由28个台站组成的宽频带地震台阵，横跨整个天山造山带及其与塔里木盆、准噶尔盆地的盆山耦合区域进行地震观测，观测天山造山带上地幔的各向异性。地震台阵的观测系统由英国GURALP公司的GMT-40三分量宽频带地震仪和美国REFTEK公司的72A系列或130系列数字地震记录系统构成，是当今世界上流行的配置，保证了高质量的观测数据。从2002年9月至2003年9月，经过历时13个月的连续观测，获得了一批可靠的地震波形数据，从中选取了震中距在85°-145°范围内波形清楚的SKS或者SKKS震相（震级一般在6.5级以上），或者震源深度200km以上，震中距在40°-82°范围内的直达S波。利用这些远震剪切波波形计算了剪切波分裂的快波偏振方向和延迟时间，并对每个台站的多个分裂结果采用堆叠方法（Stacking Method）求出一个最后的结果。 天山造山带南部的快波偏振方向为NWW-SEE，往北逐渐变成NEE-SWW，天山造山带与塔里木盆地和准噶尔盆地的交接地带的快波偏振方向均有变化。快慢波之间的延迟时间在0.65～1.48s之间，平均值0.97+/-0.15s，最大值出现在造山带中部，而且分别往塔里木盆地和准噶尔盆地方向逐渐减小。横跨天山造山带的分裂在上地幔里有75-182km的各向异性层厚度，平均为112km，其中天山山脉中部的各向异性层最厚，可达约182km，到南缘减小到约92km，到北缘减小到约为75km。天山造山带各向异性的快波偏振方向基本上平行于天山造山带的构造走向，预示着地壳形变和岩石圈地幔应变之间的垂直耦合，表明有一百多千米厚的上地幔卷入了碰撞变形，并产生了天山山脉。而其从南到北则呈逆时针变化，则可能与天山东西两端的构造变形和地壳缩短之间的差异有关。不同台站快波方向的一致性表明天山造山带下面的各向异性是相对简单的，地震事件剪切波分裂参数作为反方位角函数的变化不大，可以认为天山造山带的各向异性层不存在分层的情况。台阵南北两端的台站与其他台站在快波方向上的改变，可能是塔里木块体和准噶尔块体分别向天山山脉碰撞俯冲造成的。观测到的分裂参数与形成天山造山带的碰撞构造导致的上地幔各向异性相符合。