江南造山带中段湘东北地区发育有井冲、横洞等一批热液型钴矿床, 然而, 其成矿物质来源、成矿过程和钴的富集机理等还缺乏有效制约。本文以井冲铜钴多金属矿床为研究对象, 通过详细的野外地质调查和岩(矿)相学观察, 将井冲成矿过程划分为5个成矿阶段: 石英–黄铁矿–绿泥石阶段(Ⅰ阶段)、石英–黄铁矿–磁黄铁矿–毒砂–绿泥石阶段(Ⅱ阶段)、石英–黄铁矿–黄铜矿–磁铁矿阶段(Ⅲ阶段)、石英–方铅矿–闪锌矿阶段(Ⅳ阶段)、石英–方解石–菱铁矿阶段(Ⅴ阶段)。Ⅰ阶段黄铁矿(Py1)内部结构均匀; Ⅱ阶段黄铁矿(Py2)呈核(Py2a) –幔(Py2b) –边(Py2c)结构, 多孔状Py2a明显交代Py1, Py2b具有明显韵律环带, Py2c内部结构均匀; Ⅲ阶段黄铁矿(Py3)呈细粒状, 常呈聚集体不规则交代Py2。黄铁矿μ-XRF和LA-ICP-MS分析显示, Co主要以类质同象形式赋存于Py1中, 以含Co矿物包裹体和类质同象的形式存在于Py2中, 以独立矿物(辉砷钴矿)形式存在于Ⅲ阶段的石英脉中, 并与Py3共生。整体而言, 井冲黄铁矿呈现出Co含量(Py1: 713 μg/g; Py2: 248 μg/g; Py3: 77.1 μg/g)、Co/Ni值(Py1: 107; Py2: 72.6; Py3: 12.5)和Se/Ge(均值Py1: 42.5; Py2: 32.8 ; Py3: 29.1)逐步下降的趋势, 这与前人的石英H-O同位素和黄铁矿He-Ar同位素研究结果吻合, 暗示成矿温度的逐步下降和大气降水的逐步加入, 说明大气降水逐步加入导致的温度下降可能是矿质沉淀的重要控制因素。井冲方铅矿²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.376~19.384, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.700~15.708, 与冷家溪地层、区域文家市辉绿岩和东山里玄武岩铅同位素组成明显不同, 且二者具有较好的正相关性(R²=0.859), 显示明显的两端元混合源区特征, 其下部端元可能来自于区域内连云山岩体,而上部端元则类似于Co含量较高的古老结晶基底(古元古代连云山岩群)。因此, 井冲矿床的形成可能与连云山岩体对应岩浆热液与深部富钴连云山岩群发生强烈的水岩反应相关, 而大气降水的逐步加入是其矿质沉淀的重要控制因素。