阿尔泰造山带作为中亚造山带的重要组成部分,记录了古亚洲洋俯冲增生的地质历史,是研究增生型造山作用的关键地段。本文选择中国阿尔泰造山带东段富蕴-青河地区作为研究区,以哈巴河群变沉积岩和古生代岩浆岩作为研究对象,通过开展岩石学、岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素组成分析等工作,研究中国阿尔泰造山带古生代构造演化,约束古亚洲洋在中国阿尔泰地区的俯冲极性、弧盆系发育史、板片回撤及古大洋闭合等一系列重要地质问题,获得以下主要认识和成果:(1)哈巴河群是阿尔泰造山带最大规模的沉积地层,有助于揭示阿尔泰早古生代构造属性。然而,基于对哈巴河群形成时代及成因环境的不同认识,存在阿尔泰造山带是前寒武纪微陆块、被动陆缘和古生代岩浆弧等不同观点。青河地区哈巴河群新的年龄数据表明,该套地层最大沉积年龄427±13Ma,侵入其中的侵入岩形成时代为405±3Ma,约束青河地区哈巴河群形成于晚志留至早泥盆世之间(427~405Ma),之后经历了中泥盆世区域变质作用(383±9Ma)。绝大多数碎屑锆石εHf(t)值为正(+0.22~+15.29),结合年代学、岩相学和地球化学特征,揭示哈巴河群源自不成熟的新生地壳,以早古生代岩浆岩碎屑为主,并且含有少量古老地壳物质,是弧前沉积的产物,进而推测中国阿尔泰造山带具有早古生代过渡型岩浆弧构造属性,类似于日本弧,均残留了古老地壳物质,是西伯利亚南缘由于Rodinia大陆裂解而裂离出来的一个微陆块,之后由于古亚洲洋早古生代俯冲增生而活化。(2)泥盆纪是古亚洲洋俯冲增生的主要阶段,是阿尔泰造山带主要的岩浆作用期。富蕴—青河地区岩浆岩广泛发育,是研究地壳增生方式和俯冲极性的理想场所。本文对研究区内的辉长岩、闪长岩,花岗岩和流纹岩开展系统的研究性工作。测年结果表明这些岩浆岩形成于415~382Ma之间,从北西往南东逐渐变年轻。地球化学数据显示其具有弧岩浆属性;从南东到北西花岗岩中K2O、大离子亲石元素和稀土元素含量逐渐增加,Ni、Co、Sr含量逐渐减少,具有明显的空间变化规律,指示洋壳向北东的俯冲极性。锆石εHf(t)值均为正,由北西向南东明显增高,从+1.56~+6.98逐渐变化为+11.21~+15.89,二阶段模式年龄逐渐变小,从1.3-0.9Ga逐渐变化为0.66~0.43Ga,结合古生代岩浆岩从阿尔泰造山带北西向南东迁移的特征,揭示泥盆纪存在俯冲板片向南西的回撤。(3)古亚洲洋的闭合时间争议较大。中国阿尔泰造山带南部发育大量的A型和I-A过渡型花岗岩,是造山作用结束的标志。青河地区额尔齐斯断裂内部及北侧出露花岗岩和少量闪长岩,新的测年数据表明这些岩体形成于286~269Ma之间。花岗岩岩体高硅,富碱(K2O+Na2O=5.84%~8.72%),低钙(Ca O=1.29~3.76%),属于高钾钙碱性岩石系列。微量元素显示Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta亏损,Eu明显负异常(δEu=0.46~0.78),10000×Ga/Al=2.85~2.47,反映A2型花岗岩特征,可作为阿尔泰碰撞造山作用结束的标志。另外,这些岩体εHf(t)值介于+4.04~+11.78,二阶段模式年龄(TDM2)分别变化于880~694Ma、923~633Ma、875~555Ma、1030~635Ma,揭示其源区主要由新元古代幔源物质或新生地壳组成。结合区域上同时代、同构造位置富碱性(A型)花岗岩研究结果,认为青河中酸性岩体成因与地幔岩浆底侵早期下地壳有关,指示阿尔泰造山带于早二叠世(286~280Ma)已经结束了碰撞造山作用,处于伸展的构造背景,(4)中国阿尔泰造山带古生代构造演化是古亚洲洋俯冲增生过程的响应。本文通过研究哈巴河群形成时代、源区性质、沉积特征、形成环境,结合早古生代岩浆岩时空分布规律,确认阿尔泰早古生代发育活动陆缘的沟—弧—盆体系,进而约束阿尔泰造山带具有过渡型岩浆弧属性;在晚古生代泥盆纪,由于俯冲板片向南西回撤,产生由北西向南东逐渐变年轻的岩浆岩,表现为侧向加积的地壳生长方式;至早二叠世额尔齐斯洋已经关闭,阿尔泰与准噶尔两大块体碰撞并转入伸展的构造背景,致使大规模的A型或碱性花岗岩沿额尔齐斯断裂上涌。因此,中国阿尔泰造山带古生代构造演化是对古亚洲洋俯冲增生过程较为完整的记录。