俯冲带镁铁质-长英质岩浆岩通常记录了俯冲地壳物质的再循环和再造,是研究俯冲带壳幔相互作用和构造演化的重要载体。祁连造山带经历了早古生代柴达木地块-祁连地块-阿拉善地块的聚合,记录了从大洋俯冲到大陆碰撞的一系列过程,是研究俯冲带物质循环和壳幔相互作用的理想区域。祁连地块出露大量不同岩性的早古生代弧岩浆岩,为识别不同性质俯冲地壳物质再造和再循环以及恢复造山带构造演化历史提供了很好的研究对象。本学位论文对祁连地块东南部早古生代镁铁质-长英质岩浆岩进行了详细的矿物-岩石地球化学研究,揭示了其不均一的源区性质和复杂的形成过程,深化了古大洋俯冲隧道内壳幔相互作用的认识,对于理解该造山带俯冲地壳物质再造和再循环以及构造演化具有重要意义。俯冲带是壳幔相互作用的重要场所,俯冲地壳物质加入地幔是俯冲带壳幔物质交换的重要机制,然而对于壳幔相互作用和后期岩浆演化具体过程的认识仍存在不足。本文对祁连地块东部金源和积石山地区出露的早古生代镁铁质岩浆岩进行了全岩主微量元素和Sr-Nd-Hf同位素、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素以及矿物原位主微量元素和Sr同位素研究。金源和积石山镁铁质岩浆岩锆石U-Pb定年结果表明,它们具有一致的早古生代侵位年龄（448-450 Ma）,对应于柴达木地块与祁连地块之间的南祁连洋俯冲的时间,指示金源和积石山早古生代镁铁质岩浆岩为大洋俯冲带同俯冲岩浆岩。这些镁铁质岩浆岩具有岛弧型微量元素特征:富集大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE）,亏损高场强元素（HFSE）。同时,它们还具有相对亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成:（87Sr/86Sr）i比值为0.7028-0.7050、εNd（t）值为1.0-4.2、εHf（t）值为4.8-10.4,以及变化且较高的锆石δ18O值:5.2-7.8‰。金源镁铁质岩浆岩具有比积石山镁铁质岩浆岩亏损程度更低的Sr-Nd-Hf同位素组成和更高的锆石δ18O值。这些元素和同位素特征表明,金源和积石山早古生代镁铁质岩浆岩来自不同地壳物质改造的不均一的交代地幔。模拟计算结果表明,地幔源区的不均一性是不同比例的俯冲原特提斯洋壳流体和沉积物熔体与地幔楔橄榄岩反应的结果。这种不均一的地幔发生部分熔融产生了多批次地球化学组成不同的熔体,导致岩体就位前发生岩浆补给和混合过程。这些过程不仅被全岩地球化学信息记录,同时也被复杂的单斜辉石和角闪石环带所记录。因此,古大洋俯冲带成分不均一的同俯冲镁铁质岩浆岩不仅记录了壳幔相互作用导致的地幔不均一性,而且记录了复杂的岩浆过程。此外,我们还对祁连地块东部黑石山地区出露的早古生代镁铁质岩浆岩进行了全岩主微量元素和Sr-Nd-Hf同位素、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素以及角闪石和斜长石主微量元素研究。结果表明这些镁铁质岩浆岩的地幔源区受到了俯冲洋壳物质的改造,其成分多样性主要受控于岩浆侵位过程中发生的岩浆分异和岩浆补给过程。黑石山角闪辉长岩和闪长岩具有一致的锆石U-Pb年龄,分别为449±2 Ma和449±3 Ma,表明黑石山镁铁质岩浆岩形成于南祁连洋俯冲阶段。它们具有富集LILE和LREE、亏损HFSE的岛弧型微量元素特征,并且具有弱富集到亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成,其中全岩（87Sr/86Sr）i 比值为0.7040-0.7063、εNd（t）值为-2.3 到-0.3、εHf（t）值为 1.6-4.9,锆石 εHf（t）值为 0.2-5.9。这些地球化学特征指示,黑石山早古生代镁铁质岩浆岩的成因与俯冲原特提斯洋壳物质加入形成的交代地幔有关。部分样品具有较高的Th/Nb和（La/Yb）N 比值,表明交代介质包括大洋沉积物熔体和玄武质洋壳流体。黑石山角闪辉长岩和闪长岩中的角闪石和斜长石具有复杂的结构和成分环带,记录了岩浆演化期间四阶段矿物结晶过程。结合全岩和矿物地球化学特征,我们认为交代地幔源区部分熔融产生的多批次镁铁质熔体在侵位前经历了不同程度的岩浆分异和岩浆补给过程,最终导致了镁铁质岩浆岩地球化学组成的不均一。因此,除了发生在地幔深度的壳幔相互作用之外,发生在地壳深度的岩浆分异、补给等演化过程同样对大洋俯冲带弧型镁铁质岩浆岩的岩石成因和成分多样性起到了重要作用。在造山带演化过程中,不同地壳物质也有可能发生再造形成花岗质岩浆岩。为了进一步认识祁连造山带的构造演化,本文还对祁连地块东部巴米山和黑石山地区出露的早古生代花岗岩进行了全岩主微量元素和Sr-Nd同位素、锆石U-Pb年龄和微量元素研究。巴米山和黑石山花岗岩具有不同的岩浆侵位年龄,锆石U-Pb定年结果分别为473-472 Ma和456-455 Ma,对应于柴达木地块与祁连地块之间的南祁连洋俯冲时期。它们都具有埃达克质特征以及富集LILE和LREE、亏损HFSE的岛弧型微量元素特征。巴米山花岗岩具有亏损的Sr-Nd同位素组成,其中（87Sr/86Sr）i比值为0.7044-0.7046、εNd（t）值为2.6-3.7;其Th和U 含量分别为 2.5-7.0 ppm 和 0.5-1.3 ppm,K2O/Na2O 比值为 0.35-1.06。而黑石山花岗岩具有弱富集的Sr-Nd同位素组成,其中（87Sr/86Sr）i比值为0.7049-0.7056、εNd（t）值为-1.4 到 0.3,更高的 Th（10.1-22.3 ppm）和 U（1.8-3.7 ppm）含量,以及更高的K20/Na2O比值（0.94-1.19）。这些地球化学特征指示,巴米山花岗岩来自俯冲玄武质洋壳和少量大洋沉积物的部分熔融,代表大陆地壳生长;而黑石山花岗岩来自加厚的新生镁铁质弧地壳的部分熔融,代表大陆地壳再造。此外,巴米由和黑石山花岗岩锆石不同的（Dy/Yb）N比值、Nb、Th和U等元素含量也可以很好地区分它们不同的源区属性。综上所述,祁连造山带在早古生代原特提斯南祁连洋俯冲阶段经历了俯冲洋壳脱水/部分熔融、熔/流体-地幔楔橄榄岩相互作用、弧岩浆作用、大陆弧地壳生长和再造等一系列过程。