天山造山带作为古生代碰撞造山带，在经历了中生代的长期剥蚀夷平后，新生代期间受印度板块和欧亚板块之间碰撞的远程效应影响，山体再次隆起，成为中亚地区典型的板内再生造山带。天山造山带的新生代变形方式和隆升机制，山体和相邻盆地间的耦合关系，以及地表构造变形和深部物质结构和运移之间相互关系的研究，对于大陆内部变形方式和变形机制、天山地区矿产赋存和油气聚集规律，以及地震时空分布规律等问题的研究具有极为重要的理论和实际意义。 从大陆动力学角度对天山的隆升机制及其与相邻盆地的盆山耦合过程进行研究，岩石圈结构研究是不可或缺的重要基础。为研究天山地区的地壳上地幔结构和上地幔各向异性，从2002年9月至2003年10月在我国境内东西天山结合部开展了三分量宽频带数字地震流动台阵观测。台阵由28个台站组成，从准噶尔盆地南缘横跨整个天山造山带到达塔里木盆地北缘，经过为期一年的观测获得了约80G质量良好的三分量地震数据。 本文利用观测获得的远震体波波形数据，采用接收函数计算和分析方法，对天山地区的地壳上地幔速度结构，深部物质组成和物性特征，以及天山和相邻盆地的深部接触关系和变形特征的进行了研究。结合上述研究结果和研究区域已有的地表地质资料及深部地球物理探测结果，对天山的隆升机制及其与相邻盆地的耦合关系进行了研究和探讨，并对天山造山带普遍存在的壳内低速层和壳幔过渡带的特征、成因和动力学含义进行了研究和论述。 横跨天山的接收函数剖面和二维S波速度剖面均显示了天山地区地壳上地幔结构显著的横向不均一性：南部的塔里木块体莫霍面北倾，表现为向天山之下的俯冲，俯冲前沿到达了中天山和北天山的接合部；天山主体地壳速度结构以高低速互层为特征，上地幔顶部为低速区；在天山-准噶尔的结合部有南北宽近40km的上地幔速度扰动区；北部的准噶尔块体莫霍面基本保持平直，上地幔显示出高速稳定的块体特征。各台站下方的泊松比计算结果表明，准噶尔和塔里木 具有较低的泊松比，表现为强硬的刚性块体特征，而天山泊松比较高，相对较弱，这一介质力学性质的横向不均一性成为塔里木向天山之下俯冲的岩石力学依据。 通过对天山的隆升机制的研究，认为在板块边界汇聚远程效应驱动下，塔里木向天山之下的俯冲是导致天山地壳缩短增厚的直接动力；塔里木板块俯冲方向和上地幔物质流动方向的耦合性表明，塔里木刚性岩石圈对板缘驱动力的直接传递和地幔物质的定向流动共同推动了天山的隆升 通过对天山的新生代变形及其与相邻盆地的耦合关系研究，认为天山地区新生代以来的地壳缩短，在上地壳主要表现为山前和山间盆地边缘山体向盆地的逆冲推覆，以及发育在山前坳陷内的褶皱-冲断带，在深部主要表现为塔里木向天山之下的俯冲和中下地壳的层间穿插；盆山之间表现为浅部的山体向盆地方向的逆冲和深部盆地向山体方向的俯冲两个不同层次上的盆山耦合关系；在盆山结合部中地壳广泛存在的低速层，是上下圈层之间的力学解耦部位。因此，天山和相邻盆地的耦合是在统一的动力学背景下涉及到地表、地壳和岩石圈地幔的多层次耦合关系。 本文通过天山地区的宽频带数字地震流动台阵观测和地壳上地幔结构研究，以及对天山隆升和盆山耦合机制的探讨，为新生代天山造山带形成和演化的动力学研究积累基础观测资料，为大陆内部变形和板内造山机制研究提供了新的深部依据。