宁芜北部地区广泛分布着一系列热液型脉状铜矿床,目前对于此类铜矿床的成因及成矿机制仍缺乏系统的研究。本文以区内南门头铜矿体、铜井铜(金)矿和谷里铜矿为研究对象,通过矿床地质、成矿流体以及矿床地球化学等方面进行对比研究,探讨上述铜矿床的成因机制。南门头、谷里和铜井铜(金)矿床在赋矿围岩、控矿构造、矿区侵入岩以及矿石矿物组合等方面有较大差异。对南门头铜矿流体包裹体进行显微测温研究,结果显示成矿流体为中高-中低温(166.7-355.4℃)、中低盐度(3.5-12.0%)、低密度(0.75-0.97g/cm3)流体,估算得到,成矿在低压(12.8-35.1Ma)、浅成条件(0.43-1.17km)。对于南门头铜矿而言,流体温度变化和气体挥发分的逸出是控制成矿物质沉淀的主要因素。通过对南门头铜矿方解石碳、氧同位素分析,发现成矿流体中的碳、氧主要来自于花岗岩,在成矿过程中有海相碳酸盐岩地层碳的混入,且混入程度越强对成矿越有利。硫同位素表明:谷里铜矿矿石硫为幔源硫(1.62-1.93‰),可能主要来自其赋矿围岩-辉石闪长玢岩;南门头(6.93-14.43‰)和铜井矿石硫(3.1-7.1‰)为壳幔混合来源,主要来自花岗岩-正长岩类,但受到不同程度地层硫的混染。铅同位素显示:矿床矿石铅均为壳幔混合来源。综合矿床地质和同位素地球化学特征推测,南门头铜矿可能与两期岩浆侵入作用有关,晚期花岗岩类为成矿提供了热源、成矿流体以及部分成矿物质,早期辉长闪长岩类和地层提供了主要的金属物质和硫;谷里铜矿成矿作用与辉石闪长玢岩有直接关系;铜井铜金矿床的形成可能与正长斑岩有关。对南门头、谷里和铜井成矿岩体主量、微量和稀土元素组成研究,发现三个岩体多数主量元素与SiO2含量呈线性变化关系,稀土元素配分曲线呈相互平行的右倾特征,表明三者可能为同一岩浆来源不同演化阶段的产物。综合以上对比研究,认为宁芜北地区存在两期主要的铜成矿期:早期与大王山旋回中基性的辉石闪长玢岩有关,以谷里铜矿为代表;晚期与姑山—娘娘山旋回的偏碱性的花岗岩—正长岩类有关,以南门头铜矿和铜井铜金矿为代表。