月牙湾镁铁质岩体位于新疆的东天山南缘卡拉塔格地区,大地构造单元隶属吐哈盆地南缘头苏泉-大南湖古生代岛弧带的北带,位于东天山成矿带内。研究区地质条件复杂,受构造运动和岩浆活动影响,是该区成矿的有利地区。本文以镁铁质岩体为研究对象,通过野外区域地质调查,从而进行系统采样,在条件允许的情况下采用岩石学、矿物学、岩石地球化学和同位素年代学等研究方法,再结合前人资料,对该地区岩浆活动进行系统研究,讨论岩浆来源、构造环境演化以及形成时代,从而得出与月牙湾镁铁质岩体成因相关的结论。月牙湾镁铁质岩体侵入下泥盆统大南湖组第二岩性段（D₁d²）地层中,岩体的形成与构造紧密相关。岩体中岩石组合主要为橄榄辉长岩、橄长岩、辉长岩、斜长岩,少量苏长岩,横向上呈向北东基性程度较低的单向演化趋势;垂向上表现基性程度增加的趋势。依据岩体中各岩相之间的接触关系,判断各岩相由早到晚侵入顺序为:橄长岩相、辉长岩相→橄榄辉长岩相→斜长岩相→苏长岩相。初步判断月牙湾具有同源多阶段连续演化侵位特征,认为月牙湾镁铁质杂岩体区内至少存在三阶段镁铁质岩浆活动:第一阶段以镁铁质岩浆喷发活动为主;第二阶段以镁铁质岩浆侵入及熔离分异活动为主;第三阶段形成细粒斜长岩、苏长岩。月牙湾镁铁质杂岩体主量元素显示所有样品Si O2含量为42.98%～53.66%,均属超基性-中基性岩类。Y1、Y2岩体中岩石微量元素特征显示各种岩石具有相同的元素配分曲线,显著的Th、Nb、Ta负异常。但两个杂岩体岩石的高场强元素的原始地幔标准化值具有明显差异,这意味着二者在岩浆演化过程中遭受同化混染程度不同。Y1岩体中岩石稀土元素总量均较低,普遍具有不同程度的正铕异常;Y2岩体中岩石稀土元素总量相对较高,铕异常不明显,Y1、Y2岩体均显示轻-重稀土元素之间分馏明显,而轻稀土元素之间、重稀土元素之间分馏弱。月牙湾Y1、Y2镁铁质岩体的岩浆来源相同,均来自上地幔,并在地幔源区受到俯冲板片脱水而形成的流体交代作用,岩浆演化过程中主要受到下地壳物质的同化混染作用,同时存在辉石、橄榄石及斜长石的分离结晶作用。但Y1、Y2镁铁质岩体岩浆遭受同化混染程度不同。本次挑选月牙湾Y1岩体橄榄辉长岩中锆石进行U-Pb锆石测年,测得206Pb/238U年龄加权平均值为288±2.5Ma（MSWD=0.85）,代表了岩体的结晶年龄,为二叠世（早期）。与同时期东天山镁铁质岩体的形成背景一致,表明岩体形成于早二叠世后碰撞陆内伸展环境。