流域地貌系统的形成演化与构造活动、气候变化息息相关。地貌面及其相关沉积物是解密层状地貌序列、气候变化、构造活动之间耦合过程的重要地质载体。印度板块与欧亚板块的碰撞挤压导致青藏高原快速强烈隆升是新生代以来最重要的地质构造事件之一。青藏高原的形成对亚洲大陆的构造-地貌分布格局产生了巨大的影响,而且高原隆升引起的地势演变与亚洲河流系统和黄土地貌的发育演化密不可分。作为中华民族摇篮的黄河水系,其形成发育也是青藏高原隆升的结果。因此,黄河的形成历史研究及其对高原隆升-地貌演化的指示作用,历来都是国内外地学工作者最为关注的重大科学问题之一。兰州盆地位于青藏高原东北缘,该区构造活跃、地震频发,又地处西北内陆干旱荒漠区、东部亚洲季风区及青藏高原高寒区三大自然地理和气候带的交汇地区。同时,盆地内保存有相对完整的新生代地层,详细记录着晚新生代以来区域构造活动和气候变化信息,是研究构造、地貌、气候及其相互作用的理想载体。前人对其新生代地层进行了生物地层学、年代学、古环境和地貌演化等大量研究,取得许多重要进展,但对盆地内重要的五泉砾岩以及盆地南侧皋兰山黄土形成年代缺乏研究。在前人工作的基础上,本文以兰州盆地皋兰山红粘土-黄土钻孔岩芯,以及范家坪和五泉山剖面五泉砾岩为研究对象,通过系统的磁性地层年代学（热磁曲线、磁滞回线和古地磁）、黄土地层学（碳酸钙和粒度）和宇生核素(26Al/10Be)埋藏年代学研究,结合西津黄土钻孔和五泉山黄土剖面的区域地层对比,确定了五泉砾岩和皋兰山红粘土-黄土地层的年代。通过五泉砾岩的沉积特征、物源示踪（碎屑锆石U-Pb年龄谱）和古水流研究,结合前人研究成果,探讨了五泉砾岩的成因意义,重建晚上新世以来兰州盆地地貌发育演化过程,为青藏高原东北缘山地隆升、黄河水系形成及其与黄土地貌的耦合过程研究提供依据。通过研究得到以下主要结论:1、通过高分辨率的磁性地层学（热退磁和交变退磁）、黄土地层学（碳酸钙和粒度）和区域地层对比研究表明,皋兰山265.7 m连续红粘土-黄土钻孔中红粘土底部年龄约为3 Ma,黄土底界年龄为2.8 Ma,为兰州盆地最老黄土。2、通过磁性地层年代学、宇生核素埋藏年代、化石记录和区域地层的对比研究表明,兰州盆地五泉砾岩的沉积年龄约为3.6-2.2 Ma,其中上、下五泉砾岩的分界年龄约为3 Ma。3、通过碎屑锆石U-Pb年龄谱、沉积相、砾石组成和古流向的对比发现,五泉砾岩所代表的河流沉积序列和现代黄河阶地砾石层所指示的河流源区和古水流方向基本一致,推测兰州盆地古黄河水系建立的时间为3.6 Ma左右。结合前人的研究成果,推测兰州盆地水系地貌的发育演化可能受到高原隆升和亚洲季风的共同影响和驱动。4、综合已有的研究成果表明,晚新生代以来兰州地区至少经历了3.6、3、2.2、1.8-1.7、1.2-1.1和0.9-0.8 Ma六次重大构造活动事件。其中3.6 Ma左右高原强烈的构造隆升（青藏运动A幕）造就了巨大的地形差异和夏季风的加强,导致高原东北缘古黄河水系开始发育,形成了与下覆地层呈不整合接触的下五泉砾岩沉积;3 Ma左右,构造活动导致七里河拗陷带和五泉山地区下五泉砾岩沉积结束,上五泉砾岩开始发育。同时,皋兰山地区的红层之上开始发育红粘土,二者呈角度不整合接触;2.2-1.8 Ma左右,青藏运动C幕的构造隆升导致甘肃期准平原发育结束,现代黄河开始形成;此后在昆黄运动、共和运动和第四纪冰期间冰期气候变化的共同作用下,塑造了9级兰州式黄河阶地和典型的兰州黄土地貌格局。