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中亚造山带是世界上最大的显生宙增生造山带,北山造山带位于其中部南缘,是连接西部天山造山带和东部兴蒙造山带的枢纽。北山造山带由古亚洲洋内的多个构造单元（包括微陆块、岛弧、大陆边缘和岛弧沉积物等）互相增生拼贴而形成,其间出露多条蛇绿混杂岩带。位于北山中部的红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带是北山造山带内一条重要的缝合带,近些年来,许多学者对其展开了研究,取得了很多成果,但是关于其构造属性和形成、侵位时代仍有较大争议。本文对肃北县牛圈子一带的蛇绿混杂岩、马鬃山镇南部的一套研究较低的蛇绿混杂岩以及牛圈子蛇绿混杂岩附近的重要地层/岩体进行了研究。本次以两套蛇绿混杂岩为主体,对古亚洲洋南支在牛圈子地区的洋盆（牛圈子洋）的古生代洋板块地层进行了恢复和序列重建。研究主要采用同位素年代学、古生物学、岩石学、岩石地球化学等手段,从时态、相态、物态、位态和演化历程等方面进行分析,取得的主要进展如下:1.牛圈子蛇绿混杂岩主要的岩石组合为辉长岩、辉绿岩、斜长花岗岩、杂砂岩和玄武岩,其中的断层可分为两组:南部的一组倾向为南或南西向,北部的一组倾向为北或北东向,两组叠瓦状逆断层整体呈对冲样式。2.牛圈子蛇绿混杂岩中2件辉长岩的锆石U-Pb同位素年龄分别为433.8±3.1Ma和354.0±3.3Ma;2件斜长花岗岩的年龄分别为429.8±2Ma和448.7±2.0 Ma;辉绿岩的年龄为433.4±3.2 Ma。其中从辉长岩锆石中获得的石炭纪年龄是目前从红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂带内获得的最小年龄,证明了牛圈子洋在早石炭世仍然存在扩张。3.牛圈子蛇绿混杂岩的基质（杂砂岩、沉凝灰岩、板岩等）内发现Buedingiisphaeridium cf.balticum,Adorfia firma,Micrhystridium henryi,Lophosphaeridium acinatum,Cymatiosphaera keilaensis等疑源类化石,其时代为早奥陶世末-晚奥陶世早期;其代表的环境为低纬度环境,结合已有的古地磁资料,认为牛圈子洋盆在奥陶纪处于纬度较低的位置。另有少量疑似石炭纪的孢粉化石,结合该样品中最小碎屑锆石年龄（323Ma和338Ma）,其形成时代可能为晚石炭世初。4.马鬃山蛇绿混杂岩的基质（粉砂岩、板岩等）内含有石炭纪孢子化石锤形叉瘤孢Raistrickia clavata和栅状叉瘤孢Raistrickia saetosa,一件粉砂岩中最小碎屑锆石年龄（358Ma）,证明马鬃山蛇绿混杂岩中部分基质形成于石炭纪。马鬃山蛇绿混杂岩和牛圈子蛇绿混杂岩代表的古洋盆存在时间存在极大的相似性,应为同一套蛇绿混杂岩被后期构造作用肢解。5.牛圈子蛇绿混杂岩中辉长岩和辉绿岩具有高Al2O3、高CaO、高TiO2、低FeOT的特点,属钙碱性和拉斑质系列;斜长花岗岩具有高SiO2、高Na2O、低Al2O3、低K2O的特点,属于钙碱性准铝质系列。辉长岩和辉绿岩的微量元素和稀土元素具有类似E-MORB的特征;斜长花岗岩的微量元素特征与岛弧花岗岩有些相近,稀土元素与洋脊花岗岩特征类似。马鬃山蛇绿混杂岩中超镁铁质岩的大离子亲石元素与E-MORB相似而高场强元素与E-MORB相比明显亏损,稀土元素则与E-MORB相似。上述各岩石单元形成于大洋中脊环境而不是弧前盆地或者弧后盆地等小洋盆内。6.对牛圈子-马鬃山蛇绿混杂岩内基质进行了碎屑锆石U-Pb同位素年代学研究,发现石炭纪沉积物的主要物源来自洋盆北侧的火山岛弧以及隆起的增生楔,早期的物源则主要来自火山岛弧。碎屑锆石中古生代的洋壳锆石年龄主要分布区间为430500Ma,代表了牛圈子洋洋盆的主要扩张阶段;古生代陆源锆石年龄最大为470Ma,北山洋洋壳向北部明水-旱山地块的俯冲作用可能开始于470Ma左右。7.对牛圈子蛇绿混杂岩北侧的岩体进行锆石U-Pb同位素年代学和岩石地球化学研究,其年龄为410 Ma,具埃达克岩的特征,与北向俯冲的牛圈子洋洋壳的熔融作用有关。牛圈子蛇绿混杂岩南侧的二叠系红岩井组沉积序列代表了一个前陆盆地的发育过程,结合区域地质特征认为牛圈子洋的闭合在晚二叠世之前。8.通过对比发现,牛圈子洋和南天山洋在存在时间、俯冲极性、俯冲时代、洋盆两侧岛弧火成岩的时代以及两侧地体碰撞时间等方面具有极强的相似性,表明牛圈子洋可能为南天山洋的延伸。