位于华北克拉通南缘的小秦岭金矿田是我国第二大黄金产地,可被分为北、中、南三个矿带。前人大量研究主要集中在南、北矿带,对于中矿带的研究相对较少,影响了对小秦岭金矿田作为一个整体的金成矿作用特征、机制和规律的全面认识。本文以研究较少的位于中矿带的桐沟金矿床为研究对象,进行了较为系统的矿床地质、微量元素和同位素地球化学以及年代学研究,取得了以下主要认识和结论:1.小秦岭桐沟金矿床的成矿过程从早到晚划分为四个阶段:(Ⅰ)黄铁矿-石英阶段、(Ⅱ)自然金-石英-黄铁矿阶段、(Ⅲ)自然金-石英-多金属硫化物阶段和(Ⅳ)石英-碳酸盐阶段,其中Ⅱ、Ⅲ阶段是主要的金矿化阶段。发育自然金以及碲铋矿、碲铅矿等碲化物,金与碲化物共生产出。2.黄铁矿原位微区LA-ICP-MS微量元素组成特征表明,桐沟金矿床中黄铁矿贫As,而Ⅱ、Ⅲ阶段的黄铁矿中,Au与Ag、Te、Bi存在显著的正相关性,表明Au主要以次显微Au-Ag-Te-Bi矿物包体的形式赋存于黄铁矿中。Au与Te、Bi以熔体形式共同迁移、富集与沉淀。桐沟金矿床及小秦岭金矿田普遍存在的Au(Ag)-Te-Bi富集特征指示了成矿金属与深部岩浆作用有关。3.不同成矿阶段的硫化物原位S同位素组成与太华群围岩中黄铁矿S同位素组成存在明显差异,指示为岩浆硫源。方铅矿原位Pb同位素组成指示为具有一定比例幔源组分的混合铅源。S-Pb同位素分析表明,桐沟金矿床的成矿金属来源于幔源岩浆热液活动。4.桐沟金矿床含金石英脉中与载金黄铁矿共生的热液独居石U-Pb年龄为128±16 Ma。小秦岭大规模金成矿作用发生在早白垩世,包括桐沟金矿床在内的小秦岭金矿田形成于中国东部区域伸展构造体制中,是在岩石圈大规模减薄过程中幔源岩浆热液活动的产物。