老龙湾盆地是发育于青藏高原东北缘海原断裂带内部的新生代沉积盆地,其沉积演化详细地记录了海原断裂带新生代以来的构造变形过程。本文利用磁性地层学、宇宙成因核素测年与磷灰石(U-Th)/He方法,试图建立老龙湾盆地新生代地层的年代格架,在绝对年代的控制下,对盆地内部新生代沉积地层的沉积特征、沉积相展布以及地层的变形样式进行研究,揭示青藏高原东北缘海原断裂带新生代活动历史,获得了如下认识:1)现今老龙湾盆地表现为长宽比接近3:1的菱形,盆地以中央紫红山断裂为界,南、北两侧地层充填存在明显的差异,盆地北侧主要发育厚层桔红色-紫红色泥岩、泥质粉砂岩夹粗砂岩、细砾岩以及薄层石膏,沉积物粒度较细;南侧主要发育厚层桔红色-砖红色岩屑石英中粗砂岩夹砾岩、泥岩,含粗砾的中砾岩夹含砾粗砂岩、桔红色中砂岩夹薄层砾岩,沉积物粒度较北侧粗。盆地南、北两侧沉积地层厚度大致相当。2)老龙湾盆地北部地层与西宁-兰州地区始新世-渐新世地层相似,显示盆地北部地层时代也可能为古近纪。盆地南部水泉剖面上部地层详细的古磁学研究结果显示其沉积时代为4.6-0.8 Ma,假如该剖面上部与下部沉积速率相似,可以推断该剖面开始沉积的时代为～12 Ma。3)老龙湾盆地具有辫状河相、湖相、冲积平原等多种沉积相类型,盆地南北两侧地层均发育有连续的褶皱,轴向SE,反映盆地受到了北东-南西向的挤压应力,盆地南侧还发育轴向南北的褶皱,显示盆地新生代晚期受到了东西向的挤压应力。4)老龙湾盆地南侧沉积物岩性、粒度、沉积相展布显示其具有压陷盆地性质,表明海原断裂可能在晚中新世发生逆冲推覆,揭示青藏高原向北东方向的扩展在晚中新世已经到达该地区。盆地内部南北向分布褶皱相关的生长地层可能与海原断裂左旋走滑紧密相关。生长地层可能开始于上新世,显示海原断裂带在上新世开始左旋走滑导致老龙湾盆地遭受破坏,形成现今构造地貌格局。