青藏高原东缘红河-哀牢山构造成矿带位于扬子地块西缘,是我国最重要的喜马拉雅期石英脉型金矿成矿带。区内分布着老王寨金矿、金厂金矿、大坪金矿、长安金矿等国内外著名的金矿,沿红河-哀牢山断裂带,自北西往南东方向呈线状分布。自晚古生代以来,扬子陆块西缘经历了特提斯洋的闭合,新生代印度板块与欧亚板块的汇聚碰撞,区内由洋-陆碰撞至陆-陆碰撞的历史过程,火山-岩浆活动频繁,内生矿产丰富。大坪金矿位于红河-哀牢山构造成矿带南缘,是目前勘查所发现的区内储量最大的石英脉型金矿。近二十年来,大坪金矿的成矿条件与矿化富集特征已引起学术界的极大关注。大坪金矿区内广泛分布闪长岩体、花岗岩体以及煌斑岩体等侵入岩,岩体与金矿成矿之间的关系一直是学术界的热点问题；矿区内构造发育,构造的级次、性质、演化以及构造控矿作用一直是大坪金矿研究的薄弱点；大坪金矿的矿化富集规律研究欠缺一直制约着金矿的进一步找矿工作。因而,本文研究在充分收集、利用、吸收前人研究成果的基础上,以野外地质工作为基础,采集了具有代表性的岩矿石样品,结合镜下鉴定与地球化学分析,流体包裹体研究与同位素示踪方法对大坪金矿研究过程中存在的复杂科学问题进行系统的剖析。对矿区内闪长岩、花岗岩与煌斑岩的岩相学特征、主量元素、微量元素与锶、钕同位素地球化学特征进行系统的分析研究,判断区内主要侵入岩的岩石学特征、地球化学特征、成岩构造环境与源区特征。采用系统的流体包裹体研究方法,结合氢、氧同位素分析,研究大坪金矿不同成矿阶段流体包裹体特征,并示踪流体的来源。采用矿石S、Pb同位素分析方法,示踪金属成矿物质的来源,推测大坪金矿金沉淀机制。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年方法,分析了大坪金矿区闪长岩与花岗岩的成岩年龄；采用金云母40Ar/39Ar同位素定年方法,厘定成矿前与成矿后两期煌斑岩的侵位时代,有效限定了大坪金矿成矿时代,解决了学术界十多年来关于闪长岩、花岗岩以及煌斑岩与大坪金矿成矿之间内在联系的争议,查明了煌斑岩与金矿源区特征与演化规律,建立了大坪金矿成矿模式。采用构造力学性质分析方法,结合区域构造演化史,研究大坪金矿三级控矿构造特征与构造应力场演化规律。采用数学地质分析方法,研究大坪金矿区东、西两个矿化带主要矿体的厚度、品位富集特征,归纳其矿化富集中心与矿化富集带,研究矿化富集带侧伏规律以及成矿流体运移方向,为进一步找矿工作提供有效的指导。研究共取得以下几方面的认识：1.大坪金矿区侵入岩地球化学特征：大坪金矿区广泛出露的桃家寨闪长岩为金矿最主要赋矿围岩,通过镜下观察与主量元素分析,岩石具有很高的烧失量(LOI值),受到了长期的风化与多期次的热液蚀变影响。蚀变造成了主量元素中硅、钠的丢失以及钾、钙、铝等元素的富集。岩石具有富集K、Rb、 Sr、Ba等大离子亲石元素,亏损Ta、Nd、Zr等高场强元素的微量元素原始地幔蛛网图特征与富集轻稀土元素,亏损重稀土元素的右倾型稀土元素球粒陨石标准化图特征,具有俯冲带幔源岩石特征,Nb/Y与Ta/Yb构造环境判别图表明闪长岩形成于火山弧花岗岩构造环境。大坪金矿区出露的黑云母二长花岗岩主量元素地球化学特征表明其为高钾钙碱性过铝质花岗岩,岩石具有“M”型的原始地幔标准化蛛网图,强烈富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U等),相对亏损高场强元素(Ta、Nb、Ti);岩石大量富集稀土元素,轻、重稀土分馏强烈,存在弱Eu负异常特征,表明花岗岩具有岛弧岩浆岩特征。Nb/Y与Rb/Y+Nb岩石构造环境判别图表明花岗岩形成于同碰撞环境的火山弧花岗岩环境。采集了大坪金矿区与金矿脉呈相互穿插关系的两组煌斑岩样品进行研究,一组为成矿前早期煌斑岩,另外一组为成矿后晚期煌斑岩。大坪金矿煌斑岩属于云煌岩,主要由金云母与斜长石组成(>80vol.%),岩石具有较高含量的Ni、Co元素丰度,以及较高的K2O(>4.39wt.%)、MgO(>8.7wt.%)含量,表明煌斑岩具有幔源特征。煌斑岩的微量元素与稀土元素地球化学特征表明,其具有富集大离子亲石元素,亏损高场强元素(Ta、Nb)的“M”型微量元素原始地幔配分模式,以及平滑的右倾型稀土元素配分模式,轻重稀土分异强烈,具有俯冲带岩石特征。相对青藏高原火山岩,大坪金矿煌斑岩具有更低的Dy/Yb比值与La/Yb比值,源区可能由经俯冲带改造的含金云母的尖晶石相二辉橄榄岩岩石圈地幔组成。2.大坪金矿矿床地质特征与流体包裹体特征：大坪金矿为石英脉型金矿,矿体呈薄脉状、豆荚状、透镜状分布,呈舒缓波状,尖灭再现特征。金矿脉通常厚0.2～0.3 m,金属矿物组分主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等,非金属矿物主要为石英,其次为钠长石及一些碳酸盐矿物。围岩蚀变主要为绢云母化、硅化、钠长石化、绿泥石化、碳酸盐化等。金矿存在着两个成矿期：即热液成矿期与表生期。热液成矿期可以分为三个成矿阶段,从早到晚分别为Ⅰ、石英-黄铁矿阶段；Ⅱ、石英-多金属硫化物阶段；Ⅲ、碳酸盐化阶段。大坪金矿流体包裹体主要为NaCl-H2O-CO2±CH4体系的三相包裹体类型或H2O-CO2体系的两相包裹体。石英-黄铁矿阶段均一温度主要分布范围为280℃～340℃,峰值为300℃,盐度在6.1wt.%NaCl eqv左右；石英-多金属硫化物阶段均一温度主要分布范围为240℃～280℃之间,峰值为260℃,盐度在3.5wt.%NaCl eqv左右。金矿成矿作用主要发生于石英-黄铁矿化阶段与石英-多金属硫化物阶段,Ⅱ阶段流体包裹体常叠加在Ⅰ阶段上,随着流体的演化,包裹体均一温度与盐度呈逐渐下降趋势。流体包裹体流体主要由H2OCO2组成,占流体总成分的80mol%以上。除CO2外,气相成分中还存在着少量N2, CO, O2与CH4等；液相成分为(Na+-K+-Ca2+-Cl--SO42-)型流体,其中Na+与Cl-含量最高。流体包裹体氢同位素分析结果δ18 Dv-SMOW值为-96‰～-72%o,平均为-84.2‰；石英中氧同位素δ18 Dv-SMOW经换算成流体中δOH2O值为0.98‰～5.83‰,平均为3.45‰；在氢氧同位素图解中处于岩浆水附近,略偏向雨水线,表明流体主要来源于岩浆水,并且受到大气降水的影响。3.成岩成矿物质来源：大坪金矿硫同位素δ34SV-CDT值分布于1.5‰～10.7‰之间,其峰值在2.0‰～6.0‰之间,直方图具有塔式效应,较低的δ34s值(2.0‰～6.0‰)值表现为深部幔源硫特征,并受到地壳物质的混染。大坪金矿铅同位素具有较窄的206Pb/204Pb比值(18.687～18.742)、相对较高的2O7Pb/204Pb比值(15.656～15.714)和207Pb/204Pb比值(39.036～39.238),在铅同位素构造模式图上位于造山带与地幔演化线附近,具有壳幔混合特点。研究区内煌斑岩的143Nd/144Nd的比值为0.512029～0.512496,87Sr/86Sr比值为0.706688～0.710030；闪长岩143Nd/144Nd的比值为0.512064～0.512598,87Sr/86Sr比值为0.705662～0.718739,均分布于第四象限富集地幔演化线上,表明了煌斑岩与闪长岩来源于富集地幔,具有壳幔混染特征。总之,大坪金矿的成矿流体来源于俯冲带富集地幔的壳幔相互作用混合流体,金沉淀机制推测为深源流体上升后受降温、减压以及水岩反应影响,使金硫络合物稳定性受到破坏,从而使金沉淀成矿。4.成岩成矿时代：闪长岩与花岗岩LA-ICP-MS锆石U/Pb同位素测年表明,闪长岩形成于761.6±7.4 Ma,花岗岩形成于731±18 Ma,均属于新元古代岩浆活动产物。反映了Rodinia超大陆裂解到冈瓦纳大陆形成过程中,扬子陆块西缘经历的由拉张到挤压的构造机制转换,为晋宁-澄江期大规模火山-岩浆热事件产物,区内火山-岩浆活动频繁,壳幔相互作用强烈,形成广泛的超岩石圈深大断裂,内生矿产丰富。成矿前与成矿后两期煌斑岩金云母斑晶40Ar/39Ar同位素测年表明,金云母40Ar/39Ar加权坪年龄值分别为36.8±0.2 Ma与29.6±0.2 Ma,代表了两期煌斑岩侵位时代,精确有效的限定了大坪金矿的成矿时代为36.8～29.6 Ma。5.控矿构造体系与构造演化：大坪金矿受三级断裂构造控制,分别为红河-哀牢山深大断裂,小新街断裂以及小新街断裂两侧的雁行列状次级断裂构造。三级断裂构造直接控制大坪金矿的空间分布,矿体赋存状态以及金矿化富集特征。受印度板块与欧亚板块汇聚洋陆碰撞(约56-44Ma)影响,红河-哀牢山地区主要受到北东方向的挤压应力作用,形成了区内大量北西走向深大断裂构造。随后,区内构造演化大致经历了四次构造应力机制转变：第一期(44-36Ma),印度板块与欧亚板块由正向碰撞转变为顺时针旋转,受控于高原抬升以及印支地块往南挤出,红河断裂发生左行走滑。在红河断裂应力场作用下小新断裂发生右行走滑,形成了两侧北西、北北西向走滑的压扭性次级断裂带。第二期(36～21 Ma),印度板块发生逆时针旋转,红河断裂产生大规模右行走滑,受俯冲洋壳拆沉,岩石圈伸展作用影响,区内形成转换拉张的构造环境,有利于成矿流体上升。深源流体沿红河断裂上升,并经由小新街断裂,最终在小新街断裂的次级断裂带中发生水岩反应,使金沉淀成矿第三期(21～10 Ma),印度板块快速顺时针旋转,构造应力机制的转变使红河断裂、小新街断裂发生反方向向走滑,并在大坪金矿区内形成一些成矿期后断裂,具有一定的破矿作用。第四期(10Ma-),印度板块发生逆时针逆转并延续至今,红河断裂发生两期右旋正断构造运动,形成大量剥离断层等伸展构造,在大坪金矿区形成张性正断层破矿构造。6.矿化富集规律：大坪金矿矿体呈透镜状、豆荚状,具有一定的厚度增厚中心与品位富集中心,几个矿化富集中心往同一方向侧伏可以形成矿化富集带。研究表明：大坪金矿东矿化带V1-2-3号矿体具有三个矿化富集带,七个矿化富集中心,矿化富集带侧伏方向为南东方向,侧伏角为13°～30°,成矿流体运移方向为北西→→南东方向。西矿化带V8-9-14号矿脉存在三个矿化带,六个矿化富集中心,矿化富集带侧伏方向为南东方向,侧伏角为80-220,成矿流体运移方向为南东→北西方向。矿化富集带受次级断裂构造制约,矿体呈舒缓波状、尖灭再现特征,在断裂构造张开的地段,矿体增厚、品位增高,形成矿化富集中心；在断裂构造闭合的地段,容矿空间不足,矿脉变薄,矿体变小甚至尖灭。7.大坪金矿成矿模式：大坪金矿区煌斑岩与金矿形成时代相近,源区特征相同,推测其为同源同期母岩浆分异形成。在相隔约7个百万年时间,晚期煌斑岩较早期煌斑岩具有更接近原始地幔的地球化学特征,如更低的微量元素与稀土元素配分模式,以及更为接近原始地幔的锶、钕同位素值,表明了煌斑岩演化过程中可能存在软流圈物质的加入,而煌斑岩岩浆与金矿成矿流体可能来源于软流圈物质重熔的俯冲带富集地幔。新生代的印度板块与欧亚板块的汇聚碰撞,经历了陆陆碰撞与洋陆碰撞的过程,引发了青藏高原抬升,印支地块向南东脱逸以及红河断裂走滑。此后,在-37Ma左右,俯冲洋壳的拆沉引发了软流圈物质上涌与区域转换拉张构造环境的形成,受软流圈物质重熔交代的富集地幔形成了煌斑岩与成矿流体的母岩浆,在深部压力的驱使下,富钾母岩浆携带大量金属元素与挥发分沿深大断裂上升。其中,红河深大断裂与小新街断裂为流体上升提供了通道,母岩浆在上升过程中分异形成了煌斑岩、富钾石英斑岩以及含金石英脉等,而成矿流体在小新街断裂的次级断裂带中,受温、压下降以及水岩反应等因素影响,将金属成矿物质沉淀下来,富集成矿。综上所述,通过大坪金矿成矿条件与金富集规律的研究,解决了有关大坪金矿的一些长期存在争议的学术问题,提高了对大坪金矿成因、构造控矿以及矿化富集规律的认识,为矿区“探边摸底”找矿工作指明方向。同时,为红河-哀牢山地区石英脉型金矿树立勘查与研究的范例,具有重要的理论意义与实践价值。