中国东北地区伴随着西伯利亚克拉通与华北克拉通的拼贴完成,其作为中亚造山带的一部分在晚中生代时期经历了强烈的岩石圈伸展过程,发育着大量的断陷裂谷盆地和强烈的火山作用,具有典型盆岭相间的地质构造特征。在此阶段东北地区先后经历了古亚洲洋盆的闭合,以及蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋板块俯冲作用的影响,演化历史极其复杂。而这一壮观的盆岭构造格局和大规模火山作用的成因及其地球动力学背景一直是地质工作者感兴趣并且长期争论的焦点。本论文工作选取大兴安岭山脉东西两侧的典型盆地,即松辽盆地和海拉尔盆地晚中生代的火山岩作为主要研究对象,在全面了解不同类型盆地的大地构造演化过程和背景,并掌握盆地内部及周缘火山岩主要类型和基本分布规律基础上,开展了详细的岩石学和地球化学研究,对比分析了两盆地相关火山岩属性及年代学特征,.结合沉积岩物源分析结果以及东北亚广大区域内晚中生代火山活动的时空分布特征,深化理解了岩石圈伸展过程中火山岩成因,并为限制东北亚地区晚中生代的构造演化格局提供有力的证据和支持。针对海拉尔盆地塔木兰沟组和上库力组镁铁质和长英质火山岩进行的全岩主微量和Sr-Nd-Pb同位素以及锆石Hf同位素研究,为我们理解海拉尔地区的下覆地幔特征,壳幔相互作用和火山作用之间相互关系以及不同类型火山岩的成因提供了较充分的证据。六件长英质火山岩LA-ICPMS锆石年代学结果显示相近的U-Pb年龄范围,约从158 Ma到125 Ma,其中最年轻的锆石年龄应代表岩体形成时代,而其余年老的年龄反映了在岩石圈伸展过程中下地壳由于受到底侵的幔源物质的持续作用而发生长时期再活化的过程。所研究的火山岩组合具有双峰式的特征,包括粗面玄武岩及其演化产物和具有I-型和A-型特征的酸性火山岩。镁铁质火山岩组成相对均一,具有明显的Nb-Ta负异常,高的Th/Nb和Ce/Pb比值,较低的放射成因Pb和Sr同位素以及弱富集的εNd值,从0到+3.3,代表着被俯冲作用改造过的软流圈地幔或岩石圈地幔的部分熔融。长英质火山岩中宽泛的继承锆石年龄谱以及微量元素和同位素组成(εNd值为0.1-3.3)反映其原岩应为年轻的地壳物质,I-型火山岩来自于底侵的镁铁质原岩的部分熔融,而局部发育的A-型流纹岩则代表岩石圈强烈伸展的情况下新生地壳源区的熔融结果。松辽盆地是东北地区最大的主动式裂陷盆地,盆地内火山岩广泛发育并可作为东北地区潜在的晚中生代火成岩省。我们报道了盆地内部及周缘相关火山岩的岩石学和地球化学特征,对深化理解整个东北地区晚中生代的岩浆活动具有重要作用,来自流纹岩锆石的LA-ICPMS U-Pb年龄结果为限定火山活动的具体时代提供了基础数据支持。类似于海拉尔盆地,松辽盆地酸性火山岩具有I-型和A-型相异的属性以及相近的锆石年龄,分别为114±2 Ma和113±2 Ma。镁铁质火山岩也可进一步划分为拉斑质和钙碱性岩石系列,总体具有富集LILE以及Nb-Ta负异常的特征,反映来自俯冲物质改造上地幔的熔融或经历一定程度的混染作用。拉斑玄武质岩石形成于板内伸展环境,具有更加亏损的Nd同位素组成以及较低的Th/Nb和Th/La比值,Nb/La比值偏高且变化较大,暗示着来自亏损软流圈地幔的贡献较多；钙碱性系列岩石组成分异明显与俯冲造山过程相关,Nd同位素组成相对富集,可能受到一定程度地壳物质混染作用影响。松辽盆地I-型酸性火山岩组成差异较大,部分具有高Sr/Y和La/Yb比值的埃达克质特征,且具有明显与俯冲相关属性,暗示着其原岩较复杂,应该形成于改造后幔源物质的部分熔融,可能与钙碱性基性岩石相关；而A-型流纹岩具有更高的重稀土和高场强元素含量以及低的Ba/Nb比值,可能形成于板内环境下新生地壳物质的熔融,这些A-型流纹岩的地球化学特征指示其形成于斜长石稳定域,即暗示着地壳浅部的熔融过程,并与拉斑质玄武岩具有紧密的野外接触关系,以及相近的地球化学属性,如较高的Fe203含量和Nb/La比值,说明松辽盆地A-型流纹岩的形成与拉斑玄武质岩浆底侵作用相关,并都可能是岩石圈伸展末期减薄程度进一步深化的产物。晚中生代时期海拉尔盆地和松辽盆地发育着类似的火山岩组合,底部以中基性岩为主,上覆不同属性的I-型和A-型酸性火山岩,代表着岩石圈伸展和长期幔隆过程引发的大规模多期次熔融。然而相比之下,两盆地初始成盆机制存在差异,以被动裂陷作为基础的海拉尔盆地和典型的具有主动裂陷特征的松辽盆地中镁铁质岩石的属性也略有不同,海拉尔地区镁铁质岩石以碱性为主,松辽地区则以亚碱性为主并可细分为拉斑质和钙碱性岩石系列,说明两者地幔熔融深度存在差异,暗示着两盆地虽处于相近的大地构造格局之下,但火山作用及盆地演化所受不同构造域影响有所偏重,结合地球动力学背景,我们认为海拉尔地区火山活动主要受控于蒙古-鄂霍茨克洋的俯冲及闭合过程,而松辽地区火山岩则受古太平洋板块对东亚大陆边缘的俯冲作用影响,但两大构造域的作用相互叠加而无法完全孤立,因此东北亚地区的构造演化是两者相互作用的结果,只是在不同地区和时期分别作用的程度有所差异。海拉尔盆地和松辽盆地具有典型A-型特征的流纹岩代表着岩石圈伸展程度的加深,其形成时代先后相差约10 Ma,这种自西向东岩石圈先后减薄的过程与前人报道的整个东北地区以及俄罗斯远东地区火山活动的迁移特征相符,且很可能与古太平洋板块的俯冲后撤过程相关,但蒙古东部和外贝加尔地区早白垩时期火山活动的发育证明蒙古-鄂霍茨克洋在其闭合后可能依然对东北亚地区有一定影响,我们认为由于受到古太平洋板块俯冲的影响,蒙古-鄂霍茨克缝合线再次被激活而作用于周边区域。松辽盆地晚中生代火山活动尾声,接续沉积有登娄库组和泉头组两沉积单元,分别代表着盆地断陷阶段的结束以及坳陷阶段的开始,对其沉积物源的分析可以有效的反映盆地沉积-构造相关的演化历史。我们对采自两沉积层的样品进行了LA-ICPMS碎屑锆石U-Pb年龄以及全岩Sr-Nd同位素分析,结果显示登娄库组的碎屑锆石年龄组成以晚古生代(270-250 Ma)和中生代(190-170Ma)为主,而上覆泉头组则主要由古老的锆石构成,年龄约为1800 Ma和～2500-2900 Ma,最年轻的碎屑锆石年龄分别为～117 Ma和～103 Ma,可用以限制两者沉积时代。另外同位素证据显示,登娄库组具有弱富集的初始εNd(-6.3～-2.8)和年轻的Nd模式年龄(1.05- 1.39 Ga)以及较低的初始87Sr/86Sr比值(0.7079～0.7088)；相比之下泉头组Nd同位素更加富集(εNd=-12.8),具有较老的Nd模式年龄和相对高的初始Sr同位素组成(1.75 Ga,0.7129),更加证实两沉积单元具有完全不同的物质组成。我们认为盆地北部包括其自身古生代和中生代的岩浆岩可能主要是登娄库组的物质来源,而东南部古老的华北克拉通则主要为泉头组提供物质。松辽盆地在晚中生代剥蚀中心向东南方向的迁移是由盆地局部差异性隆起和沉降引起的,而更有可能与区域性构造事件相关,比如古太平洋板块俯冲方向和速度的转变或者鄂霍茨克板块与东亚大陆边缘的碰撞作用。