冰碛岩是研究古沉积环境和大陆上地壳平均成分的重要手段。本论文针对分布在中国的新元古代典型冰碛岩剖面——华北板块洛南剖面罗圈组冰碛岩以及扬子板块九龙湾剖面南沱组冰碛岩、莲沱组砂岩为主的碎屑沉积岩进行了系统的岩石学、地球化学研究。

华北板块洛南剖面罗圈组冰碛岩岩石学特征、沉积相特征以及地球化学特征表明随着温度升高，罗圈组冰碛岩形成于冰川逐渐消融、冰筏作用逐渐减弱的环境，——即在海侵过程中罗圈组的沉积环境由冰川前缘混杂堆积向有冰筏作用的冰海环境过渡。Fe同位素以及受控于碳酸盐（CaO-MgO-LOI）和硅酸盐（SiO₂-Al₂O₃-K₂O）的元素沿剖面趋势性的变化特征表明，罗圈组的物源逐渐由白云岩向陆源碎屑物质过渡。罗圈组冰碛岩的大多数微量元素与常被认为不活动的La元素之间具有显著的正相关性，甚至包括一些水溶性元素（Cs-Ba-Rb-Li）、过渡金属元素（Sc-Cr-Co）以及Ga，证明这些元素在罗圈组冰碛岩形成过程中确实被很好地保存下来，从而表明它们继承了沉积物源区上地壳的地球化学特征，因此可对源区上地壳的平均成分提供制约。此外，由于罗圈组冰碛岩与更新的黄土高原第四纪黄土数据、以及已有对中国东部大面积采样所报道的数据均具有较高的CaO含量，所以，碳酸盐可能对中国大陆上地壳平均成分具有重要贡献，不可忽视。

另一方面，根据扬子板块九龙湾剖面南沱组冰碛岩和莲沱组砂岩为主的碎屑沉积岩的化学蚀变指数CIA的变化（从~75到~53）表明，莲沱组沉积主体处于温暖的古气候下（CIA平均值约为70），直到Sturtian冰期前，莲沱组顶部出现气候转冷特征（CIA平均值为53），随着Marinoan冰期到来南沱组沉积持续处于寒冷的古气候环境（CIA平均值为58）。莲沱组与南沱组样品均具有较低的Mo/Al、V/Al和U/Al比值，表明二者沉积均处于氧化环境，但莲沱组主体相较于南沱组和莲沱组顶部样品具有更低的Mo/Mo*、V/V*以及更重的Fe同位素值，反映了莲沱组主体的沉积环境更为氧化。

南沱冰期沉积在华北板块广泛缺失而在扬子板块普遍发育，表明华北板块在此时期可能经历了强烈的侵蚀作用，而扬子板块经历的侵蚀作用较小且普遍处于寒冷、氧化的沉积环境。南沱组冰碛岩Fe同位素平均值（0.11±0.02‰，1SD）与基于页岩及黄土的值类似，进一步指示了上地壳的Fe同位素组成。罗圈冰期沉积在华北板块广泛发育，表明华北板块在此时期整体处于冰退海进的沉积环境。罗圈组底部较轻的Fe同位素数据（-0.23±0.02‰，SD）表明华北板块具有较多的碳酸盐岩组成。而扬子板块同时期发育的碳酸盐岩表明扬子板块在此时期普遍处于温暖的沉积环境。