钼、铀金属作为重要的战略矿产资源,在国防建设、科技进步和社会经济发展中具有极其重要的地位。海南岛作为华南钼成矿带的重要组成部分,发育斑岩型和热液脉型两种主要成因类型的钼矿床。虽然前人对海南岛各钼矿床地质特征、控矿因素、赋矿花岗岩地球化学特征及其成因、矿床成因类型和成岩成矿年代学等方面开展了相关研究工作,并取得了丰硕成果,但针对岛内钼矿床成矿物质来源、成矿流体性质与演化以及成矿机制等关键科学问题的研究相对薄弱,尤其是成矿流体性质和演化以及成矿机制方面几乎是空白;同时前人研究主要聚焦于某个矿床,缺乏从区域性、系统性的角度对岛内不同类型矿床钼成矿作用的异同性和规律性等研究。上述问题的存在,制约了海南岛钼成矿理论与钼沉淀富集成矿机制的认识与深化。此外,海南岛钼矿和粤北花岗岩型铀矿同处华南板块,两者均呈现出与燕山期花岗岩密切的空间关系,且成矿时代相近,然而钼、铀成矿作用在空间上却表现出相对的独立性。因此开展两者成矿作用的异同性对比研究,不仅可探索海南岛铀成矿潜力,而且对深化板块构造成矿系统理论均具有重要的理论和实际意义。本文重点以海南岛石门山和高通岭两个典型钼矿床为研究对象,利用高精度现代分析测试技术,基于岩石学、岩石地球化学、矿相学、流体包裹体和同位素地球化学分析等综合研究,对石门山和高通岭钼矿床赋矿花岗岩成因、成矿流体来源、成矿流体性质与演化等问题开展了深入的研究,对它们的成矿作用规律及成矿机制进行分析和讨论;同时,从成矿地质环境、赋矿花岗岩地球化学特征及其成因、成矿流体来源和成矿作用机制等角度,对海南岛钼矿与粤北花岗岩型铀矿成矿作用开展了对比,探讨了海南岛燕山期花岗岩铀成矿潜力。取得的主要成果与认识如下:(1)对石门山矿床与高通岭矿床赋矿花岗岩地球化学特征开展了研究与对比,厘定了赋矿花岗岩的成因类型。研究表明,两个矿床赋矿花岗岩主量元素含量基本相近,均呈现出较高Si O₂(67.61%~72.84%)、Al₂O₃(13.70%~14.99%)和K₂O(K₂O/Na₂O比值均大于1)以及低Mg O(0.70%~1.40%),A/CNK集中于1左右,一致表现出准铝质或弱过铝质、高钾钙碱性岩石系列;稀土元素标准化配分曲线相互重叠,一致呈现出LREE富集、HREE相对亏损、Eu弱亏损(δEu=0.67~0.84)的右倾型;微量元素蛛网图一致呈现出富集大离子亲石元素(K、Rb)、高场强元素(Th、U、La、Zr和Hf等)和明显Nb-Ta亏损谷等特点;均具高Sr(343.7×10^-6~611.4×10^-6)、低Yb(0.72×10^-6~1.07×10^-6)和高的Sr/Y比值(37.03~57.09)特点,I_Sr值、ε_Nd(t)值和Sm/Nd比值基本一致。两者成因类型具有统一性,均属于C型埃达克岩。(2)探讨了赋矿花岗岩(C型埃达克岩)形成的构造环境与形成机制。认为石门山和高通岭两个矿床赋矿花岗岩具有相似的岩浆作用源区,是同源物质相同源区同一个部分熔融作用演化过程的系列产物;同时揭示了海南岛琼中地区在燕山早期或之前存在约40~67 km加厚地壳,燕山晚期以后明显发生过地壳减薄作用;赋矿花岗岩(C型埃达克岩)是在地幔柱机制下玄武质岩浆的底侵作用导致加厚下地壳物质(抱板群)部分熔融过程的系列产物,岩浆物质具有壳幔混合特点。(3)基本查明了石门山钼矿床和高通岭钼矿床成矿流体性质与演化。研究表明,石门山钼矿床流体包裹体类型以富液两相A-L型和AC-L型为主;成矿流体为含CO₂的中高温、低盐度的H₂O-Na Cl体系;均一温度呈单峰(主要为315℃~375℃)、而盐度呈双峰特征(值域分别为1.5%~5.5%Na Cleqv.、6.5%~8.5%Na Cleqv.),且从高温到低温的演变过程中CO₂含量明显降低,认为是成矿流体作用过程发生沸腾所致。高通岭钼矿床流体包裹体类型以富液两相(A-L型)为主;成矿流体为含相对少量CO₂、CH₄、N₂等气体的中低温、低盐度的Na Cl-H₂O体系;均一温度呈现明显的双峰(值域分别为250℃~280℃、180℃~220℃)、盐度介于4%~8%Na Cleqv,呈弱双峰特征,CO₂含量从高温向低温的演变过程明显降低,认为是低温-低盐度流体混入及流体沸腾作用共同作用所致。(4)讨论了石门山钼矿床和高通岭钼矿床的成矿流体来源。结果表明,石门山钼矿床与高通岭钼矿床的Pb同位素一致表明成矿流体中的溶质主要来源于地幔,可能存在少量壳源物质的混合;钼同位素组成均喻示成矿物质Mo具有地幔物质与壳源物质混合的特点;H-O同位素显示两个矿床的初始成矿流体以岩浆水为主,推断在成矿部位及其附近发生大气降水的混合;S同位素具有幔源属性。认为石门山斑岩型钼矿床和高通岭石英脉型钼矿床成矿流体来源具有一致性,成矿流体来源具有幔源属性,推断钼成矿流体与赋矿围岩花岗岩壳幔作用岩浆源区密切相关。(5)通过石门山与高通岭钼矿床的成矿特征异同性对比,提出两个矿床钼成矿作用存在相似性和关联性。对比表明,石门山矿床与高通岭矿床赋矿花岗岩成因类型及其形成机制一致、成岩成矿时代相近;钼成矿流体具有同时代、源区相似、成因相近的“三同”特点;矿脉中心部位均为石英脉型矿石,两个矿床在石英脉型矿石两侧分别对应云英岩型和蚀变岩型矿石的差异,是成矿流体由深部到浅部、成矿流体由高温向中低温演变导致的蚀变类型系列变化的结果。两个矿床钼成矿作用并不是孤立的,矿床成因存在关联性,是相同来源、相同性质、相同时代成矿流体作用并发生演化的系列产物。本文认为与其将石门山矿床、高通岭矿床分别归属为斑岩型、石英脉型,不如将其归之为与燕山晚期埃达克质花岗岩有关的脉状钼成矿系列更为恰当。(6)讨论了海南岛中南部钼矿床成矿机制。认为钼成矿流体与赋矿花岗岩具有相同的熔融岩浆源区(壳幔作用源区);在燕山晚期古太平洋板块后撤、地幔柱发育、地壳伸展减薄的动力学背景下,壳幔作用导致壳幔界面附近物质发生部分熔融,诱发多阶段花岗岩岩浆侵入作用,形成了C型埃达克岩。在晚阶段花岗岩体侵位之后不久,来自壳幔熔融源区富Mo成矿流体沿岩浆侵位途径及断裂构造向上运移(可能萃取了途经壳源岩石中的部分Mo);当成矿流体运移至地壳浅部的半固结或固结岩体内,在断裂构造中充填聚集,并逐步发生渗滤交代和结晶沉淀(充填)成矿;成矿流体的沸腾与隐爆作用、浅层裂隙水混入,致使成矿流体发生排气、减压、降温等系列作用,是促进了成矿流体组分达到过饱和而结晶沉淀成矿的主要因素。成矿深部动力学推测该成矿机制对海南岛中南部钼矿成矿作用具有可推广性。(7)海南岛钼成矿作用与粤北铀成矿作用开展了对比研究。对比表明,海南钼矿与粤北铀矿成矿区基底组成、赋矿花岗岩成因类型存在显著差异;粤北铀成矿时代与赋矿花岗岩存在显著的矿岩时差,而海南钼矿两者则基本一致;成矿流体虽均与深部岩浆源区有关或具有幔源属性,但其组成是有显著差异的;成矿作用方式均以充填、渗滤交代成矿为主;成矿物质沉淀成矿主要与成矿流体温度、压力、溶解度(饱和度)或p H值等物化条件变化有关。认为海南岛钼成矿区与粤北铀成矿区的物质基础可能是制约海南岛中南部花岗岩中形成钼矿、而粤北地区花岗岩中形成铀矿的关键因素;推测海南岛中南部花岗岩不具有铀成矿潜力。