Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON THE EROSION CAPACITY IN THE CHIRCHIK RIVER BASIN
No full text21 世纪可持续发展面临着世界人口过度增长的严峻挑战。不可再生的土地资源作为人类活动的基础，随着农业发展价值急剧增加。为满足对土地资源日益增长的需求，人类大量消耗水资源开发新土地，导致了植被覆盖度的减少、森林的丧失、肥沃土壤的侵蚀, 以及水文过程的急剧变化。奇尔奇克河流域 (CHAB) 位于乌兹别克斯坦东北部, 在天山山脉西部与锡尔河之间，面积为 15300 平方公里，被确定为农业可持续发展区域。然而该地区土地开发中，发生了土壤侵蚀过程。塔什干地区的大部分区域为山麓平原。在北部和东北部，西天山的山脊海拔高达 4299 m。季节性降水和冰川融化在山区生态系统中发挥着重要作用, 同时为下游地区提供了重要的水资源。研究表明，土壤侵蚀问题主要由降雨频率增加、土地覆盖和土地利用动态变化以及地区水资源管理不当引起。对于山区的大多数水文过程（例如水土流失、沉积、水平衡等, 必须精确计算降水频率的变化。在山区，由于地形的复杂性，利用雨量计准确测量获得降水或降雨量数据较为困难。但是，卫星遥感数据产品可用作评估该地区降雨量的替代数据源。因此，基于降水频率数据产品可预测未来土壤侵蚀和未来河流流量变化。土地利用变化的分析和评估可为可持续农业管理提供决策参考。气候引起的降雨频率变化可影响土地资源质量， 进而导致土地退化。博士学位论文包括了以下几个方面研究：（1）气候变化背景下降雨强度变化对土壤侵蚀的影响；（2）未来情景，预测奇尔奇克河流域未来土地利用变化；（3）奇尔奇克河流域未来气候预测及其对河流径流的影响。本研究选取了三个未来情景： 2030 年代（2020-2039）、 2050 年代（2040-2069）和 2070s（2060-2099），分别开展了试验研究。(1) 将经过修正的通用土壤流失方程（RUSLE）模型与降雨数据相结合，应用于 CHAB，其中降水是土壤侵蚀能力和河流流量增加的主要贡献者。 RUSLE模型用于检验 CHAB 在评估土壤侵蚀能力上的效果，同时以分析气候变化下未来土壤侵蚀量的时空变化。降雨侵蚀力（R）可用于确定降水的侵蚀性， RUSLE 可确定侵蚀性变化的影响。基于 1990-2016 年期间 10 个气象站的观测数据来验证GCM 和侵蚀模型。根据从乌兹别克斯坦水文气象服务中心收集的逐日观测数据，月均降水量和年均降水量（1990-2016 年）验证 R 因子的有效性。通过对比基准年气候数据（1975-2005 年）和观测数据，对模型的有效性进行统计评估。通过泰勒图比较 10 个站点的观测数据，相关系数（CC）高达 0.98％ （图 3a），均方根（RMSE）为 659 Mj·mm·ha-1h-1yr-1，纳什-舒特克里因系数（NASH）为0.75。根据观测实测数据（1990 年至 2016 年），年均降雨量为 3085 毫米，主要分布在该地区的西北部和中部，一般来说在流域的南部、西南部和流域下游的降水最少。土壤有机物越多抗侵蚀能力就越强。流域土壤主要为沙土 8.9％、粉砂 29.9％、粘土 36.8％。潜在土壤退化中，危险因素（％） LS 值坡度类别（ 70 ），较高值在最高 4299 m 的山顶处。因此，从基准气候到 GCM 气候模式下的年降雨侵蚀力的有增长的趋势，同时与基准相比， 1975 年， 2050 年代和 2070 年代的年平均降雨侵蚀力分别呈现出 11.8％，14.1％， 16.3 的增加。（1975-2005）。尽管在 GISS-E2-R 模型上降雨和降雨侵蚀力与两个 RCP 的基线气候相比分别降低了约 31％和 32％，但平均侵蚀量却比基线最大值（18.8％）有所增加。总体而言，从 2030 年代到 2070，大多数模型显示的平均侵蚀量都有所增加。虽然 GCM 模型模拟的结果表明平均侵蚀量都有所增加，但在某些模型中，与基准气候相比，在 2030 年， 2050 年，年均土壤流失，侵蚀力密度和降雨活动有却所减少，而且彼此之间没有关联。 2070 年与基本气候相比，在所有情景下所有气候模式的累积平均年降雨量和侵蚀量均显示出稳定的增长。（2） 土地覆盖变化会对其他类型的环境指标产生影响，一直是自然资源和生态研究领域关注的热点和焦点。在相关研究中， CA_MARKOV-元胞自动机方法是模拟土地利用变化的重要方法，该方法是借助 TerrSet（IDRISI）软件中的 Land Change Modeler（LCM）模块实现的，设计的初衷就是利用土地使用的经验和潜在转换模型进行土地覆盖变化的监测。在乌兹别克斯坦塔什干地区，利用 1990 年至 2015 年和 1995 年至 2015 年土地利用变化，分别绘制 2075 年和2100 年的未来土地利用图，动态显示土地利用变化扩张过程。土地利用图显示，土地利用变化主要发生在耕地上，耕地面积的扩张范围影响到了草地面积，森林面积也有着显着减少，这意味着退缩的森林面积转变为其他土地利用类型，其他土地用途也在扩大。气候变化也是导致水资源短缺的最有可能的原因。（3） 农业可持续性管理的方法不仅需要流域内土地侵蚀和土地利用变化的分析，而且需要对河道径流变化进行调查和评估。结合三个时期的 GCM 数据估算未来的河流径流量。 RCPs 的预测结果表明，径流量在最近的十年内呈现增加趋势，之后减少，然后再次增加，这成为土地侵蚀能力稳定增长的有力证据。分析表明，在 RCP 4.5 情景中，沉积范围分别达到 1.0x105- 4. 0x105。与 RCP4.5 相比， RCP 8.5 略有降低，每种型号的沉降范围分别为 1.0x105-3.5x105。因此，这些结果可用于防止由高强度或者高频率降雨引发的水土流失，为农业和水资源管理的可持续发展具有战略意义，同时降低水体沉积物水体的脆弱性，例如 Charvak 水库。未来的气候变化可能与这些假设存在一定的差异，尤其是在包括 CHAB 在内的地区，这些数据也有助于预测塔什干地区径流的季节性变化，也有可能成为气候变化的预测指标
Development and Application Evaluation of a Descision Support System for Irrigation Scheduling based on RZWQM2
No full text合理的灌溉制度能够保证作物产量并节约灌溉用水。因此， 精准及时的灌溉制度以满足作物需水量对于提高灌溉作物用水效率至关重要。 但是目前根据经验的漫灌控制方式过于粗放，而基于土壤水分传感器的灌溉控制方式必须要在田间布设土壤水分监测设备，不利于耕作，而且土壤水分传感器只能反映土壤水分状况， 而非作物本身所受的水分胁迫状况。 本研究利用根区水质模型（Root ZoonWater Quilty Model， RZWQM）模拟的作物水分胁迫系数开发并测试了一套全新的灌溉决策支持系统（DSSIS）；基于 3 年野外田间试验，从棉花产量和水分生产率上评估 DSSIS； 以策勒绿洲棉田为对象， 探讨不同灌溉控制方式和灌溉量对棉花光合作用和生长的影响； 以 1970–2000 为基准期，模拟按照当前农业管理措施未来气候变化对棉花产量和需水量的影响。 研究结果表明：1） DSSIS 相比基于土壤水分传感器（SMS） 和基于经验的灌溉控制方式，水分生产率（WP） 显著提高了 26％和 66％（p <0.05）。 充分和亏缺灌溉（75%的充分灌溉）下的 WP 差异不显著。此外，与基于 SMS 和经验灌溉控制方式相比， DSSIS 在经济收益上具有优势。 因此， DSSIS 在干旱区农田灌溉管理中是有前景的灌溉系统。2） 与基于 SMS 相比， DSSIS 显著增加了籽棉产量[1.05 Mg ha–1（32％） ]并提高了水分生产率[0.16 kg m–3（20％） ]。相对于亏缺灌溉，充分灌溉显著提高了棉花产量[0.69 Mgha–1（20％） ]，但水分生产率没有显著差异。总的来说，DSSIS 充分灌溉具有最高棉籽产量（4.55 Mg ha–1）和净收入（16855 元 ha–1 y–1），但 DSSIS 亏缺灌溉有着最高的水分生产率（1.01 kg m–3）。相比 DSSIS 充分和 SMS充分灌溉处理， DSSIS 亏缺灌溉用水量分别显著减少了 51 mm（10％）和 23 mm（5％）。因此， 在干旱气候下， 基于 DSSIS 亏缺灌溉可以维持棉花产量并提高水分生产率。3） 相比基于 SMS，基于 DSSIS 和基于经验的灌溉控制方式分别使叶片净光合速率（Pn） 显著提高了 20％和 20％，气孔导度（Gs） 显著增加了 39％和 37％，蒸腾速率（ Tr） 显著降低了 20％和 17％。 相比基于 SMS，基于 DSSIS 和基于经验的灌溉控制方式在棉花株高，叶面积指数，地上和根系生物量方面具有优势。此外，基于 DSSIS 和基于经验的灌溉控制方式单株有效棉铃重量和数量显著高于基于 SMS。 相比充分灌溉，亏缺灌溉导致 Pn， Gs 和 Tr 分别下降了 11％， 19％和 10％， 但对单株果枝和铃重没有显著影响。 因此，基于 DSSIS 可以在干旱条件下维持棉花的光合作用和生长发育。4） 对于研究区域， 6 种全球气候模式下分别预测的 2041-2060 和 2061-2080生长季温度升高 2.38°C 和 3.24°C，降水量增加 3.5％和 5.3％。 相比基准期， 预计 2041–2060 年， 中排放情景（RCP4.5）下籽棉产量将增加 0.24 Mg ha–（1 5.6％），高排放情景（RCP8.5） 下籽棉产量将增加 0.19 Mg ha–1（4.5％）。但是，对于2061–2080， 在 RCP4.5 下预测的产量增加 0.32 Mg ha–1（7.6％），而在 RCP8.5下产量减少 0.28 Mg ha–1（6.5％）。棉花单产增加主要归因于增加的 CO2 施肥效应超过增温导致生育期缩短（8.0-9.5 天）的不利影响。 得益于增加的 CO2 和缩短的生育期， 相比基准期（786mm）， 在 RCP4.5 和 RCP8.5 情景中， 分别模拟2041–2060 和 2061–2080 生长季棉花平均需水量为 728 mm 和 706 mm，降低了7.5％和 10.3％。基于RZWQM2模拟作物水分胁迫的DSSIS灌溉控制方式能够有效地指导干旱区田间灌溉管理；权衡作物产量、 耗水量以及水分生产率，推荐区域灌溉制度采用 DSSIS 亏缺灌溉； DSSIS 灌溉控制方式对棉花的光合作用与生长发育没有显著性影响，特别是在花期和铃期；按照当前的管理措施， 未来该地区的棉花产量将增加并且需水量减少
A study on the Seed biological characteristics of the spring and autumn-germinated plants of ephemeral plant Erodium oxyrrhynchum
No full text古尔班通古特沙漠是我国面积最大的固定与半固定沙漠， 该区域广泛存在着短命植物， 它能利用有限的降水来完成自己的生活史。 尖喙牻牛儿苗(Erodiumoxyrrhynchum M. Bieb)是短命植物中的优势物种， 其植被更新成功的关键在于种子能顺利出土萌发。 这一过程受到许多因素的影响， 种子自身休眠、 温度和土壤水分为主要影响因素。 本研究自 2018 年 10 月至 2020 年 4 月， 以中国科学院新疆生态与地理研究所（干旱区生物地理与生物资源实验室） 为实验平台， 以古尔班通古特沙漠短命植物尖喙牻牛儿苗的春萌和秋萌植株的种子为研究对象。 通过室内模拟与野外降水、 沙埋的控制实验相结合， 系统研究了在不同散布时间下尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株种子的百粒重、 吸水率、 不同实验处理下的萌发率； 探究了不同温度条件和野外沙埋对尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株种子萌发的影响； 解析了降水对尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株种子萌发的影响， 研究结果将更加全面的揭示尖喙牻牛儿苗在干旱区气候变化下的生态适应策略。 主要研究结果如下：（1） 新收获的不同散布时间内的尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株种子百粒重，吸水率和萌发相关实验表明， 秋萌植株种子散布时间比春萌植株种子早一周左右且两者种子在不同散布时间下的百粒重存在显著性差异。 春萌和秋萌植株种子在三个散布时间下均存在休眠现象， 并且秋萌休眠程度存在显著差异而春萌无差异。 尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株种子休眠类型均为物理休眠， 未划破种皮前， 种子的萌发率均小于 20%， 而划破种皮后， 萌发率均超过 90%， 光照对于春萌和秋萌植株种子萌发影响不显著。（2） 温度和沙埋对尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株种子萌发的结果显示： 尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株的种子的温度范围较为广泛， 一定程度上与古尔班通古特沙漠春季和秋季的温度相对应。 尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌植株的种子的最适温度为25/10℃， 在此温度下能获得最高的萌发率和萌发速率。 尖喙牻牛儿苗土壤种子库中的种子在不同月份间会有休眠和不休眠循环， 这有利于调节种子萌发和幼苗建成，确保植物在不同的月份间的水热条件变化中找到合适时机完成建苗。（3） 不同降水条件下尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌种子萌发试验结果显示： 随着降水逐渐增加， 尖喙牻牛儿苗种子春萌和秋萌种子的萌发率先增高后降低且各降水处理萌发率均很低（小于 8%） 。 在尖喙牻牛儿苗种子扩散后的当年秋季和第二年春季， 种子的萌发率均很低（小于 10%） ， 表明大部分种子形成持久种子库。 隔雨和非隔雨对尖喙牻牛儿苗春萌和秋萌种子萌发率无显著影响
The snow cover change in Tienshan Mountains and it’s driving forces
No full text天山地处欧亚腹地， 横亘中国新疆中部，连接中亚的哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦，全长 2500 km2， 是对全球气候变化响应最敏感地区之一。 在过去半个世纪， 天山作为中亚水塔， 升温速率高达 0.34℃/10a， 显著高于同期全球增温速率和北半球增温速率。 温度的升高， 不仅加快了天山地区以冰川、 积雪为主体的“固体水库”的消融和萎缩， 改变了融雪水文过程和径流组分， 同时， 升温还导致天山山区降雪的时空分布和降水形式改变， 对天山地区的水资源系统产生着重要影响。本文基于 MODIS 数据， 采用 Terra 和 Aqua 的结合以及临近日分析、空间分析以及与 IMS 相结合等方法去云， 研制出一套天山地区无云日积雪产品；解析了气候变化对天山积雪物候的影响以及积雪物候与气候、 海拔的关系；分析了气候变化背景下的降雪率变化机理及可能影响； 并基于高分辨率的统计降尺度的NEX-GDDP 数据， 调查分析了天山及周边山区的降雪量、降雪天数在 RCP4.5 和RCP8.5 的变化及驱动机制， 并对未来情景下的降雪变化趋势进行了预估。 论文主要进展和结论如下：（1）MODIS 具有较高的空间和时间分辨率，但受到云的遮盖限制了其应用。交互式多传感器雪冰测绘系统（IMS）的积雪产品可以穿透云层，但它的空间分辨率较粗。基于上述两个积雪产品优势和劣势，本研究结合了 MODIS 和 IMS 的优势来创建一种改良的积雪产品，该产品既不受云干扰，又具有较高的时空分辨率。改进后的 MODIS 积雪产品数据的年平均积雪量比原始的 MODIS 积雪产品高了 31.5%。此外，与台站的积雪观测深度相比，改进后的积雪产品的总体精度，陆地精度和积雪精度分别为 88.2%， 91.9%， 81.9%。鉴于改进后的 MODIS 精度准确性的显着提高，该产品可应用于天山气候变化研究和雪灾监测。（2） 关于天山地区积雪面积和深度的研究较多，但对气候变化下天山积雪物候变化的调查研究尚缺乏。我们依靠 MODIS 每日无云积雪百分比产品调查了天山地区在水文年 2002/03-2017/18 期间的积雪物候参数（SCD， SOD 和 SED）的时空变化并调查了积雪物候与气候和海拔的关系。研究表明： SCD， SOD 和SED 随海拔变化的平均梯度分别为 6.0， -2.55 和 3.44d/100m。由于太阳辐射和水汽来源的差异，与朝南地区相比，朝北地区通常具有更高的 SCD，更早的 SOD和更晚的 SED。同样，在高海拔和低海拔的积雪物候参数趋势也显示出相反的变化。与近年来的积雪面积增加一致，整个天山地区的 SCD 不显著的增加趋势，尤其是在天山北部。相较于 SED 的提前，延长的 SCD 与 SOD 的提前关系更大，这主要于近些年秋季气温下降和降水增加导致的积雪积累增多有关。（3） 在气候变暖的情况下， 降水形式发生了改变，导致降雪率降低。 而降雪率降低显著影响山区产汇流过程，甚至水资源量。本文采用阈值温度法，结合多源资料（APHRODITE、 CPC 和气象站）分析， 解析了 1960-2017 年中亚天山地区的降雪率变化。结果表明，气温升高引起天山地区的降水形式由降雪向降水转变。 S/P 总体呈下降趋势，在 1990 年代中期之前以 0.6%/十年的速度上升，随后以-0.5%/十年的速度下降。 S/P 下降主要发生在中低海拔（1500～3500m），在海拔较高（超过 3500 米）时，由于温度始终低于冰点， S/P 比值降低的幅度很小，甚至增加。 S/P 的降低总是与冰川/融雪补给河流的年流量减少密切有关。（ 4） 我们评估了 RCP4.5 和 RCP8.5 排放情景下， 2075-2099 年相对于1976-2005 年的平均降雪量（S_mean），降雪天数（S_d）和降雪率（S_f）的变化。评估表明，尽管 NASA 的 NEX-GDDP 高分辨率的每日降尺度数据集可以成功捕获平均降雪气候的分布，但它对极端降雪的刻画有较大的误差。未来随着温度升高，尤其是冬季温度的增加，在 RCP4.5 和 RCP8.5 排放情景下， 会导致降雪量分别减少 18.9%和 32.8%，降雪天数减少 29.6%和 47.3%， 降雪率减少 26.7%和 42.3%。此外，在高排放情景下，以降雨为主的地区预计将扩大到 53.9%，而以降雪为主的地区则会仅占整个高亚洲的 17.9%。从空间上看，高亚洲东部的东天山、 东昆仑、 祁连山以及南部和东部西藏及横断山一带的降雪率降幅比西部的帕米尔高原和喀拉昆仑山的降幅更大。 这种差异可归因于基准温度、 海拔高度以及“Karakoram 异常”（异于其他冰川区冰川退缩的现象）
Analysis of Socio-economic Water Utilization in Central Asia
No full text中亚 5 国水资源严重分布不均，自苏联解体后，水土矛盾日益突出。 1960 年以来咸海流域大规模的水土资源开发，社会经济用水激增，致使至 1990 年咸海面积萎缩 50%，引发咸海生态危机。 受数据限制， 中亚 5 国及咸海流域的社会经济用水的时空变化特征和趋势还不清楚。本研究在整合多途径获取的 1960—2016 年中亚 5 国 43 州的水资源和社会经济数据的基础上， 利用系统动力学模型，仿真模拟和分析了 1960—2016 年咸海流域社会经济和用水时空变化特征，并多情景预测 2016—2030 年咸海流域社会经济用水。 其后将该方法推广到中亚五国尺度，对中亚五国社会经济用水变化进行分析。 中亚 5 国农业用水占社会经济用水量的 80%以上，农作物水分利用效率关系该地区的粮食安全与水安全。本文结合农业统计数据与基于 Landsat 遥感影像提取的 3 期耕地数据（1975、 2005、 2015 年），建立基于耕地像元尺度的粮食作物和棉花的种植结构和产量空间数据集；基于 CRU 气象栅格数据集和 FAO 推荐的作物系数法，并结合当地作物系数的观测数据，计算农作物耗水量和水分利用效率，并分析其时空变化特征。对中亚及咸海流域的社会经济用水分析结果表明： 1960—1980 年，中亚 5 国社会经济用水总量由 52.4 km3/a 增长至 135.5 km3/a，增幅到达 158.8%，农业用水量占总用水量比例由 60 年代初的 85.3%增至 80 年代初的 88%； 1980—1990 年为中亚 5 国的用水高峰期，在该时期，年均用水量达到 139.5 km3，农业用水量占总用水量比例为 88.2%； 1990—2000 年总用水量呈减少趋势（降幅 18.2%），农业用水量占总用水量比例达到 90.2%； 2000 年以来，总用水量进入平稳增长阶段，以 1.3 km3/a 的速度增长。 1960—2016 年咸海流域人口（增幅 267%）、 GDP（增幅 1100%）迅速增长。 1960—2016 年咸海流域社会经济用水量从 41 km3 增长至 91 km3。咸海流域的工农业用水效益在苏联解体后明显增加，但仍处于较低水平。对未来的情景预测表明：若延续现有社会经济用水效率、农作物种植面积持续扩张（S1），至 2030 年咸海流域社会经济用水量达到 107 km3；而在滴灌普及率达到 70%、种植面积不变的情景下（S10），社会经济用水量降至 79 km3，可有效缓解咸海危机。中亚 5 国水资源严重分布不均，自苏联解体后，水土矛盾日益突出。 1960 年以来咸海流域大规模的水土资源开发，社会经济用水激增，致使至 1990 年咸海面积萎缩 50%，引发咸海生态危机。 受数据限制， 中亚 5 国及咸海流域的社会经济用水的时空变化特征和趋势还不清楚。本研究在整合多途径获取的 1960—2016 年中亚 5 国 43 州的水资源和社会经济数据的基础上， 利用系统动力学模型，仿真模拟和分析了 1960—2016 年咸海流域社会经济和用水时空变化特征，并多情景预测 2016—2030 年咸海流域社会经济用水。 其后将该方法推广到中亚五国尺度，对中亚五国社会经济用水变化进行分析。 中亚 5 国农业用水占社会经济用水量的 80%以上，农作物水分利用效率关系该地区的粮食安全与水安全。本文结合农业统计数据与基于 Landsat 遥感影像提取的 3 期耕地数据（1975、 2005、 2015 年），建立基于耕地像元尺度的粮食作物和棉花的种植结构和产量空间数据集；基于 CRU 气象栅格数据集和 FAO 推荐的作物系数法，并结合当地作物系数的观测数据，计算农作物耗水量和水分利用效率，并分析其时空变化特征。对中亚及咸海流域的社会经济用水分析结果表明： 1960—1980 年，中亚 5 国社会经济用水总量由 52.4 km3/a 增长至 135.5 km3/a，增幅到达 158.8%，农业用水量占总用水量比例由 60 年代初的 85.3%增至 80 年代初的 88%； 1980—1990 年为中亚 5 国的用水高峰期，在该时期，年均用水量达到 139.5 km3，农业用水量占总用水量比例为 88.2%； 1990—2000 年总用水量呈减少趋势（降幅 18.2%），农业用水量占总用水量比例达到 90.2%； 2000 年以来，总用水量进入平稳增长阶段，以 1.3 km3/a 的速度增长。 1960—2016 年咸海流域人口（增幅 267%）、 GDP（增幅 1100%）迅速增长。 1960—2016 年咸海流域社会经济用水量从 41 km3 增长至 91 km3。咸海流域的工农业用水效益在苏联解体后明显增加，但仍处于较低水平。对未来的情景预测表明：若延续现有社会经济用水效率、农作物种植面积持续扩张（S1），至 2030 年咸海流域社会经济用水量达到 107 km3；而在滴灌普及率达到 70%、种植面积不变的情景下（S10），社会经济用水量降至 79 km3，可有效缓解咸海危机
The Precambrian basement nature and Plaleozoic tectonic evolution of the northwest Chinese Tianshan
No full text中亚造山带（CAOB） 是显生宙形成的巨型增生型造山带之一。 其中， 哈萨克斯坦拼贴系统代表了 CAOB 内最大、最复杂的超级构造单元，是解密亚洲大陆早期形成历史的关键区域。 概括来讲， 它由一系列岛弧及微陆块在早古生代经连续的增生拼贴形成， 而后经历了晚古生代的山弯构造，形成现今的地质格局。然而， 具体而言， 哈萨克斯坦拼贴体系中微陆块的起源， 岛弧的时代和性质， 以及它们之间的拼合过程， 甚至哈萨克斯坦山弯构造形成的动力学机制等诸多问题仍需要具体工作予以回答。 伊犁地块位于哈萨克斯坦拼贴体系的东南缘，其具有前寒武纪的结晶基底并在其基础上发育古生代岛弧，对前寒武纪基底属性的探讨和古生代构造演化历史的厘定对于破解中亚造山带甚至古亚洲的形成具有重要意义。花岗岩是大陆地壳的重要组成部分，记录了陆壳物质的增生与分异，是大陆形成和演化的关键物质载体。 伊犁地块北部二云花岗片麻岩侵位于 851.5±3.2Ma，并记录了 913.8±3.7 Ma 区域混合岩化事件。岩石具有高硅（≥70 wt.%）、富碱（K2O+Na2O=6.43-9.07 wt.%）， 高的 A/CNK 值（1.13-1.25） 特征， 与典型的 S 型花岗岩地球化学特征相类似。 绝大多数正的锆石 εHf(t)值（-5.67~+0.83），以及老的 Hf 二阶段模式年龄（TDM2=1.69-2.12 Ga），表明二云花岗片麻岩可能是地壳增厚环境下古元古代地壳再造的产物。 晚震旦世（558.6±9.1 Ma） 二长花岗岩， 为 I 型花岗岩，具有高硅（≥70%）、 富碱（K2O+Na2O=7.98-8.65 wt.%），高的 Na2O（4.20-5.53 wt.%） 含量的特征。 正的锆石 εHf(t)值（+1.98~+8.39），以及高的 Mg#值（35-42），表明源区有新生幔源物质的加入。 二长花岗岩显示出 Nb、Ta、 P 和 Ti 的相对亏损和 LILEs（如 K、 Ba）的富集，与俯冲构造环境中形成的弧岩浆相似， 推测其为 Rodinia 超大陆裂解后形成的大洋板片俯冲的产物。对温泉岩群变沉积碎屑锆石研究表明， 其沉积于中元古代晚期至新元古代早期， 锆石 U-Pb 年龄主要分布在 850-950 Ma 及 1100-1450 Ma。 其中 850-950 Ma的锆石可能是对区域混合岩化作用的记录，大概 80%该时期的碎屑锆石具有富集的 εHf(t)同位素的特征，表明主要以古老地壳的改造为主。 1100-1450 Ma 的碎屑锆石来自伊犁地块本源地或近源地的碎屑物质， 70%的该时期锆石具有亏损的εHf(t)同位素的特征，表明物质源区以地壳生长为主。 通过对比研究，伊犁地块南部与北部在新元古代无显著差异， 在该时期伊犁地块与中天山地块具有亲缘性。伊犁地块北部奥陶纪（~456 Ma） 变质辉长岩和志留纪（~420 Ma）花岗岩类，记录了研究区早古生代的岩浆事件，反映了古亚洲洋早期的构造演化历史。变质辉长岩具有高的 MgO 含量（4.91-9.89 wt.%）和亏损的 εHf(t)值（-0.95~+4.96），以及相对富集的 LREEs 元素， 其原岩地球化学特征类似于受俯冲板块流体交代的亏损地幔楔体的部分熔融产生的玄武质岩浆。含石榴子石花岗岩为过铝质（A/CNK=1.06-1.10）岩石，具高的(87Sr/86Sr)i 值（0.715）， 负的全岩 εNd(t)值（-0.4），并且包含大量的继承锆石， 以及富集的锆石 εHf(t)值（-4.11 至-1.99）， 表明它是 S型花岗岩， 可能产生于碰撞造山作用导致的增厚的地壳沉积岩的重熔。黑云母花岗岩具有较高的 SiO2含量，低的 MgO 含量， 高的 Sr 含量（453-628 ppm），高的 Sr/Y 比值（31-97），以及亏损的 HREEs 元素，具有埃达克质岩石的地球化学特征。结合其较高的全岩初始锶同位素（0.7092-0.7098）和变化范围大的 εNd(t)值（-3.3-5.0），表明其来源于新生下地壳和古老基底的混合源区在深部地壳水平的部分熔融。 上述岩浆岩主要发育在阿克套-准噶尔地块南段， 该地块向西延伸处与楚伊犁地块间存在一条蛇绿混杂带。 俯冲相关的镁铁质岩浆作用向碰撞相关的酸性岩浆作用的转变，可能与阿克套-准噶尔块体与楚伊犁块体在早古生代的汇聚作用有关。 这一认识不仅能够解释上述 S 型和埃达克质黑云母花岗岩的成因，还能阐释志留系地层与早泥盆世砾岩之间的不整合。伊犁地块北部完成微陆块的拼贴之后，经历了晚古生代强烈的岩浆活动， 并形成了显著的山弯构造变形。为理解板块构造-岩浆活动-山弯变形之间的关系，本论文对伊犁地块北部泥盆纪岩浆岩进行了锆石 U-Pb 定年、 锆石 Hf 同位素分析、全岩地球化学和 Nd-Sr 同位素研究。锆石 U-Pb 定年结果表明， 存在 390.6±1.8 Ma 和 371.2±2.4 Ma 两期岩浆事件。岩石为二长花岗岩， 具高的 SiO2 含量（75.9-77.9 wt.%和 74.1 wt.%），中-高 K2O 含量（2.06-3.85 wt.%和 3.81-4.82 wt.%），显示钙碱性和过铝质特征（A/CNK=1.02-1.03 和 1.03-1.09）。它们具 Ba、 Nb、 Ta、P 和 Ti 相对于 LREEs、 Rb 和 Th 的明显亏损， 显示出俯冲相关岩浆的显著特征。锆石 εHf(t)值的变化（两个样品分别为-0.60 至+5.53 和+2.12 至+8.39）表明，古老的地壳岩石和幔源新生组分之间存在广泛的相互作用。因此，中-晚泥盆世岩浆活动可与哈萨克斯坦拼贴体系泥盆纪火山带（DVB） 相联系， 它是准噶尔洋洋壳的俯冲形成的岩浆带。 伊犁地块北部早泥盆世-早石炭世弧相关岩浆活动的稳态分布和长期地球化学变化化趋势，使我们推断哈萨克斯坦山弯构造南缘岩浆岩带未发生明显后撤。 因此， 山弯构造西部及北翼快速后撤 vs.伊犁地块北部正常俯冲，支持用非对称俯冲板片后撤模式来解释哈萨克斯坦拼贴体系第一阶段的弯曲
