横跨中蒙边境的南戈壁-东乌旗地区是中亚造山带一条重要的铜多金属成矿带,巴彦都兰铜矿是东乌旗成矿带新近发现的一处中-高温热液脉型铜多金属矿床。本文对巴彦都兰铜矿围岩地层、岩体、矿体及矿石等方面进行了系统的室内外调研,并重点针对矿区与成矿关系密切的花岗岩开展了岩石地球化学、锆石年代学和Sr-Nd-Hf同位素测试工作,结合硫化物矿石S-Pb同位素示踪等手段,确定成矿时代、分析成矿物质来源和成矿构造背景,据此总结矿床成因并探讨了区域铜多金属成矿作用。研究取得以下主要认识:矿区黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为300Ma,岩石地球化学具有富硅、高钾钙碱性、弱过铝质,富集轻稀土元素及Rb、K等大离子亲石元素,亏损Sr、Nb、Ta等高场强元素的特征。同位素地球化学研究表明,花岗岩全岩Sr-Nd同位素组成变化较小,ISr值较低,介于 0.70375~0.70546,εNd(t)介于 2.5~3.6,TDM2介于 765~858Ma;锆石 Hf同位素εHf(t)介于6.1~10.7,TDM2介于632~924 Ma;Sr-Nd-Hf同位素测试结果表明岩浆主要来源于俯冲洋壳和上伏地幔转化而来的新生下地壳部分熔融;矿石硫同位素 δ34S=2.3%o~3.5%o,206Pb/204Pb=18.211~18.438,207Pb/204Pb=15.514~15.624,208Pb/204Pb=37.901~38.389,S-Pb同位素组成显示其成矿物质与幔源紧密相关,暗示成岩、成矿物质源区具有一致性。巴彦都兰铜矿主要受晚古生代构造-岩浆活动影响,其大地构造背景于晚石炭-早二叠世间处于二连-贺根山洋盆闭合、区域构造环境逐渐由挤压转为后碰撞的伸展环境,在此期间碰撞后的岩石圈拆沉作用以及拉张机制下上涌的地幔物质使得新生下地壳得到再活化,产生的混合有基性幔源物质的酸性岩浆体系为成矿系统提供了主要成矿物质与流体。综合研究认为,区域成矿作用主要与晚古生代古亚洲洋构造演化作用和中生代滨太平洋构造演化的叠加作用有关。