中条山是我国主要铜矿集区之一,南河沟、桐木沟铜矿体与地层产状基本一致,呈层状、似层状分布于中条群篦子沟组和余家山组中,受地层岩性和构造控制。矿石中的金属矿物以黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、磁黄铁矿为主。矿区主要发育的赋矿岩石有硅质钠长岩、碳质片岩、白云石大理岩。尽管开采半个多世纪,但对矿床成因认识仍存在分歧,有火山-沉积变质成因论、远火山沉积变质-再造热液成因论、热水喷流成因等观点。本文通过野外调查、岩矿鉴定、岩矿石地球化学、同位素年代学、原位微量分析等方法,研究了矿床地质、含矿岩系的地球化学特征、不同期次变质和成矿年代,成矿物质和成矿流体来源,研究了赋矿硅质钠长岩和矿床成因。取得如下主要成果:(1)碳、氢、氧、铅同位素以及硫化物原位微量元素分析显示:碳的具有多来源的特点;晚期脉状矿化H-O同位素组成具有变质水为基础,混合有建造水的特点;铅的来源复杂,具有混合铅的特点。金属硫化物原位微量元素组成显示微细脉和脉状矿化均为热液成因。(2)硅质钠长岩在空间上与矿床密切相关,总体呈层状、似层状与矿体产状一致。实验表明是由于碳质片岩经卤水交代蚀变作用而形成的,伴随着褪色现象。表现为钾和钠元素置换的过程,其与早期细脉浸染状铜矿成矿作用密切相关。(3)金红石的年龄数据显示矿区经历了两次区域变质事件,金红石两期年龄与碳酸盐钐钕同位素成矿年龄相对应,分别约为1.96Ga和1.86Ga。结合已有地质资料表明,两期碳酸盐脉的矿化年龄分别为两期变质年龄对应的矿化事件。后期碳酸盐矿物比前期碳酸盐矿物更加富集重稀土元素。(4)确定南河沟、桐木沟铜矿属于沉积-变质铜矿床。