光石沟铀矿床是中国重要的伟晶岩型铀矿,铀矿体产在黑云母花岗伟晶岩和黑云斜长片麻岩的接触带上。本文对矿区出露的花岗岩、花岗伟晶岩开展了详细的年代学和岩石地球化学研究以约束花岗质岩石的成因和形成环境。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得了黑云母花岗闪长岩、黑云母正长花岗岩、产铀黑云母花岗伟晶岩、非矿黑云母花岗伟晶岩的加权平均年龄,分别为(440.3±2.6)Ma、(420.4±2.7)Ma、(415.1±2.6)Ma和(413.6±2.4)Ma。地球化学数据显示,从矿区花岗岩到花岗伟晶岩分异程度逐渐升高,富集LILE(Rb、Ba、Sr),亏损HFSE(Nb、Ta、Ti),并且具有I型花岗岩的特征。花岗伟晶岩为具有稀土元素四分组效应(TE1,3=1.061.14)的NYF型(Nb>Ta、Y、F)伟晶岩,指示了熔体与出溶的富挥发分流体间强烈的相互作用。黑云母花岗闪长岩、黑云母正长花岗岩、黑云母花岗伟晶岩的锆饱和温度TZr分别为730765℃、700723℃和518640℃。花岗质岩浆在深成中等还原(ΔOx=-0.54-0.25)的环境上升侵位,源区为石榴石和斜长石稳定区。黑云母花岗闪长岩的岩石成因与混入幔源物质的加厚下地壳部分熔融有关。伴随汇聚挤压作用的减弱,同源母岩浆的缓慢分离结晶形成了黑云母正长花岗岩-花岗伟晶岩组合。产铀黑云母花岗伟晶岩中较高含量的FeOT、MgO、TiO2、MnO、LILE(Rb、Ba、K)和较低的HFSE(Nb、Ta)是伟晶岩浆和黑云斜长片麻岩发生化学交换的结果。伟晶岩浆的同化分离结晶(AFC)导致了U在接触带的饱和,在中等还原的环境下富集成矿。光石沟花岗岩和花岗伟晶岩形成于北秦岭同造山-造山晚期。