伟晶岩型铌钽矿床是重要的铌钽矿床类型,在我国主要发育在显生宙造山带中。中亚造山带西段发育可可托海3号脉等重要的伟晶岩型稀有金属矿床,而在造山带东段罕有报道伟晶岩型稀有金属矿床。辽西马家沟是近年来在中亚造山带东南缘与华北克拉通北缘交界部位新发现的铌钽矿床,但成矿时代和成矿构造背景尚不清楚。本文对该矿床的伟晶岩开展了岩相学、年代学和岩石地球化学研究,探讨了伟晶岩成岩成矿时代及岩石成因。铌铁矿族矿物LA-ICP-MS U-Pb测年结果表明,马家沟铌钽伟晶岩的成岩成矿时代为263.5±3.2Ma,属于中二叠世,形成于俯冲向同碰撞环境的转换阶段。岩石地球化学分析结果表明,马家沟铌钽伟晶岩具有富硅、富铝、富碱,贫钛、铁、镁、钙、磷以及过铝质特征,具有极低的稀土总量(ΣREE=4.77×10^-6~15.94×10^-6),变化范围较小的La_N/Yb_N值(2.11~9.70)和变化较大的δEu值(0.51~3.31),岩石富集大离子亲石元素Rb、K、U、Sr,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Zr、Ti,具有低的Nb/Ta比值(平均值6.81),这些特征指示岩浆经历了高度分离结晶。伟晶岩形成于古老地壳物质的部分熔融并经历了高程度的分离结晶。中亚造山带东南缘不同时代花岗岩体的侵位以及长期复杂的造山演化历史是高分异伟晶岩岩浆的有利地质条件,该区具有寻找伟晶岩型铌钽矿的潜力。