西藏甲玛铜多金属矿床作为冈底斯成矿带上具有重大经济价值和科学研究意义的超大型斑岩-矽卡岩型矿床,其完整地保存了矽卡岩矿床形成的演化信息。尽管通过本项目组成员长达8年的勘查与研究,取得了大量卓有成效的成果,积累了十分丰富的研究资料,但对于矽卡岩成岩成矿机制等重要科学问题的深入研究还较为薄弱。本文以甲玛矿床为解剖对象,以矽卡岩形成、演化及成矿过程为重点研究内容,采用详细的地质编录、系统的光薄片镜下鉴定,应用先进的测试方法和技术,结合多学科知识,深入开展其成矿构造背景、矿床地质特征、矽卡岩形成演化及成矿作用研究。通过深入分析甲玛矿床矽卡岩类型、矿物成分及其分带,综合成矿流体来源及其演化特征,建立了甲玛矿床矽卡岩成岩成矿模式,对于矿区外围及区域找矿有重要指导意义。通过研究取得以下主要进展和创新性成果:(1)厘定了矿体类型,查明了矿石特征:甲玛铜多金属矿床是由产于深部隐伏的斑岩型钼(铜)矿体、围绕斑岩体并沿下白垩统林布宗组砂板岩-角岩与上侏罗统多底沟组灰岩-大理岩层间构造中产出的矽卡岩型铜钼铅锌(金银)矿体、产于斑岩体上部角岩裂隙系统中的铜钼(金银)矿体以及产于外围构造破碎带中的独立金矿体,构成的“四位一体”矿体组合型式。矽卡岩中矿石构造以稠密浸染状、团块状、脉状构造及细脉-浸染状构造为主,角岩和斑岩矿石中主要构造为典型的浸染-细脉状;矿石结构均以结晶作用、交代作用和固溶体分离作用形成的结构类型为主;矿石中主要矿石矿物包括黄铜矿、斑铜矿、辉钼矿、辉铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、自然金等,脉石矿物以矽卡岩矿物和石英、长石为主,含少量硬石膏、方解石、萤石等。(2)识别出一套典型的钙矽卡岩矿物组合,创建了矽卡岩分带模式:矽卡岩矿物包括进变质阶段的石榴子石、透辉石、硅灰石、符山石及退变质阶段的绿泥石、绿帘石和角闪石等。矽卡岩的岩性特征、矿物组合、矿物成分在垂向和水平方向上都具有明显的分带性。垂向上,由顶板至底板具有灰黑色块状黑云母角岩→条带状硅化黑云母角岩→矽卡岩化角岩→透辉石-石榴子石矽卡岩→石榴子石矽卡岩→硅灰石-石榴子石矽卡岩→石榴子石-硅灰石矽卡岩→硅灰石矽卡岩→矽卡岩化大理岩→大理岩的分布规律;从浅部到深部石榴子石颜色具有由淡黄褐色→绿色(褐色)→暗棕红色(红棕色)的变化规律;矿物化学成分表现为钙铁榴石组分含量增加的趋势(And48.36→And79.36)。水平方向上,从斑岩接触带近端矽卡岩→中部带矽卡岩→远端矽卡岩,石榴子石/辉石比值从大于20:1→约10:1→约5:1;石榴子石颜色由红-棕色→棕-绿色→绿-淡黄色,矿物化学成分表现为钙铁榴石组分含量减小的趋势,且靠近角岩和大理岩的石榴子石具有不同的表现型式,分别为:And54.87→And46.71→And41.87和And88.76→And77.47→And66.86。(3)系统开展了矽卡岩岩石地球化学、矿物化学及同位素与流体包裹体特征研究,探讨了成岩成矿机制:矿床成矿流体主要来自于岩浆,晚期有大气降水混入。含矿气水热液从岩浆房出溶后,岩浆的上侵伴随着高温高盐度流体相和高温气相的逃逸,各主要金属元素在气相、液相内进行迁移。流体在构造活动引起的林布宗组与多底沟组之间的扩容空间侧向迁移,并且在斑岩和角岩内不同阶段形成的裂隙内发生垂向迁移,其中构造驱动、温度梯度和压力梯度是其主要的驱动机制。成矿过程经历了岩浆出溶挥发分和流体、超临界流体形成、流体减压沸腾和流体混合等过程,流体减压沸腾是金属元素沉淀的重要机制。(4)完善了矽卡岩中金属矿物与成矿元素的分带模式:矽卡岩矿物分带与金属矿化在空间上具有明显的相关关系,硅灰石矽卡岩主要分布在中部带的下部至大理岩接触部位,主要为铜矿化,金属矿物以斑铜矿+黄铜矿±黝铜矿±辉铜矿为主,极少含铅锌钼。石榴子石+透辉石矽卡岩主要为钼-铜矿化,钼矿化为辉钼矿,铜矿化主要为黄铜矿,少量斑铜矿,矿石矿物多以他形充填于石榴子石或透辉石颗粒间,局部呈块状、团块状,形成矽卡岩型富矿石。石榴子石+透辉石+(透闪石、阳起石)和石榴子石+绿帘石+(透辉石)矽卡岩位于浅地表,主要为铅锌矿化,以共生的方铅矿和闪锌矿为主,含少量黄铜矿,伴生金银矿化。从斑岩接触带近端矽卡岩→中部带矽卡岩→远端矽卡岩,矽卡岩中矿石矿物组合对应的成矿元素分带为:Mo+Cu±Au±Ag→Cu±Mo±Au±Ag→Pb+Zn+Cu±Au±Ag±Mo→Au±Ag±Cu。(5)划分了矽卡岩成岩成矿阶段:将甲玛矿床矽卡岩成矿作用过程划分为3个成矿期次:岩浆期、岩浆期后热液期和表生期,其中岩浆期后热液期为主要的成矿期,进一步依据成矿温度和矿物生成顺序划分为进化交代阶段、退化蚀变阶段、石英-铜硫化物阶段、石英-铜钼硫化物阶段、石英-铅锌铜硫化物阶段、石英-金成矿阶段和石英-碳酸盐阶段。(6)建立了甲玛矿床矽卡岩成岩成矿模式:中新世Langhian期,甲玛地区发生大规模中酸性岩浆的侵位,导致林布宗组砂板岩和多底沟组灰岩分别发生角岩化和大理岩化热蚀变,并在上覆角岩中形成筒状裂隙系统。岩浆热液垂向逃逸形成斑岩铜矿系统所具有的典型蚀变分带以及铜、钼矿化;流体侧向逃逸与上覆林布宗组角岩和下覆多底沟组大理岩与发生强烈的双交代反应,形成规模宏大的进变质矽卡岩。随着热液流体的演化,在退化蚀变阶段,热液流体交代早期形成的进变质矽卡岩形成退变质矽卡岩,并伴随大规模的Cu,Mo,Pb,Zn(Au,Ag)矿化。