הרי טיין שאן הם תוצאה של פעילות טקטונית שבה הייתה הפחתה מדרום כלפי צפון עקב ההתנגשות בין הלוח ההודי ללוח האירואסייתי שבעטיה הליתוספירה של הלוחות המשניים של טארים וקזחסטן-דזונגר צללו מתחת להרי טיין שאן. עומק ההפחתה היה 46–60 קילומטרים ו-70 קילומטרים בהתאמה. בגבולות ההרים ובאגנים במזרח ובמערב הרכס התהוו העתקי דחיקה ופעילות טקטונית נוספת גרמו ליצירת מערכת ההרים הגדולה שבה הפרשי גובה גדולים, ופסיפס של הרים ועמקים.
היסטוריה.
הסלעים העתיקים ביותר שנתגלו בהרי טיין שאן הם פאצייס של אמפיבוליט-צפחות ירוקות מהגרעין היבשתי המקורי בני כ-3 מיליארד שנים.
בפלאופרוטרוזואיקון (לפני 2.5-1.7 מיליארד שנים) היה האזור של הרי טיין שאן מתחת לאוקיינוס רחב שכונה אוקיינוס טיין שאן. במזופרוטרוזואיקון ובנאופרוטרוזואיקון (לפני 1.7-0.6 מיליארד שנים) התרחב הקראטון היבשתי העתיק תחת השפעת ההפחתה של הלוחות המשניים של טארים וקזחסטן-דזונגר כשהאוקיינוס הלך ונעלם, לבסוף נוצרה יבשת טיין שאן שממדיה דומים להרי טיין שאן של ימינו.
בתחילת הפלאוזואיקון (לפני 410–540 מיליון שנים) התפתח האגן האוקייני של הרי טיין שאן. מהפרקמבריון ועד האורדוביק גרמה התמחות ממערב למזרח ליבשת טיין שאן להפוך לחלק מים תטיס הקדום. בשלהי הפלאוזואיקון (לפני 250–410 מיליון שנים) היו תנועות קימוט והתרוממות. תנועת הלוחות הייתה עזה ונוצרו הרי געש. פעילות האורוגנזה הווריסקנית (Variscan orogeny) גרמה ליצירת מסה של גרניט, ותנועת הלוחות התגברה. הלוח הסיבירי נע דרומה במהירות והתנגש לאורך אזור ההפחתה וגרם להתרוממות השכבות שנוצרו בפליאוזואיקון. נוצרו הרי טיין-שאן הקדומים שגובהם הגיע ל-2,000 מטרים.
במזוזואיקון (לפני 65–250 מיליון שנים) פעלו על רכס ההרים הקדום בעיקר סחיפה והתיישרות. ההרים הלכו ונעשו נמוכים יותר ותלולים פחות. מאז הפלאוגן ועוד יותר הנאוגן (לפני 65 מיליון שנים) ההשפעה של ההתנגשות של הלוח ההודי בלוח האירואסייתי גרמה להתרוממות של השטחים שכמט הפכו למישורים וליצירת הרי טיין שאן המודרניים הבנויים הרים גבוהים כשעמקים משובצים ביניהם.
בגבהים שבין 3,000 ל-5,000 מטרים יש שפע עדויות לפעילות קרחונים מהרביעון: קרקסים קרחוניים, עמקים קרחוניים, גבים חדידים (פסגות משוננות), וחריצים שנוצרו מקרחונים. כמו כן יש עדויות לפעילות סחיפה של קרחונים מורנות צידיות, מורנות תיכוניות, מורנות קצה ומורנות קרקע. המורנות יצרו סכרים שמאחוריהם נוצרו אגם, לדוגמה אגם טיין שאן שנוצר מאחורי מורנת קצה.
ליתולוגיה.
קיימות נקודות דמיון ושוני בליתולוגיה (הרכב הסלעים) של ארבעת המקומות שהוכרזו אתר מורשת עולמית הן בחתך אופקי והן בחתך אנכי.
הסלעים שהושקעו בים המהווים את ליבת הרכס הם בעלי קשיות גבוהה, בעוד שהסלעים שהושקעו למרגלות ההרים ובעמקים שבין ההרים פגיעים יותר לבליה ולסחיפה. הם בנוי בעיקר ממשקעים גיריים כדוגמת קונגלומרט חולי, אבן חול, אבן טין וכו'.
אקולוגיה.
רכס הר טיין שאן שייך לאזור הפלארקטי וניצב בלב מדבריות נרחבים כשהפרש הגבהים בין מרגלותיו לפסגתו נע בין 4,000 ל-6,000 מטרים. הפרש זה מאפשר מגוון של סביבות אקולוגיות בין מדבריות ליערות הרריים.
מערכות אקולוגיות.
הסינים מונים תשע מערכות אקולוגיות ושבע תת-מערכות ברכס טיין שאן שבתחומם:
צמחייה.
בשינג'יאנג טיין שאן יש 2,622 מינים של צמחים וסקולריים השייכים ל-635 סוגים ב-106 משפחות. מתוכם:
בשינג'יאנג טיין שאן יש 110 מינים של צמחים נדירים או בסיכון, מתוכם 18 ברשימה האדומה של ה-IUCN כדוגמת: "Ammopiptanthus nanu", "Cistanche deserticola", "Betulatianschanica", "Armeniaca vulgaris" ו-"Tulipa sinkiangensis". מינים נדירים שחלים עליהם הגבלות הסחר של אמנת וושינגטון כוללים את "Neottia camtschate", "Corallorhiza trifida Chatel", "Listera ovata" ואת "Platanthera minutiflora".
התנאים האקלימיים, המיקום ומגוון צורות נוף יצרו סביבה שבה רבים הצמחים האנדמיים, 118 מינים המהווים כ-4.5% מכלל מיני הצמחים באתר המורשת. בין הצמחים האנדמיים: "Asplenium tianshanicum", "Salix pyrolifolia", "Calligonum roborovskii", "Delphinium wuqiaense", "Arabidopsis tuemurica", "Ferula sinldangensis", "Pyrola xinjiangensis" ו-"Physochlaina capitata".
בעידן הקרח של הרביעון שימשו הרי טיין שאן מקלט ביולוגי חשוב בלב יבשת אסיה. באתר המורשת יש מינים צמחים רליקטים הרריים רבים מתקופה זו כולל צמחים מהסוגים "Ephedra", "Artemisia" ו-"Chenopodiaceae". השיח "Ammopiptanthus nanu" הוא מאובן חי, שיח ירוק עד בעל עלים רחבים יוצא דופן בסביבה המדברית. "Gymnocarpos przewalskii" השייך למשפחת הציפורניים משתייך לצמחייה הים תיכונית, והימצאותו באזור זה מעידה כי היה פעם חלק מאזור הים התיכון ומאז חלו שינויים גדולים בנוף.
בעלי חיים.
רכס הר טיין שאן מהווה הן מחסום והן גשר להגירת בעלי חיים. מרבית הפאונה של טיין שאן שייכת לאזור הפליארקטי. בשטח אתר המורשת נמנו 550 מינים של בעלי חוליות, מתוכם 355 מסווגים ברשימה האדומה של ה-IUCN כמינים נדירים או בסיכון ו-22 הם מינים אנדמיים. 550 המינים משתייכים ל-276 סוגים ב-90 משפחות ו-36 סדרות:
אתרי המורשת.
אתרי המורשת העולמית כוללים ארבעה אזורים ברכס טיין שאן והם (ממערב למזרח): טומור (Tomur), קאלג'ון-קוארדנינג (Kalajun-Kuerdening), באיינבולוקה (Bayinbuluke) ובוגדה (Bogda). אזורים אלו מייצגים את מגוון צורות הנוף, האקלימים, הצמחייה ובעלי החיים של הרכס, וכוללים נופים מגוונים של פסגות מכוסות בשלג-עד, קרחונים, נהרות, ביצות, אגמים אלפיניים, אחו, יערות וערבות דשא, קניונים של אבן חול אדומה ומדבריות. סך כול השטח הכלול בכל ארבעת האתרים הוא 5,759 קמ"ר וסך כל אזורי החיץ העוטפים אזורים אלו, שבהם יש הגבלות בנייה הוא 5,156 קמ"ר. בכל האזורים אין יישובי קבע, כאשר בקיץ בין יוני לספטמבר נוהגים לעלות כמה אלפי רועים עם עדריהם לאזורים אלו.
טומור.
אזור אתר המורשת העולמית טומור (מנדרינית תקנית: 托木尔) משתרע על שטח של 3,448 קמ"ר במערב הרכס הדרומי של טיין שאן ומוקף בשטח חיץ של 2,801 קמ"ר. מרכז האזור הוא ב-. חלקו הצפוני גבוה מחלקו הדרומי. המקום הגבוה ביותר הוא פסגת טומור בגובה 7,443 מטרים והמקום הנמוך ביותר הוא בגובה 1,450 מטרים, הפרש גבהים של 5,993 מטרים המשתרע על פני מרחק אופקי של כ-70 קילומטרים. באזור 15 פסגות מעל ל-6,000 מטרים, מתוכן חמש מעל ל-6,800 מטרים.
האזור עשיר בקרחונים. יש באזור 670 קרחונים המשתרעים על שטח של 2,706 קמ"ר ונפח של 474 קילומטרים מעוקבים (שלישי בעולם, אחרי האוורסט ו-K2). מתוך 15 הקרחונים המוגדרים גדולים מאוד (מעל לשטח של 300 קמ"ר) שלושה שוכנים באזור, ושניים מתוכם (קרחון טומור וקרחון טוּגֶבִּילִיצִ'י) הם באתר המורשת העולמית. ניתן לצפות בתצורות נוף שנוצרו מפעילות קרחונים: קרקסים קרחונים, רכסי סכין, מורנות ועמקים בצורת U, במקומות רבים.
הנוף עוצב כתוצאה מפעילות של העתקים וסחיפה שמקורה בפעילות של קרחונים ומים והתפתחו עמקים באמצע גובה הרכס. בחלק הנמוך של ההרים על המדרון הדרומי התפתחו תצורות נוף של שכבות אדומות של אבן חול. מקורן בקנוזואיקון בהשקעה מנחלים ואגמים באגנים לפני ההרים של שכבות עבות של משקעים עשירים בתחמוצות ברזל. שכבות אלו עברו תהליכים טקטוניים עזים וסחיפה של נהרות על מנת ליצור צוקים וקניונים. הגרנד קניון של טומור הוא עמק באורך 20 קילומטרים וברוחב של 25 קילומטרים שלאורכו פיסלה הסחיפה צוקים הדומים לערים הרוסות, לטירות ולדמויות בעלי חיים ואנשים.
אזור זה הוא מקור לכמה נהרות גדולים, שמרבית מימיהם (כ-80%) מהפשרת השלגים בקיץ. המדרון הצפוני הוא חלק מאגן הניקוז של הנהר אילי, ומהמדרון הדרומי זורמים חמישה נהרות גדולים יחסית המהווים חלק מאגן הניקוז של הנהר טארים.
אזור זה הוצע כאתר מורשת מהסיבות הבאות:
האקלים תלוי בטופוגרפיה ובגובה. המדרון הצפוני מקבל יותר משקעים מהמדרון הדרומי שחלקו העליון צחיח למחצה וחלקו התחתון צחיח. המדרון הצפוני מכוסה שלג-עד מעל גובה 3,700 מטרים, כשהטמפרטורה הממוצעת בגובה זה בחודש הקר ביותר (ינואר) היא 24°- ומתחת לאפס בחודש החם ביותר (יולי). הטמפרטורה הממוצעת במישור שלמרגלות המדרון הצפוני בחודש הקר ביותר היא 12°- ומעל ל-14° בחודש החם ביותר. המדרון הדרומי מכוסה שלג-עד מעל גובה 4,200 מטרים, כשהטמפרטורה הממוצעת בגובה זה בחודש הקר ביותר (ינואר) היא 23°- ומתחת ל-2° בחודש החם ביותר (יולי). הטמפרטורה הממוצעת במישור שלמרגלות המדרון הדרומי בחודש הקר ביותר היא בין 14°- ל-17°- ובין 15° ל-22° בחודש החם ביותר. מרבית המשקעים יורדים בקיץ ובסתיו. המדרון הצפוני מקבל יותר משקעים מהמדרון הדרומי, כ-500–600 מילימטרים לשנה בממוצע באמצע המדרון. באזור האלפיני, בגבהים של 5,000-4,000 מטרים, הכמות גדלה ל-1,000-800 מילימטרים. בהשפעת האקלים המדברי מקבל המישור למרגלות המדרון הדרומי פחות מ-100 מילימטרים בממוצע לשנה. השפעת האקלים המדברי פוחתת עם עליית הגובה, ובגבהים שבין 2,900-2,400 מטרים וסביב 4,200 מטרים יש אזורים שבהם כמות המשקעים עולה על 700 מילימטרים בשנה, ובמקומות מסוימים עולה על 1,000 מילימטרים.