沂沭断裂带是郯庐断裂带山东部分，是重要的大型控矿、导矿、储矿构造。研究表明，带内主要包含破碎蚀变岩型、石英脉型、绿岩带型3种金矿类型。破碎蚀变岩型金矿以牛家小河、龙泉站为代表。本文在详细了解牛家小河金矿床相关地质背景的基础上，结合岩石学、矿物学、构造地质学、矿床学以及地球化学等资料，探究沂沭断裂带中段金矿床成因，为断裂带内找矿提供一定的理论依据。本文通过对研究区矿石、围岩的岩石学特征及其主、微量元素、稀土元素等地球化学特征的研究，得出以下结论：　　断裂带内广泛发育碎裂岩化、糜棱岩化及绿泥石化、钾化等蚀变现象，石英脉、重晶石脉赋存于沂水岩群内部，与围岩界限清晰，因此与石英脉有关的金成矿作用的温度应低于沂水岩群的变质温度；露头处含金脉体未切穿上覆的大盛群马朗沟组砂岩，牛家小河金矿成矿年龄下限应早于马朗沟组沉积年龄。载金矿物主要赋存于脆-韧性变质变形带，至少存在两期成矿作用。沂水岩群中各主量元素的变异系数为6.13~69.93，且与金成矿作用相关的主量元素（TiO2、TFe2O3、MgO）变异系数较大，有利于金矿床的富集。矿石（NJXH-1）富集Fe、Co、Ni等成矿温度较高的成矿元素；矿石（NJXH-2）相对富集造岩元素。沂水岩群相对于大盛群的成矿元素具有较高的变异系数，并且成矿元素分布极不均匀，表明沂水岩群是牛家小河金矿床的主要矿源层之一。两个矿石的Th/La、Nb/Ta值均小于1，因此成矿流体具有富Cl的特点，其 Hf/Sm值差别较大，应来自不同的流体类型。所有样品均具有轻稀土富集型的分馏曲线。大盛群轻稀土分馏明显，而重稀土元素分馏曲线较为平坦，其铈、铕异常不明显。沂水岩群轻稀土元素分馏明显，分馏曲线较陡，重稀土元素分馏不明显，显示弱的铕异常特征。矿石（NJXH-2）与沂水岩群的稀土元素分布特征相似，说明矿石（NJXH-2）与沂水岩群具有同源性。矿石的Y/Ho特征显示成矿流体可能来自变质热液。　　综上，牛家小河金矿床至少经历两期成矿活动，且成矿温度应该有显著差异；该矿床成矿物质主要为壳源，成矿流体至少两种，且均显示弱碱性和弱还原性，沂水岩群与成矿关系密切，除了提供矿质外，也提供了部分成矿流体。