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李子园金矿床位于西秦岭造山带北缘,矿区岩浆活动强烈,分布有天子山二长花岗岩和尖草湾正长斑岩等,因此该矿床对于研究西秦岭造山带内花岗质岩浆活动与金矿化之间的关系、深入探讨秦岭造山带的碰撞造山作用过程和成矿流体形成与成矿物质汇聚之间的时空耦合关系具有重要意义。本文在对李子园金矿床地质特征进行系统研究的基础上,开展了脉石矿物的微量元素地球化学、流体包裹体和氢-氧同位素及金属硫化物的硫同位素研究,查明了成矿流体的性质和来源、矿床的成因类型和成矿地球动力学背景；此外,对矿区天子山二长花岗岩和尖草湾正长斑岩进行了详细的岩石地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和Lu-Hf同位素研究,探讨了矿区花岗质岩石的成因和成岩地质背景及其与金矿化之间的关系。李子园金矿床由五个金矿段和一个金-银-铅矿段组成,其中金矿段均赋存于绿片岩相的变质火山岩中,多金属矿段赋存于天子山二长花岗岩中。矿体主要呈不连续的透镜体沿北西向的右行走滑韧性剪切带分布。矿石矿物主要有黄铁矿、方铅矿和黄铜矿,脉石矿物主要有石英和方解石。围岩蚀变类型主要包括硅化、黄铁矿化和碳酸盐化等。金主要以金矿物的形式产于黄铁矿、黄铜矿和石英裂隙中。李子园金矿床的成矿作用可划分黄铁矿-石英(Ⅰ)、自然金-黄铜矿-黄铁矿-石英(Ⅱ)、黄铁矿-银黝铜矿-方铅矿-石英-碳酸盐(Ⅲ)和碳酸盐(Ⅳ)四个阶段。流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析显示,成矿流体为中温(240-280℃)低盐度(2.2～9.1wt%NaCl equiv.)的H2O-NaCl-CO2-(CH4)体系；常见不同类型的包裹体共生在一起,表明流体的不混溶导致了成矿流体中金和硫化物的沉淀。微量元素地球化学研究结果显示,石英与方解石均富集LREE及LILE,亏损HFSE,表明成矿流体主要为上地壳岩石在进变质作用过程中释放出的变质流体。成矿Ⅱ阶段石英的δ18OH2O和δD分别值为1.8～3.8‰和-77～-75‰,成矿Ⅲ阶段方解石的δ’80H2O和δD值分别为-8.5～-6.6‰和-77～-75‰,表明成矿流体主要来自岩浆热液流体或变质流体,在成矿晚期有大气降水的加入。硫化物的δ34SCDT为3.90～8.50‰,主要变化于5.02～7.90‰之间,表明成矿流体中的硫主要来自岩石在变质变形作用过程中释放的变质流体。天子山二长花岗岩与尖草湾正长斑岩均富集LREE及LILE,亏损HFSE,具有负的锆石εHt(t),表明两者的源区均以古老的地壳物质为主。天子山二长花岗岩具有较高的Sr,低的Y、Yb含量,弱的正Eu异常；其锆石U-Pb年龄为256.1±3.7-260.0±2.1Ma,锆石εHf(t)=-5.1～-14.1之间,TDM2平均为1551±86Ma,表明其为区域挤压背景下加厚地壳部分熔融形成的同碰撞花岗岩。尖草湾正长斑岩的锆石U-Pb年龄为229.2±1.2Ma,锆石εHf(t)=-21.0～-8.4之间,TDM2平均为1836±130Ma,表明其主要为古老的基性下地壳部分熔融形成的后碰撞花岗岩,其高的Mg#及Cr、Ni含量暗示岩浆中可能有少量大陆岩石圈地幔(SCLM)部分熔融形成的基性岩浆的加入。李子园金矿床赋存于陆-陆碰撞形成的西秦岭造山带内,其赋矿围岩的变质程度、构造控矿机制和矿石的结构与构造等特征和世界范围内的造山型金矿床相类似,金矿化的时间对应于秦岭造山带印支期陆-陆碰撞造山作用时期,因此矿床为造山带碰撞造山作用的产物。在印支期,华北与华南板块发生全面的陆-陆碰撞,导致秦岭造山带内地壳加厚、右旋韧性剪切和绿片相变质作用发育。地壳岩石在变形变质过程中,水、挥发份(如CO2)和硅等从岩石中释放出来形成变质流体,流体在运移过程中活化、迁移和富集成矿元素Au、Ag、Cu等)形成成矿流体。当成矿流体运移至韧性剪切带内时,压力的波动导致成矿流体发生了高度不混溶,致使金和硫化物沉淀形成李子园金矿床。