北山造山带隶属中亚造山带南缘,地处塔里木板块、哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块交汇部位,由多个岛弧、微陆块、蛇绿混杂岩、增生杂岩等拼贴而成。北山造山带经历了长期、多阶段复杂的俯冲-拼贴历史,形成了四条蛇绿岩带。区内构造环境复杂,是解析中亚造山带构造演化和古亚洲洋的闭合时限关键地区之一。本文在野外调查及文献阅读的基础上,通过岩石学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学以及Sr-Nd同位素地球化学等综合的研究方法,对古生代-早中生代岩体时代、成因及其形成的构造环境进行了较为深入的探讨,取得了以下主要的认识。红柳河和玉石山蛇绿岩中辉长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为525±3.8Ma和535±3.6Ma。红柳河和玉石山蛇绿岩中的基性岩类具有相似的地球化学特征,即兼有岛弧火山岩和洋中脊火山岩的地球化学特征。ε_Nd（t）为变化范围较大的正值（+2.91⁺12.25）,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i为0.7035⁰.7053,指示其源于俯冲流体交代的亏损地幔部分熔融的产物,形成于“弧前”环境;进一步指出红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩形成时代可能指示着古亚洲主洋盆于早寒武世发生启始南向俯冲。花牛山变英安岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为454.7±0.87 Ma,富集Rb、Th、U、K、Pb,亏损Nb、Ta、Ti;Nb/La比值为0.28⁰.45,Hf/Th比值为0.22⁰.42。低Yb、Nb/La、Nb/La、Ce/Th、Ba/Th,变化的Th、高Th/Ta,显示出典型的火山弧岩浆岩特征,是晚奥陶世红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带所代表的洋盆向南俯冲的产物。小泉东花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为395.86±4.2 Ma。该岩体属钾玄岩系列,具有低Sr高Y以及高的（Zr+Nb+Ce+Y）含量和10000Ga/Al比值,高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i（0.7161⁰.7193）,低ε_Nd（t）（-7.57^-8.19）等,具A1-A2过渡型花岗岩的特征,为后碰撞伸展环境的产物,指示早泥盆世之前红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带所代表的洋盆已经闭合。炭山子东橄榄辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为366±2.8 Ma,岩石富集Rb、Ba、Sr、U、K等元素,亏损Nb、Ta、Zr、P、Ti,Nb/La比值为0.23⁰.46,Hf/Th比值为0.88³.81,平均值为2.97;(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i（0.7048⁰.7049）和正的ε_Nd（t）（+3.72⁺4.30）,低Yb、Ta、Ta/Yb和高La/Nb,研究表明其是受俯冲流体的交代作用下的亏损地幔在活动大陆边缘弧环境部分熔融形成的。花牛山石英闪长岩、大山头石英闪长岩和双峰山花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为362.5±1.1 Ma、348.6±1.9 Ma、334.8±2.1 Ma,为钙碱性-高钾钙碱性准铝质I型花岗岩,富集Rb、K、Nd、Zr、Hf,而相对亏损Nb、Ta、P、Sm、Ti。Nb/La、Hf/Th比值接近典型岛弧岩浆岩的比值。(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i（0.7060⁰.7095）和ε_Nd（t）（-4.81⁺0.52）显示出壳幔相互作用的特点。研究表明这些花岗岩是先前受俯冲流体交代下的亏损地幔部分熔融底侵先前形成的玄武质下地壳再次发生部分熔融的产物,形成于活动大陆边缘,指示其南侧辉铜山-帐房山蛇绿岩带所代表的弧后盆地于晚泥盆世向北俯冲,俯冲作用持续至早石炭世。花牛山花岗斑岩和小泉斑状花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为232.4±0.55Ma和220±3Ma,具高钾钙碱性向钾玄岩过渡的特征。高（Zr+Nb+Ce+Y）含量以及10000Ga/Al比值,具典型A型花岗岩的特征（花岗斑岩为A1型花岗岩,斑状花岗岩为A1-A2过渡型花岗岩）,指示其形成于后碰撞伸展环境。较高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i（0.7073⁰.7074）和低的ε_Nd（t）（-1.74^-1.61）特征显示了其为下地壳物质（包括早期俯冲形成的新生岛弧物质）部分熔融的产物。综上,北山地区约在1.0Ga前岩石圈开始伸展裂解并逐渐扩张为古亚洲大洋,在早寒武世,红柳河-牛圈子蛇绿岩所代表的古亚洲洋启始南向俯冲于敦煌地块之下,于中奥陶世在南部形成花牛山岩浆弧,同时在古亚洲洋北部又发生了向北俯冲,俯冲于马鬃山地块之下,并形成了白云山-斜山-东七一山和窑洞努如-公婆泉岩浆弧;在志留纪,红柳河-牛圈子蛇绿岩带所代表的洋盆发生大规模的双向俯冲的同时,在北部形成芨芨台子-小黄山弧后盆地,南部形成辉铜山-帐房山弧后盆地;红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带所代表的古亚洲洋于晚志留世末期闭合,北山南带进入后碰撞阶段。短暂的后碰撞伸展之后,晚泥盆世晚期,辉铜山-帐房山弧后盆地发生向北俯冲,同时芨芨台子-小黄山弧后盆地发生向南俯冲,形成相应的火山弧花岗岩;早石炭世晚期辉铜山-帐房山弧后盆地与芨芨台子-小黄山弧后盆地相继闭合,自此之后,整个北山地区全面进入后碰撞构造演化阶段。