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湘中-赣西北研究区位于江南造山带中段。区内产有锡矿山锑矿、沃溪锑-金-钨矿和大湖塘钨矿三个超大型矿床。它们呈三足鼎立之势,在江南造山带中段形成世界罕见的Sb、Au、W矿集区和区域性矿床分带。为了认识这三大矿床的成因关系,探讨与之相关的大规模流体运移和Sb-Au-W元素成矿组合与分离的机制。本论文以锡矿山锑矿、沃溪锑-金-钨矿和大湖塘钨矿三个典型矿床为重点,辅以对石巷里石墨矿、龙山锑金矿、龙王江锑金矿、西安金钨矿等矿床的对比研究和资料综合,通过对有关热液蚀变岩石主微量元素及其热液矿物的原位微区元素测定,流体包裹体显微测温,硫化物Re-Os同位素定年和锆石U-Pb定年等手段,对该区Sb-Au-W矿床的成因进行了研究和对比,并在有关区域花岗岩及成矿岩体年龄,矿床及热液活动时代,成矿物质来源和流体蚀变作用地球化学,以及制约矿物沉淀和Sb、Au、W分异成矿的主导因素等方面,取得了以下主要成果和创新性认识:研究确定,涟源盆地下石炭统石巷里石墨矿叠加热液石英脉中富Au黄铁矿的Re-Os同位素等时线年龄为127.8±3.8Ma。由此精确限定了盆地内广泛分布的下石炭统测水组煤系受到区域性热液蚀变(叠加有大量热液石英脉,普遍发育硅化、硫化物化等)的叠加时代,从而为湘中地区燕山期大规模流体运移及其与区域花岗岩活动、Sb-Au等成矿作用和煤系热变质作用之间的成因关系提供了重要依据。研究厘定了赣西北地区W矿化的时代。其中赣西北大湖塘钨矿辉钼矿等时线年龄为137.9±2.0Ma,与湘中地区的Sb矿和Sb-Au矿皆为燕山期成矿。综合研究显示燕山期是湘中-赣西北地区Sb、Au、W的主要成矿时期,集中在150～130Ma。该研究区涟源盆地内只有燕山期成矿,而基底(湘西 湘东北 赣西北)则为晋宁、加里东、印支和燕山期的多时代成矿。造成基底和盖层成矿时代差别的可能原因有:岩浆作用强度和相对抬升程度差异。研究确定了望云山岩体晚期岩脉至少有三期。第一期和第二期为印支期,其中第一期为中细粒的黑云母花岗岩,成岩年龄为221.3±1.7Ma,第二期细粒黑云母花岗闪长岩的年龄为216.5±1.8Ma。第三期岩脉为燕山期,形成时间为162.2±2.1～163.7±6.4Ma。燕山期岩脉的发现,进一步证实湘中存在燕山期的岩浆作用,并且与锡矿山锑矿早期成矿时代155.5±1.1Ma接近。涟源盆地燕山期中酸性岩浆作用与区域中基性岩脉和大规模Sb成矿作用时代相对应。研究揭示,涟源盆地泥盆系中的锡矿山锑矿成矿流体以低温(192℃～177.8℃)和低盐度(平均6.2NaClwt%)为特征。基底地层内矿床:龙山金锑矿的形成温度平均为185℃,盐度平均5.6NaCl.wt%;龙王江锑金矿成矿温度与龙山金锑矿相近,平均182.7℃,盐度平均2.9NaCl.wt%;西安钨金矿形成温较高(215.3℃～195.9℃),盐度平均6.0NaCl.wt%。结合已知的Sb、Au和W热液实验地球化学行为,矿物流体包裹体和成矿特征等综合分析显示,钨、金和锑的分别富集成矿在成因上可能与成矿热液演化中的三个温度临界点有关。即钨沉淀基本结束从而与金、锑分离的温度大约为250℃;金从热液中基本完全沉淀而与流体中的锑发生分离的温度大约为200℃;而锑则在流体温度降低到大约190℃时开始发生大量沉淀。因此,成矿流体温度降低可能是导致Sb、Au和W沉淀分异成矿的主要因素。研究显示,湘中地区基底内成矿流体演化相对复杂,碳酸盐化和绢英岩化阶段是W和Au成矿阶段,硅化阶段是Au和Sb成矿阶段。成矿流体在基底内演化过程中从围岩中萃取了Si、Fe、Au、Pb和Zn等成矿元素,这为盖层Au-Sb和Pb-Zn成矿提供了物质基础。成矿流体在基底内交代围岩并形成碳酸盐化(富集As、W和Sb)和绢英岩化(富集Si、W、Sb和Au)蚀变过程,虽然都有Sb元素沉淀,但沉淀富集的程度较低(△Ci=123.06～490.08ppm/g),远低于硅化蚀变的Sb富集程度(△Ci=10697ppm/g)。显示成矿流体在基底内演化形成硅化蚀变时高度富集Sb和Si,是沃溪锑金钨矿Sb-Au的主成矿阶段,与盖层内成矿流体富Sb和Si特征相似。富K的流体在基底内碳酸盐化围岩过程中,从围岩中交代出大量元素,可能是基底流体萃取围岩中成矿元素的机制之一,也可能是湘西地区形成区域性Au和Pb-Zn等元素亏损的原因之一。研究揭示,涟源盆地泥盆系灰岩中方解石脉的稀土元素总量(17.69ppm～41.64ppm)远小于未蚀变灰岩(121.2ppm～235.1ppm),且锡矿山的方解石脉也具有相同的低稀土特征(5.97ppm～15.27ppm)。可能指示在晚古生代盖层中,无论是矿区还是区域地层中的方解石脉,都形成于以低稀土含量大气降水为主的盆地流体。这显示了盆地流体迁移并交代蚀变了途径围岩,使蚀变灰岩的稀土含量(1.50～4.73ppm)降低,同时沉淀析出低稀土含量的方解石脉,表明涟源盆地蚀变灰岩、锡矿山和区域方解石脉的形成可能是古大气降水深循环作用的结果。研究表明,大湖塘钨矿早期(核)白钨矿具有高Nb、Ta和Mo,和低Sr(44.10～95.08ppm)的岩浆热液特征;西安白钨矿则具有明显的低Nb、Ta和Mo,和高Sr(581.68～861.03ppm)的深循环流体特征;而大湖塘钨矿晚期白钨矿则介于两者之间;指示了大湖塘钨矿岩浆热液流体→蚀变流体→深循环流体演化的过程。大湖塘钨矿形成热液黑云母时氧逸度为-13.6～-14.1,而后形成交代黑云母时氧逸度为-17.6～-17.8,此过程流体氧逸度出现明显下降,利于大量黑钨矿的形成;而随后形成的白钨矿的δEu负异常值(0.17～0.85)记录了形成早期白钨矿流体为氧化环境,氧逸度相对黑钨矿阶段升高,抑制了黑钨矿的形成,并开启了白钨矿大量生成阶段;至晚期白钨矿δEu正异常值(1.16～9.51)显示流体为低氧逸度的还原环境,氧逸度再次降低,致使硫化物大量生成。成矿流体氧逸度先降后升再降可能是控制大湖塘钨矿大量黑钨矿和大量白钨矿共同沉淀成矿的关键。黄铁矿Os同位素研究表明,涟源盆地内矿床的Au、Sb等成矿元素来自基底元古界,经历了长距离的迁移演化。赣西北辉钼矿Os同位素特征显示,成矿物质来源具有壳-幔混合特征。根据上述研究结果并综合已有的研究成果,论文提出了有关湘中-赣西北地区大范围深尺度成矿流体演化与Sb-Au-W成矿的初步模型:(1)由三个超大型矿床组成的湘中-赣西北Sb-Au-W矿集区在成因上与大体积流体(热液和岩浆)在大范围和深尺度地壳中运移和分异演化有关。由部分熔融形成的多期岩浆热驱动所产生的深循环流体运移,是导致大规模Sb、Au和W分异成矿的主要因素。(2)在这一过程中,尤其在燕山期,被基底部分熔融和水/岩反应(热液蚀变)萃取的成矿元素Sb、Au、W、Pb、Zn和Si等,曾经历过大通量的流体搬运,并在基底或盖层隆升部位就位成矿。(3)成矿流体的温度降低可能是导致成矿元素Sb、Au和W先后依次沉淀,自下而上形成不同元素组合的矿床以及Sb、Au和W成矿分馏及分带的主要因素。因此,湘中-赣西北元古代基底中的大湖塘钨矿和沃溪锑-金-钨矿,以及古生代盖层中的锡矿山锑矿等中-低温热液矿床和矿化,均属于和大规模流体运移有关的区域性流体深循环热液系统。(4)湘中-赣西北地区热液矿床成矿流体可能源于岩浆期后热液和盆地流体。岩浆期后热液是赣西北大湖塘钨矿(360～200℃)形成的关键;而盆地流体则是湘中地区锡矿山锑矿(192℃～177.8℃)和沃溪锑金钨矿(280～200℃)形成的关键。