《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Two-stage Jurassic tectono-geomorphological evolution of the Yili-Central Tianshan: Insights into its role in shaping the Mesozoic-Cenozoic Landscape
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侏罗纪西天山构造地貌演化研究中，通过整合碎屑锆石与磷灰石U-Pb年代学及微量元素数据，揭示该区存在早侏罗世隆起期（北部伊犁盆地沉积物源受限）与晚早侏罗世至侏罗纪晚期平坦化期（巴颜喀拉克盆地持续高地形）。研究证实西天山两阶段演化模式，显示继承性 Mesozoic 结构对现代地貌的影响。
向敦峰|毛启贵|张志勇|刘松岩|David Chew|吴林|王楠|郭超|何阳|肖文娇
中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源与数字地质重点实验室，乌鲁木齐830011，中国
摘要
中国西部天山（CWTS）在侏罗纪时期的构造和地貌演化仍存在争议，不同的模型提出了区域性夷平和局部地形起伏两种观点。我们首次提供了来自伊犁盆地和巴彦布拉拉克盆地侏罗纪地层的碎屑磷灰石U-Pb地质年代学和微量元素地球化学数据集，并结合了之前发表的碎屑锆石U-Pb数据，以约束CWTS的侏罗纪构造地貌演化。研究结果表明，伊犁盆地北部的早侏罗世沉积物主要来源于北天山-北伊犁块体和中央伊犁块体，这反映了限制南部沉积物输入的地形屏障。到了早侏罗世晚期，这些屏障被侵蚀，使得来自南伊犁-中央天山的碎屑（460–400 Ma）能够到达伊犁盆地北部，表明地形起伏减小。相比之下，巴彦布拉拉克盆地在整个侏罗纪期间都显示出自南伊犁-中央天山的稳定来源，表明该地区持续存在较高的地形。这些发现揭示了伊犁-中央天山地区在侏罗纪时期的两阶段演化：早侏罗世由于强震带碰撞或蒙古-鄂霍次克闭合产生的远场应力导致近端沉积作用；随后在早侏罗世晚期至晚侏罗世期间发生区域性夷平，但南伊犁-中央天山地区仍有持续的地形起伏。伊犁-中央天山地区的两阶段构造地貌演化显示了从北向南、随时间推进的夷平过程，并表明中生代继承结构对现今地貌的至关重要影响。
引言
中亚造山带是地球上最广泛的增生造山系统之一，其中天山山脉沿塔里木盆地北部边缘形成了一个显著的高海拔区域（?eng?r等人，1993；Windley等人，2007）。该地区的地质记录显示，在古生代经历了长期的增生和大陆扩张，随后在中生代和新生代又经历了多次变形事件，进一步增加了其构造复杂性（De Grave等人，2007；De Grave等人，2013；Jolivet等人，2010；Yu等人，2014；Xiao等人，2015；Chang等人，2021；Guo等人，2022；Wang等人，2023；Wang等人，2024a）。同时，先前的研究表明，侏罗纪期间天山大部分地区形成了夷平表面，这对塑造该地区的现今地貌和差异性景观演化模式起到了重要作用（Morin等人，2019；He等人，2021a；Jiang等人，2023）。然而，天山地区的侏罗纪构造地貌演化仍存在广泛争议。例如，一些研究表明天山地区的侏罗纪地形并非完全平坦——基于热年代学（Dumitru等人，2001；He等人，2022；Yin等人，2023）、沉积学（Chen等人，2011；Morin等人，2018）和来源数据（Yang等人，2013；Fang等人，2015；Shen等人，2020；Wang等人，2022）的证据，指出北部和中部地区存在局部地形起伏。相反，其他观点认为侏罗纪期间在构造相对平静的条件下发生了持续的剥蚀和夷平过程，这由热年代学（Zhang等人，2016a，Zhang等人，2020；Yin等人，2018）和来源数据（Li和Peng，2010；Yang等人，2014；Wang等人，2015）记录所支持。保存在天山造山带前陆和山内盆地中的侏罗纪沉积序列为重建这一关键时期的地质演化提供了重要依据（Hendrix等人，1992；Morin等人，2018）。以往的研究主要集中在天山前陆盆地（如北塔里木盆地和南准噶尔盆地）的侏罗纪序列来源上，以约束当时的盆地-山脉配置（Wang等人，2015；Wang等人，2022；Han等人，2016a；Xiang等人，2023；Zhang等人，2025）。然而，关于内部盆地（如伊犁盆地和巴彦布拉拉克盆地）的了解相对较少，这导致我们对该地区侏罗纪构造演化的理解存在明显空白。
碎屑锆石U-Pb测年是一种成熟的来源分析和古排水重建方法（Lease等人，2012；Jia等人，2015，Jia等人，2021；Wang等人，2016；Chang等人，2022；Lu等人，2022），但这种方法存在沉积物再循环和锆石偏向长英质火成岩源的局限性。相比之下，碎屑磷灰石由于其在多种岩石类型中的普遍存在，提供了更优越的来源分辨率（Chew等人，2020；Xiang等人，2024）。当与能够区分源岩成分的微量元素地球化学结合使用时，两者可以提供非常精细的沉积物来源约束（Barber等人，2019；Chew等人，2020；Wang等人，2024b；Guo等人，2025）。本研究首次提供了来自伊犁盆地和巴彦布拉拉克盆地侏罗纪沉积单元的碎屑磷灰石U-Pb和微量元素数据。这些发现为了解盆地-山脉配置以及CWTS在侏罗纪时期的构造地貌演化提供了新的见解。
中国西部天山
天山造山带横跨中亚2500公里，位于北部的准噶尔盆地和南部的塔里木盆地之间，从中国西北部延伸至哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦（Windley等人，1990；Xiao等人，2013）。天山造山带具有向东汇聚、向西分散的独特结构特征（图1a）。在中国境内，该造山带通常被划分为……
采样策略
在这项研究中，我们在两个关键地点采集了十个砂岩样本：（1）伊宁次盆地的北部边缘（第1节；图1b和2a），以及（2）巴彦布拉拉克市东北部的一个深切峡谷（第3节；图1b和2b）。从伊宁次盆地获得了五个样本：YL-1和YL-2来自八道湾组下部，YL-3来自桑公河组下部，YL-4来自桑公河组上部，YL-5来自……
碎屑U-Pb测年和来源解析
由于我们的碎屑U-Pb数据集中几乎没有前寒武纪年龄数据，图4和补充表S2利用年龄分布总结了CWTS造山带的古生代岩浆活动历史，为来源分析提供了框架。根据主要构造边界及其与伊犁盆地的地理关系，我们将它们分为四个主要区域：北天山-北伊犁块体、中央伊犁块体、南伊犁-中央天山和南部……
早侏罗世沉积物的来源特征及其对CWTS地貌的影响
我们新的碎屑磷灰石U-Pb年龄数据，结合之前发表的碎屑锆石U-Pb数据，表明伊宁次盆地早侏罗世巴道湾组中的碎屑磷灰石和锆石主要来自晚泥盆世至早侏罗世（图5d、e和6c）。伊宁次盆地早侏罗世沉积序列中缺乏前晚泥盆世的磷灰石和锆石U-Pb年龄（特别是在约460–400 Ma范围内），这与……的岩浆记录形成鲜明对比
结论
我们基于伊犁盆地和巴彦布拉拉克盆地侏罗纪地层的磷灰石U-Pb地质年代学和微量元素数据，全面重建了CWTS的侏罗纪构造地貌演化。我们的研究结果揭示了两个明显的演化阶段：
早侏罗世：伊犁-中央天山地区存在显著的山脉，这些山脉起到了屏障作用，阻止了来自伊犁盆地两侧北部和南部源区的碎屑混合。
CRediT作者贡献声明
向敦峰：撰写——初稿、可视化、软件、方法论、调查、数据管理。毛启贵：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。张志勇：撰写——审稿与编辑、验证、资金获取、概念构思。刘松岩：软件、方法论、数据管理。David Chew：撰写——审稿与编辑、可视化、软件。吴林：软件、方法论。王楠：可视化、方法论。郭超：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国新疆维吾尔自治区科学技术重大项目（2022A03010-1）、深地探测与矿产资源勘探——国家科学技术重大项目（2024ZD1001103）、国家自然科学基金（42502213；42372270；42572281；42302238）、第三次新疆科学考察计划（2023xjkk0105）以及地球多球相互作用下碳氢化合物富集理论项目的支持
