天山造山带是中亚重要造山带。天山古生代的碰撞造山和新生代的陆内造山是具有时空差异的两次造山运动。现代的天山山脉是在古生代造山基础上，于新生代强烈抬升而形成。本文从热史演化的角度研究天山地区晚古生代以来的地壳演化和山脉隆升历史，以代表地质体面状信息的河床砂岩屑为样品，选取封闭温度110℃的磷灰石裂变径年代法和封闭温度300-400℃的40Ar/39Ar年代法为主要的研究手段，重建研究区域的热年代学框架。　　 研究表明，晚古生代洋壳关闭后，天山地区在石炭-二叠纪期间经历了全区性的构造和岩浆活动活跃期，本文获得的河床砂岩屑单颗粒激光40Ar/39Ar热年代学数据(320Ma-160Ma)和前人数据很好地吻合，是这一时期的热史记录。这一时期结束后，一直到新生代，本次研究所取的样品均没有记录的热年龄，显示天山在中生代处于稳定构造发展时期。　　 新生代以来，天山造山带发生陆内造山活动再次隆起。本文通过河床砂岩屑单颗粒裂变径迹年龄测试和对颗粒年龄众数的去褶积分析，从统计角度限定天山新生代的隆升-剥露过程。结果表明，天山各主要山系南天山、北天山、东天山的样品均显示出若干有差别但基本一致的抬升冷却阶段：45-32Ma,25-22Ma,19-12Ma,8-6Ma以及＜3Ma。这些峰值年龄阶段和前人研究获得的青藏高原隆升期次(45-38Ma,25-17Ma,13-8Ma,5-3Ma)相互对应，验证了天山陆内造山与印度-欧亚板块碰撞远程效应的关系。南北天山的隆升过程表现出一定的时限差异，结合本区和邻区构造背景和构造样式分析，本文推测南北天山不同的抬升冷却年龄给出了对山脉演化起控制作用的两组断裂的活动时限，并结合其他资料验证了推测。　　 8-6Ma的年龄峰值在南北天山均有显现，且概率密度较高。结合山脉隆起的地质地貌模型，无论是整体抬升或掀斜抬升，以及压扭性背景的花状挤出抬升，根据磷灰石裂变径迹封闭温度推断的抬升量与现今天山高度基本相当的事实，本文确认现代天山山体是8-6Ma以来形成的。并且8-6Ma的冷却事件和沉积地层学等方面的研究揭示的6Ma左右的气候显著变化相互印证，显示了研究区域山脉隆升和气候变化之间的相互关系。本文得到的年代学数据也为进一步探讨天山地区构造-地貌-气候三者之间的关系提供了途径。