山东微山稀土矿床位于华北克拉通东南缘,郯庐断裂带西侧,是我国第三大碳酸岩型稀土矿床。该矿床碳酸岩脉具有明显的分带性,受后期岩浆活动影响小,是研究该类型矿床成因的理想对象。本次研究工作在微山稀土矿中划分出了稀土碳酸岩脉、含方解石氟碳铈矿脉、含稀土萤石-方解石脉和含稀土碱性岩脉四类不同的含矿岩脉,并识别出了粗粒方解石+石英带、细粒方解石+石英带、石英+硫化物带和细粒方解石+萤石带四类岩性带。详细的岩相学研究显示,含REE碳酸岩脉中存在四个世代的氟碳铈矿（G-1～G-4）,三个世代的萤石（G-1～G-3）、方解石（G-1～G-3）和磷灰石（G-1～G-3）,以及与氟碳铈矿共生的重晶石和天青石。第二世代（G-2）岩浆成因的方解石发育在细粒方解石+石英带中,∑REE和Sr含量相对较高,显示出火成碳酸岩独有的特征,而第三世代（G-3）热液成因的方解石发育在粗粒方解石+石英带中,∑REE明显更低,且轻稀土强烈亏损。第一世代（G-1）的磷灰石多呈自形-半自形结构,多发育在细粒方解石+萤石带中,具有较高的ΣREE、LREE/HREE以及（La/Yb）N,表现出岩浆成因的特点。第二世代（G-2）和第三世代（G-3）的磷灰石分布在石英+硫化物带和细粒方解石+石英带中,呈半自型-他形,具有LREE/HREE和（La/Yb）N明显较低,轻重稀土分异不明显的特征,为热液成因。此外,G-1磷灰石富F（3.43～5.52wt%）贫Cl（0.01～0.09wt%）,具有较高的Sr/Y,Th/U比值和Sr(10699×10-6～21734×10-6)、Ba(51×10-6～126×10-6)含量,表明微山稀土矿岩浆源区可能为受到了富REE流体改造的富集岩石圈地幔。从岩浆成因磷灰石到热液成因磷灰石,δEu从0.81上升至1.03,Ga含量不断增加,Mn元素在热液阶段则多以Mn3+和Mn5+进入磷灰石晶格,共同说明成矿流体的氧逸度不断上升,成矿环境逐步变为氧化环境。微山稀土矿广泛发育的方解石、重晶石和天青石与氟碳铈矿等稀土矿物普遍共生,指示成矿流体富含CO2和SO42-,并且[REE（SO4）2]-络合物很可能是微山稀土矿稀土元素迁移的主要形式。