新生代地球上最重要的造山事件是印度板块与欧亚板块的碰撞,这导致了“世界屋脊”青藏高原的形成。青藏高原是世界上现存的最大、最高的造山带,对其形成演化历史和机理的研究无疑会增加人们对地球演化动力学机制的理解。然而,对新生代青藏高原的隆升历史和机制的认识仍然有很多争议。青藏高原的隆升被认为对新生代全球气候变化、亚洲季风形成、亚洲内陆干旱化有重要影响。塔克拉玛干沙漠是亚洲内陆最大的沙漠,是全球风尘系统重要的组成。其诞生时限是亚洲内陆干旱化的重要标志性事件,但关于其诞生的时限有几万年到7 Ma等不同观点。青藏高原持续隆升和向北扩展使得其北部边界造山带逆冲于塔里木地块之上,造就了巨型的盆山系统,导致大量的新生代沉积物堆积于西昆仑前陆盆地中。这些沉积物不仅记录了青藏高原隆升的历史,也是研究亚洲内陆气候变化,尤其是以塔克拉玛干沙漠诞生为代表的极端干旱化历史的绝佳材料。对其进行系统的沉积学、年代学研究对恢复青藏高原北缘构造隆升和亚洲内陆干旱化的历史,以及揭示构造-沉积-气候变化的联系有重要意义。本研究首先瞄准在塔里木西南缘西昆仑前陆盆地阿尔塔什地区磨拉石建造中新发现的火山碎屑岩,对其进行了沉积学、岩石学、地球化学和年代学特征研究,以获取其物源信息并反演其源汇过程。该火山碎屑岩序列的岩性特征可以分为上段和下段。下段以斜层理和平行层理发育的凝灰质砂岩为主,夹砾岩层;上段为块状、混杂的集块岩。岩石学观察表明,这些火山碎屑岩以粗面质和响岩质碎屑为主。地球化学研究揭示这些火山碎屑岩属钾质-超钾质系列,富集大离子亲石元素,轻稀土元素,并明显亏损高场强元素。透长石和黑云母的40Ar/39Ar和锆石U-Pb定年结果显示这些火山碎屑喷发年龄为～11 Ma。以上多重证据显示西域砾岩中的火山碎屑岩来源于帕米尔高原的Dunkeldik火山岩带。碎屑岩的下段可能是该火山岩带在相对长一段时间(几十万年)内的喷发事件的沉积响应;而火山碎屑岩的上段则可能是一次火山喷发事件导致了火山体的山体滑坡,并以碎屑崩塌流、火山泥石流的形式搬运到沉积区的产物。通过落差和运移距离的估算,认为阿尔塔什火山泥石流在迄今已知的世界上同类泥石流中可能是运移距离最远、流动性最强的。将该运移距离与经验数据进行对比后,本研究认为该火山泥石流之所以具有如此大的搬运距离,可能受控于其所在的地形和构造环境,即由于西昆仑山中新世持续隆升,在～11 Ma时,Dunkeldik和阿尔塔什之间形成了一个贯穿的长峡谷,使得该火山泥石流能在到达阿尔塔什冲积扇之前以隧道流的方式长距离运移。基于上述火山碎屑岩的年代限定,本研究对西昆仑前陆盆地新生代陆相地层进行了磁性地层学的研究,获得了该区的地层年代框架,以及一些重要地质事件发生的时间节点。结果表明,在～35.5-33 Ma,帕米尔-西昆仑地区发生了明显的构造隆升,这可能导致了塔里木西南缘前陆盆地中地层的沉积间断,及其随后的沉积物粒径的变粗,并使塔里木盆地中部隆起区开始接受沉积。在～27-26 Ma时,研究区新一期的构造活动开始,其中喀喇昆仑断裂和喀什-叶城转换带的活动可能导致了帕米尔高原快速向北楔入。这个时段帕米尔高原强烈的构造隆升,可能阻隔了西部水汽进入塔里木盆地,导致了塔克拉玛干沙漠的诞生。高原的隆升一方面造成了亚洲内陆极端干旱化气候和塔克拉玛干沙漠的出现;另一方面,隆升引发的剥蚀作用为沙漠提供了丰富的物质来源,使得塔克拉玛干沙漠成为全球风尘系统的重要源区。在渐新世-中新世之交(～23 Ma),区域构造活动加剧、全球气候变冷和副特提斯海的撤退可能对亚洲内陆的进一步干旱化产生了重要影响,表现为塔克拉玛干沙漠的进一步扩大,准噶尔盆地和黄土高原地区风成沉积的广泛出现,以及太平洋粉尘通量的增加。在～15 Ma时,塔里木盆地西南缘西域砾岩大规模出现,与此同时,生长地层广泛发育,指示西昆仑与塔里木之间的挤压作用的加强,标志着类似现代的地质地貌格局已经基本建立。在～11 Ma时,帕米尔与塔里木之间相对运动或接近停止,此后塔里木和帕米尔可能整体一致向北运动。