秦岭-桐柏造山带是早古生代至晚中生代多期造山作用形成的复合型造山带,其先后经历了早古生代商丹洋板片俯冲伴随的增生造山作用、晚古生代南秦岭与北秦岭之间的碰撞造山作用、晚古生代-早中生代古特提斯洋闭合伴随的增生造山作用、早中生代扬子克拉通与华北克拉通之间的碰撞造山作用、晚中生代陆内造山和古太平洋板块俯冲背景下的伸展作用。这一造山带广泛发育的Au、Mo、Ag-Pb-Zn等多金属矿床主要形成于中生代,与古特提斯洋闭合背景相关,迄今为止很少识别出与早古生代商丹洋闭合及相关构造-岩浆-变质作用有关的矿床。另外,秦岭-桐柏造山带不同时期造山作用的成矿特征、晚期造山作用对早期成矿作用的影响和叠加效应等还缺少系统论述和分析。本文针对复合造山作用的成矿作用响应这一重要科学问题,以桐柏地区火神庙铁矿床、银洞坡金矿床、破山银矿床为研究对象,在综合分析区域地质资料和前人研究成果的基础上,从成矿构造背景、成矿条件、矿床地质特征、矿石学特征、同位素地质年代学、矿床地球化学等方面开展系统研究,以进一步查明桐柏地区多金属矿床的时代、类型和成因及成矿构造背景,理清早古生代以来多期造山作用对区域成矿的控制,总结和完善区域成矿规律,为桐柏地区和商丹缝合带以北的秦岭造山带找矿工作提供理论依据。火神庙铁矿床产于河前庄背斜北翼二郎坪群变质岩与辉长闪长岩的外接触带,矿体呈似层状或透镜状赋存于角闪片岩、角闪绿泥片岩、混合片麻岩和大理岩中。野外地质关系和矿相学研究表明,火神庙铁矿床的形成过程可划分为干矽卡岩阶段、湿矽卡岩阶段、氧化物阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段。干、湿矽卡岩阶段的石榴子石-透辉石-绿帘石和石英硫化物阶段的石英中均发育较为丰富的含子晶流体包裹体,表明火神庙矿床的成矿作用与高盐度流体有关。干矽卡岩阶段2件石榴子石样品的U-Pb年龄分别为437±9 Ma和437±10 Ma,代表了桐柏地区早古生代成矿事件。与火神庙铁矿床空间关系密切的辉长闪长岩和花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为438±4 Ma、436±3 Ma和430±4 Ma,与热液石榴子石的U-Pb年龄在误差范围内一致。辉长闪长岩具有低Si O2、低K2O、高Mg O、高Fe2O3T含量的特征,与全球矽卡岩型铁矿床成矿岩体的主量元素组成特征一致。全岩微量元素具有富集大离子亲石元素（Ba、K、Sr）和轻稀土元素、亏损高场强元素（Nb、Ta、P、Ti）的特征。辉长闪长岩和花岗岩中锆石的Hf同位素(εHf（t）=13.0～14.9)、全岩的Sr-Nd同位素((87Sr/86Sr)i=0.7039～0.7042、εNd（t）=3.32～4.33)与洋岛玄武岩的同位素组成相似。上述岩石地球化学特征表明火神庙铁矿床及相关岩浆岩是早古生代商丹洋俯冲背景下弧岩浆活动和岩浆热液成矿作用的产物。银洞坡金矿床的矿体呈似层状、透镜状或脉状产于河前庄背斜两翼的顺层断裂破碎带中和转折端的构造虚脱部位,赋存于新元古界-下古生界二郎坪群歪头山组碳质云母石英片岩和碳质变粒岩中。根据野外地质关系和矿相学观察,银洞坡金矿床的形成可划分为早成矿期和晚成矿期。早成矿期由石英-黄铁矿阶段、石英-碳酸盐-硫化物阶段和石英-方解石阶段组成,晚成矿期形成少量萤石-黄铁矿脉充填于早期矿体和近矿围岩的张性断裂中。早成矿期矿石中与黄铜矿、黄铁矿共生的2件金红石样品的U-Pb年龄为395±9 Ma、400±13 Ma,与二郎坪群绿片岩相-角闪岩相变质作用的时代一致。早成矿期矿石中碳酸盐矿物的δ13CV-PDB=–4.9～–3.9‰,δ18OV-SMOW=7.9～9.3‰。石英氧同位素分析结果表明,从成矿前的Qtz1（13.2～14.1‰）到成矿阶段的Qtz2～Qtz5（4.9～13.9‰）,再到成矿后的Qtz6（4.8～10.7‰）,石英的δ18O值总体呈降低趋势。含金黄铁矿的~3He/~4He=0.51～2.27Ra,40Ar/36Ar=439～1201。银洞坡金矿床的成矿流体具有明显的地幔同位素组成特征,分析认为其可能与二郎坪群火山岩变质脱挥发分作用有关,变质过程中矿/脉石矿物仍然继承了原岩的同位素属性,同时不同程度地加入了大气降水。早成矿期硫化物(δ34SV-CDT=–2.13～3.28‰)和晚成矿期黄铁矿(δ34S=–35.96～–33.90‰)具有完全不同的硫同位素组成特征,二者的铅同位素与矿区碳质围岩中黄铁矿的铅同位素组成差别不大。分析认为银洞坡金矿床的成矿物质来自二郎坪群变火山岩和变碎屑沉积岩。这一认识与不同成因黄铁矿中微量元素的分析结果一致:矿区碳质围岩中呈浸染状产出的黄铁矿含有少量Au、Ag、Pb等元素,而矿区外围角闪绿泥片岩、绿泥片岩的黄铁矿中相关成矿元素的含量通常低于或接近检测限,暗示矿区外围变质成因硫化物中的微量元素发生了活化迁移与亏损。综合本文研究和区域地质资料分析认为,银洞坡矿床是早泥盆世南、北秦岭陆-陆碰撞造山与桐柏地区区域变形变质背景下形成的造山型金矿床。破山银矿床产于河前庄背斜南翼的层间断裂破碎带中,矿体呈似层状、透镜状、脉状赋存于歪头山组碳质云母石英片岩中。成矿过程由早成矿期（包括多金属硫化物阶段、硫化物和银的硫盐矿物阶段、石英-方解石阶段）和晚成矿期组成。早成矿期形成了大量贱金属硫化物和少量银的硫盐矿物,而晚成矿期形成了大量辉银矿和自然银。早成矿期蚀变煌斑岩中与方铅矿共生的2件磷灰石样品的U-Pb年龄为127±9 Ma和127±7 Ma,晚成矿期方解石的U-Pb年龄变化于8.55±0.26 Ma和6.78±0.13 Ma之间。早成矿期矿石中碳酸盐矿物的δ13CV-PDB=–5.8～–2.2‰,δ18OV-SMOW=5.5～13.9‰,晚成矿期方解石的δ18OV-SMOW=11.3～20.6‰。石英的显微结构和氧同位素分析结果表明,变形变质过程中石英重结晶并不同程度地捕获了大气降水。早成矿期多金属硫化物阶段的黄铁矿明显富集Ag、Cu、Zn、Pb、Sb等成矿元素,晚成矿期黄铁矿含有大量Ag的包体,矿区变粒岩中与磁黄铁矿共生的黄铁矿含有少量Ag的包体。早成矿期硫化物的δ34SV-CDT=–1.66～4.42‰,晚成矿期硫化物的δ34SV-CDT=–41.70～–6.47‰,二者的铅同位素组成基本一致。研究认为破山银矿床银铅锌等成矿元素的富集和矿体的定位与泥盆纪区域变形变质作用有关,变形变质过程中大气降水的注入是早成矿期矿石中石英和对应成矿流体（岩浆水/变质热液）氧同位素发生改变的主要原因,晚成矿期成矿流体可能为地壳/盆地流体,破山银矿床的成矿物质主要来自二郎坪群变质的火山岩和碎屑沉积岩。临近破山银矿床侵位的梁湾岩体及其内部暗色包体的锆石U-Pb年龄均为127±1 Ma。二者的全岩主量元素组成具有高Si O2、高Al2O3含量的特征,锆石的εHf（t）=-16.9～-13.8,全岩的(87Sr/86Sr)i=0.7070～0.7074、εNd（t）=-14.68～-13.62。以上地球化学特征表明梁湾岩体是晚中生代秦岭陆内造山和/或古太平洋板块俯冲背景下地壳物质部分熔融的产物。早白垩世岩浆活动导致空间临近的破山银矿床遭受叠加/改造,可能同时活化/带入部分铅锌等成矿元素。晚中新世地壳/盆地流体活动促进了银的再次富集并形成高品位矿石。破山银矿床是古-中-新生代复合地质作用形成的大型脉状银多金属矿床。综合研究认为,桐柏地区多金属矿床是古-中生代秦岭复合造山与成矿作用的产物。二郎坪群火山岩、碎屑沉积岩中成矿元素的预富集和火神庙矽卡岩型铁矿床的成矿作用与早古生代商丹洋板片俯冲伴随的增生造山作用及相关火山-岩浆活动有关。早泥盆世变形变质作用活化了火山-沉积岩中Au、Ag等成矿元素,并富集形成银洞坡大型金矿床和破山大型银矿床,它们是晚古生代南、北秦岭碰撞造山作用及其伴随的区域变形变质作用的产物。早白垩世破山银矿床的叠加/改造和区域内老湾斑岩型钼成矿事件,归属于晚中生代秦岭陆内造山作用和/或古太平洋板块俯冲与壳源花岗质岩浆活动的结果。新生代青藏高原侧向生长导致桐柏地区周期性构造挤压并驱动地壳/盆地流体活动,促进破山银矿床的银发生再次富集。桐柏地区多金属矿床具有区域褶皱或剪切带构造控矿和多期活化-富集-叠加成矿的特征,是典型复合造山与成矿作用的产物。古生代火神庙铁矿床和银洞坡金矿床的厘定,为在桐柏及北秦岭造山带寻找与早古生代商丹洋闭合有关的多金属矿床打开了新的视角,二郎坪群碳质变质岩是金银多金属矿床的有利成矿条件。