位于西秦岭成矿带的李坝金矿为一超大型金矿床,其成矿物质来源、金的富集和沉淀机制仍存有争议。本文通过详细的野外调查和显微镜观察,研究了矿区黄铁矿和毒砂的产出特征,将地质-成矿作用划分为沉积(-变质)期、成矿前/成矿早阶段、主成矿阶段和成矿晚阶段。不同期次黄铁矿原位主、微量元素、硫同位素地球化学研究表明:沉积期的黄铁矿(Py0)为典型沉积成因,主成矿阶段黄铁矿(Py2)和成矿晚阶段黄铁矿(Py3)总体具热液成因特征,而成矿前和成矿早阶段黄铁矿(Py1)则具有沉积和热液复合成因特点。黄铁矿中Au和As具有良好的正相关性,表明金多以固溶体的形式赋存在黄铁矿和毒砂中。Au、Sb、Pb、Tl在成矿前和成矿早阶段的黄铁矿(Py1)中明显以晶格中类质同象形式存在,而在主成矿阶段和成矿晚阶段则趋于从黄铁矿晶格中分离,Sb、Pb等元素以方铅矿等包裹体的形式赋存于黄铁矿内,Au可能在黄铁矿中分散微细粒状或赋存在其他硫化物中。李坝金矿黄铁矿δ³⁴S值在2.54‰~12.1‰,反映出硫主要来自矿体与围岩地层发生水-岩反应所致的岩浆热液。毒砂的地质温度计估算结果表明,成矿流体从早期到晚期,成矿温度和硫逸度均趋于降低,反映了毒砂矿物的沉淀导致了流体中硫的消耗过程。