伊犁盆地经过三叠系的填平补齐阶段后，盆地进入相对均衡的发展时期，湖水加深，湖盆进一步扩大，致使侏罗系超覆于石炭—二叠系之上。侏罗系沉积厚度受盆地南北两侧边缘古生长性大断裂控制，形成北深南浅的箕形盆地。盆地北缘沉积厚度可达700 m，而南缘仅是北缘的二分之一左右。依据沉积特征，侏罗系可以划分两个大的旋回：下侏罗统八道湾组含煤岩系至三工河组不含煤组构成第一大沉积旋回；中侏罗统西山窑组含煤组至头屯河组不含煤组构成第二大沉积旋回。每个旋回由河流相、湖泊相、泥炭沼泽相至河流三角洲相、湖泊相转变。
伊犁盆地南北缘八道湾组煤系岩相组合分析表明，北缘为湖泊相旋回类型，南缘属河流相旋回类型。盆地北缘含煤组岩性组合以细碎屑岩为主，即以粉砂岩、泥岩、煤层组合为特征。大致可以划分3～4个中级沉积旋回，岩性变化由细到粗。盆地南缘以河流相沉积旋回为特征，岩性组合由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层等组合为特征。大致可分为4～5个中级旋回，表现为由粗到细的递变过程。由于盆地南北缘演化过程的明显差异，反映盆地北缘古地理特征、沉降速度与植物堆积保持一致，对成煤极为有利。泥炭沼泽化程度较高，时间较早。盆地南缘则较差。由此不难看出盆地北缘的成煤环境较南缘有利，故八道湾组含煤性北缘优于南缘。本组含煤地层与下伏三叠纪地层呈整合接触，局部有假整合接触。
伊犁盆地西山窑组为一套河流相、湖泊相、泥炭沼泽相的沉积。岩性为灰绿色、黄绿色、灰白色砂岩、粉砂岩、泥岩为主的均匀互层。由于盆地沉积区不断缓慢下降，与泥炭堆积速度长期保持平衡状态。因此，全区煤层普遍发育。含煤岩系厚度124～230 m，含煤4～9层，煤总厚23～40 m。盆地南缘与北缘在地层厚度、沉积建造，以至煤层组合特征都有明显差异。盆地北缘沉积相是以河流相沉积旋回类型为主，岩性为正粒序（由粗到细）。按岩性可划分3～5个中级沉积旋回，就单个沉积旋回的岩性组合，发育并不完整，往往由河流相过渡到湖泊相，而接近煤层，则岩性组合较为完整。北缘含煤层4～8层，东部发育较好，往西煤层较薄，局部发育厚煤层。盆地南缘沉积相以湖泊相旋回类型为主。岩性以细碎屑岩为主，即由砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层等组成。构成由细到粗的递变过程。大致可划分3～4个中级沉积旋回，往往具有由湖泊相至泥炭沼泽相的转变过程。每个旋回厚10～20 m。有时出现由湖泊相直接过渡到泥炭沼泽相，中间不经过湖泊沼泽化阶段。从而形成了30 m的巨厚煤层，煤层分布也相对稳定。总体看，南缘中侏罗世早期成煤古地理环境较好，优于北缘。