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第十八章 天山1（第1页）

天山山脉是既古老而又年轻的山系，具有复杂的地质发展演变历史。早在震旦纪期间，海陆分布已有比较明显的轮廓。天山地区的震旦系相当发育，从海相地层分布来看，海域北缘到准噶尔古陆，海域南缘到塔里木古陆，其范围十分辽阔，惟有在中天山地区出露前震旦系构成的东西向延伸的隆起带。但是，现代天山的形成经过古生代、中生代直到新生代晚期的晚新世—第四纪早更新世强烈的构造运动而定型。这反映了天山山脉地质发展演变历史的复杂性，也表明了它既古老而又年轻的性质。

总体说来，古生代以前是古天山的孕育时期。天山山体的形成演化过程主要经历了3个大的发展阶段，即古生代褶皱隆起阶段、中生代和早第三纪剥蚀夷平阶段晚第三纪和第四纪初的断块隆升阶段。在各发展阶段中，相对而言，第一阶段以内动力占优势，第二阶段以外动力占上风，第三阶段则以内动力为主导。正是第三阶段剧烈的构造运动，形成了现代天山山脉宏伟壮观的态势。

天山地槽褶皱系是在元古代末扬子旋回形成的古中国地台基础上产生的，经过早古生代的加里东运动和晚古生代的华力西运动，尤其是经过华力西运动后期各次强烈的构造活动，最后褶皱隆起成为高大山地。

天山地槽褶皱系进一步划分为4个褶皱带，即南天山冒地槽褶皱带、北天山伏地槽褶皱带、天山中间隆起带、北山伏地槽褶皱带。

加里东运动表现最明显的是中天山地区，北天山西段也被波及。这期间地壳运动形成中国的中天山褶皱隆起带，走向为北西西到南东东，大致西起现在伊宁和昭苏之间的乌孙山，向东经那拉提山、艾尔宾山到觉洛塔格山，并向吐鲁番—哈密盆地南缘延伸。中天山可能孕育于震旦纪以前，加里东运动褶皱隆起，从而成为晚古生代北天山海槽与南天山海槽的重要界线。正是这一运动引起强烈的地槽分化，使南、北天山地槽朝着两个不同方向发展。南天山由伏地槽背景逐步变为冒地槽环境，北天山则由冒地槽变为伏地槽环境。

泥盆纪末和石炭纪初，在北天山和南天山地区普遍发生了一次褶皱运动，这次运动属于华力西运动天山旋回的第一幕。石炭纪是天山地区地壳构造变动最频繁的时期，华力西运动天山旋回的第二、三、四、五幕在各个山段都有表现，惟在各地的运动强度有所差异，每幕运动在某些地区表现为升、降运动性质，某些地区又发生岩浆活动。经过石炭纪的多幕褶皱运动以后，北天山海槽基本回返成陆，南天山海槽也较以前大为萎缩。早二叠世，天山地区海域范围缩小，陆地面积扩大，海陆相火山活动强烈。早二叠世末的华力西运动即华力西运动天山旋回第六幕使天山海槽全部隆起成陆。晚二叠世华力西运动天山旋回第七幕使天山的一些残留水域（内陆湖泊）地区褶皱升起，从而结束了天山海槽的生市。

天山地槽褶皱隆起后，已经成为高度大、范围很广的巨大山体。

在二叠纪末，天山地槽褶皱成陆后，在天山山地南麓发育了库车山前凹陷和喀什北部凹陷，而在天山北麓形成WLMQ山前凹陷，在天山东段内部出现了吐鲁番—哈密山间凹陷，在山系西段内部产生了伊犁山间凹陷。这些山前凹陷和山间凹陷成为古生代以后接受山地剥蚀物质再沉积的主要区域。

北山伏地槽褶皱带位于天山东端，呈低山丘陵而出露。早古生代，中基性喷发显著，形成伏地槽；晚期加里东运动强烈，造成早古生代地层紧闭褶皱和变质。晚古生代则以中性喷发岩为主，于早二叠世末地槽褶皱隆起，结束地槽沉积。

古生代时期，天山地区各地在不同时段的海域大小不一，沉积环境有别，反映在沉积相和地层上具有明显不同。天山地区的寒武系均为正常的浅海相碳酸盐岩和碎屑岩。奥陶系岩相在地域上有明显差异。例如：北天山西段从下而上为海湾相到海相再到浅海相，中天山由滨海浅海相到浅海半深海相沉积。志留系在西段北天山主要为海湾—浅海相碎屑岩，中天山为浅海相碳酸盐岩和碎屑岩，南天山地区为浅海相沉积。泥盆系在北天山海槽绝大部分属中、下泥盆统，主要为海相火山岩—火山碎屑岩，上泥盆统属正常浅海相碎屑岩；南天山海槽中，下泥盆统为滨海—浅海相陆源碎屑岩，中泥盆统为正常浅海相碎屑岩与碳酸盐岩，上泥盆统转为滨海—浅海相沉积。石炭系在天山分布广泛，岩性复杂，厚度巨大，南北两个海槽岩相很不相同。北天山石炭纪早期海底火山活动频繁，多为海相火山岩—火山碎屑岩，晚期才转为浅海碎屑岩，沉积厚度达7000—10000米；南天山多为滨海—浅海相碳酸岩夹碎屑岩，海域环境比较稳定，沉积厚度为1000—7000米。天山地区早二叠纪的显著特点是海相堆积范围缩小，陆相堆积地域扩大，火山岩分布增多；上二叠统全部为陆相碎屑岩沉积，结束了海槽的生命。

古生代，天山地区的岩浆活动相当强烈，但南、北天山明显不同。北天山岩浆活动十分强烈，从超基性岩到酸性岩都有出露，火山喷发十分频繁，从奥陶纪开始到古生代末都有火山活动，火山岩在晚古生代地层中所占比例很大，花岗岩类岩石经同位素年龄测定为250Ma—340Ma；南天山岩浆活动较弱，主要为酸性岩浆侵入，可分两期：早期为灰色黑云母花岗岩，晚期为肉红色黑云母花岗岩，花岗岩类都属于华力西期形成，火山活动更微弱。北天山的岩浆活动从加里东晚期到华力西期越来越强烈，为多期次的侵入和喷发；南天山则仅有少量华力西期的酸性岩浆侵入。

二叠纪晚期褶皱隆起的天山褶皱带由一系列复背斜和复向斜所组成，在地貌上形成崇山峻岭，其相对高度在2000米左右。天山南侧原属塔里木地块的柯坪塔格和库鲁克塔格也被褶皱抬升并从塔里木地台分离出来，加入了天山山体的行列。它们共同构成山地剥蚀区。

中生代的印支运动和燕山运动在天山地区是存在的，但其活动强度较弱，尤其是前者仅在局部地区有所显示，后者相对较强。这些运动主要形成了山系边缘的山间凹陷。从中生代初直至早第三纪末，天山山体的演化在内外营力的相互作用过程中，以外营力占主导地位。在这段时期内，所有隆起的天山古生界山地一直遭受剥蚀，两侧山前凹陷与山间断陷不断接受沉积而被基本填平，褶皱隆起的整个古天山被剥蚀夷平成为准平原，形成一个起伏和缓、高差不大的地面。

早第三纪末—晚第三纪初的古天山准平原大体上由3种不同性质的地面组成：

第一种是古生界被夷平的地面，即由古生代及以前更老的地层构成的褶皱山地，历经了中生代和早第三纪漫长的剥蚀—夷平的多旋回过程，这部分地面最为广泛。

第二种是中生界被夷平的地面。这种地面与第一种地面只在早第三纪期间有过共同经历。换言之，两种被夷平的地面形成的时代上限是很不相同的，但下限时代是一致的，都统一在准平原内。

第三种是下第三系堆积地面，它们的范围较小，只在早期准平原外缘占有一定面积，但也统一在准平原之中。在古天山被剥蚀—夷平的过程中，在山麓地带的山前凹陷，沉积了巨厚的中生代和早第三纪地层。天山山系中的众多纵向山间盆地，如吐鲁番—哈密盆地、巴里坤盆地、焉耆盆地、大小尤尔都斯盆地和伊犁盆地等，也接受了厚度较大的中生代和早第三纪地层。这些地层在燕山运动和喜马拉雅运动中也曾先后发生过褶皱，但其强度相对较弱。[

进入晚第三纪，特别是从上新世以后，原先历经中生代、早第三纪的剥蚀与夷平作用所形成的准平原在极其剧烈的新构造运动中发生断块升降分异活动。断块隆升的准平原成为高度巨大的山地，在其两侧形成更新的山前凹陷带。在山体内部，即原先的山间断陷，进一步沉降为下陷盆地。这些负地形区普遍接受上第三系和第四系堆积。

上新世以来，新构造运动活动剧烈，主要是沿着活动的走向大断裂带发生断块升降差异运动，使统一的准平原位移、变形而解体。断块山地强烈隆升，断陷盆地不断下沉，整个天山地区形成山地与盆地对照性十分显著的形态；山体本身因断块隆升的差异性而出现若干不同海拔的梯级面，层状地貌相当明显。

对于现代天山的形成，继承性的纵向大断裂、尤其是古生界及更老地层构成的主体山地两侧大断裂带控制着山体的基本形态。例如：天山北麓的准噶尔盆地南缘大断裂和山地南麓的塔里木盆地北缘大断裂以及山系本身若干纵向大断裂在上新世以来的活动，使天山准平原发生断块隆起，形成天山南北坡的梯级地貌。这在整个天山地区都有清晰的显示。这种断块运动使北天山东段形成近东西向的地垒式隆升山地。山地夷平面沿纵向断裂带分3个梯级降落：最高一级山地夷平面在海拔4000米以，上，为现代冰川所占据的高山地带，其中哈尔里克山的山顶夷平面相当平坦，其上至今分布着典型的平顶冰川；次一级山地梯级面的海拔为3000—3200米，即亚高山和中山带的山顶面，一般呈环状分布在高山带的周围；最低一级山地梯级面的海拔为1800—2200米，为低山带的山顶面。在天山其他地段，山地梯级面同样广泛分布，一般也表现为3级，惟海拔较东部为高。例如：在汗腾格里山汇地区，最高一级古生界构成的高山带山顶面海拔近5000米；第二梯级古生界构成的山顶面海拔上升到3400—3600米；最低一级主要为中、新生界构成的低山丘陵带。这种向下倾斜的山顶面上限海拔超过2200米。

在天山山脉内部的断陷盆地周边山地上，如伊犁盆地与昭苏盆地间的乌孙山、喀什河谷与巩乃斯河谷间的河吾拉勒山、巩乃斯河谷与大尤尔都斯盆地间的那拉提山，最常见而又保存很好的山地夷平面（即山顶面）海拔多为3000—3200米。焉耆盆地四周的山地夷平面高度变化很大，盆地西北与小尤尔都斯盆地间的艾尔宾山一带海拔为4000—4200米，盆地东南即克孜勒塔格与库鲁克塔格西段山地，后者降到海拔2600—2700米，前者降到海拔2000—2200米。其他地段的山顶面已遭破坏，山脊线的海拔高低不一，但同样能够反映出夷平面的残体。

天山古生界主体山地的外侧，即前述的山前凹陷地带，在中生代接受沉积并在燕山运动作用下被褶皱后，在其外侧原先堆积了下第三系的区域又发生山前凹陷，接受了上第三系和第四系堆积。在天山山系内部，中生代的大型断陷中，其后同样不同程度地接受了第三系与第四系。

天山地区的断块隆升完全是晚第三纪以来、尤其是上新世和早更新世的新构造运动剧烈活动的结果。这种运动使已被剥蚀夷平而高度仅>1000米的天山山体发生大幅度的断块隆升，隆起幅度达3000米或更高。山麓地带的沉降幅度从上第三系与第四系堆积物的厚度来看，达7000—8000米。

山麓带的中、新生界受多次构造活动，特别是第四纪早更新世末的构造运动的影响，在主体山地断块隆升的同时，发生了强烈的褶皱。这种褶皱在天山南北麓和大型盆地边缘都有清晰的反映。

天山北麓的WLMQ山前凹陷西起JH县，东至木垒县，东西长达600千米，南北宽约60千米，是中、新生代叠加的凹陷带，沉积了厚度达13000米的中、新生界。在这个凹陷中，新构造运动所产生的褶皱在地表形成东西向展布的3排褶皱带，各自成为低山丘陵，自南向北地势渐次降低，海拔从1800米下降到700米，褶皱构造的地层也由老变新。这个呈东西向带状分布的低山丘陵的顶面构成天山北坡最低的一级地貌梯级。

天山南麓的库车凹陷与喀什北部凹陷同样具有类似于天山北麓的褶皱构造带。库车山前凹陷东西长600千米以上，南北最宽约70千米，中、新生代以来堆积了厚度万米以上的沉积地层，凹陷中新构造运动所产生的褶皱构造自北向南呈阶梯状下降，可以分出4排褶皱，构成的地层依次由老变新。喀什北部凹陷在地表也有3排背斜构造。天山南麓新构造运动所产生的这种地貌构成南坡最低的一级地貌梯级。

从上简述看出，天山山脉在漫长的地质发展历史中，主要经历了3个大的发展阶段，对于现代天山的形成来说，上新世和更新世的新构造运动起了决定性的作用，不仅将已被剥蚀—夷平的古天山抬升到巨大的高度，而且使山麓凹陷发生褶皱抬升，从而扩大了天山山体的范围。

天山的平均海拔为4000米，众多山峰在海拔5000米以上，最高峰托木尔峰达海拔为7443米。天山与南面的塔里木盆地、北面的准噶尔盆地的高差达3000—3500米，地势反差很大，整个山系显得非常宏伟壮观。

天山山地现代地貌过程从山顶到山麓，依次为：

常年积雪和现代冰川作用带。位于海拔3800—4200米以上的冰雪覆盖的极高山带。据统计，天山拥有现代冰川近7000条，面积达1万平方千米。

霜冻作用带。位于海拔2600—2700米以上的山区，堆积了大量古代冰川沉积物，并保留了多种冰川侵蚀地形——古冰斗、冰槽谷、冰坎等。负温期长达半年，仅于盛夏解冻。

流水侵蚀、堆积带。位于海拔1500—2700米（或2800米），河网密布，河谷阶地发育。

干旱剥蚀低山带。位于海拔1300—1500米以下，年降水量200—400毫米，南坡位于海拔1700—2000米以下，年降水量100—150毫米，外营力以干燥剥蚀作用为主，南坡尤盛。

天山山脉内有众多的山间盆地，面积较大的，自西向东有伊犁盆地、昭苏盆地、巩乃斯谷地、大小尤尔都斯盆地、焉耆盆地、库米什盆地、吐鲁番盆地、哈密盆地等。北天山内部还有赛里木湖盆地、艾比湖低地、达坂城盆地、巴里坤盆地等。出现在南天山内部的盆地有拜城盆地、乌什谷地及哈拉峻小盆地等。这些盆地或谷地的轮廓大多呈菱形或呈条带状，其长轴方向多与两侧构造展布和紧邻的山脊走向大体一致。

天山山间盆地按海拔分为高位、中位、低位3种盆地。高位盆地的海拔在2000米以上，如赛里木湖盆地、昭苏盆地及大、小尤尔都斯盆地。中位盆地的海拔一般在1000—1600米，如焉耆盆地、巴里坤盆地等。低位盆地海拔在1000米以下或海拔低于邻近山麓，如吐鲁番盆地、哈密盆地、艾比湖低地等。吐鲁番盆地最低处的艾丁湖海拔为－155米，是中国陆地上最低的地方，也是世界上仅次于死海低地的第二低地。吐鲁番盆地海平面以下的面积为4050平方千米。

天山山麓扇形地或山前倾斜平原主要分布在天山山地南北山麓地带，由众多的大小河流出山谷后堆积的扇形体连接而成。这些地段大多为绿洲之所在，多开辟为农田，成为人类长期繁衍生息的场所。天山北麓的绿洲现已自西向东连成狭长的带状大面积绿洲带，天山南缘自西向东的大绿洲有喀什绿洲、阿克苏绿洲、库车绿洲、轮台绿洲及库尔勒绿洲等。

天山山脉属中纬度大陆性极强的内陆干旱气候区[15]。天山山脉是全球唯一由巨大沙漠夹持的大型山脉，以深居内陆的地理区位、温带大陆性干旱气候、山盆相间的地貌格局、众多的冰川河流、绝妙的自然景色、特殊的生物区系和生态过程等诸多自然特征，成为全球温带干旱区大型山地生态系统的最典型代表。XJ天山拥有全球温带干旱区最为典型完整的山地垂直自然带谱，反映了温带干旱区山地生物多样性和生物生态过程受海拔、坡向与坡度的水热空间变化影响的分布特征和变化规律。

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