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早在古生代时期，天山就已经是横亘亚洲大陆一条规模巨大的聚合带，晚新生代受印-藏板块碰撞影响，天山再度复活隆升，在其两侧形成再生前陆盆地。天山北缘沉积一套连续完整的陆相沉积层序，沉积层序记录了天山的隆升过程。沉积层序连续没有间断，是开展磁性地层研究的有利条件。
为恢复天山隆升历史，本项研究沿天山北缘塔西河剖面新近系厚达～2600m地层，自下而上由沙湾组至西域组在445个采样点系统采集1300个样品(通常每个样品点采集三个样品)。从三套样品中选择了一套大小均一、保存完好的样品进行系统热退磁实验。为选择合理的磁清洗方案，首先在天山北缘塔西河剖面新近系不同层位选择了18个样品进行了岩石磁学分析和热退磁先导实验。岩石磁学研究表明，天山北缘塔西河剖面新近系可划分为湖相沉积型、河流相沉积型和冲积扇沉积型三种主要类型，分别对应于剖面的下部(沙湾组)、中部(塔西河组和独山子组)和上部(西域组)，其中湖相沉积岩石磁学性质复杂，除与沉积物物源密切相关外，还受还原条件下磁性矿物的溶解作用、原地磁性矿物自生或成岩作用以及生物活动的影响，湖相沉积天然剩磁强度为10-3～10-2A/m，主要载磁矿物有磁铁矿、赤铁矿及胶黄铁矿/磁黄铁矿，高矫顽力硬磁矿物占有较大比重，磁性矿物粒度较细，由假单畴和单畴(PSD+SD)或单畴和超顺磁(SD+SP)混合组成；河流相沉积天然剩磁强度为10-2～10-1A/m，主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿，磁性矿物粒度为假单畴PSD，在450～580℃可获得稳定的特征剩磁方向，特征剩磁载磁矿物为磁铁矿；冲积扇沉积天然剩磁强介于湖相和河流相沉积之间，主要载磁矿物也为磁铁矿和赤铁矿，在580～680℃获得稳定特征剩磁方向，特征剩磁载磁矿物为赤铁矿，磁性矿物为假单畴(PSD)。
本研究全部热退磁样品在中国科学院地质与地球物理研究所古地磁实验室使用MMTD60退磁仪进行逐步热退磁，每步热退磁后样品的剩磁在2G-755R超导磁力仪上测试。获得各个样品不同温度点三轴坐标系下的剩磁强度，应用主向量分析法求取特征剩磁方向，并应用古地磁极计算公式计算出虚地磁极经纬度。综合考虑虚地磁极纬度(VGP)、倾角和偏角大小，在天山北缘塔西河剖面新近系共分离出36个正极性带和35个反极性带。将极性倒转序列与标准极性年表进行对比，同时结合剖面塔西河组孢粉研究，确定各个层位的年龄，标定出剖面底部年龄为～25Ma。从获得的沉积速率-深度曲线来看，沉积速率由慢而快逐渐加速，曲线呈双曲线型，符合前陆盆地沉积典型模式。～25-8Ma相当长的时间尺度内，沉积速率稳定在～0.07mm/yr，此阶段属前陆造山的平静期；在～8Ma出现沉积加速，地层中有砾岩层出现，沉积速率～0.17mm/yr，～8Ma是天山开始复活隆升的时间；在～3Ma再次加速，出现大粒径西域砾岩，沉积速率～0.28mm/yr，该阶段天山隆升再次加速是由于构造和气候共同作用的结果。综合生长地层和磁性地层研究，应用平衡剖面计算第一排冲断褶皱带的齐古背斜现今长度16.13km，原始长度19.0km，剖面的最小构造缩短量为2.88km，缩短率为15.1﹪，根据其变形时间为8～0Ma，持续变形时间为8Ma，得其缩短速率为0.36mm/yr。第二排冲断褶皱带的吐谷鲁背斜现今长度18.88km，原始长度24.75km，剖面的最小构造缩短量为5.88km，缩短率为23.7﹪，根据其持续变形时间2～1Ma，计算缩短速率为2.94～5.88mm/yr。无论从构造缩短率还是从缩短速率来看，第二排冲断褶皱带都比第一排大，说明第二排冲断褶皱带的构造活动强度更为强烈。