我国西部的塔里木盆地、准噶尔盆地在中新生界的油气勘探取得了重要进展。在印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动作用下，天山大规模隆升强烈的改造了其南北盆地的沉积原貌。开展中生代以来天山南北两侧盆地沉积原貌的恢复研究，对明确烃源岩及储层的分布具有重要意义，同时亦能有效的拓展油气勘探范围。前人在以下几方面取得了重要进展：①对我国西北地区侏罗纪进行了盆地沉积原型的恢复，并对控制因素进行了研究^{[1, 2, 3]}；②何光玉等^[4]对库车盆地中生代、谷云飞等^[5]对准噶尔盆地白垩纪均开展了沉积盆地的原型恢复；③大量学者对原盆恢复的研究方法进行了系统总结^{[6, 7, 8, 9, 10]}。然而，从沉积学研究角度出发，开展中新生代天山隆升的时间顺序、隆升范围及其与南北两侧准噶尔盆地、吐哈盆地、塔里木盆地库车坳陷、焉耆等盆地的沉积演化、盆地的统一与分异之间的关系研究相对薄弱。因此，加强此方面的研究，特别是明确中新生代天山隆升与各盆地内烃源岩、储层、盖层的形成期与分布之间的关系，对天山两侧盆地原型恢复以及拓展油气勘探范围具有重要启示。

现今天山南北发育塔里木、准噶尔、吐哈、焉耆、伊犁等多个盆地，盆地基底结构和形成时期颇为复杂，从结构组成上可分为2种类型^[11]：①以前寒武系变质岩为基底，如塔里木盆地以及邻区的中亚阿莱盆地、伊塞克—库里盆地等；②具有双层结构特征，盆地基底一般下部由前寒武系变质岩组成，上部为上古生界或下古生界褶皱岩系，如准噶尔盆地、吐哈盆地等^[11]。塔里木盆地开始发育于寒武纪、奥陶纪，准噶尔盆地开始发育于石炭—二叠纪。天山南北盆地的发育程度明显受大地构造背景的控制，盆地基底固结越早、规模越大，其上的盆地发育就越完善、盆地面积也越大，如塔里木盆地、准噶尔盆地等；盆地基底固结晚、稳定性差，上覆盆地发育时期短、规模小，如天山褶皱带中的若干中—新生代盆地^[11]。

李江海等^[12]指出，天山南北的多个盆地与中亚邻区的盆地均形成于古生代末—中生代初中亚造山带增生碰撞造山后，是区域大断裂走滑—伸展调整的产物，普遍与大规模的断裂走滑—伸展发育密切相关。准噶尔盆地主要经历了古生代末期残余洋盆—前陆盆地、中生代走滑—伸展盆及新生代前陆盆地三大构造演化阶段^{[12, 13]}(表 1)。库车坳陷晚二叠世—三叠纪是前陆盆地的主要发育时期，三叠纪晚期，库车坳陷以持续松弛沉陷为主，至侏罗纪已演化为较宽阔的湖盆，南天山因长期风化剥蚀已成为低缓的残丘或准平原。塔里木盆地北部进入伸展构造环境下的断坳型盆地演化阶段，并延续至古近纪。新近纪晚期—第四纪形成陆内造山晚期前陆盆地^[14](表 1)。 二叠纪末期到三叠纪是吐哈盆地由洋转陆的重要转化期和定型期，早期受南缘的觉罗塔格山隆升影响在山前形成挤压挠曲，北部博格达山挤压不明显。早—中侏罗世盆地开始稳定沉积，地势差减小，构造活动减弱，以伸展环境为主。侏罗世晚期，盆地北部挤压 活动加强，基底抬升，沉积、沉降中心向南迁移，湖水变浅。侏罗纪末期的中燕山运动对全盆地影响很大，造成盆地明显萎缩，台北凹陷东部整个白垩纪以抬升剥蚀为主，一直持续到晚燕山运动以后。早喜马拉雅运动以来，全盆地沉积了巨厚的第三系冲积扇和磨拉石相碎屑物。晚喜马拉雅运动对盆地构造变形起到了关键作用，形成了中央隆起带的基底抬升，塑造了 现今的四面环山中央隆起的背驮式山间盆地^{[15, 16]}(表 1)。焉耆盆地侏罗纪—早白垩世属伸展断陷盆地阶段，早侏罗世开始盆地范围逐步扩大，在八道湾组沉积中期和三工河组沉积晚期，发生两次湖侵事件，后者是侏罗纪最大规模湖进。早白垩世沉积范围再次扩大。白垩世新特提斯构造带与欧亚大陆的碰撞拼贴，南天山于晚白垩世隆升，新疆地区处于区域挤压环境中，各盆地开始萎缩，普遍缺失晚白垩世地层(表 1)。焉耆盆地于晚白垩世开始剧烈抬升，不仅早白垩世地层被剥蚀，还将中晚侏罗世地层剥蚀掉^[17]。

表 1 天山南北主要盆地的盆地性质与演化、沉积充填、古气候与山体隆升关系表 Table 1 The relationship between basin evolution,deposition,paleoclimate and the mountainuplift in Xinjiang area

表选项

下侏罗统八道湾组发育冲积扇相浅灰绿色砾岩、含砾粗砂岩，河流相及沼泽相灰绿色中—粗砂岩、细砂岩及灰黑色碳质泥岩和煤层，以及湖泊相和三角洲相暗色泥岩夹薄层砂岩、粉砂岩和泥灰岩。三工河组发育三角洲相灰绿、黄绿色砂岩、砾岩与暗色泥岩、粉砂岩互层，半深湖—深湖亚相暗色泥岩、页岩^[18]。中侏罗统西山窑组为湖沼相的含煤地层，头屯河组主要为河流相黄绿、灰绿色砂砾岩与杂色泥岩、粉细砂岩互层沉积。上侏罗统齐古组发育河流相及滨浅湖亚相的褐红、紫红色砂质泥岩夹灰绿色薄层砂岩及粉红、白色凝灰岩。喀拉扎组为一套冲积扇相、季节性辫状河相灰褐色砾岩夹褐色泥岩与砾状砂岩(表 1、图 1)。下白垩统吐谷鲁群发育灰绿色底砾岩层，灰绿、棕红色泥岩、砂岩不均匀互层。上白垩统东沟组在盆地南缘主要分布于昌吉—沙湾县之间，南安集海以西缺失，岩性主要为灰棕色、灰红色、灰色砾岩，夹红褐色砂质泥岩。在盆地的腹部地区，井下均见该组地层，且地层厚度自北向南逐渐增大^[5]。古近纪的沉积范围较晚白垩世有所扩大，盆地沉积中心由盆地中央迁移至盆地南缘西部安集海—独山子一带。准南古近系紫泥泉子组沉积中晚期，气候干旱炎热，湖盆退缩，湖平面下降引起扇三角洲大规模进积，在山前带形成4个扇三角洲朵状体沉积^[19]。安集海河组以河流—湖泊相沉积为主(图 2)。新近纪中新世至上新世初期，整个天山开始剧烈隆起，盆地进一步沉降扩大。上新世中晚期气候干旱，降雨量减少，湖盆变小变浅，最后分隔为几个小而孤立的浅水、半咸水湖泊，宛如现在的艾里克湖、玛纳斯湖和艾比湖分布在半荒漠区中^[20]。

图 1 天山北部准噶尔盆地—吐哈盆地侏罗系岩性与地层对比图 Fig. 1 The maps shows the lithologic and stratigraphic correlation of Jurassic in Junggar Basin and Tuha Basin

图选项

图 2 天山南北各盆地古近系—新近系主要岩性与地层对比图(据柳永清[38]修改) Fig. 2 The maps shows the lithologic and stratigraphic correlation of Paleogene to Neogene (after Liu et al.[38]，modified)

图选项

下侏罗统八道湾组为一套河流—湖沼相含煤沉积，三工河组湖盆扩张，以灰绿—灰黑色湖泊沉积为主(图 1)。中侏罗统西山窑组与八道湾组类似，盆地西北部煤层多而厚。晚侏罗世气候干热，发育红层沉积，水体浅，沉积范围进一步缩小，喀拉扎组沉积的湖区只淹及七克台及火焰山南部，吐鲁番以西沉积一套长石质红色砂岩，主要为河流相^[20]。下白垩统普遍以巨厚的底砾岩不整合于中、上侏罗统之上，沉积中心进一步向西南转移到胜金口以南的三堡地区。胜金口组沉积期为静水湖泊相弱还原环境，发育灰绿色细碎屑岩。连木沁组和上白垩统沉积期，湖盆进一步收缩，发育红层沉积。古近纪湖盆水域范围扩大超过侏罗纪，沉积中心西移至雁木西和吐鲁番一带(图 2)。中新世蒸发岩发育，属干旱气候下内陆咸水湖泊沉积，红色细碎屑岩和化学岩交替沉积。上新世，盆地开始抬升，盆地内和周边地形高差加大，山麓洪积与河流相广泛分布，盆地被分割为数个闭塞性浅水湖泊，沉积一套含钙砂砾岩、砂岩和泥岩。上新世末的喜马拉雅运动使博格达山急剧上升，第四纪沉积中心向南转移至艾丁湖区，广大地区发育近800 m的洪—冲积砾石层和咸水湖泊沉积(表 1)。

下侏罗统阿合组主要为一套河流相浅灰、灰白色厚层块状砾岩、粗砂岩。阳霞组发育灰色、灰白色砂砾岩与深灰、灰黑色粉砂质泥岩及煤层的河流相—三角洲相，以及半深湖—深湖亚相的黑色碳质泥岩沉积。中侏罗统克孜勒努尔组岩性为灰白、灰绿色细砂岩与绿灰、灰黑色粉砂岩、泥页岩及煤层互层。恰克马克组为半深湖—深湖亚相的鲜绿、灰绿色及紫色泥岩、页岩、灰色泥灰岩和油页岩沉积。上侏罗统齐古组主要为干旱气候下滨浅湖亚相的紫红色泥岩沉积。喀拉扎组为一套冲积扇相砂砾岩沉积^[18](表 1)。下白垩统呈平行不整合、局部角度不整合于侏罗系之上，具有北厚南薄的特点，坳陷内地层平均厚度为100~1 200 m。东部在白垩纪沉积后，由于构造隆起剥蚀而缺失下白垩统巴西改组—巴什基奇克组，舒善河组也发育不全^[21]。古近纪塔里木盆地进入新的沉积阶段，海水多次入侵，远及库车坳陷西部，形成海湾潟湖沉积。盆地经历古近纪末的上升剥蚀后，于中新世再度沉降，河流发育，形成巨厚的山麓堆积(图 2)。上新世末，构造运动席卷全盆地，各山系明显剧烈上升，沉积物明显向盆地内推进，更新世地层不整合在上新统之上^[20]。

中生代残留地层在盆地内仅分布于南部的博湖坳陷，其他地方缺失。地层具有南厚北薄特征，下侏罗统和中侏罗统西山窑组主要分布于南部的博湖凹陷，中侏罗统中上部和上侏罗统仅残留于盆地东部干草湖地区，焉耆盆地大多缺失中上侏罗统和白垩系(表 1)。侏罗纪开始新疆处于伸展环境中，盆地北部准平原化。物源区位于北部，碎屑由北向南搬运，盆地南部库鲁克塔格山及北部红山上残留有中、下侏罗统，表明在中生代盆地沉积范围远超出现今盆地范围^[37]。

早侏罗世—中侏罗世中期新疆大陆的准噶尔、塔里木及天山地区属温暖湿润气候带，自中侏罗世晚期新疆地区的古气候逐步发生变化，表现为半湿润—半干旱气候^{[22, 39]}，晚侏罗世新疆地区普遍变得干燥，属干旱—半干旱亚热带气候带，植物大量减少。自早白垩世始，天山南北主要盆地的古气候特点出现明显不同，南天山前的塔里木盆地属于亚热带干燥或半干燥型，早期气候温暖干燥，晚期气候暖热半干燥^[23]。古近纪—第四纪，塔里木盆地一直属干旱气候环境。早白垩世，北天山前的准噶尔盆地气候适宜，植物生机勃勃，与晚侏罗世干热的气候形成对比，气候环境为湿润的亚热带—暖温带^[24]。古近纪早期为干旱气候环境，晚期则为温暖湿润的气候环境。晚中新世孢粉植被类型为针叶林，所处的气候环境为湿润的暖温带^[24]。吐哈盆地白垩纪晚期至古新世早期，气候由干旱转向湿润，而在古新世晚期又向干旱化方向发展^[25]。在晚古新世和晚始新世，吐哈盆地气候炎热湿润，但后者波动比较频繁。在渐新世，气温相对降低，气候温暖干旱。中新世的气候变化与全球气候变化比较一致，明显分成两个阶段，早期气温回升，炎热潮湿，晚期则温暖干旱。到了上新世，吐鲁番盆地气候异常干旱，而且早期的气温可能比晚期高^[26](表 1)。

砾岩主要分布在盆地边缘，接近于物源区，砾石成分可直接反映物源区的母岩成分^{[40, 41]}。李忠等^[41]将来自于天山的砾石划分为3类组合，成分为片岩、千枚岩、板岩、硅质岩、大理岩及石英岩的砾石，物源区归属于前石炭系变质岩；将成分为片麻岩、花岗岩、石英脉的砾石，物源归属于前石炭系或前中生界结晶基底；将成分为中基性火山岩、灰岩、砂岩、粉砂岩的砾石，物源归属于天山的石炭—二叠系和中生界盖层。笔者对库车坳陷与准噶尔盆地南缘多条野外剖面的侏罗系—新近系砾岩中砾石成分进行了分析^[42](表 2)，库车坳陷北部下侏罗统阿合组—阳霞组沉积时期砾石为河流相河道滞留沉积，成分主要为耐磨损的变质石英岩、中酸性喷出岩、花岗岩、硅质岩等，反映其物源归属为前石炭系变质岩和前石炭系或前中生界结晶基底，表明天山造山带早侏罗世的隆升剥蚀活动；上侏罗统喀拉扎组—下白垩统巴什基奇克组砾石成分主要为变质石英岩、中酸性喷出岩、灰岩、硅质岩、少量砂岩砾石等，反映其物源归属为前石炭系变质岩、石炭—二叠系和中生界盖层，表明天山造山带晚侏罗世—早白垩世的隆升剥蚀活动以及沉积盖层已经揭顶的特点；古近系砾石成分主要为灰岩、膏岩砾石等，反映其物源归属为石炭—二叠系和中生界盖层，表明天山造山带古近纪隆升剥蚀活动较弱；新近系吉迪克组砾石成分主要为砂岩、硅质岩、灰岩等砾石，反映其物源归属为前石炭系变质岩、石炭—二叠系和中生界盖层。表明了天山造山带新近纪更为强烈的构造隆升剥蚀活动(表 2)。

准噶尔盆地南缘下侏罗统八道湾组砾石成分主要为花岗岩、凝灰岩、英安斑岩等，中侏罗统西山窑组砾石成分为凝灰岩、凝灰质砂岩、脉石英等，反映了早侏罗世—中侏罗世早期物源归属为前石炭系或前中生界结晶基底、石炭—二叠系，表明天山造山带有隆升剥蚀活动；中侏罗统头屯河组砾石成分为凝灰质砂岩、花岗岩、脉石英、泥页岩等，上侏罗统喀拉扎组砾石成分为凝灰质砂岩、凝灰岩、花岗质糜棱岩、脉石英等，反映其物源归属于前石炭系或前中生界结晶基底、中生界盖层，表明中侏罗世晚期—晚侏罗世天山造山带隆升剥蚀活动以及沉积盖层已经揭顶；下白垩统砾石成分为中酸性火山岩、沉积岩、变质岩砾石等，反映其物源归属于石炭—二叠系和中生界盖层、前石炭系变质岩，表明早白垩世天山造山带隆升剥蚀活动强烈，以及沉积盖层已经揭顶的特点；古近系砾石成分为安山岩、花岗岩、灰岩、砂岩等，反映其物源归属于前石炭系或前中生界结晶基底、石炭—二叠系和中生界盖层，表明古近纪天山造山带仍有隆升剥蚀活动；新近系砾石成分为安山岩、花岗岩、灰岩、砂岩、板岩等，反映其物源归属于前石炭系变质岩、前石炭系或前中生界结晶基底、石炭—二叠系和中生界盖层，表明天山造山带新近纪更为强烈的构造隆升剥蚀活动(表 2)。由表 2可知，准噶尔盆地南缘来自于北天山砾石成分较库车坳陷北部来自于南天山的砾石成分更为复杂，反映了多期的剥蚀活动及沉积盖层揭顶特点，表明北天山隆升幅度更高、剥蚀活动更为强烈。

砾岩是对形成条件反应最为敏感以及分布区域较为局限的岩石，属沉积盆地边缘相^[43]。砾石沉积搬运距离的变化反映了边缘相带的迁移，同时也反映了物源区的远近变化^[44]。依据库车坳陷与准噶尔盆地南缘下侏罗统—新近系砾岩的沉积相类型、主要砾石径范围及砾石成分的变化，对南北天山前各组砾岩中砾石的沉积搬运距离进行了定量计算^[42]。原则如下：①计算公式。万静萍^[45]对我国发育最好的现代洪积扇—祁连山北麓昌马洪积扇的研究，建立了冲积扇沉积中砾石直径与搬运距离的关系式：H=69.7-26.3lnG，H—搬运距离，km，G—平均砾石直径，cm；吴锡浩^[46]等建立了长江泸州至重庆段河流沉积砾石搬运距离关系式：S=(9.5-D)/0.064，S—搬运距离，km，D—平均砾石直径，cm；②砾岩结构及砾石磨圆度。如普拉姆利研究黑山河地区河流中石灰岩砾石，由源区搬运18 km乃至37 km时变成极圆状；昂路格在研究杜纳耶茨河砾石中的花岗岩砾石搬运125 km达到极圆状^[47]。 依据上述原则，笔者计算了库车坳陷北部露头剖面侏罗系—新近系砾石搬运距离(表 2)：①下侏罗统阿合组—阳霞组沉积时期砾石为河流相河道滞留沉积，成分主要为耐磨损的变质石英岩、中酸性喷出岩、花岗岩、硅质岩等砾石，且砾石径较短，平均砾石径只有11~25 mm。采用吴锡浩等^[46]建立的河流沉积砾石搬运距离关系式：公式S=(9.5-D)/0.064，计算所得砾石沉积搬运距离可达109~131 km。其中，阿合组上部与阳霞组砾石搬运距离最远；②上侏罗统喀拉扎组—下白垩统巴什基奇克组砾石搬运距离较近，此三组主要发育近源冲积扇沉积，且砾石成分主要为变质石英岩、中酸性喷出岩、灰岩、硅质岩、少量砂岩砾石，且灰岩砾石含量一般介于10%~20%之间，且最大砾石径可达600 mm，平均砾石径为26~78 mm。故采用万静萍^[45]建立的冲积扇砾石沉积搬运距离的关系式计算所得砾石搬运距离可达20~45 km左右；③古近系砾岩的沉积相类型为冲积扇—扇三角洲，砾石主要为灰岩、膏岩砾石，砾石呈棱角—次棱状，砾石径最大可达175 mm，平均砾石径为21~64 mm。同样采用万静萍^[45]建立的关系式计算得出砾石搬运距离可达20~50 km左右；④新近系吉迪克组砾石的搬运距离最短，该组砾石成分主要为砂岩、硅质岩、灰岩等砾石，砾石径增大明显可达220 mm，平均砾石径为58 mm。砾岩主要呈次棱角状，且巨厚的砾岩主要为冲积扇沉积，采用万静萍^[45]建立的关系式计算所得砾石搬运距离20 km左右。准噶尔盆地南缘多条野外露头剖面中侏罗系—新近系砾石沉积特征明显，依据吴锡浩等^[46]的公式计算出玛纳斯洪沟剖面八道湾组砾石搬运距离为H为106.3~121.9 km，头屯河组砾石搬运距离为H为101.5~139.0 km；依据冲积扇相砾石搬运距离关系式^[45]，玛纳斯洪沟剖面喀拉扎组砾石搬运距离H为24.9 km，玛纳斯剖面白垩系底部砾石搬运距离H为26.3 km，古近系底部砾石搬运距离为H为27.4 km，独山子组剖面新近系砾石搬运距离为20.5 km，由此可知准噶尔盆地南缘侏罗系—新近系砾石搬运距离具由远及近特征，尤其自晚侏罗世开始砾石搬运距离缩短明显(表 2)。

由于盆地边缘相带砾岩堆积物可反映盆地边界范围^[45]，因此，库车坳陷北部、准噶尔盆地南缘侏罗系—新近系砾石搬运距离均反映了沉积物源区的变化，其表现为由远及近的规律，并具有如下4个阶段性特征(表 2)：①距今220~180 Ma的早侏罗世，库车坳陷北部沉积物源距现今库车河剖面较远，可达109~131 km左右；准噶尔盆地南缘沉积物源区距现今玛纳斯河剖面也较远，可达106~121 km左右；②距今150~100 Ma的晚侏罗世—早白垩世，北部沉积物源区距现今库车河剖面较近，一般为20~45 km左右；准噶尔盆地南缘沉积物源区距现今玛纳斯河剖面也较近，达25 km左右；③距今96~46 Ma的古近纪，库车坳陷北部沉积物源区距现今库车河剖面较近，但砾石搬运距离较白垩纪有所变远，达20~50 km左右；准噶尔盆地南缘的天山物源区距现今玛纳斯河剖面较近，约27 km左右；④距今25 Ma以来的新近纪，库车坳陷北部沉积物源区距现今库车河剖面最近，由砾石沉积搬运距离所反映的物源区可能只有20 km左右。准噶尔盆地南缘北天山沉积物源区距现今玛纳斯河剖面也约20 km左右。在上述计算出的早侏罗世—新近纪沉积物源区远近变化的基础上，以多条野外露头剖面为界线点，结合天山隆升时间参数，进一步修正天山隆升时间与分布范围，进而为南北各盆地沉积物源区的确定提供了良好的佐证。

前人对天山南北多个地区中新生代沉积古流向进行了研究^{[48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56]}，在准噶尔盆地南缘乌苏—沙湾—石河子南部，万延周^[48]等由古流分析数据认为下侏罗统八道湾组和中侏罗统西山窑组古流以北东、西向为主，表明伊林哈比尔尕山应为其主物源区，下侏罗统三工河组古流向主要为南南西和南东向(图 3)。在后峡、头屯河地区，郭召杰等^[49]认为早—中侏罗世的古流向均向北(图 3)，表明在早—中侏罗世后峡是与准噶尔南缘头屯河地区相连的同一盆地，准噶尔南缘沉积盆地的南部边缘至少在后峡地区，比现今看到 的范围和规模要大的多。在吐哈盆地、博格达山地区，章惠^[50]、李玮^[51]、张传恒^[52]、薛良清等^[2]认为从早侏罗世—中侏罗世西山窑沉积早期，吐哈盆地南北缘的古流向呈现北和南东2个不同的方向，表明物源来自盆地南侧觉罗塔格山和北西盆缘两侧(图 3)。此时，古水流均指向博格达地区，表明博格达山并未隆起，相反是汇水区，表明准噶尔盆地和吐哈盆地在早—中侏罗世时是连通的。中侏罗世晚期—晚侏罗世，昌吉南部古水流为由南向北^[53]，阜东地区古水流为东南—西北方向^[54]，表明沉积物源分别来自北天山和初步隆升的博格达山(图 3)。白垩纪，吐哈盆地西北缘、博格达山北缘均显示向北古水流，博格达山南侧则显示为向南方向的古水流，表明此时博格达山已强烈隆升，分割了准噶尔盆地和吐哈盆地^{[51, 52]}(图 3)。

图 3 天山南北侏罗纪—新近纪古水流方向平面图 Fig. 3 The palaeocurrent direction of Jurassic-Neogene in Tianshan

图选项

南天山前库车坳陷古水流的研究较少，陈戈^[55]认为在拜城北部—轮台西北部地区，早白垩世古水流主要为向南、东南及西南方向，北部物源主要来自于天山(图 3)。张志亮^[56]等认为克拉苏河地区古近系库姆格列木群沉积时古水流方向为北东东—南西西向，至苏维依组沉积时，流向变为北北东—南南西向。新近系吉迪克组至库车组下段，古流向均为北北西—南南东向，但逐渐偏东(图 3)。笔者对库车河剖面侏罗系—下白垩统沉积砂岩中层理的倾角倾向和岩层产状等进行了多点测量，对多组数据进行统计分析，计算并绘制出古水流流向的玫瑰花图，为该区的古流向研究提供参考数据。认为库车河剖面下侏罗统阿合组沉积古水流的方向为南偏西7°，阳霞组沉积古水流的方向为南偏东2.5°，下白垩统巴西改组沉积古水流的方向为南偏东1°，下白垩统巴什基奇克组沉积古水流的方向为南偏东8°(图 3)。古流向的逐渐偏向东方，暗示天山在此处的隆升是由东部向西部过渡的。

天山为一典型的复合型造山带，分别经历了古生代初始造山和晚中生代—新生代再造山过程^[38]。李忠等^[57]通过碎屑锆石U-Pb年龄构成分析表明，天山南北的山盆构造分异活动可划分为4个阶段：中晚三叠世—中侏罗世平稳或渐弱，天山主分水岭位于南天山；晚侏罗世—早白垩世天山区域整体抬升剥露加剧，并伴随主分水岭相对北移；晚白垩世—古近纪相对较弱，而新近纪再度活跃并达到最强，南、北天山强烈隆升，分水岭各成系统。前人^{[38, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68]}运用磷灰石裂变径迹测年技术，分析了天山在不同地区的隆升时间。笔者对这些数据进行了统计与整理^[42](表 3)，依据表 3中的天山在不同地区隆升时间，编制了新疆地区中新生代天山隆升时间顺序与隆升范围平面图^[42](图 4)。由图可知，天山并非同一时间的隆升，而是按照时间先后顺序隆升。中生代以来，天山的隆升同样可划分为4个阶段，隆升的山体范围两小两大：①第一期隆升发生在距今220~180 Ma的晚三叠世—早侏罗世，最早隆升地点在昭苏—伊宁一线的中天山和奎屯南至玉希莫勒盖达坂地区，以及塔里木盆地北缘的库鲁克塔格山的兴地、辛格尔地区，山体隆升范围较小；②第二期隆升发生在距今约150~100 Ma的晚侏罗世—早白垩世，主要的隆升地点位于中天山琼博拉森林公园、北天山玛纳斯河上游—博格达山、南天山独库公路欧西达坂等地区，以及塔里木盆地北缘的库鲁克塔格山的北部地区，该时期的山体隆升范围较大。该时期的隆升，揭开了天山南北盆地开始分异的序幕；③第三期隆升发生在距今96~46 Ma的晚白垩世—始新世，山体隆升范围比较小，隆升地点主要位于北天山的头屯河及乌库公路后峡地区、南天山库车坳陷北部捷斯德里克背斜等地区、库鲁克塔格山西缘的库尔勒东部地区，以及吐哈盆地南部觉罗塔格山的雅满苏地区；④第四期隆升发生在距今25 Ma以来的中新世至第四纪，该时期可以说是天山全面隆升时期，并逐步形成现今的天山形态(图 4)。

注：图中的虚线为推测的相应时代天山隆升范围 图 4 中生代以来天山隆升顺序平面图(据高志勇等[42]，有修改) Fig. 4 The uplift sequence of the Tianshan Mountains (after Gao et al.[42],modified)

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中生代以来，天山的第一期隆升发生在距今220~180 Ma的晚三叠世—早侏罗世的晚印支运动，隆升地区主要在昭苏—伊宁一线的中天山、奎屯南至玉希莫勒盖达坂地区，以及塔里木盆地北缘的库鲁克塔格山的兴地、辛格尔地区。新疆区早侏罗世位于古亚洲大陆南部边缘，区内地形与现今相比平缓得多，古 天山可能处于中低山、丘陵状态。天山南北大型沉积盆地有准噶尔—吐哈、伊宁、塔里木北缘等盆地，盆地为菱形或梭形，近东西向分布。山丘之间和山丘与大盆地之间又分布着众多中、小型盆地^[39]。盆地在印支运动之后处于相对稳定、单一的沉积构造背景，准噶尔盆地基本上为北浅南深的箕状盆地，吐哈盆地为近东西向的长条形，古地势南高北低，沉降沉积中心位于盆地北部。塔里木北缘发育一近东西向大型沉积盆地，沉积沉降中心分别在库车坳陷和罗布泊以北地区，盆地内地势北深南浅。 早侏罗世—中侏罗世早期，准噶尔盆地和吐哈盆地沉积巨厚，分布范围广阔。南北天山之间的伊宁、昭苏、焉耆、库米什盆地等不同程度的发育早侏罗世—中侏罗世早期地层，特别是伊宁盆地和焉耆盆地，此套地层巨厚，并有钻井揭露^[18]。

早侏罗世早期是天山南北两侧盆地内巨厚的砂砾岩储层形成期(图 5)，冲积扇—河流相砾岩夹砂泥岩广泛分布于准噶尔、吐哈、三塘湖、焉耆、库米什、博乐等盆地的八道湾组底部。塔里木盆地库车坳陷早侏罗世早期，发育阿合组辫状河沉积的砂砾岩。该时期为温暖潮湿型气候，准噶尔盆地、吐哈盆地及库车坳陷南部发育广泛的滨浅湖、沼泽沉积^[39]。早侏罗世晚期—中侏罗世是烃源岩重要形成期，天山南北湖盆扩张明显，烃源岩沉积范围宽广。侏罗纪烃源岩发育期长，煤层厚度大，成煤时间存在南北差异。北疆从早侏罗世早期开始—中侏罗世早期，以八道湾组、西山窑组为主要含煤地层。吐哈盆地中侏罗世晚期的三间房组、七克台组局部地区发育薄煤层或煤线。南疆地区从早侏罗世晚期至中侏罗世晚期的克孜勒努尔组都有煤层，以下统上部阳霞组为主要含煤地层。中侏罗世中晚期，天山南北主要为湖泊相沉积。北疆的准噶尔盆地、吐哈盆地连通为统一的泛湖盆，南疆的库车坳陷、北部坳陷东部、焉耆盆地等组成统一的泛湖盆，天山内部的伊宁盆地同样处于湖水面宽广时期(图 6)。

图 5 早侏罗世早期天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 5 Early Jurassic to the Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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图 6 中侏罗世天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 6 Middle Jurassic Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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总体而言，以中天山为界，北部的准噶尔—吐哈地区的基底由阿尔泰增生褶皱带和哈萨克斯坦板块东延部分组成，自印支运动开始准噶尔盆地就发育成大型陆相坳陷盆地，早—中侏罗世盆地继承性发展成为我国北方最大的侏罗纪盆地。中天山南部基底由塔里木克拉通和天山增生褶皱带组成，包括塔里木、伊宁、焉耆等盆地。持续的沉降使本区各盆地具有更大的地层厚度和更发育的湖相泥岩，成为我国北方侏罗系烃源岩最发育地区^[39]。由于该时期天山的隆升范围较小，整个中天山以东地区，包括准噶尔—吐哈盆地、库车坳陷与北部坳陷东部地区、焉耆盆地以及其他小型盆地还处于较为统一的沉积演化阶段。

第二期隆升发生在距今约150~100 Ma的晚侏罗世—早白垩世，该时期也是天山南北两侧的盆地沉积演化产生分异的转型期。受早燕山运动影响，山体隆升范围较大，北天山持续隆升并向东延伸，博格达 山开始大规模隆升，南天山中段、东段与库鲁克塔格山也开始大规模隆升(图 7)。博格达山的隆升开始使北疆的准噶尔盆地与吐哈盆地沉积演化产生了分异，同时，南天山与库鲁克塔格山的隆升也使南疆和北疆盆地的沉积环境演化产生了分异。

中侏罗世晚期—晚侏罗世，中国北方气候不断变热、变干，沉积区域与前期相比有所缩小，沉积以杂色和红色占主导地位^[18]。早燕山运动造成盆地区域抬升，博格达山的隆升使准噶尔盆地与吐哈盆地分割为两个盆地(图 7)。准噶尔盆地西北部则大幅度隆升， 缺失中侏罗统上部和上侏罗统，东部中侏罗统上部和上侏罗统相对发育。博乐盆地、后峡盆地、柴窝堡盆地等均有分布。吐哈盆地中侏罗统上部和上侏罗统巨厚，沉降中心在吐鲁番坳陷，均以大套杂色、红色砂泥岩为特点。伊宁盆地和昭苏盆地中侏罗统上部和上侏罗统在地表出露零星，但钻井皆钻揭该套地层。焉耆盆地西端的干草湖一带、库米什盆地等均有出露^[18]。齐古组在准噶尔盆地与中侏罗世晚期沉积范围相当，主要为河流相—滨浅湖亚相沉积，紫泥泉子以东普遍发育凝灰岩。 吐哈盆地分布范围较小，主要在台北坳陷，为滨浅湖亚相沉积。喀拉扎组沉积时期，准噶尔盆地主要为冲积扇—季节性河流沉积^[69]，吐哈盆地台北凹陷西部岩性相对较细，为河流相及滨浅湖亚相沉积^[18]。晚侏罗世随着南天山、库鲁克塔格山的进一步隆升，库车坳陷与北部坳陷东部地区古气候炎热干燥，湖泊迅速萎缩，沉积范围大面积缩小^[39]，各地区以季节性河流相的红色砂砾岩沉积为主^[29]。

图 7 晚侏罗世天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 7 Lately Jurassic Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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早白垩世早期，北天山继续隆升并向东延展，博格达山、南天山及库鲁克塔格山的隆起，导致准噶尔盆地边界北移、库车坳陷的边界南移，沉积物源发生明显变化(表 2)，各盆地的古气候特征也发生变化，盆山格局也随之发生改变，此阶段可以与欧亚板块南缘拉萨地块的拼合作用相对应，是天山南北两侧盆地由局部张性构造背景开始向局部挤压构造背景转变的重要时期^[70]。早白垩世早期，天山南北各盆地沉积了一套砂砾岩，在准噶尔盆地表现为下白垩统底部砾岩，库车坳陷表现为下白垩统亚格列木组底砾岩沉积。之后，大规模的湖侵发生，准噶尔盆地表现为吐谷鲁群宽而浅的湖盆沉积为主，湖盆沉积范围较晚侏罗世时期稍有扩大。吐谷鲁群岩性主要为湿润气候环境下沉积的灰绿色、黄绿色泥岩、砂质泥岩等，并含有大量动植物化石，是烃源岩的发育时期。南天山前库车坳陷气候干旱，舒善河组—巴西改组发育红色的湖相泥岩与三角洲沉积(图 8)。中天山的伊宁盆地、南天山的焉耆盆地可能也以湖泊沉积为主。早白垩世，准噶尔盆地、库车坳陷沉积演化产生了分异，准噶尔盆地在早白垩世有烃源岩发育，但是储层的分布范围较小^[5]。此时的库车坳陷气候干旱炎热(表 1)，先前统一的 宽浅型湖泊的湖平面下降，导致早先沉积的宽浅型湖泊出现了分化，在古天山前出现了多个小型湖泊。天山前季节性河流沉积大规模出现(图 9)，河 流进入小型湖泊后也可形成大量的小型季节性河流三角洲，塔里木盆地北部形成了大面积分布的巴什基奇克组砂岩，该时期是储层的重要发育时期^[29]。晚白垩世在准噶尔盆地沉积了上白垩统东沟组的红色砂砾岩，准噶尔盆地东部、西部均不同程度缺失上白垩统，残余厚度仅限于盆地中央，邻近盆地如柴窝堡、吐哈、塔里木、柴达木和酒西盆地等不同程度缺失上白垩统^[70]。

图 8 早白垩世早期天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 8 The Early Cretaceous Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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图 9 早白垩世晚期天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 9 Late Early Cretaceous Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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第三期隆升发生在距今96~46 Ma的晚白垩世—始新世，山体隆升范围比较小，隆升地点主要位于北天山的头屯河及乌库公路后峡地区、南天山库车坳陷北部捷斯德里克背斜等地区，库鲁克塔格山西缘的库尔勒东部地区，以及吐哈盆地南部觉罗塔格山的雅满苏地区(图 10)。该时期天山南北两侧盆地的沉积出现了显著的不同，北天山前的准噶尔盆地是紫泥泉子组砂砾岩储层与其上覆的安集海河组烃源岩发育时期，而南天山前的库车坳陷是古近系库姆格列木群膏盐岩有效盖层和苏维依组砂岩储层^{[30, 37]}的重要发育时期(图 10)。

图 10 古近纪早期天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 10 Early Paleogene Tianshan uplift area to its north and south in sedimentary facies characteristics

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准噶尔盆地以陆相沉积为主，古新世至始新世普遍发育红色沉积，湖区范围很小。古近系紫泥泉子组发育沉冲积扇、扇三角洲等砂砾岩沉积，在山前带形成4个扇三角洲朵状体。其中，西湖—独山子与吐谷鲁—玛纳斯为砂体主要沉积区，而霍尔果斯与呼图壁则为次要发育区。安集海河组沉积时期，由于湖平面的快速上升，灰绿色泥岩较发育，扇三角洲的扇体规模较紫泥泉子组变小^[19]。古近纪早期，库车坳陷进入新的沉积阶段，海水多次由塔西南入侵至库车坳陷西部，形成海湾潟湖相膏盐岩、膏泥岩和泥岩沉积(图 10)，巨厚的膏盐岩成为库车坳陷最好的一套盖层，对盐下深层大规模天然气的保存发挥了重要的作用。始新世—渐新世的苏维依组沉积时期，库车坳陷演化为内陆湖相沉积，砂泥岩的沉积范围较库姆格列木组沉积时期广^[21]。

第四期的隆升发生在距今25 Ma以来的中新世至第四纪，该时期可以说是天山全面隆升时期，并逐步形成现今的天山形态。天山南北两侧的盆地分化较为彻底，北疆的准噶尔盆地、吐哈盆地，南疆的库车坳陷、焉耆盆地等均进入了各自的沉积演化过程(图 11，图 12)。该时期也是新生代储层形成的重要时期，北疆的准噶尔盆地新近系沙湾组与南疆库车坳陷新近系吉迪克组的底部均发育大规模的砂砾岩储层，并有较丰富的油气发现。

图 11 新近纪早期天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 11 Early Neogene Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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图 12 第四纪天山隆升范围及其南北沉积充填特征 Fig. 12 Quaternary Tianshan uplift area to its north and south sedimentary facies characteristics

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新近纪以来，印度与亚洲板块碰撞的远程效应^[71]，使天山造山带再次活跃，天山地区发生快速地壳缩短和强烈的逆冲推覆，在两侧形成与陆内造山带相关的再生前陆盆地。准噶尔盆地南缘新近系沉积巨厚，天山山脉及盆地南缘发生快速隆升，形成大规模的前陆冲断带^[49]。中新世至上新世初期，整个天山开始剧烈隆起，盆地则进一步沉降扩大。上新世中晚期—第四纪气候干旱，降雨量减少，山前发育大面积的冲积扇砾石沉积^[72]。再向前发育大面积季节性辫状河—曲流河沉积，盆地腹部则是广泛的沙漠沉积。该时期湖盆变小而浅，最后分隔为几个小而孤立的浅水和半咸水湖泊(图 11，图 12)。新近纪—第四纪库车盆地周边山体剧烈上升，盆地边缘的冲积扇、季节性河流发育，向盆地输入大量碎屑物质。在塔里木盆地北部，由西部的柯坪—乌什向东至库尔勒，由北部南天山向南至阿拉尔—塔里木乡及其以南的广大区域，发育大面积的季节性河流与沙漠(风成)沉积体系，在此广大区域内发育了塔里木河、渭干河、卡普沙良河、库车河、迪那河等多条季节性河流沉积。焉耆盆地内发育开都河—博斯腾湖的河流—三角洲—湖泊沉积体系(图 12)。

中新生代天山的4阶段隆升控制了北疆与南疆各盆地烃源岩、储层及盖层的重要形成期与分布范围。

第一阶段，晚三叠世—早侏罗世天山隆升范围较小，中天山以东的准噶尔—吐哈盆地、库车坳陷与北部坳陷东部地区、焉耆盆地以及其他小型盆地处于统一的沉积演化阶段，该时期也是下侏罗统储层与中侏罗统烃源岩形成的重要时期。

第二阶段，晚侏罗世—早白垩世天山山体隆升范围较大，南天山与库鲁克塔格山的隆升使南疆和北疆盆地产生了分异，北疆内博格达山的隆升使准噶尔盆地与吐哈盆地的沉积演化产生了分异。该时期北疆是上侏罗统砂砾岩储层与白垩纪湿润气候环境下烃源岩的形成期，南疆盆地则主要是白垩纪干旱气候环境下砂砾岩、特别是巴什基奇克组储层的重要形成期。白垩纪以来，北湿南干的古气候差异、北天山隆升幅度高于南天山造成的准南盆深库车盆浅以及此基础上的沉积相差异是控制该阶段天山南北生储盖组合差异的主要原因。

第三阶段，晚白垩世—始新世山体隆升范围比较小，天山南北两侧盆地的沉积出现了显著的不同，北天山前是砂砾岩储层与湖相烃源岩发育时期，南天山前则是海湾潟湖相膏盐岩有效盖层和砂岩储层的重要发育期。

第四阶段，中新世至第四纪天山南北两侧的盆地分化较为彻底，北疆的准噶尔盆地、吐哈盆地，南疆的库车坳陷、焉耆盆地等均进入了各自的沉积演化过程。

致谢 此文的完成得到了邓胜徽教授、卢远征高工的帮助，同时审稿专家也提出了宝贵的意见与建议，在此深表谢意！