徐淮地区位于华北板块东南缘,郯庐断裂带的西部,研究区内构造作用复杂,断裂构造广泛展布,分布众多相关矿床,其矿床主要是以弧形方向沿北东向断裂带展布,带内发育铁、铜、金等己探明的20多个矿床。矿床的形成在时间空间上和燕山期岩浆岩有直接联系。燕山期岩浆岩具有高Sr低Y等典型埃达克岩的特征,被判定为埃达克岩。本次研究对中国东部徐淮地区的一典型铁铜金矿床(利国矿床)及其中生代侵入岩体(利国岩体)进行了全面的地质研究和分析,主要包括野外的考察采样,岩石矿物薄片显微镜观察,全岩主微量元素组成分析,LA-ICP-MS的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析,磷灰石电子探针测试和LA-ICP-MS微量元素组成,及硫化物矿石S同位素组成分析,通过这些手段来研究岩石和矿床成因和地质意义。岩石分析样品主要采自与矿床相关的岩浆岩,分析结果显示:利国岩体的主要岩石类型为闪长玢岩,属于钙碱性-高钾钙碱性系列,过铝质。大部分样品具有高SiO2,高Na低K,其中K2O/Na2O为0.46~0.89,高Mg#(平均62)的特征,样品的原始地幔标准化微量配分图解显示富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti、Th等高场强元素,样品的球粒陨石标准化稀土配分图解呈现明显的右倾型,富集轻稀土元素(LREE),亏损重稀土元素(HREE),其中LREE/HREE 为 5.91~9.55,LaN/YbN为 5.78~12.51,无明显负 Eu 异常,Eu/Eu*比值为0.79~1.08,样品的地球化学特征和典型的埃达克岩基本一致,其较高的SiO2性质表明其为高硅埃达克岩(HSA)。结合其脱耦的Sr/Y-(La/Yb)N特点及其Sr-Nd同位素特征说明该岩石样品形成于俯冲板片以及少量沉积物的部分熔融。锆石的U-Pb年代学研究显示:其中两个样品年龄分别为16LG01:131.4± 1.5Ma(MSWD=0.35,n=12),16LG02:130.8 ± 1.8 Ma(MSWD=0.63,n=13),属于早白垩纪。其形成时代与当时中国东部大规模岩浆活动相一致。对样品中的磷灰石微量元素分析中显示其是由岩浆分异形成的,稀土元素特征也表明受到了幔源岩浆流体活动的影响,而其较高的δEu值(平均0.45)说明岩浆在演化过程所处的构造环境属于相对开放型的,而且氧逸度也比较高。对黄铁矿和黄铜矿矿石矿物S同位素分析显示,其同位素分布特征表现出很直观的塔式分布特点,表明不同矿石矿物在形成过程中没有外来硫的加入,均属于同一硫源,另外其较低的δ34Sv-CDT(1.1‰)表明该区矿床形成时的矿石矿物硫的主体应该来自岩浆-热液系统。锆石稀土元素球粒陨石标准化配分型式显示其为典型的岩浆锆石,其高的Eu/Eu*值和较高的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)值也都表明岩浆形成时氧逸度比较高,为铜金富集成矿提供了有利的条件。燕山期岩浆岩成因与相关的铁铜金矿床成矿机制可以用洋壳俯冲的模型来解释,古太平洋板块与中生代向中国东部的斜向俯冲,可能伴随着洋脊俯冲,在130Ma时洋壳俯冲到达徐淮地区,洋壳部分熔融形成的岩浆应该具有相对偏高的铜含量,形成富含铁铜金的埃达克质岩浆岩。另外,洋壳在俯冲过程中带来的大量流体会产生高的氧逸度,利于氧化并分解地幔富集的硫化物,进而方便Cu、Au等亲硫元素进入熔体,在地壳表层富集成矿。