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湘东北横洞钴矿床产于江南造山带中段的湖南省浏阳市境内,是受构造控制的蚀变角砾岩型钴矿床。该原生钴矿床的发现在湖南省境内尚属首例。在野外地质调查的基础上,开展了岩相学、矿物学、矿物化学、同位素地球化学、流体包裹体地球化学及同位素地质年代学研究,总结了矿床地质特征、探讨了矿床成因、建立了成矿模式,最后提出了找矿方向,取得了如下认识:1)通过对矿区的详细地质调查,结合区域成矿特点,系统研究了矿床地质特征、成矿地质条件和关键控矿因素等。2)通过对矿床详细的野外观察与室内分析,发现横洞矿床存在有热液构造角砾岩和蚀变硅化岩种类型的矿石。在两类型矿石中,黄铁矿是主要的金属硫化物,也是重要的含钴矿物,次要的矿石矿物包括磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等;脉石矿物以石英、绿泥石为主,次为绢云母、方解石、高岭石,同时伴生金红石等副矿物。矿区发育强烈的围岩蚀变带,在垂向上由上至下依次出现构造挤压破碎带(Bd)?构造热液蚀变带(Gs)?混合岩化带(Hi)。横洞矿床的成矿作用从早到晚可划分为构造变形期和热液成矿期,而后者又可以划分出三个阶段,即成矿早阶段、主阶段及晚阶段。3)硫化物的EPMA和LA-ICPMS原位分析结果表明:Co元素以类质同像形式存在于硫化物的晶格中,S/Se比值暗示了横洞矿床的形成受岩浆内生作用的制约;Co/Ni比值暗示成矿作用与中高温热液环境有关。4)绿泥石和金红石的成因矿物学研究表明:绿泥石成分在不同成矿阶段有所变化,即矿体中的绿泥石为蠕绿泥石,而晚阶段的绿泥石为铁镁绿泥石;成矿主阶段绿泥石形成温度为280~347℃,晚阶段绿泥石形成温度为114~284℃;金红石中的元素在热液成矿过程中存在Ti4+、Si4+、Al3+、Mg2+、Fe2+等离子交换;Cr/Nb比值及Nb的含量暗示金红石来源于变铁镁质岩石,因而可能与区域上存太古代-古元古代斜长片麻岩、角闪岩、变粒岩的岩石组合有关。5)矿床流体包裹体的岩相学、显微测温研究表明:流体包裹体的寄主矿物主要是石英,其次为方解石。共有四种类型包裹体:V型、PL型、L型及S型。构造变形期,以L型为主;成矿早阶段,有L型、V型及少量的S型;主阶段,包含大量的V型、PL型、L型及S型包裹体;晚阶段,所含包裹体较小,以L型包裹体为特征。测温发现,构造变形期的L型包裹体显示的均一温度为169.0℃~223.0℃;成矿早阶段,L型包裹体显示的均一温度为250.9℃~289.1℃;V型包裹体显示的均一温度为261.3℃~329.6℃;主阶段,L型包裹体显示的均一温度为226.6℃~289.0℃,然而,这阶段的V型包裹体显示的均一温度为257.0℃~365.4℃;晚阶段,L型包裹体显示的均一温度有所降低,为149.9℃~234.0℃。拉曼成分测试发现V型包裹体中气相部分为水蒸气,PL型包裹体测试过程中只有水峰,在L型包裹体中也是一样,均为液态的水。流体包裹体在主阶段与晚阶段所显示的温度与绿泥石形成温度一致。6)矿床同位素地球化学结果表明,横洞矿床中黄铁矿的δ34S(CDT)值范围较大,为-15.9‰和-1.5‰之间,暗示硫具有多来源性;结合湘东北地区冷家溪群地层黄铁矿的δ34S值为-13.1‰~-6.3‰,因此,推测横洞矿床硫可能来源于地层硫和热液硫的混合。矿石铅同位素208Pb/204Pb变化范围为38.47~39.17,207Pb/204Pb变化范围为15.64~15.65,206Pb/204Pb变化范围为18.16~18.76,显示铅同位素来源稳定。将铅同位素值投入Zartman等(1981)提出的“铅构造模型‖图解中,得到横洞矿床的成矿物质具有深部幔源物质混合壳源物质特征。7)由于横洞矿床的形成受控于连云山岩体和长平断裂带,而连云山岩体锆石LA-ICPMS年龄为145.17±0.85 Ma(2σ,MSWD=1.9),产于长平断裂带含矿硅化岩中白云母Ar-Ar坪年龄为130.3±1.4 Ma(2σ,MSWD=1.06),我们推测横洞矿床的形成时代可能在145~130 Ma,是中国东部燕山期大规模岩浆/构造/成矿作用的产物。8)通过与国内外不同成因典型钴矿床(包括岩浆岩型、热液及火山作用型和沉积岩容矿层控型)的对比研究,认为横洞矿床在构造环境、与岩浆岩的关系、矿体特征、元素和矿物组合、围岩蚀变和成矿时代等方面存有明显的异同,横洞矿床属于中高温热液改造型。9)最后,对湘东北地区横洞钴矿床的成因做了成因探讨,建立了成矿模式,指示了找矿方向,认为湘东北地区具有寻找大型钴矿的潜力。