斑岩型Cu矿床提供了全球绝大部分Cu和大量的Mo-Au储量,是最重要的矿床类型之一。该类矿床主要分布在与大洋俯冲相关的弧环境和俯冲结束后的陆内环境。相对于弧环境斑岩铜矿的广泛研究,陆内环境斑岩铜矿由于发现较晚,对其成矿理论和找矿潜力的研究还较薄弱。 玉龙斑岩型Cu-Mo矿床位于中国西藏自治区东部,Cu和Mo储量分别达到624万吨和41万吨,是中国第三大Cu矿床。该矿床形成于三江地区喜山期陆内走滑断裂系统中,是大陆内部环境斑岩铜矿的典型代表。前人对其开展了大量的研究工作,取得许多重要成果,然而尚有如下问题存在争议:(1)玉龙复式斑岩体蚀变分带特征及其与成矿的关系,例如金属沉淀与何种蚀变有关?绢英岩化蚀变的范围?(2)成矿斑岩起源于富集岩石圈地幔,还是新生弧下地壳?(3)矿区内不同斑岩体之间差异性成矿作用的控制因素是什么?针对上述问题,在前人研究基础上,本论文开展了详细的钻孔编录、成矿及不成矿斑岩年代学和地球化学、副矿物及新鲜斑晶矿物元素和同位素地球化学、流体包裹体及硫化物矿物包裹体成分特征、全岩铂族元素地球化学等方面的研究工作,取得以下主要认识: (1)进一步厘定了玉龙复式岩体多期岩浆活动及蚀变特征;通过钻孔编录新发现一期成矿后细晶岩,以岩脉的形式侵入到成矿二长花岗斑岩中,规模较小。二长花岗岩核部发育强烈钾化蚀变,该蚀变与Cu-Mo矿化密切相关,表现为一系列石英-黄铜矿-辉钼矿相关的A脉和B脉。绢英岩化在整个玉龙斑岩体中广泛发育,大面积叠加在早期钾化蚀变之上。泥化蚀变主要发育在复式岩体的上部和边部。锆石SIMS U-Pb定年结果显示2期岩相具有完全一致的形成年龄(40.9±0.3Ma~41.1±0.3Ma),表明成矿过程持续时间非常短。 (2)进一步确定成矿流体曾发生沸腾作用,其形成的高盐度卤水相流体是金属迁移-沉淀的主要载体,并揭示成矿流体与矿区地层发生强烈水岩反应;成矿斑岩石英斑晶中发育高盐度含子晶和低盐度富气相两类流体包裹体共生的现象,指示初始成矿流体可能发生过沸腾作用。对两类包裹体的LA-ICP-MS成分分析结果显示,沸腾过程中Cu-Mo更倾向于进入高盐度卤水相流体,后者是金属迁移和沉淀的主要载体。矿床中主要金属硫化物的S同位素(δ34S)集中于-0.6~+2.1‰,未见到硫酸盐矿物与上述硫化物共生,因此硫化物的S同位素组成能够代表成矿流体S同位素(δ34SΣS)组成,该同位素值指示S主要为岩浆来源;硫化物Pb同位素组成显著偏离成矿斑岩,而与矿区地层的Pb同位素组成相似,该现象表明矿区地层也贡献了部分成矿物质(如Pb),可能指示了流体从岩浆中出溶后与矿区地层发生了水岩反应,萃取地层中的Pb。但综合其他特征分析认为,成矿金属仍主要为岩浆来源。 (3)提出矿区成矿与不成矿斑岩同源,均起源于与古特提斯洋俯冲相关的新生地壳的部分熔融,成矿斑岩侵位于岩浆演化的晚期;矿区成矿与不成矿斑岩具有相似且较高的SiO2(66.3-69.5wt%)、Al2O3(14.9-15.6wt%)含量和La/Yb(31.4-68.0)、Sr/Y(46.0-77.2)比值,较低的MgO(<1.24wt%)和Cr(<30ppm)含量,磷灰石Sr-Nd同位素(0.7060-0.7072和-4.2-0.2)和锆石O-Li(6.4‰-9.3‰和-13.44‰-11.11‰)同位素也较为相似。其锆石Hf同位素组成(成矿斑岩略高)可由与藏东地区古俯冲相关的弧岩浆岩演化而来。微量元素方面表现出富集大离子亲石元素(如Rb,Sr,Ba)而亏损高场强元素(如Nb,Ta,Ti)的弧岩浆特征。这些特征表明他们同源且起源于与古特提斯洋俯冲相关的新生下地壳。成矿斑岩体侵位时间略晚于不成矿斑岩(41.7±0.3Ma~42.3±0.2Ma),且锆石Li含量(强不相容元素;0.010-0.988ppm,平均为0.123±0.15ppm)显著高于不成矿斑岩(0.003-0.051ppm,平均为0.017±0.011ppm),指示成矿斑岩侵位于岩浆体系演化的晚期。 (4)提出矿区尺度内不同斑岩体差异性成矿作用,是由岩浆房中发生基性岩浆补给从而触发强烈流体出溶作用导致的;锆石、磷灰石、榍石等副矿物和角闪石斑晶矿物的研究发现,矿区内成矿及不成矿斑岩体均具有高氧逸度、富水、富S、浅侵位等特征,因而差异性成矿作用并非由上述因素控制。成矿斑岩磷灰石具有显著较低的Cl含量和较高的F/Cl比值(成矿斑岩:Cl=0.02-0.19wt%,F/Cl=10.0-171.8;不成矿斑岩:Cl=0.12-1.44wt%,F/Cl=1.54-21.94)指示了其中发生过强烈的流体出溶,这与其发生蚀变和矿化的地质事实是一致的。结合以下特征:①成矿斑岩部分磷灰石发育多期生长结构;②成矿斑岩斜长石斑晶发育反环带和韵律环带;③成矿斑岩锆石具略微更高的εHf(t)值(成矿斑岩:0.6-4.8,平均为2.4±1.1;不成矿斑岩:-3.0-3.0,平均为0.1±1.6);认为岩浆补给作用诱发的岩浆房失稳及强烈的流体出溶,是玉龙矿区差异性成矿的主要控制因素。 (5)发现玉龙斑岩系统中曾发生硫化物饱和,提出该过程可能导致了玉龙Cu-Mo矿床贫Au;成矿及不成矿斑岩体中的矿物斑晶(角闪石、石英)和岩浆锆石中发育岩浆硫化物矿物(大部分为磁黄铁矿,少量黄铁矿,黄铜矿)和磁铁矿矿物包裹体,表明玉龙岩浆在演化过程中发生过硫化物饱和。磁铁矿+磁黄铁矿+黄铁矿的矿物组合指示硫化物饱和时刻岩浆氧逸度高于FMQ缓冲线而靠近HM缓冲线,即彼时岩浆具有较高氧逸度。寄主锆石和角闪石成分也指示较高氧逸度。因而硫化物的饱和量应比较少。粗略的瑞利分馏模拟发现少量的硫化物饱和会使岩浆中Au、PGE显著亏损,而对Cu的影响则相对较小,因此可能促使玉龙铜矿贫Au。玉龙成矿斑岩的全岩PGE含量很低(Pd=0.19~0.60ppb),在经验性判别图中投点于贫Au的斑岩铜矿床区域,进一步支持了少量硫化物饱和使得玉龙铜矿为贫Au的斑岩铜矿床的观点。