甘肃花牛山铅锌银矿床位于中亚造山带中段的甘肃北山地区。本文在详细的野外观察和室内鉴定的基础上,将花牛山铅锌银矿床成矿阶段划分为石英-毒砂-黄铁矿(第Ⅰ成矿阶段)和石英-多金属硫化物(第Ⅱ成矿阶段)两个阶段;进一步将黄铁矿划分为三种类型,分别为第一种类型的胶状黄铁矿(Py0)、第二种类型的热液叠加交代特征的黄铁矿(Py Ⅰ)及第三种类型的热液黄铁矿(PyⅡ)。黄铁矿、磁黄铁矿的原位硫同位素研究表明,成矿从早到晚硫化物δ³⁴S值呈递增的规律,具有逐渐向岩浆硫演化的趋势;胶状黄铁矿δ³⁴S值为-9.37‰~-8.10‰,具有沉积(生物成因)硫的特征;成矿第Ⅰ阶段硫化物δ³⁴S值为-9.03‰~-7.03‰,成矿第Ⅱ阶段硫化物δ³⁴S值为-5.77‰~-4.88‰,成矿阶段具有沉积硫与岩浆硫混合来源的特征。黄铁矿、磁黄铁矿的原位铅同位素研究表明,成矿期硫化物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴ Pb值、²⁰⁷Pb/²⁰⁴ Pb值、²⁰⁸ Pb/²⁰⁴ Pb值以及μ、ω等铅同位素特征值组成范围较窄,铅源为与岩浆作用有关的壳幔混合来源,且与壳幔混合来源的晚三叠世花岗岩中长石铅及其控制的矽卡岩型金矿硫化物铅同位素组成类似。黄铁矿原位微量元素研究表明,胶状黄铁矿(Py0) Co/Ni和S/Se 比值分别为0.004~0.34和3.43 × 10⁴~34.84 × 10⁴,Se含量为1.558 × 10^-6~15.82 × 10^-6,表现为沉积成因黄铁矿的特征。具有热液叠加交代特征Py Ⅰ的Co/Ni和S/Se 比值分别为0.05~3.38、0.05 ×10⁴~5.38 ×10⁴,Se含量为10.09 × 10^-6~1070 × 10^-6,数值分布范围广,总体上有别于沉积成因黄铁矿,类似于热液成因黄铁矿的特征。热液黄铁矿(Py Ⅱ)的Co/Ni和S/Se 比值分别为0.60-68.88、1.46 × 10⁴~9.15 × 10⁴,Se含量为5.938 × 10^-6-35.91 × 10^-6,表现为热液成因的特征。综上研究,认为花牛山矿床经历了南华纪-震旦纪沉积胶状黄铁矿形成期和晚三叠世岩浆热液成矿期,胶状黄铁矿在成矿过程中提供了部分硫,成矿金属物质主要来自晚三叠世岩浆成矿热液,并认为矿床成因为岩浆热液型矿床。