造山带作为岩石圈板块俯冲增生、碰撞作用最为复杂的构造带,不仅形成了多种岩石构造组合,也促使成矿物质富集形成了众多大型-超大型矿床和矿集区,故大陆造山带及其相关环境的构造-岩浆-流体-成矿作用研究成为当前国际地学研究的前沿课题。秦岭造山带横亘于华北、扬子两大板块之间,是在晚太古-中元古代洋陆间杂构造基础上,于晚元古代-中三叠世经历现代板块构造体制的主造山期华北、秦岭、扬子三板块依次沿商丹、勉略缝合带由南向北俯冲碰撞造山,并由于后造山期强烈的陆内造山作用的叠加改造最终形成的复合型造山带,其完整地记录了大陆裂解-洋盆产生、大洋消减-大陆增生、大陆碰撞和陆内造山演化等过程,也造就了丰富的矿产资源。因此,充分发挥秦岭造山带独特的地域优势和演化过程复杂性的优势,从成矿系统与造山作用相耦合的角度出发,本论文围绕着加里东期俯冲造山、印支期碰撞造山和燕山期陆内造山这三期关键的秦岭造山事件,分别选择北秦岭铜峪VHMS型铜矿床、西秦岭温泉斑岩型钼矿床和南秦岭小河口矽卡岩型铜矿床进行了系统深入研究,探讨了秦岭造山带形成演化过程中不同造山事件对壳幔物质交换,矿源供给、流体输运、矿石堆积和矿床定位的制约,阐明了不同造山事件引发的岩浆-流体-成矿作用的耦合关系,建立了基于秦岭造山带形成演化的成岩成矿模式。本论文以板块构造与成矿系统理论为指导,运用大陆动力学研究思路、比较矿床学的思维和方法,将形成于秦岭造山带不同构造环境、不同时代、不同成因类型的典型矿床的成矿规律纳入到秦岭复合造山带形成演化过程中,详细解剖研究了铜峪VHMS型铜矿床、温泉斑岩型钼矿床和小河口矽卡岩型铜矿床的矿化地质特征,通过岩(矿)相学、年代学、岩石地球化学、矿床同位素地球化学、流体包裹体地球化学和大地构造学等多学科研究方法和分析测试手段,旨在对构造-岩浆-流体-成矿耦合作用进行系统的研究,理清典型矿床的成岩成矿时代、物质来源、矿床成因机制、成矿规律和成矿动力学背景,阐明秦岭造山带洋-陆俯冲造山、陆-陆碰撞造山和陆内造山作用过程对流体运输、矿源供给和矿床定位的制约。论文取得的主要认识和成果如下:1.晚奥陶世厚志留世,古秦岭洋板片由南向北俯冲造山,板片脱水,少量上覆沉积物发生熔融,产生大量高氧逸度(fO2)热液流体进入地幔楔,活化、萃取地幔楔的铜等成矿元素,并促使地幔楔发生部分熔融,生成含矿气水热液,岩浆与富含成矿物质的流体上升在地表喷发形成铜峪VHMS型铜矿床。与此同时,伴随着俯冲洋壳的部分熔融,熔体进入地幔楔,与地幔楔发生物质交换产生的埃达克质熔体侵入上地壳形成了煤沟花岗闪长岩体。铜峪铜矿床赋存于斜峪关群变中-基性火山岩中,矿体呈大小不等的透镜状、似层状顺层产出,连续性较好,彼此呈雁行状排列。岩石蚀变作用普遍,并与矿化在空间展布上具有一致性,矿区中心以透辉石化和阳起石化为主,伴有石榴子石化、绿帘石化和绿泥石化,向外以硅化和绢云母化为主,蚀变逐渐减弱。矿石硫化物主要有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿和闪锌矿,其次为磁铁矿和辉锑矿等。矿区内出露煤沟花岗闪长岩侵入于矿区背斜南翼,岩体内仅有零星矿化,未构成工业矿体。赋矿火山岩和煤沟岩体分别结晶于445±2.0 Ma～437±4.2 Ma和442±2.2 Ma～441±2.0 Ma,黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿获得两组Re-Os等时线年龄分别为448±33 Ma和390±19 Ma,前者等时线年龄与赋矿火山岩和煤沟岩体锆石U-Pb年龄吻合,表明铜峪铜矿区成矿火山喷发事件、岩浆侵入活动和主沉积成矿作用同时发生,时代为O3～S1,后者等时线年龄可能代表了晚期商丹洋盆闭合构造事件对铜峪铜矿床叠加改造引起的又一期热液成矿作用。赋矿火山岩具有从玄武岩→安山岩→英安岩→流纹岩的分异演化特征,构成了 一套较完整的岛弧拉斑火山岩系列,微量元素特征与典型的岛弧玄武岩相似。煤沟花岗闪长岩表现为高Mg#值,富Ni、Cr,轻重稀土强烈分馏,δEu不明显,高Sr和低Y、Yb特点,与洋壳俯冲熔融形成的岛弧埃达克岩特征一致。岩石微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素综合研究揭示,赋矿火山岩和煤沟岩体均形成于与大洋板块俯冲作用有关的岛弧环境,但二者起源于不同的岩浆源区,前者为地幔楔发生部分熔融产生的正常岛弧火山岩浆,并与下地壳物质发生了混染,而后者为俯冲的玄武质大洋板片部分熔融产生的熔体与地幔楔发生交代作用形成的具有埃达克岩性质的岛弧花岗岩。矿床S-Pb同位素特征一致显示铜峪铜矿床成矿物质与赋矿火山岩同源,二者具有地幔-地壳混合特征,而煤沟岩体对成矿可能没有直接的控制作用;矿石硫化物及火山岩对球粒陨石配分曲线显示了较好的谐和性,矿石稀土元素特征值,如(La/Yb)N、LREE/HREE、δEu、δCe和Y/Ho值与赋矿火山岩相似,而与煤沟花岗闪长岩差异较大,进一步表明成矿物质主要来源于赋矿火山岩,并非直接来自煤沟岩体。2.晚三叠世,华北和扬子板块沿勉略缝合带发生全面的陆-陆碰撞造山作用,当秦岭造山带处于由同碰撞挤压向后碰撞伸展转变的过渡构造体制下,俯冲的扬子板块断离造成软流圈地幔物质局部上涌,导致新元古代大陆岩石圈地幔部分熔融形成少量基性岩浆,中新元古代下地壳发生部分熔融形成花岗质岩浆,基性岩浆上升、侵入下地壳与壳源花岗质岩浆发生混合,两端元岩浆之间的物质能量交换,形成了中-高fO2、富水、富含Mo等元素的温泉成矿花岗斑岩及伴生的暗色镁铁质微粒包体(MMEs)。岩浆侵位后,在冷凝结晶过程中释放出大量富含Mo的成矿流体,成矿流体沿岩体内部的断裂、节理及裂隙渗流、运移,最后充填交代形成温泉斑岩型钼矿床。温泉钼矿产于温泉杂岩体中,矿体的形态、产状受断裂和节理构造控制,围岩蚀变强烈,由内向外依次为钾化带、绢英岩化带和青磐岩化带。流体成矿作用可划分为:Ⅰ石英-黑云母-钾长石阶段、Ⅱ石英-多金属硫化物阶段和Ⅲ碳酸盐-硫化物阶段。岩相学、元素地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究表明,温泉岩体内大量发育的MMEs主要为岩浆混合成因。温泉寄主花岗岩与其MMEs的结晶年龄一致,分别为219±2.4Ma～221±1.3 Ma和217±2.0Ma～218±2.5 Ma,辉钼矿Re-Os同位素显示成矿年龄为219±5.2 Ma,反映壳-幔岩浆混合、温泉岩体侵位与Mo矿化作用均发生于晚三叠世。温泉寄主花岗岩岩浆起源于中-新元古代晚期下地壳部分熔融作用,而MMEs起源于新元古代裂解形成的富集岩石圈地幔在三叠纪重熔作用。岩石圈地幔发生部分熔融形成的镁铁质岩浆上侵,底侵至造山带底部产生的热异常致使下地壳部分熔融形成花岗质岩浆,花岗质岩浆与镁铁质岩浆在岩浆房内发生混合作用形成了温泉岩体。矿床S-Pb同位素、脉石矿物稀土元素等特征显示成矿物质为下地壳-地幔混合源,主要来自于花岗质岩浆,成矿与温泉花岗质岩浆结晶分异过程中产生的岩浆热液活动密切相关。温泉含矿岩体的氧逸度(fO2)分布不均匀,整体偏低(介于AFMQ-10.9～+6.5之间,平均为AFMQ-4.1),符合板内或碰撞造山带的岩浆岩fO2 一般较低(<△FMQ-1)的特点,但其相对于同一构造单元、同时代和同成因的“五朵金花”岩体仍显示出相对较高的fO2特征,这一结论与国内外许多矿区含矿岩体氧逸度高于不含矿岩体的事实相符,进一步印证了 Mo矿化与氧逸度高的岩浆相关。温泉钼矿床初始成矿流体属于H20-NaCl-C02体系,早阶段成矿流体以高温、高盐度、高fO2、富C02和贫NaCl子晶为特征,与大陆碰撞体制下形成的斑岩型矿床的流体包裹体特征一致;随着压力、温度逐渐下降,富挥发分的成矿流体发生不混溶作用和相分离使得C02大量逃逸,且大气降水热液逐渐混入,形成中阶段中温、中盐度、低fO2、高fS2的成矿流体,促使辉钼矿等硫化物沉淀;晚阶段伴随着大气降水的混入程度增加形成中-低温、低盐度、贫C02的热液流体。温泉钼矿床初始矿化深度为～8.6 Km,中阶段成矿深度为5.4 Km～6.1 Km,明显高于岩浆弧背景的斑岩矿床成矿深度,与中-晚三叠世华北-华南全面陆-陆碰撞造山地壳增厚的事实相符。3.晚侏罗世-早白垩世,秦岭造山带从印支期以近EW向构造体制为主进入燕山期以近NS向构造体制为主的构造动力体制转换期,陆内俯冲的南北向挤压作用消失,开始受伸展构造应力场的制约且伴随岩石圈厚度减薄,软流圈急剧抬升,幔源物质和热流流体上涌,提供足够的热促使加厚下地壳和岩石圈地幔受热发生熔融形成花岗质岩浆,并诱发强烈的壳-幔相互作用,形成富含成矿元素的花岗质岩浆,当岩浆沿构造薄弱带上升侵位于桐峪寺组等沉积地层中,伴随着岩浆结晶分异,成矿流体从岩浆中出溶,最终形成了燕山期小河口矽卡岩型铜矿床。小河口铜矿体呈层状、透镜状或脉状赋存于花岗闪长玢岩与桐峪寺组碳酸盐岩接触带的矽卡岩内。成矿作用划分为4个阶段:Ⅰ干矽卡岩阶段、Ⅱ湿矽卡岩-氧化物阶段、Ⅲ石英-硫化物阶段和ⅣV碳酸盐-石英阶段。小河口含矿花岗岩的锆石U-Pb年龄为141±1.3 Ma～138±2.0Ma,与矿集区内其他岩体和成矿作用的年龄范围一致,表明热液交代作用形成小河口矽卡岩和铜矿化发生于141 Ma～138 Ma。小河口岩体为准铝质-弱过铝质高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,具有弱的正Eu异常,富集LILE(如U、K、Ba和Pb),亏损HFSE(如Nb、Ta、P和Ti),Sr/Y>20,表明岩浆来自于加厚陆壳下部或造山带根部,岩石及锆石微量元素特征显示小河口岩体具有碰撞后花岗岩特征,形成于后碰撞或造山期后的板内动力环境。Pb-Hf同位素组成特征表明成岩物质来自于深部,岩浆起源于受大量地幔物质加入的下地壳岩石。黄铁矿的Co、Ni、As以及磁铁矿的Ti02、Al203、MgO和MnO含量变化范围显示小河口铜矿床为与岩浆活动有关的热液交代(矽卡岩)成因。电子探针分析表明,矽卡岩矿物组合为钙铁榴石-钙铝榴石和透辉石-钙铁辉石矿物系列,与世界Cu-Fe-Mo矽卡岩矿床中的石榴子石和辉石系列一致,表明小河口铜矿床为典型的钙质矽卡岩型矿床。矿床S-Pb同位素研究表明成矿物质及成矿流体为岩浆热液来源,主要来自于与矽卡岩矿化密切相关的小河口花岗岩体。矽卡岩矿化阶段从早期到晚期依次形成钙铝榴石、钙铝榴石组分-钙铁榴石组分交替系列和透辉石-纯钙铁榴石。其中,无环带的钙铝榴石(Grta)反映早期矽卡岩成岩环境为低fO2、酸性还原环境,该阶段不利于矽卡岩铜矿化;随着形成过程中fO2的逐渐增加,成矿热液由酸性逐渐向弱碱性演化,FeOT含量逐渐增加,在振荡的物理化学(多次沸腾)环境中形成了钙铝榴石-钙铁榴石组分交替生长的石榴子石(Grtc);晚期形成稳定的透辉石-钙铁榴石(Grtb、Grtd)组合,此时成矿体系处于相对稳定的高f02、碱性环境,为矽卡岩型铜矿化提供有利条件。小河口铜矿床成矿流体为单一的NaCl-H20体系,阶段Ⅰ透辉石和阶段Ⅱ阳起石中均发育含NaCl子晶三相包裹体,成矿流体具有高温、高盐度和高fO2的特点,且发生多次流体沸腾作用,该阶段为岩浆-热液过渡性流体,具有较强的萃取和携带金属的能力,是之后成矿系统中热液和金属的主要贡献者。随着透辉石、钙铁榴石和磁铁矿沉淀,体系温度、fO2开始降低,加速了阶段Ⅲ成矿物质以硫化物的形式卸载。阶段Ⅲ的流体具有中-高温度、中-低盐度的特征,盐度变化范围较大,且均一温度分布也出现了双峰,表明在Ⅲ主成矿阶段晚期有大气降水的混入,导致流体的降温稀释,lg(fO2)(SO42-)明显降低,黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿开始大量沉淀,以石英-硫化物脉的形式充填裂隙或交代充填矽卡岩矿物。因此,流体的沸腾作用及其与大气降水的混合作用共同为小河口铜矿床金属矿物沉淀的主要原因。随着与大气降水参与程度的增加,ⅣⅣ阶段流体反映了低温、低盐度体系特征,成矿趋于结束。从Ⅰ阶段至Ⅲ阶段,流体体系的压力从350 bar～580 bar至6 bar～190 bar、成矿深度从～2.3 Km至0.06 Km～0.76 Km发生了明显的降低,表明矿床形成过程中经历了快速抬升和上覆地层的剥蚀崩塌作用,代表了J3～K1早期陆内俯冲背景地壳加厚向伸展作用地壳减薄的构造环境变化,且该环境为流体的减压沸腾、硫化物卸载提供了良好的条件。小河口成矿岩体的氧逸度集中于AFMQ-2～+6之间(平均为△FMQ+1.6),Ce4+/Ce3+比值集中于150～600之间(平均为445),与国内外典型斑岩型-矽卡岩型铜-钼矿床的氧逸度特征值接近,表明小河口成矿岩体的岩浆fO2较高,具备形成大-中型矽卡岩型铜矿床的潜力。