赵井沟大型铌钽矿床位于华北克拉通北缘大青山东部,矿体主要赋存于发育在虎头山岩体周边的矿化岩脉以及虎头山顶部的似伟晶岩壳中。本文对赵井沟矿化岩脉及虎头山岩体进行了详细的野外调查、锆石年代学及Lu-Hf同位素、全岩地球化学及矿物化学分析,探究赵井沟矿床成岩成矿的岩浆及岩浆-热液过程以及Nb-Ta的富集和矿化机制。虎头山岩体和矿化岩脉的样品都表现出较高的SiO₂（73.3%-84.3%）,全碱（5.24%-9.60%）和Al₂O₃（7.94%-13.8%）含量,较高的A/CNK比值（平均为1.04）指示其属于弱过铝质系列。所有样品的微量元素均表现出Rb,Nb,Ta,Zr和Hf的富集以及明显的Ba,Sr,P,Eu和Ti负异常,但虎头山碱长花岗岩、似伟晶岩壳与矿化岩脉表现出不同的稀土配分模式（其中矿化岩脉具有明显的“四分组”效应）。锆石U-Pb定年结果显示虎头山岩体与矿化岩脉属早白垩世同一期侵位（分别为126±1 Ma和127±2 Ma）,同时全岩地球化学与矿物化学指示虎头山岩体与矿化岩脉具有明显的演化趋势,即虎头山岩体的母岩浆应该是赵井沟铌钽矿成矿的直接岩浆来源。锆石Lu-Hf同位素结果显示较负的εHf（t）值（-6.80--12.95）,计算的二阶段模式年龄(T_DM2)为1997-1611Ma,结合样品具有A型花岗岩特征以及区域上该时期韧性伸展的构造背景,推测虎头山岩体母岩浆源于古元古代地壳的减压部分熔融,并有部分幔源物质的加入。鉴于虎头山似伟晶岩壳中明显高于虎头山碱长花岗岩的Nb、Ta和F含量以及两者黑云母相似的主微量特征,本文提出在岩浆阶段晚期,母岩浆从晶粥中分离出了富Nb-Ta的卤素-熔体相导致了Nb-Ta的进一步富集和矿化。F在岩浆结晶过程中的不断富集增加了Nb、Ta在熔体中的溶解度,并通过解聚熔体降低岩浆粘度,为富Nb-Ta卤素-熔体相的分离和上升提供了可能。这种卤素-熔体在岩浆房顶部聚集形成似伟晶岩壳,并沿裂隙侵入围岩形成矿化岩脉。温度进一步下降导致Nb达到饱和,铌铁矿在似伟晶岩壳和矿化岩脉中浸染状结晶。岩浆-热液转换阶段的流体-（半）固结岩石的相互作用造成了矿化岩脉中的“四分组”效应以及Nb-Ta的进一步矿化。由此认为,赵井沟铌钽矿床的富集和成矿主要发生在岩浆阶段,同时受岩浆热液的影响发生了进一步蚀变及矿化。