木落寨矿床位于川西成矿带中北部,是矿带内唯一位于雅砻江断裂以西的矿床;其主要赋矿区——郑家梁子矿段,含矿围岩以大理岩和变辉绿岩为主,和矿带内其它矿床迥异。该矿段控矿构造为张扭性断裂,矿体呈脉状、似层状或透镜状产出,多为平行排列。矿体产状多和矿区构造一致,倾角约70°,倾向NW。矿体主要发育在变辉绿岩的破碎带,变辉绿岩和大理岩的接触带,大理岩的破碎带和层间带,少数发育在正长岩裂隙中。矿体与围岩界限清晰,显示成矿作用以充填为主,交代较少。矿石类型包括萤石-碳酸盐大脉型、萤石-方解石细网脉型、菱锶矿大脉型、方解石大脉型、蚀变碳酸岩型及褐黄色砂土状稀土矿六种。矿石矿物主要为氟碳铈矿、少量为氟碳钙铈矿;脉石矿物主要为萤石、方解石、菱锶矿、白云石、重晶石、方铅矿、黄铁矿;副矿物为金云母、金红石、磁铁矿、钾长石、斜长石、石英等;表生阶段还有伊利石生成。通过对菱锶矿大脉型矿石的背散射图像观察,金云母和氟碳铈矿密切共生。由此对该金云母进行Ar-Ar定年,得到金云母的坪年龄为27.6±0.2 Ma,相应的反等时线年龄为27.1 ± 0.53 Ma,这一年龄与矿床氟碳铈矿的成矿年龄一致。矿石中矿石及脉石矿物的微量元素蛛网图及稀土配分图表明,Sr、Ba、U、Th、Pb等大离子亲石元素显示为正异常,Zr、Ti高场强元素显示为负异常;矿石同时富集轻稀土与重稀土,但其中的La/Yb值较大,整体呈轻稀土富集型。矿石中的方解石和菱锶矿的碳氧同位素结果显示,δ13CV-PDB的值在-4.6‰~-5.9‰之间,δ18OV-SMOW的值为11.7‰~16.0‰之间,表明矿石中的碳为地幔来源,而且流体的演化过程中,受到了低温蚀变和海相碳酸盐岩溶解的影响。矿石中黄铁矿及方铅矿的硫同位素结果显示,硫化物的δ34S呈较大的负值(-7.2~-14.1‰)。综合以上分析,正长岩-碳酸岩岩浆于新生代的上升侵位过程中发生岩浆阶段到热液阶段的演化,形成了富K+,Na+,Ca2+、Sr2+、Ba2+、F-、CO32-和SO42-的流体,该流体沿矿区的张扭性断裂上升,侵入到变辉绿岩破碎带、变辉绿岩与大理岩接触带等位置,伴随温度的下降,钾钠长石、方解石、萤石、重晶石、菱锶矿等矿物先后沉淀,最终形成大量氟碳铈矿。