天山地质

天山的山脉主要由结晶岩和沉积岩组成古生代(即大约5.4 - 2.5亿年前)。位于山脉之间的盆地充满了年轻的沉积物，这些沉积物主要是由该地区河流的侵蚀作用形成的。在天山北部和东部的大部分地区都有花岗岩露头。

该地区的北部和东部在早古生代造山时期经历了褶皱;从那时起，它一直是隆起的旱地，其原始的沉积覆盖几乎已经完全抹去被侵蚀。然而，天山的南部和西部主要是由沉积变质岩(结构上因热和压力而改变)组成，在较小程度上是侵入岩和侵入岩火山岩．这些地区在晚古生代经历了褶皱作用。

一个新的发展阶段开始于大约2500万年前，并一直持续到现在。它的特征是地壳的突然运动。松动的岩石碎片滑入山谷，形成堆积;而在费尔干纳山谷的岩石厚度约为5英里(8公里)。许多山谷中形成了浅湖，后来蒸发，留下了含盐沉积物。

随后，冰川形成了冰碛组成山区的沉积物多为砾石，山谷则多为砾石(水沉积)和黄土(风沉积)。断层带通常沿着山脊和山谷的边界出现。大规模的水平运动发生在巨大的塔拉斯-费尔干纳断层遍历几乎整个天山系统沿着费尔干纳基尔卡山脉的东北斜坡及其西北延伸。深层断层与灾难有关地震发生在Verny(1887)，在喀什(Kashi;1902年)、天山北部(1911年)、查加尔(1946年)和己特(1948年)。

冰川作用

天山的总面积冰川大约3900平方英里(10100平方公里)，其中大约五分之四在吉尔吉斯斯坦而且哈萨克斯坦．在几个冰川区中，最大的是汗Tängiri和胜利峰周围的地区，以及埃伦哈比尔格山脉。在Kakshaal山脉、Ak-Shyyrak山脉、Ile Alataū山脉和天山南部也有许多冰川。天山最大的冰川是Engil 'chek (Inylchek)冰川，大约有37英里(60公里)长;它下降从西坡的可汗Tängiri地块和分支成无数的支流。该地区的其他大型冰川包括North Engil 'chek(24英里[39公里])和Muzat Pass(21英里[34公里])。其他地方最大的天山冰川长度通常在6到12英里(10到19公里)之间;最常见的大小是相对较小的山谷冰川，大约1.5到3英里(2.4到5公里)长。

冰川通常是由冰川本身的降雪或周围山坡上的雪崩形成的。天山冰川活动明显减少;大多数冰川要么在退缩，要么静止不动。然而，自20世纪中期以来，天山内地区的大型冰川在短期内取得了进展。天山的冰川为许多大河提供水源，包括纳林河，萨里扎兹河，伊犁河，阿克苏河和Zeravshan．

排水

人类对低海拔地区的干预严重改变了天山的整个排水网络。广泛的灌溉山麓山谷的计划已经减少了大量流向咸海和塔里木盆地．天山东部伊犁河和海都河的农业用水和城市用水的改道尤其具有特点。流入旧水道的水量可以忽略不计。甚至湖Ysyk，这是盐水，已经降低了外围转移。在一些峡谷里修建了水力发电厂;Toktogul项目Naryn河是最大的。此外，一些小型设施利用了西部河流的能量，如喀什、阿克塞和阿克苏夏季融雪带来的大量能量。

气候

天山在欧亚大陆中心的位置决定了它尖锐的大陆性气候，其特征是夏季和冬季的极端温度。该地区干旱的特征是清单在周围的沙漠和干旱地区。该地区吸收了大量的太阳热量，每年大约有2500小时的日照。随着山脉海拔的升高，气候逐渐变得更凉爽、更潮湿。永久冻土(温度连续两年或两年以上低于32°F[0°C]的地面)广泛分布在9000英尺(2750米)以上。盛行气团是由来自天山的含湿西风输送到天山上空的大西洋．大部分降水落在迎风的西部和西北山坡上，海拔在7500 - 9000英尺(2300 - 2750米)之间;它从一个极端的28 - 31英寸(710 - 790毫米)到另一个极端的59 - 79英寸(1500 - 2000毫米)不等。在天山的东部和内陆地区，总降水量减少到8到16英寸(200到400毫米)之间，在某些地方不足4英寸(100毫米)。天山南部3、4月降水最多，夏季干燥。在天山的西部和北部，大部分降雨都是在一年中温暖的时期，最多的是在4月或5月。天山内部和东部地区的大部分降雨都是在夏季。那里的许多山谷被用作冬季牧场，因为冬季降雪很少。

天山的气温变化很大，主要取决于海拔高度。山麓的夏天很热:7月的平均温度可能达到81°F(27°C)费尔干纳山谷在伊犁山谷洼地，气温高达73°F(23°C)，在东部，气温高达93°F(34°C)吐鲁番抑郁那里的气候更加大陆性。7月份，天山内部海拔约10500英尺(3200米)的地方气温下降到41°F(5°C)，整个夏天都可能有霜冻。费尔干纳山谷一月份的平均气温为25°F(−4°C)，伊犁凹陷为14°F(−10°C)，在天山内部的高山地区降至−9°F(−23°C);在一些地方(特别是Ak-Say山谷)，温度低至−58°F(−50°C)。