青藏高原的隆升是新生代最重要的地质事件之一,它不仅是陆陆碰撞的经典案例,也对亚洲内陆的构造格局和全球的气候和环境变化产生了深刻的影响,因此,高原的时空演化、隆升过程一直是地学领域的前沿课题。青藏高原东北缘广泛发育了褶皱、逆冲断裂和走滑断裂,以及由这些构造体系所控制的多个造山带和沉积盆地。作为印度-亚欧大陆碰撞控制的远端部位,这些构造单元的变形和隆升历史是研究青藏高原的形成、时空演化和动力学机制的重要依据。前人从多方面对该区域做了大量的研究工作,取得了丰富的科研成果,但是一些认识或观点之间存在矛盾和分歧,因此,对于青藏高原东北缘的构造演化研究仍然需要更多、更有力的证据。造山带和沉积盆地是两个基本的构造单元,它们之间的形成发展具有密不可分的关系。由于遭受长期构造和剥蚀作用的改造,造山带内部保留的构造演化信息往往存在缺失。而盆地内的沉积记录更为完整和连续,特别沉积物的物源作为沉积记录中最为关键的地质信息之一,能反应出盆地周缘造山带的隆升-剥蚀和盆山构造格局的时空演化,为区域构造变形和隆升历史的研究提供重要的线索。青藏高原东北缘的变质基底和岩浆岩体的锆石U-Pb年龄组成具有显著的区域差别,然而由于古、中生代沉积岩的广泛分布,部分造山带的锆石U-Pb年龄组成出现不同程度的相似特征。因此,虽然碎屑锆石U-Pb年龄可以作为判别高原东北缘新生代沉积物物源的依据,但是单凭这一种方法仍不能对潜在源区进行准确的区分。造山带的锆石(U-Th)/He年龄组成与基岩的的构造热演化相关,并且松潘-甘孜地块、东昆仑、西秦岭和祁连地块的(U-Th)/He年龄组成差异明显,根据这些差异可以对上述造山带进行区分,是对碎屑锆石U-Pb年龄方法很好的补充。因此,本文利用碎屑锆石U-Pb和(U-Th)/He年龄方法,对青藏高原东北缘的贵德盆地、兰州盆地和武山-天水盆地新生代沉积物进行综合的物源研究。通过物源示踪,并结合沉积相、岩性、古水流和低温热年代学等一系列证据,对青藏高原东北缘新生代构造演化历史进行系统的梳理和重建,揭示了不同时期区域构造隆升和造山范围的变化。获得的主要成果和认识如下:1.始新世时期(~55-35Ma),贵德盆地和兰州盆地具有相同的物源,碎屑锆石U-Pb和(U-Th)/He年龄显示沉积物主要来自东昆仑造山带的布青山、阿尼玛卿山和西倾山一带的三叠系和石炭-二叠系沉积岩,缺乏东祁连和西秦岭的基岩信号,说明此时东昆仑东段强烈变形和隆升,而祁连山造山带东段和西秦岭并未明显地隆起、剥蚀;贵德盆地和兰州盆地具有相同的成因,在贵德、西宁、至兰州一带可能形成统一的前陆或者压陷型盆地。2.渐新世时期(35-23Ma),贵德盆地和兰州盆地的物源向北略有扩张,但源区范围仍局限在西秦岭以南的东昆仑造山带之内,说明东昆仑造山带的规模有所扩大,但造山范围仍比较有限。西秦岭西段和祁连山造山带东段的基岩隆起和剥蚀仍不显著。武山-天水一带的古近纪沉积物具有南北双向的物源,但是沉积和低温热年龄学证据都不支持陇中盆地基底和西秦岭东段在古近纪时期的隆升,青藏高原东北缘的东部边缘可能出现了与松潘-甘孜块体向东挤出有关的拉张断陷。3.中新世早-中期(23-13 Ma),青藏高原东北缘的沉积出现显著变化,贵德盆地和兰州盆地沉积物中出现大量的西秦岭、日月山和拉脊山的基岩成分,武山-天水盆地发生大规模的沉积转移,物源由前期的南北双向供给转为单向的西秦岭供给。这些证据表明西秦岭、日月山和拉脊山在中新世初相继开始隆升,西秦岭北缘断裂带以北形成统一的前陆凹陷盆地。中新世中期沉积物物源再次发生变化,可能与造山带的快速剥蚀、去顶和区域的夷平作用有关。4.中新世晚期-上新世(13-3.6 Ma),青藏高原东北缘发生大规模的造山活动。物源分析显示,东昆仑造山带、松潘-甘孜地块、秦岭南部的白龙江构造带和六盘山南段在13-9Ma期间隆起,控制高原东北缘盆地物质输入;日月山、拉脊山在8.5Ma左右隆起,导致贵德盆地物源向盆地北侧转移;自6Ma开始,西秦岭再次隆升,贵德盆地物源转向西秦岭,武山-天水盆地的沉积中心向尧店至喇嘛山一带转移。5.晚上新世以来(3.6-1.8 Ma),青藏高原东北缘再次发生大规模的造山活动,高原周边和内部出现了大量磨拉石建造。物源分析显示兰州盆地上五泉组洪积扇沉积主要来自马衔山-兴隆山,证明陇中盆地内部发生强烈变形、隆起;贵德盆地阿米岗组的物源变化则表明西秦岭北缘造山带的持续隆升。更新世以来(1.8-0 Ma),黄河不断下切,发育多级阶地,阶地沉积物的物源变化反映了祁连山东段和西秦岭仍在不断隆升加高,侵蚀能力增强,同时,黄河也不断向东昆仑造山带以南的高原内部进行溯源侵蚀。