四川石棉大水沟碲铋矿床是世界上唯一的以碲元素独立成矿的矿床，具有独特的地质地球化学和矿物学特征。前人对该矿床的地质背景、矿物学、成矿年代学、稳定同位素地球化学、成矿流体等方面开展了大量研究，取得了许多重要的成果和认识，但对碲成矿过程及碲超常富集机制的研究仍然十分薄弱。
本次研究在前人的研究工作基础上，针对以往成矿流体研究的薄弱环节，以成矿流体为主线，碲成矿过程与碲超常富集机制为研究目标，采用电子探针、激光剥蚀等离子体质谱（LA-ICP-MS）、聚焦离子束（FIB）、透射电镜（TEM）、离子探针（SIMS）等分析技术，系统开展了矿石显微岩相学结构、矿物学与地球化学、流体包裹体岩相学与显微测温学、单个流体包裹体成分的LA-ICP-MS分析、实验地球化学、同位素年代学以及稳定同位素地球化学示踪等研究工作，进一步揭示了大水沟独立碲矿床碲成矿与碲超常富集机制及其控制因素，取得以下新的认识与成果：
（1）大水沟碲成矿过程可以分为三个成矿期：成矿早期的矿物组合为磁黄铁矿-黄铁矿-黄铜矿，呈大脉状产出；主成矿期可分为碳酸盐岩阶段、磁黄铁矿阶段和辉碲铋矿阶段。碳酸盐岩阶段主要由脉状和角砾状白云石和方解石、磷灰石、石英、黄铁矿、白云母、绿泥石、等矿物组成；磁黄铁矿阶段主要由磁黄铁矿、自形黄铁矿、黄铜矿、胶状黄铁矿以及金红石和黑云母等矿物组成；辉碲铋矿阶段的主要矿物有辉碲铋矿、楚碲铋矿、“蠕虫状”磁黄铁矿和黄铜矿以及金红石和白云母等；成矿晚期的主要矿物为赤铁矿。
（2）LA-ICP-MS 微量元素分析结果显示，碳酸盐岩阶段的脉状白云石和角砾状白云石具有平坦型的稀土配分模式和正铕异常，而磷灰石则具有中稀土富集型的配分模式和负铕异常；磁黄铁矿阶段的自形黄铁矿富As（平均369ppm）和Co（平均5824ppm），其很高的Co/Ni 比值（平均1424），形成于高温（平均573℃）的岩浆热液环境；黄铜矿相对富Zn（平均277.48ppm）、Cd（平均<19.13ppm）和Ag（平均14.13ppm），形成于与斑岩铜矿类似的岩浆热液环境并且具有较高的形成温度；胶状黄铁矿富Co（平均124ppm）、Ni（平均264ppm），Co/Ni 比值低（平均0.47）；碲化物阶段辉碲铋矿富Se（平均155ppm）、Sb（平均74.8ppm）、Ag（平均376ppm）和Pb（平均272ppm）；与辉碲铋矿共生的金红石富V（ 平均944~1471ppm）、Nb（ 平均224~373ppm）、Ta（ 平均19.21~28.71ppm）、Cr（平均25.69~31.75ppm）、Zr（平均2.9~379ppm），具有岩浆热液成因金红石的微量元素地球化学特征。
（3）文象结构是大水沟独立碲矿床最为独特的显微结构特征，主要由“蠕虫状”磁黄铁矿和黄铜矿与楚碲铋矿构成，普遍发育在辉碲铋矿与磁黄铁矿和黄铁矿的接触界面。电子探针分析表明，“蠕虫状”磁黄铁矿含有较高的Te（0.08~4.85wt%）和Bi（1.01~6.06wt%）；“蠕虫状”黄铜矿也含有较高的Te<（0.10~5.66wt%）和Bi（1.13~6.38wt%），两种元素含量呈线性关系。TEM分析进一步显示，“蠕虫状”磁黄铁矿和黄铜矿具有明显的非晶化特征，可能暗示其为熔体快速冷却生成的产物。实验地球化学研究表明，在高温（620℃）条件下，辉碲铋矿熔体与磁黄铁矿和黄铜矿反应，可以形成含Te 和Bi 的“蠕虫状”磁黄铁矿和黄铜矿，其Te/Bi 比值与大水沟独立碲矿床文象结构中的“蠕虫状”磁黄铁矿和黄铜矿的Te/Bi 比值一致，认为Te 和Bi 从熔体向“蠕虫状”磁黄铁矿和黄铜矿中扩散可能是文象结构形成的重要机制。
（4）流体包裹体岩相学和显微测温学研究显示，在碳酸盐阶段，白云石中主要发育有富CO2 气相和富CO2-CH4 气相（V 型）两类流体包裹体，其盐度分别为8~9wt% NaCleq.和16~18wt% NaCleq.；磷灰石中则发育有高盐度含子晶流体包裹体（B型）和富气相流体包裹体（V型）共生的沸腾流体包裹体组合；石英中则发育有富气相流体包裹体（V 型）、中等密度气-液两相流体包裹体（ID型）、富液相流体包裹体（L 型）和高盐度含子晶流体包裹体（B 型）四类流体包裹体。激光Raman 光谱分析显示，这些流体包裹体中的气相成分均为CO2 和CH4，其中石英-V 型流体包裹体中的XCH4 平均为0.13，其盐度为0~10wt% NaCleq..；石英-ID 型流体包裹体中的XCH4 平均为0.15，其盐度为13~15wt% NaCleq.；石英-L型流体包裹体中的XCH4 平均为0.17，其盐度为22~26.2wt% NaCleq.；而石英-B型流体包裹体中的气相成分为CO2，其盐度均大于26.2 wt% NaCleq.。所有流体在加热过程中（200℃之前）均发生爆裂，甚至个体很小（2μm）的含子晶流体包裹体的均一温度大于400℃。
（5）单个流体包裹体成分的LA-ICP-MS 分析结果显示，大水沟独立碲矿床成矿流体以富含B、Na、Mg、K、Cl、Br、Ca、Mn、Fe、Zn、Pb、Sr、Cs、Ba 等元素为特征，其K/Na、Rb/Na、Cs/Na、Li/Na、Ba/Na、Ca/Na、Zn/Na 及Pb/Na比值具有岩浆热液与变质流体混合的地球化学特征，结合前人成矿流体的H-O 同位素结果（δ18OHO2=+4.9～+6.4‰，δD=-82～-54‰），认为大水沟独立碲矿床成矿流体以岩浆热液为主。除在白云石和磷灰石流体包裹体中检测到低含量的Bi（2～36 ppm）之外，所有流体包裹体中都没有检测到Te 等成矿元素，推测Te 和Bi 可能不以热液的形式迁移，而可能以熔体的形式迁移。
（6） 微区-原位SIMS 的S 同位素分析显示， 辉碲铋矿的δ34S 值（+0.97‰~+1.58‰）、蠕虫状磁黄铁矿（-1.14‰~+3.76‰）、蠕虫状黄铜矿（+0.31‰~+2.94‰）、黄铁矿（-3.37‰~+2.28‰） 以及粗粒黄铜矿（-2.01‰~+3.61‰）和磁黄铁矿（+1.57‰~+6.91‰），都具有岩浆来源S 的地球化学特征；C-O 同位素分析显示，与碲矿化密切相关的脉状白云石（δ18O=+10.97‰~ +11.57‰，δ13C=-5.94‰ ~ -5.76‰） 和角砾状白云石（δ18O=+11.30‰ ~+11.93‰，δ13C=-5.63‰ ~ -5.57‰，）具有一致的O 和C 同位素组成，而与赋矿围岩三叠系大理岩（δ18O=+22.42‰ ~ +24.53‰，δ13C=-0.59‰ ~ +0.03‰）明显不同，具有接近原始地幔和火成碳酸岩的C-O 同位素组成特征；白云石和磷灰石的初始Sr 同位素组成（87Sr/86Sr = 0.70691 ~ 0.70914），接近基性-超基性岩端元。这些同位素结果表明，大水沟独立碲矿床成矿物质主要来自于岩浆岩。
（7）在大水沟碲独立矿床白云石-碲化物脉中，新发现了含有大量碲化物的热液金红石。采用金红石的LA-ICP-MS U-Pb 定年技术，获得大水沟独立碲矿床的成矿时代，为32.4±3.0Ma。该年龄值与三江地区碱性岩岩浆活动（41～32Ma）及其Cu-Mo-Au 成矿事件（40～32Ma）相吻合，如含有碲化物的北衙斑岩-矽卡岩型Cu-Au 矿床（36.8±0.5 Ma）和姚安Au 矿床（31.7±0.7 Ma）等，认为大水沟独立碲矿床的形成可能与隐伏的碱性岩浆岩体有关。
（8）提出了“CO2 超临界流体搬运碲（硫）化物熔体”的成矿新模式：印度板块向欧亚板块的持续俯冲，软流圈上涌导致大陆岩石圈地幔部分熔融，可能形成含有Te-Bi 和Fe-Cu-S 熔体的富碱岩浆，并分异出CO2 超临界流体携带熔体进入地壳浅部，流体不混溶过程导致熔体与气相CO2 分离，Fe-Cu-S 熔体形成磁黄铁矿和黄铜矿，而Te-Bi 熔体大量聚集则形成辉碲铋矿。