古亚洲洋经历了新元古代-早中生代洋盆俯冲-陆陆汇聚的增生事件,其演化过程形成了世界上最大的增生型造山带—中亚造山带。洋壳的长期俯冲与微陆块的增生在中亚造山带留下了丰富的构造岩浆记录,其中甘肃北山地区的红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带代表古亚洲洋洋壳的残余,是限定古亚洲洋南缘洋盆构造演化历史的关键区域。然而,目前关于古亚洲洋南缘洋盆俯冲时限和碰撞过程还未取得统一的认识。 本研究选取中亚造山带中段南缘的红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带及其伴生弧岩浆岩为研究对象,通过岩相学、锆石U-Pb年代学、全岩和矿物地球化学及Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学分析,限定了蛇绿岩以及弧岩浆岩的形成时代、岩石成因及构造环境,约束了古亚洲洋中段洋盆的俯冲时间、碰撞时限,厘定了牛圈子蛇绿混杂岩带及两侧的弧岩浆活动的成因联系,进一步约束了古洋盆最终闭合时限,为探讨古亚洲洋中段俯冲汇聚过程提供了新的证据。本文主要认识如下: (1)锆石U-Pb年代学研究揭示了牛圈子蛇绿混杂岩的辉长岩样品的结晶年龄主要集中在晚志留世(422~418Ma)。辉长岩样品具有高Mg#值(59~79)、低Ti O?(0.31~1.51wt.%)及平坦型稀土配分模式((La/Yb)_N=0.64~1.20),ε_Hf(t)=10.77~16.44,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.702565~0.704958,ε_Nd(t)=+5.84~+6.71,结合Pb同位素特征,指示其源于受俯冲流体交代的亏损地幔,形成于洋内俯冲背景,属于SSZ型蛇绿岩。 (2)闪长岩的锆石U-Pb年龄集中在427~435Ma,形成于早-中志留世,样品富集LILE(Rb、Ba)、亏损HFSE(Nb、Ta),ε_Hf(t)=-3.66~+2.01,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.706213~0.709114,ε_Nd(t)=-3.82~-3.95,结合全岩Sr-Nd-Hf同位素特征,揭示其源区为俯冲流体交代的大陆岩石圈地幔。 (3)早泥盆世花岗岩(403.4±1.7Ma)包括A型与I型两类:A型花岗岩(Si O?=70.72~71.34wt.%)具有高Fe O?/Mg O、Eu负异常及富集Sr-Nd同位素((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.711225~0.713279,ε_Nd(t)=-3.16~-3.26),富集锆石Hf同位素(ε_Hf(t)值介于-4.81~+0.17),指示样品源于中元古代变火成岩地壳高温部分熔融;I型花岗闪长岩(ε_Nd(t)=-8.18~-8.57)则源自镁铁质地壳熔融并受幔源物质影响,两者共同指示后碰撞伸展环境。 通过综合研究牛圈子蛇绿混杂岩和后碰撞花岗岩岩石学、年代学和地球化学特征,综合区域岩浆活动与构造记录,本文提出北山造山带古生代期间的演化模式:早寒武世-晚志留世,红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带代表的古亚洲洋分支洋盆持续双向俯冲,发育SSZ型蛇绿岩及弧岩浆岩;早泥盆世时,洋盆闭合,转入陆内伸展阶段,A型与S型花岗岩广泛发育,标志碰撞后地壳减薄。本研究为理解古亚洲洋的闭合机制提供了重要的地质证据,为重建中亚造山带的构造演化提供了关键的地质约束,对揭示区域构造演化和古亚洲洋的消亡历史和动力学机制具有重要意义。