华北克拉通南缘中元古界的沉积学、地层学及大地构造学等研究一直是前寒武纪地质研究的热点问题。兵马沟组不整合覆盖于熊耳群之上,是华北克拉通南缘中元古界熊耳群火山岩形成后发育的第一套碎屑沉积地层,所以兵马沟组的研究对熊耳群的构造背景及华北克拉通南缘构造演化都具有重要意义。本文对豫西地区出露的兵马沟组剖面进行了踏勘,对其沉积特征进行了对比研究。在此基础上选取豫西济源地区中元古界兵马沟组典型剖面,在野外踏勘和剖面实测基础上,运用沉积学、地球化学、地层学等理论对济源地区兵马沟组沉积环境和物源及其大地构造背景进行了研究,取得了以下认识:(1)济源兵马沟组岩性以紫红色砾岩为主,其次为含砾粗砂岩、粗砂岩等,从下往上砾石粒径逐渐减小,磨圆度变好;砂岩的粒度参数特征及概率值累积曲线特征表明兵马沟组为重力流沉积,概率值累积曲线的变化说明其沉积时水动力条件整体上逐渐减弱。综合各方面特征分析,兵马沟组沉积时期水体动荡,有多期洪流出现,为间歇性的灾变洪流;沉积环境为冲积扇-扇三角洲沉积,从中可识别出泥石流沉积微相、碎屑流沉积微相、分流河道沉积微相及漫流沉积微相,其中以泥石流和碎屑流沉积为主。(2)通过对豫西济源地区兵马沟组砂岩主量元素地球化学特征的分析,结果表明,兵马沟组砂岩主要以成熟度较低的岩屑砂岩为主;砂岩样品风化蚀变指数(CIA)表明兵马沟组砂岩遭受风化程度较弱,化学组分变化指数ICV的值大部分大于1,表明砂岩为一次旋回的沉积物,形成于较活动环境。(3)济源地区兵马沟组砾岩砾石成分从下而上火山岩砾逐步减少、石英岩砾逐步增加,但是仍以火山岩砾石为主,说明其物源主要来自下伏熊耳群。结合砂岩物源区性质判别图表明,兵马沟组砂岩物源区主要为中性和长英质火成岩区及少量石英岩沉积物源区;揭示了其物源区主要来自于大陆岛弧和活动大陆边缘。结合前人的研究资料,表明兵马沟组为弧后盆地充填物,熊耳群为俯冲作用下形成的大陆岛弧火山岩,中元古代兵马沟组沉积时期华北克拉通南缘处于活动大陆边缘环境。本文通过利用各种方法恢复了济源兵马沟组的沉积环境,深入探讨了兵马沟组的物源性质及构造背景,对华北克拉通南缘中元古界地层的沉积环境及其大地构造演化都有重要意义。