库鲁克塔格地区二叠纪脉岩群非常发育,主要岩石类型是辉绿岩,并有少量的斜闪煌斑岩、斜长玢岩和花岗斑岩。花岗斑岩属高钾钙碱性系列,具有A型花岗岩的稀土元素和微量元素地球化学特征;斜长玢岩的地球化学特征与花岗斑岩相似,二者都亏损U、Nb、Ta。斜闪煌斑岩的岩石化学组成属过碱性系列,显著富集轻稀土元素和大离子亲石元素。辉绿岩的岩石化学组成以钙碱性系列为主,稀土元素总量变化较大,Cs、Rb、Ba、Th元素丰度变化大,普遍亏损U、Nb、Ta。研究证明,辉绿岩脉的这些地球化学特征都与同化混染作用有关,大离子亲石元素丰度的变化还与热液蚀变有关。辉绿岩具有富集型Nd、Sr同位素组成,且变化范围大,是岩浆源区同化混染作用的结果。它们的铅同位素组成属低U(Th)/Pb值的正常铅,主要受混染物控制,并不代表源区特征。库鲁克塔格地区岩石圈地幔Nd、Sr、Pb同位素比塔里木板块西缘岩石圈地幔的富集程度更高,且变化范围大,反映了这两个地区岩石圈地幔的演化历史存在明显差异。