研究区处于塔里木古板块的南天山古生代裂陷槽，区内褶皱、断裂发育，岩浆活动强烈，具有良好的成矿环境。目前，柳树沟地区只有小规模的铜矿开采，且对其的研究处于初级阶段，对其地质特征、控矿条件以及成矿因素等都缺乏较为充分的科学研究。本论文以柳树沟铜矿为研究对象，以前人的研究为基础，通过对该区成矿地质背景、矿区地质特征和矿床地质特征的分析研究，开展了氢氧同位素分析、硫同位素分析、铅同位素分析、稀土元素分析等工作，探讨了成矿物质和成矿流体来源，分析了矿床成因。对区域上同种类型矿床的勘查提供科学依据。主要得出以下结论：（1）柳树沟组岩性主要为英安岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩、石英斑岩、安山玢岩、玄武岩及凝灰质砂岩等，柳树沟铜矿产于该地层之中。石英斑岩中Cu、Ag含量明显高于其他岩石，为区内与铜矿化关系最密切的岩石，具有一定的矿化专一性。（2）该区石英斑岩的形成与火山岩在成因上具有同源性，为一同源岩浆演化序列在不同阶段的产物，石英斑岩为岩浆演化后期，火山喷发活动结束后，剩余酸性残余岩浆，以次火山岩的形式侵入就位于前期火山岩地层中。（3）根据各矿体铜矿化的基本特征与地层的综合研究，并结合分析相关的硫同位素、铅同位素、氢氧同位素、稀土元素等得出，成矿物质主要来源于下地壳或上地幔，成矿流体为岩浆热液，热液运移的方向为次火山岩到火山岩地层中。区内热液蚀变主要为硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化等，为典型的中低温热液蚀变。综合分析认为，柳树沟铜矿为与次火山岩侵入活动有关的中低温热液充填型矿床。