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通过对库车河剖面中新生界砂岩中碎屑磷灰石裂变径迹分析测试，得出磷灰石样品可分为3组，分别反映库车盆地边缘或其物源区天山的剥露冷却。对测试数据分析和热史模拟表明，南天山及库车盆地在中新生代经历了3次主要隆升事件，且山盆隆升时间上具有差异性的特点。从142Ma南天山开始隆升，使天山地区从准平原化状态开始盆山分异；96～75Ma为晚白垩世开始的盆地与天山共同经历的区域性隆升；54～30Ma为天山与盆地边缘差异隆升阶段，是盆山边界处盆地基底向天山方向的阶梯式抬升所导致的。