冈底斯带出露了青藏高原85%以上的岩浆岩,是一条巨型的构造-岩浆活动带。冈底斯岩浆弧主要分布在冈底斯带南部,发育有从早中生代到新生代晚期的岩浆活动,记录了新特提斯洋洋壳俯冲、消亡以及印度-欧亚大陆板块碰撞的地质历史。冈底斯南缘岩浆作用引起了人们的广泛关注。前人研究主要集中在白垩纪以后的岩浆岩与成矿作用,发现了一系列新生代后碰撞环境下的斑岩铜钼矿床。然而对白垩纪以前与新特提斯洋俯冲背景有关的岩浆活动与成矿作用研究较少,目前仅发现雄村-新通门特大型斑岩铜金矿床。世界斑岩铜矿床多产于俯冲带,而冈底斯南缘俯冲环境斑岩铜矿床却相对不多。目前对冈底斯南缘俯冲环境下的斑岩型矿床发现较少的原因研究不多,主要存在以下问题:(1)冈底斯南缘早中生代岩浆岩的时空分布特征不明;(2)冈底斯南缘早中生代岩浆岩成因及形成的构造背景存在争议;(3)冈底斯南缘俯冲期岩浆岩的岩浆性质及其斑岩型铜(金)矿床的成矿潜力了解较少。针对这些问题,本文对冈底斯南缘谢通门至尼木之间约200 km区域开展了详细的野外地质调查,在日喀则卡如、雄村、塔玛、东嘎、卧布、宗噶等地发现多个与桑日群火山岩共生的早中生代侵入岩,同时发现其中多个岩体发育铜矿化与相关蚀变。本文对这些侵入岩进行了岩石矿物学,LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素分析,全岩地球化学以及Sr-Nd同位素分析,结合前人数据,初步厘定了冈底斯南缘早中生代岩浆的时空格架,并讨论了其岩石成因与构造背景。本文同时分析了发育铜矿化的早中生代岩体的岩浆性质,进一步讨论了冈底斯南缘俯冲期岩浆活动斑岩铜矿的成矿潜力。主要获得以下认识:(1)冈底斯南缘在早中生代发育有较强烈的岩浆活动,呈东西向广泛分布在雅鲁藏布缝合带北侧,主要形成于早中侏罗世(195~165Ma)。我们对冈底斯南缘新发现的一系列侵入岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分析表明,冈底斯南缘卡如角闪花岗闪长岩(167~177Ma)、则么多拉花岗闪长岩(178.1±2.1 Ma)、雄村石英斑岩(174.3±1.0 Ma)、塔玛花岗岩(178~183Ma)、东嘎闪长岩(184.8±2.2 Ma)、卧布闪长斑岩(166.3±1.3 Ma)、宗噶花岗岩(237.3±1.3 Ma)都形成于早中生代。结合前人数据,冈底斯南缘的早中生代岩浆岩年龄分布在237~150Ma之间,岩浆活动峰期在195~165Ma之间。岩性主要为基性的辉长岩和玄武岩、中酸性侵入岩和流纹岩,安山岩相对较少。空间上早中生代叶巴组火山岩主要发育在冈底斯南缘东段,西段相对较少。早中生代侵入岩与火山岩在冈底斯南缘分布较广,从西面的谢通门到东面米林之间均有出露,表明冈底斯南缘在早中生代发育有较强的岩浆活动,主要形成于早中侏罗世。(2)区内早中生代基性岩为洋壳俯冲流体交代地幔楔部分熔融形成的产物,代表了同期玄武质岩浆底侵事件。同期中酸性侵入体形成于新生下地壳的部分熔融,且与底侵铁镁质岩浆发生一定程度的混合。冈底斯南缘出露一系列早中生代侵入岩。其中东嘎辉长岩富含角闪石,具有低K2O(0.14~0.24 wt.%)、TiO2(0.3~0.5 wt.%)含量,较高的Al2O3(0.3~0.5wt.%),MgO(10.18~11.53wt.%)含量,为低钾钙碱性拉斑质岩石。岩石相对富集Rb、Pb、Sr等大离子亲石元素,亏损Th、Nb、Zr、Hf高场强元素,并具有弧岩浆的地球化学特征。全岩εNd(t)值在+5.57~+6.33之间;锆石εHf(t)在+12.2~+16之间。上述地球化学特征及同位素组成表明,东嘎辉长岩形成于富水环境,与俯冲洋壳脱水流体交代亏损地幔橄榄岩的部分熔融有关。区内的基性岩浆岩具有与东嘎辉长岩相似的地球化学特征,代表了晚三叠世-早侏罗世时期的基性岩浆底侵事件。区内的中酸性侵入岩为中-高钾钙碱性系列岩石。岩石相对富集Rb、Ba、U等大离子亲石元素和轻稀土,同时亏损Nb、Ta、Ti高场强元素,具有岛弧花岗岩的地球化学特征。在哈克图解与区内基性岩显示不同的结晶分异趋势,在部分熔融与结晶分异判别图解上,中酸性侵入岩与基性岩表现为部分熔融来源。锆石εHf(t)值平均为+13.2,模式年龄TDM为195~435 Ma,表明岩石源区为新生下地壳。中酸性侵入岩的Mg#在34~53之间,平均为44.5(>40),说明下地壳部分熔融的长英质岩浆与底侵的基性岩浆发生了一定程度的混合。亏损地幔楔部分熔融形成的基性岩浆底侵,为新生下地壳提供了物质与热量来源,诱发新生下地壳部分熔融形成长英质岩浆。(3)冈底斯南缘中生代岩浆活动时代主要集中在195~165 Ma以及100~80 Ma之间,最早的弧岩浆岩时代为237 Ma。新特提斯洋在中晚三叠世开始向北俯冲,冈底斯南缘早中生代岩浆岩形成于岛弧环境。冈底斯南缘在155~125Ma之间的岩浆活动较弱,这可能与冈底斯南缘岛弧与拉萨地体的拼接,新特提斯洋壳发生平板俯冲有关。新特提斯洋壳在110 Ma左右发生板片回转形成晚白垩世岩浆大爆发。冈底斯南缘发育大量的早中生代弧岩浆岩,本文获得最老的弧岩浆岩年龄为237Ma,其岩浆地球化学特征表明其形成于洋壳俯冲背景,因此新特提斯洋向北俯冲的时间可能不晚于中晚三叠世。东嘎辉长岩与同期基性岩显示岛弧拉斑玄武岩与MORB-like弧前玄武岩岩石组合;冈底斯南缘俯冲期的岩浆岩普遍具有极亏损的、集中的同位素组成,不发育古老继承锆石,可能不存在古陆壳基底;晚三叠世-早侏罗世的放射虫硅质岩与角斑岩的发现,表明冈底斯南缘的海相火山沉积环境。综合上述特征表明新特提斯洋壳在早中生代发生了洋内俯冲,冈底斯南缘为典型岛弧环境,而非陆缘弧环境。冈底斯南缘岩浆岩年龄分布表明,晚侏罗世-早白垩世(155~125Ma)的岩浆活动减弱,这可能与冈底斯南缘岛弧与拉萨地体的拼接,新特提斯洋壳俯冲速度减慢,俯冲角度变小从而发生平板俯冲有关。新特提斯洋壳在110Ma左右发生板片回转,冈底斯南缘形成大规模的晚白垩世弧岩浆活动。(4)冈底斯南缘多个早中生代弧岩浆岩发育铜矿化,同时岩体表现为富水、高氧逸度的特征,具有良好的斑岩铜矿成矿潜力。本次工作发现,冈底斯南缘谢通门至尼木段的多个早中生代岩体发育铜矿化与相关蚀变。矿化与蚀变仅发生在早中生代岩体与共生桑日群火山岩(时代也为早中生代)中,而外围的冈底斯花岗岩基无相关蚀变矿化。岩体中发育黄铜矿-磁铁矿-赤铁矿矿物组合,显示铜矿化与早中生代岩体具有成因联系。这表明冈底斯南缘早中生代弧岩浆岩普遍发育铜矿化。矿化岩体普遍发育磁铁矿与赤铁矿共生的矿物组合;其锆石Ce4+/Ce3+比值和EuN/EuN*比值与智利含矿斑岩、德兴矿化斑岩相吻合;岩浆氧逸度也多数落在SSO-HM缓冲线之间,部分甚至高于HM缓冲线;上述特征表明矿化岩体具有较高的氧逸度,有利于亲铜元素在岩浆形成演化过程中富集。矿化岩体富含角闪石矿物,初步表明岩浆具有较高的水含量,且自形的斜长石晶体中包含早期结晶的角闪石,说明角闪石结晶远早于斜长石,岩浆中水含量可能在6%以上;岩浆早期结晶的副矿物,如榍石、磷灰石中发育原生流体包裹体,也表明岩浆富水及较早出溶流体-挥发份相,有利于成矿元素在流体-挥发份相中的进一步富集。新特提斯洋早期俯冲岩浆岩具有富水及高氧逸度的特征,有利于铜金等成矿元素在岩浆形成演化过程中富集形成斑岩型矿床,具良好的成矿潜力。(5)冈底斯南缘已普遍出露花岗岩深成侵入体,表明经历了显著的地壳抬升与大规模剥蚀作用。大部分浅部的早中生代的岩浆岩及位于岩体上部的斑岩矿床可能已被破坏。雄村斑岩铜金矿集区的发现表明,中生代古凹陷盆地有利于早侏罗世火山岩及矿床的保存。因此,冈底斯南缘早中生代火山岩出露区应是今后寻找与新特提斯俯冲作用有关的斑岩型铜金矿床的主要找矿靶区。