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超大型钼矿是指Mo的金属量大于50万吨的Mo矿床，目前全世界已发现的超大型钼矿总计16个，除了美国西海岸的2个超大型钼矿Climax和Henderson外，其余的14个超大型钼矿均位于我国境内。前人对于超大型钼矿的研究工作主要集中在成矿成岩年代、岩浆演化、热液流体和成矿动力学背景等方面，然而对于超大型钼矿巨量Mo富集机制的研究仍显不足。本文以华北克拉通北缘曹四夭超大型钼矿作为研究对象，通过对其矿床地质、成岩成矿年代、成矿岩浆性质源区、成矿物质来源、成矿流体演化以及成岩成矿物理化学条件等方面的研究，查明了形成曹四夭超大型钼矿的关键控制因素，建立了多期岩浆-热液成矿的模式。 曹四夭超大型斑岩钼矿床位于华北克拉通北缘的燕辽钼矿带之内，是燕辽钼矿带唯一的一个超大型钼矿床(储量1.76Mt，品位0.078％)。矿区出露地层为中太古界集宁群黄土窑岩组，岩性主要为石榴子石斜长浅粒岩和黑云石榴斜长片麻岩，钼矿体主要产于花岗斑岩体外接触带的集宁群变质岩地层中。矿区内断裂构造以NE向、NW向为主，两者控制了成矿岩体的就位。矿区成矿岩体为花岗质复式岩体，包括二长花岗岩、粗粒花岗斑岩、中粒花岗斑岩、细粒花岗斑岩和石英斑岩。锆石LA-ICPMS U-Pb年代学研究显示:二长花岗岩形成时代为148.5±1.2Ma，粗粒花岗斑岩形成于146.4±1.0Ma，中粒花岗斑岩形成于144.6±1.0Ma，细粒花岗斑岩形成于142.8±3.2Ma，石英斑岩形成年代为142.5±0.8Ma。辉钼矿Re-Os同位素模式年龄从145.3～143.1Ma，与复式岩体的形成年代完全一致，结合不同岩体中脉体的特征截然不同以及高温脉体切穿低温脉体的现象，曹四夭钼矿的形成与复式岩体多阶段的岩浆-热液成矿作用密切相关。 岩石地球化学分析显示，曹四夭钼矿复式岩体具有高硅(SiO2=71.7-75.6wt.％)、富碱(K2O+Na2O＞8 wt.％)和高铝(Al2O3=12.63-13.92 wt.％)的特征，CaO和MgO的含量较低，属于高钾钙碱性-钾玄岩系列，准铝质-过铝质特征。稀土微量元素研究显示，复式岩体表现出高度富集大离子亲石元素，强烈亏损Eu、Ba、Nb、Sr、P和Ti等元素，显示了高分异花岗岩的特征，属于高度分异的Ⅰ型花岗岩。复式岩体在岩浆房中经历了长时间的分离结晶作用，这使得Mo在残余的熔体中大量富集，其对于提升Mo矿化的规模起到了至关重要的作用。复式岩体具有明显的负的εHf(t)值和古老的两阶段Hf的模式年龄（TDM2），显示其主要来源于华北克拉通古老下地壳的部分熔融作用。 流体包裹体研究表明，曹四夭钼矿流体包裹体的均一温度具有明显的多峰特点，结合手标本中高温脉体切穿低温脉体的现象，显示出曹四夭钼矿的热液流体具有多阶段相互叠加的特征。石英的H-O同位素特征显示，成矿早期流体以岩浆水为主，晚阶段逐渐有不同程度的大气降水的混入。激光拉曼分析表明斑晶阶段的流体中发育了赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)子晶，热液早阶段的流体中出现了铬铁矿(FeO·Cr2O3)子晶，而钾硅化阶段的流体中沉淀了黄铁矿(FeS2)子晶，显示出流体氧化还原状态的转变。流体在斑晶阶段和绢云母化阶段发生了两次明显的流体沸腾作用。S-Pb和He-Ar同位素，结合辉钼矿Re含量的研究显示，曹四夭钼矿的成矿物质来源主要来源于成矿的壳源岩浆，并伴有少量幔源组分的加入。 通过对兴蒙造山带8个不同规模的斑岩型钼矿11个岩体锆石Ce异常的研究结果表明:斑岩型钼矿的矿床规模越大，其成矿岩体锆石的Ce4+/Ce3+比越高。此外，超大型钼矿成矿岩体的锆石Ce4+/Ce3+比要远远大于相应的不成矿岩体。锆石的Ce4+/Ce3+比值300、200和100可以大致的作为划分超大型钼矿与大型钼矿、大型钼矿与中型钼矿、中型钼矿与小型钼矿之间的分界线。曹四夭钼矿的复式岩体均表现出了较高的Ce4+/Ce3+比值，氧逸度均处在了HM演化线之上，显示了高氧逸度的特征，这使得熔体中的硫主要以硫酸根的形式存在，从而更有利于Mo在熔体中的富集。随着岩体的演化，岩浆的结晶温度从882℃降低到770℃。复式岩体的氟含量与Henderson钼矿相似，低于超高氟型的岔路口钼矿，但明显高于低氟型的苏运河钼矿，属于高氟型斑岩钼矿床。 曹四夭钼矿形成于晚侏罗-早白垩世古太平洋板块俯冲后撤所引起的以克拉通破坏为背景的伸展环境之中。多期的岩浆成矿作用、延长的分离结晶作用、成矿岩体较高的氧逸度和氟含量是曹四夭超大型钼矿形成的关键性因素。