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挤压构造背景下活动造山带的构造隆升及其环境效应一直是地学研究的一个热点。前陆盆地陆源沉积序列蕴含了毗邻造山带丰富的构造隆升与气候变化信息。前陆盆地这套沉积序列在剖面上常呈现向上变粗的趋势,粗粒相沉积普遍出现在沉积序列的上部,其究竟指示造山带尺度的构造隆升,还是区域乃至全球气候变化导致侵蚀增强的结果,一直备受关注,现有的构造成因说或者气候驱动论是相关学者争论的对象,没有定论。天山作为远离大陆边缘的陆内挤压造山带,其南北两麓前陆盆地接受了厚达5000m的新生代沉积,并具有向上变粗的特征。这套新生代沉积的上部普遍为一套冲洪积扇相、灰色或黑灰色的磨拉石建造,由黄汲清等人在天山南麓库车河附近盐水沟一带首次命名为西域砾岩。目前,前人对天山山麓晚新生代沉积序列的研究主要集中于磁性地层年代学和沉积学特征等方面。本文在前人研究的基础上,选取项目组已经建立磁性地层年代框架的乌鲁木齐河剖面(~6.8-3.3 Ma)与塔西河剖面(~8.1-2.0 Ma),开展了重矿物组合与碎屑锆石U-Pb年代学等方面的分析工作。基于获取的数据,本文解析了研究剖面记录到的天山北麓晚新生代陆源沉积物源的变化,并结合天山地区古环境演变历史进一步分析了导致物源变化的驱动机制。论文期望为解释天山山前向上变粗的陆源沉积序列的成因提出一点新认识。论文取得的主要认识如下:(1)重矿物分析结果显示,乌鲁木齐河剖面碎屑沉积组分以基性火山岩成分为主,变质岩为辅,沉积环境为氧化环境,地层中存在三种重矿物组合:样品WZ1-WZ7(~5.8-4.2Ma)的优势矿物为钛铁矿-赤褐铁矿-绿帘石-榍石,特征矿物为重晶石;样品WZ8-WZ10(~2.7-1.0Ma)的优势矿物为钛铁矿-赤褐铁矿-绿帘石-磁铁矿,特征矿物为角闪石;样品WZ11-WZ12(~0.6-0.5Ma)的优势矿物为赤褐铁矿-钛铁矿-绿帘石-磁赤褐铁矿-白钛石,特征矿物为角闪石-锆石-磷灰石-锐钛矿。重矿物特征指数则表明,碎屑沉积物源区的麻粒岩或角闪岩含量丰富。塔西河剖面碎屑沉积组分以基性火山岩成分为主,变质岩为辅,中酸性岩浆岩(锆石、电气石、金红石、磷灰石)组分较少,沉积环境为氧化环境,地层中存在两种重矿物组合:样品TXZ5-TXZ8(~6.64-3.83Ma)的优势矿物为赤褐铁矿-钛铁矿-绿帘石-磁铁矿;样品TXZ2-TXZ4(~3.37-2.34Ma)的优势矿物为赤褐铁矿-绿帘石-铬铁矿-磁赤褐铁矿,特征矿物有石榴子石-白钛石-铬尖晶石;TXZ0-TXZ1(~1.74-1.57Ma)的优势矿物为赤褐铁矿-绿帘石-磁铁矿-铬尖晶石,特征矿物有石榴子石-白钛石-铬尖晶石。重矿物特征指数表明,其源区内片岩、角闪岩和麻粒岩含量高。(2)基于碎屑锆石U-Pb年龄谱分析结果与多维度标度分析图,乌鲁木齐河剖面的锆石年龄区间主要有~250-300Ma、~300-340Ma、~340-400Ma、~400-500Ma,其中地层样品WZ4、WZ8、WZ9的年龄分布特征相似,锆石年龄区间主要集中于~250-300Ma或~300-340Ma,随着时间推移,~250-300Ma区间的锆石年龄组分在不断输入,而~300-340Ma区间的锆石年龄组分含量在不断下降。WZ1、WZ11的锆石年龄分布特征与其他样品存在明显差异,样品WZ1中的锆石年龄区间集中于~250-300Ma,其他区间的锆石年龄组分含量均在下降;样品WZ11中~400-500Ma成为主要年龄区间,而~250-300Ma、~300-340Ma、~340-400Ma等年龄区间比重不分上下。多维度标度图也显示出WZ1和WZ11的分布较分散。基于碎屑锆石U-Pb年龄谱分析结果与多维度标度分析图,塔西河剖面的锆石年龄区间主要有~170-200Ma、~295-315Ma、~315-335Ma、~415-425Ma、~460Ma。整个塔西河古地磁剖面中,锆石样品的年龄谱都呈现为双峰,主峰值位于区间~295-315Ma或~315-335Ma,变化不明显,但次峰具有明显变化。TXZ2、TXZ3、TXZ6、TXZ8的次峰均介于~415-425Ma,而TXZ0的次峰为~460Ma。多维度标度图也显示,TXZ0的分布较分散。(3)基于Kolmogorov-Smirnov非参数检验法,本文验证了以上乌鲁木齐河剖面与塔西河剖面晚新生代地层样品间差异的显著性,结合已建立的磁性地层年代框架,认为乌鲁木齐河剖面沉积物源在~5.8-4.6Ma和~2.6-0.5Ma发生变化,塔西河剖面沉积物源在~1.93-1.57Ma发生变化,这表明两个剖面均自~2.0 Ma存在沉积物源的改变。基于天山第四纪冰川作用历史,认为此次物源调整可能与天山第四纪早期冰川强烈侵蚀有关。进一步利用乌鲁木齐河流域的5个基岩样品的锆石U-Pb年龄数据,基于DZMix和DZMds模拟分析结果,发现在乌鲁木齐河剖面中,~5.8-2.6Ma期间沉积物源主要来自天山主脉,而~2.6 Ma之后后峡断陷带的沉积输入显著增大。结合乌鲁木齐河源区自然地理条件,特别是前人对其抬升历史的认识,认为南山隆起带自第四纪以来的抬升扩展导致后峡地区成为山前沉积的一个重要物源。