多成因矽卡岩复合矿床的成矿作用一直是矿床学界的研究热点之一,而产在长江中下游成矿带九瑞矿集区中的武山铜矿是一处典型的多成因矽卡岩复合矿床。本文对武山铜矿进行了矿区地质、矿床地质、矿物学、年代学和地球化学等方面的详细研究,并在此基础上探讨了矿床的成因,取得了一些新的成果和认识。野外调研和镜下观察表明,在武山铜矿区分布有层控硫化物型、层控矽卡岩型和接触交代矽卡岩型三种成因矿体和相对应的三种成因矿石。三种成因矿石在矿物组合、结构构造和矿物学标型方面有明显差异,分别显示出原生沉积、叠加改造和岩浆热液交代产物的特征。武山铜矿区三种成因矿体与三类围岩蚀变组合相对应。层控硫化物型矿体对应于低温蚀变组合,以硅化和碳酸盐化为特征,伴有绢英岩化;层控矽卡岩型矿体对应于中温蚀变组合,以蛇纹石化和透闪石化为特征,伴有硅化和碳酸盐化;接触交代矽卡岩型矿体对应于高温蚀变组合,以石榴石化和透辉石化以及阳起石化和绿帘石化为特征,伴有硅化和碳酸盐化。根据矿脉穿插关系和矿石结构构造特点,将武山铜矿成矿过程分为喷流沉积和岩浆热液两期,其中岩浆热液期又可进一步分为矽卡岩、磁铁矿、石英-辉钼矿、石英-黄铁矿-黄铜矿和碳酸盐等五个阶段。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb、石榴石Rb-Sr和Sm-Nd等时线以及黄铁矿和黄铜矿Rb-Sr等时线定年方法进行了样品年龄测定,确定武山花岗闪长斑岩的形成年龄为(144.4±1.1)Ma,矽卡岩的形成年龄分别为(143.4±6.8)Ma和(136±18)Ma,矿石的形成年龄为(136.2±6.8)Ma,表明武山铜矿成岩成矿时代为晚中生代燕山期,成矿时间持续约8Ma。武山花岗闪长斑岩属于准铝质高钾钙碱性壳幔混源岩浆岩,矽卡岩为渗滤交代成因矽卡岩。矿石中的胶状黄铁矿具有原生沉积特征,而粒状黄铁矿和黄铜矿以及磁铁矿等具有岩浆热液交代特征。武山铜矿床矿石中的硫主要来源于深部地幔,部分来源于地层,而Pb主要来源于地幔和下地壳。武山铜矿成矿流体早期以岩浆水为主,晚期大气降水逐渐增加,成矿流体中的碳主要来自海相沉积碳酸盐岩。从成矿早期到成矿晚期成矿热液经历了从高温(378~518℃)、高盐度(17.3~45.1%Na Cleq)向低温(113~250℃)、低盐度(3.4~11.9%Na Cleq)的持续演化。在热液演化过程中发生了岩浆热液与大气降水的混合作用和流体沸腾作用。其中,矽卡岩阶段的混合作用与矽卡岩的形成密切相关,而成矿阶段的混合作用和沸腾作用可能是热液中铜沉淀成矿的重要机制。从论文获得的资料来看,武山铜矿床是一个典型的叠加复合铜矿床,其形成经历了两个成矿期,涉及三种成矿作用。第一期发生在晚石炭世,海底喷流作用形成了块状硫化物矿床或矿源层,矿石成分以S、Fe为主。第二期发生在早白垩世。一方面,随着岩浆侵入,在接触带发生滲滤交代作用引发矽卡岩化而形成接触交代矽卡岩型矿体。另一方面,成矿热液向外运移,对矿源层或块状硫化物矿床进行叠加改造,致使块状硫化物矿体进一步富集Cu等成矿物质,在靠近岩体一侧形成层控矽卡岩型矿体,在远离岩体一侧形成层控硫化物矿体。