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东升庙矿床是我国最具代表性的元古宙Sedex型Zn-Pb矿床,多种矿化类型的成矿过程及其成因关系一直存在争论。本文在详细的野外调查和室内岩相学工作基础上,通过重点研究东升庙沉积喷流成矿系统S-Pb-Fe-Zn同位素空间分布特征对矿床成因进行制约并进一步完善其成矿模型。东升庙元古宙成矿系统包含两个成矿阶段:早期铜-硫矿化和主成矿阶段。早期矿化包括书记沟组的层状铜矿化和增隆昌组的黄铁矿矿体,具有整个矿区最低的铅同位素组成,代表成矿系统最早的矿化阶段。主成矿阶段由赋存在阿古鲁沟组、空间上相互联系的多个硫化物矿体组成,并构成一个完整的Cu-Zn→Zn-Pb→S(Ba)成矿演化序列,垂向上有明显的元素分带。主矿体下部大多数脉状铜锌矿化的铅同位素组成与主矿体整体一致,支持其“热液通道”的成因认识。首次报道的不同成矿阶段的黄铜矿铅同位素组成与各自阶段其它矿石硫化物基本一致,表明主要铜矿化并非前人推测的后期叠加成因,而与其它矿石属于同一个成矿系统,是每个成矿阶段早期高温热液成矿的产物。东升庙矿石硫化物明显富集重硫,并沿垂直地层方向快速波动(14.6～41.1‰),这些特征与古-中元古宙海水低硫酸盐浓度有关并可以进行全球对比。成矿盆地整体上的封闭状态大大加强了低硫酸盐浓度对硫同位素组成的影响力,使得主成矿阶段中的硫化物沿层位向上逐渐富集重硫,直至与重晶石一致。首次报道的含矿岩系上部的重晶石硫同位素组成(37.5～39.8‰)代表了成矿晚期盆地演化海水的硫同位素组成。硫化物矿石和相同层位的围岩黄铁矿具有相似的硫同位素组成,与传统沉积喷流成矿模型一致。值得注意的是,早期铜-锌矿化之后硫同位素明显的负漂移指示成矿盆地经历了一次封闭性被打破的过程,可能重新联通了广海。东升庙矿床不同层位、不同类型的矿石明显富集铁的轻同位素,具有典型热液来源特征,并与围岩中的成岩黄铁矿富集铁的重同位素明显不同,指示铁同位素在示踪后生矿化过程和勘查沉积岩赋矿的热液矿化等方面有一定应用潜力。东升庙主矿体中的闪锌矿和磁黄铁矿从西南向东北逐渐富集重的Zn和Fe同位素,且闪锌矿的Fe-Zn同位素具有正相关关系。富集轻同位素的硫化物与主矿体下部“囊状”矿体较近,与轻的同位素优先沉淀的解释一致,进一步确认金属稳定同位素的空间演化可以用于示踪成矿流体运移方向并可以用于勘探找矿。