大石沟碳酸岩稀土矿位于秦岭造山带小秦岭地区,形成于印支期后受到了燕山期热液的改造,但大石沟成矿规模却不及同地区的庙垭。针对此差异,对研究区碳酸岩中独居石进行了主量元素、微量元素测试及磷灰石的主量元素,揭示了交代作用对于大石沟稀土成矿的意义。独居石以簇状分布于方解石中或与黑云母、钡天青石等热液矿物共生,其边缘发育溶蚀港湾状结构,并与磷灰石、褐帘石呈混染共生。主量元素显示其富集轻稀土(La₂O₃:16.71-25.37 wt%,Ce₂O₃:27.88-35.50 wt%),低ThO₂(均值为0.5%)结合Th-U图解指示其热液成因,稀土元素呈右倾型配分模式((La/Yb)_n=9384)。结合前人年代学与区域地质的约束,其可能受燕山期酸性花岗岩热液改造发生溶解-再沉淀,形成磷灰石和褐帘石(富Si、Al),导致局部稀土贫化。相比之下,庙垭碳酸岩受到碳酸岩期后热液的改造,碳酸岩衍生流体中的F、Cl等离子与REE络合在磷灰石边缘富集形成独居石使得稀土元素得到了进一步富集;大石沟则因受花岗质热液交代作用,使得轻稀土元素(La、Ce)进入磷灰石、重稀土(Dy-Lu)在环带边缘可能有富集趋势,不同类型的热液活动一定程度上可能决定了碳酸岩中稀土元素的分布及其富集机制。