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通过对发源于北祁连造山带北段、中段、南段河流沉积物地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成的系统研究,确定河流沙、泥沙质微量元素平均组成与大陆上地壳平均值基本一致。一般沙质成分由于石英的稀释作用使其微量元素含量稍低于大陆上地壳平均值,泥沙质成分的微量元素含量一般稍高于大陆上地壳均值。北祁连造山带河流碎屑沉积物As、Sb、Cu、Zn等元素的平均含量明显高于大陆上地壳的平均含量,可能指示北祁连硫化物矿床成矿具有良好的前景。河流碎屑沉积物Sm-Nd同位素组成得到的Nd亏损地幔模式年龄为1.891.12Ga,平均为1.68Ga;北段、中段河流沙质部分的Nd同位素亏损地幔模式年龄比相对较细的泥沙质部分的老,说明河流近源古老地壳基底组分更多;而南段的部分河流则相反,说明近源有更多的新生地壳组分。锆石U-Pb年龄结果表明,北祁连造山带最强的岩浆作用发生于新元古代—晚古生代早期（650400Ma）,此期间形成的锆石占全部锆石的31%,它们主要记录了北祁连洋壳的俯冲消减、陆-陆碰撞及碰撞后的壳内岩浆作用过程。太古宙古老基底组分在北祁连造山带存在,但所占比例极低,它们可能以碎屑组分存在于古元古代的北大河岩群等变质基底中。新太古代到古元古代（27001700Ma）期间形成的锆石占全部锆石的34%,此期间是北祁连基底的主要形成阶段。古元古代末到新元古代（1700650Ma）期间形成的锆石占全部锆石的17%,它们可能代表着古祁连洋盆的主要形成阶段。锆石Hf同位素组成确定的北祁连由亏损地幔增生物质到地壳主要发生于3.22.0Ga、2.01.0Ga这两个时间段,650Ma以后基本没有增生地壳组分的加入。不同地段河流碎屑锆石U-Pb年龄有些差别,北段的北大河中最老基底组分所占比例最高,而南段河流中的古老基底组分比例相对较低,印证了古祁连洋是从东南向西北拉开的过程,西北段在俯冲消减及碰撞过程中有较多古老地壳基底组分的参与。晚古生代晚期—三叠纪期间北祁连仍存在较弱的岩浆作用。由Nd同位素比值与Nd含量、Na2O/K2O比值之间的关系进一步证明北祁连河流沉积物是最古老的基底长英质组分、较老的基底镁铁质组分或其熔融产物、古祁连洋壳镁铁质组分或其熔融产物三者混合的产物。