华北克拉通南缘中元古代构造-沉积响应及演化过程的研究一直以来都是前寒武纪研究的重点。兵马沟组作为华北克拉通南缘中元古界熊耳群火山岩之上覆盖的第一套碎屑岩沉积,对研究华北克拉通南缘中元古代初期构造-沉积演化事件及海陆变迁具有重要意义。本文在大量野外地质工作的基础上,运用沉积学、岩石学和地球化学,对兵马沟组下段沉积期的沉积环境进行了研究。结果表明:(1)兵马沟组下段主要为一套碎屑岩沉积,从下而上主要为紫红色中砾岩-紫红色细砾岩夹薄层泥岩-紫红色含砾砂岩夹紫红色、灰绿色粉砂岩或泥岩-紫红色粗砂、中砂岩夹紫红色、灰绿色泥岩、粉砂岩互层,岩性逐渐变细。(2)伊川兵马沟组下段沉积过程中,初期发育冲积扇沉积,未受稳定水体影响,形成下部厚层-块状层中粗砾岩,后期稳定水体入侵,表现为退积型层序。整体上显示为冲积扇-扇三角洲过渡的沉积环境。先后发育扇根、扇中和扇三角洲前缘亚相,同时发育泥石流沉积、河道充填沉积、辫状河道沉积、漫流沉积、水下分流河道沉积与河道间沉积微相;这个过程中,冲积扇逐渐被扇三角洲所取代,由冲积扇相逐渐过渡为扇三角洲相。结合地球化学分析,兵马沟组下段上部沉积环境可能为陆相扇三角洲,并未进入海相环境。(3)华北克拉通南缘在熊耳群喷发之后到兵马沟组沉积之前可能存在一次较大规模的地壳运动事件。这期构造事件,导致熊耳群火山岩和克拉通结晶基底强烈风化,此时华北克拉通南缘北高南低,气候可能较为寒冷干燥,地表径流季节或年际变化大,携带大量碎屑物质向南搬运,在万安山地区堆积,形成兵马沟组底部冲积扇沉积,随后稳定水体持续北侵,还原性逐渐加强,发育下段上部的扇三角洲沉积。兵马沟组下段沉积环境演化记录了华北克拉通南缘豫西地区中元古界五佛山群海相沉积之前在大规模构造运动下地表径流向南推进,并伴随自南向北海侵的陆相沉积-海相沉积的演化过程。