本文以分布于柴达木盆地北缘乌兰县牦牛山地区的牦牛山组下段(D3ma)磨拉石建造为主要研究对象，通过对牦牛山组地层剖面测量，将其划分为两段，下段(D3ma)整体为一套粗碎屑陆相红色磨拉石建造，上段（D3mb）为中酸性火山岩及相应火山碎屑岩沉积。牦牛山组地层主要为山麓-河流相沉积，该套地层下段(D3ma)与下伏寒武-奥陶纪滩间山群呈角度不整合接触，被长期认为是一套始于晚泥盆世的碰撞造山型磨拉石建造。　　应用LA-ICP-MS单颗粒锆石U-Pb定年方法，对牦牛山组下段2件砂岩样品开展了碎屑锆石U-Pb年代学及地球化学研究。测年结果显示砂岩碎屑锆石年龄值分布较宽，可以划分为5个年龄区间(500～400Ma、1100～560Ma、1900～1100Ma、2800～2000Ma、3300～2800Ma)，其中最年轻的年龄峰值为429Ma，结合前人在牦牛山组下段（D3m口）磨拉石建造中获得的夹层火山岩年龄(429.1±3.9Ma)限定了该套地层的沉积下限，为不早于中志留世末期;在这些碎屑锆石中，最年轻的年龄为407.9±7Ma，属于岩浆成因，可以限定该套地层的沉积上限，为不晚于早泥盆世末期，结合区域地质与古生物资料，柴北缘牦牛山组下段磨拉石建造沉积时代应至少为429～408Ma，即中志留末-早泥盆世末期。　　通过对砂岩碎屑组分分析得出，牦牛山组沉积源区广泛分布砂岩、石英岩、花岗岩、玄武岩、安山岩等，与其东南部的滩间山岩群及沙柳河岩群岩石组合类似。　　岩石地球化学特征表明，牦牛山组下段岩浆岩（英安岩、流纹岩）锆石起源于大陆岛弧环境，其形成与柴达木地块的俯冲作用密切相关，具有板内-岛弧双重地球化学特征是由于其携带了早期地壳板内裂解的信息。碎屑砂岩锆石来源于大陆和岛弧双重环境，源岩类型复杂;碎屑锆石的年龄分布表明本区可能存在四期区域性地质构造事件，其中早古生代最为突出，其次为新元古代和古元古代早期-新太古代晚期，暗示这三期岩浆活动和变质作用较为活跃，分别与志留纪岩浆弧、寒武-奥陶纪滩间山群、中元古代沙柳河群、万洞沟群及古元古代达肯达坂群和侵入其中的中新元古代德令哈、莫河片麻岩形成时代相一致，进一步说明它们为本套地层提供了主要的沉积来源。碎屑锆石定年谱系年龄主峰值为442Ma和429Ma，表明志留纪岩浆弧为其最重要的物质来源，样品中少量太古代碎屑锆石（2530.6±52Ma、2538.5±49Ma、2549.6±50Ma、2676.9±48Ma、2724.5±49 Ma、3259.5±48 Ma、3281.5±46 Ma、），其中2粒古太古代锆石(3259.5±48 Ma、3281.5±46 Ma)谐和度较好，为研究区附近可能存在太古宙古老地层及欧龙布鲁克地块与扬子板块具有亲缘性提供了一定依据。综合分析砂岩碎屑锆石年龄谱系分布特征，其具有多时代混合物源特征。　　综上所述，柴北缘牦牛山组下段(D3ma)红色粗碎屑磨拉石建造是一套形成于中志留世末期（增生造山作用）具有新生初始裂谷特征的弧间盆地沉积组合。