明确中生代以来天山隆升的时间顺序、隆升范围,及其与南北两侧盆地的沉积演化关系,是天山两侧准噶尔盆地、吐哈盆地与塔里木等盆地原型恢复研究的重要需求。通过分析大量磷灰石裂变径迹测年数据,定量计算反映物源区远近变化的砾石搬运距离,以及分析天山南北主要盆地类型、沉积充填与古气候变化,认为中新生代天山存在晚三叠世-早侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世-始新世、中新世-第四纪的四期阶段隆升。在该基础上,编制了早侏罗世早期-第四纪的天山隆升范围与其南北盆地的沉积充填演化图,认为中新生代天山按照时间先后顺序隆升,可划分为晚三叠世-早侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世-始新世、中新世至第四纪等4个阶段,山体隆升的范围为两小两大。第一阶段天山隆升范围较小,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。第三阶段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,南天山前则是海湾澙湖相膏盐岩有效盖层和砂岩储层的重要发育期。第四阶段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。由此,明确了天山南北两侧各盆地储层、烃源岩及盖层的重要形成期与天山隆升的关系,对有效拓展油气勘探范围有所启示。