尔-福海-杜拉特、和什托洛盖-乌伦古-野马泉、达尔布特-陆梁-卡拉麦里、中拐-莫索湾-白家海-奇台等4个石炭纪弧盆带,并识别了弧前盆地、弧后盆地、弧内断陷盆地、前陆盆地、被动边缘盆地等多种类型盆地。在构造格架建立的基础上,通过对石炭纪盆地沉积充填序列的解剖,将准噶尔盆地及邻区石炭纪构造-沉积环境演变过程划分为3个阶段,分别为早石炭世早-中期俯冲作用相关挤压挠曲阶段、早石炭世晚期-晚石炭世中期俯冲相关的伸展裂陷阶段和晚石炭世晚期陆内断坳陷阶段。研究结果不仅揭示准噶尔盆地下伏年轻陆壳基底,而且表明准噶尔盆地及邻区乃至整个中亚增生造山带是在多列南向增生的弧盆系统依次向北碰撞拼贴过程中形成的。