九龙县里伍铜矿是四川省西部的大型铜矿床之一,矿体产出在一套元古界中-深变质岩系中。矿床大地构造位置属上扬子陆块西南边缘的康滇基底杂岩带,在松潘-甘孜造山带东南缘之北东向木里-锦屏弧形推覆构造带北西侧后缘的江浪穹隆构造内,属九龙-木里变质-推覆复合构造元古宙铜锌多金属成矿带。虽然前人已完成地质勘探和一些科研工作,但至今对于矿床形成机制仍存在争议。矿山资源储量的不足,已被国家划归危机矿山,鉴于此,本论文通过矿石稳定同位素研究,探讨里伍铜矿成矿物质来源、成矿流体性质和矿床成因,力图为矿山外围及深部找矿提供基础理论依据,具有十分显著的理论和现实意义。本论文在区域成矿地质背景和矿床地质特征研究基础上,结合前人研究成果,确证江浪穹隆核部里伍岩群为铜矿床的含矿岩系;通过对矿床围岩的系统采样和室内研究,认为含矿岩系为一套海相火山-浊流碎屑岩沉积建造,其下盘紧贴变基性火山岩-次火山岩,显示出成矿作用与岩浆活动在空间和成因上的关系。里伍铜矿矿体产状主要呈层状、似层状、不规则透镜状,矿体受构造控制明显,大体顺层或呈叠瓦状排列,与围岩主期片理及韧性剪切滑脱带产状基本一致。矿石构造主要为块状、角砾状、浸染状和条带状构造,它们在不同部位所占比例不同,和变质改造程度有关。矿石具有典型的热液充填交代成因的结构特征,主要为半自形-它形粒状结构、交代结构、固溶体分离结构、叶片结构等。矿石矿物主要见黄铜矿、磁黄铁矿、铁闪锌矿、黄铁矿等,脉石矿物包括石英、黑云母、绿泥石、石榴子石、电气石、方解石等。矿床围岩蚀变强烈,蚀变带多发育于里伍岩群中段,主要为黑云母化、硅化、绿泥石化、石榴石化及电气石化。本文重点对矿石的氢、氧、硫、铅稳定同位素组成特征开展了研究,进而对该矿床成矿物质来源、成矿流体起源和性质、矿床成因进行探讨。流体的δ18O值为-0.93~7.35‰,除一个点外,其它均为正值,平均为3.09‰,显示具有混合成因水δ18O值变化范围宽泛这一明显的特征,所以含矿溶液中水为岩浆水和变质水的混合水。流体δD值为-76.3‰~-61.4‰,均为负值,平均为-70.1‰,与标准平均海水和原生水溶液的同位素组成差别较大,接近于岩浆水δD值(-80‰~-40‰)及变质水δD值(-60‰~-20‰),也表现为岩浆水和变质水混合的特征。本次测试结果显示矿床不同类型硫化物的δ34S值没有太大的差异,表现出不同金属硫化物硫源的一致性。不同金属硫化物δ34S均为正值,离差小,分布相对集中,硫同位素组成变化范围小,为2.70‰~8.97‰,与32S/34S值变化范围基本一致,δ34S变化绝对值为6.27‰,δ34S塔式效应显著,且峰值集中在6‰~7‰之间,明显富集34S,属重硫型。硫同位素组成明显低于海水硫同位素组成(20‰左右),也明显低于海相蒸发岩(δ34S=10‰~27‰),高于有机物硫(低负值),但落在变质岩(δ34S=-20‰~+20‰)、沉积岩(δ34S=-40‰~+50‰)和花岗岩(接近于+10‰的不大正值)范围内。考虑矿床内没有有机物、蒸发盐类,而δ34S值和花岗岩相似,成矿流体总硫同位素组成为接近零的不大正值,说明该铜矿硫源主要为地幔硫或均一化的地壳硫,推测里伍铜矿附近燕山期花岗岩为地幔物质分异而成。本文针对矿石中黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿开展了Pb同位素组成测试:206Pb/204 Pb介于18.180~18.537,207Pb/204Pb为15.747~15.937,208Pb/204Pb为38.894~39.276,反映出里伍铜矿矿石硫化物的Pb同位素组成变化范围较大,μ值为9.76~10.17,平均值为9.97。结合前人研究成果,本文认为矿石铅主要为地壳铅和地幔铅的混合铅,铅源很大程度上是由含矿变质岩系提供的。里伍铜矿成矿物质来源复杂,具有多来源特点,中元古代弧后盆地环境下形成的海底火山-浊流碎屑岩沉积建造是该铜矿的原始矿源层。其中,成矿物质中的硫主要来自上地幔,混合有海水硫;铅源为上地壳和地幔的混合铅;成矿流体中水主要为岩浆水和变质水的混合水,由于受成矿环境和构造运动等因素的影响,部分混入了海水和大气降水。总的来说,里伍铜矿床具有典型的海相火山-碎屑沉积-变质成因的特征。结合区域地质演化历史,里伍铜矿的成矿作用具有多期多阶段成矿作用特征,本文将成矿作用划分为四个阶段:中元古代康滇地区海盆发生大规模海侵并伴随海底火山喷发,形成了一套火山-碎屑岩沉积建造,已有资料表明已有铜的初始富集,形成了该铜矿的原始矿源层;印支期-燕山期,松潘-甘孜造山带构造活动导致该套火山-沉积岩建造强烈变形变质,江浪变质核杂岩成穹,地壳重熔,深部形成大量中酸性花岗岩,变质核杂岩强烈的成穹作用过程中形成的顺层滑脱带和褶皱带为成矿提供了良好的导矿、容矿空间,区域动力变质热液促使原始矿源层进一步富集形成富铜矿体。综上所述,本论文在稳定同位素研究的基础上,分析了成矿物质和成矿流体来源;从矿床成矿地质条件、矿体空间分布、矿物组合特征看,里伍铜矿的形成受地层、构造、岩浆活动、变质作用四个方面制约。区域的穹隆构造控制矿床的整体展布,矿区构造控制着矿体的数量及空间分布,构造运动、岩浆活动、变质作用为成矿提供主要的成矿动能和热能,而区域动力变质作用促使了铜的进一步聚集而形成富铜矿体。本文在总结矿床主要控矿因素基础上,概略讨论了找矿标志,提出矿区深部及外围找矿的主要方向,确定热液蚀变带的延伸方向及穹隆构造附近的中咀、黑牛洞、海底沟都具有较好的找矿潜力。