一、硫同位素特征
测试和收集到的哈达门沟矿区、柳坝沟矿区矿体、蚀变围岩、地层、大桦背岩体以及中生代岩脉中黄铁矿的硫同位素数据列于表3-13。
表3-13 哈达门沟金矿床硫化物硫同位素分析结果
哈达门沟矿区本次测试了15件矿石硫化物样品，收集前人数据36个，总体来说富集轻硫，硫化物δ34S变化于-21.7‰～5.4‰之间，极差为27.1‰，平均值为-10.6‰，其中黄铁矿δ34S变化范围为-18.37‰～-0.2‰，极差为18.35‰，平均值为-9.95‰，方铅矿δ34S变化范围为-18.37‰～-0.2‰，极差为18.35‰，平均值为-10.94‰，黄铜矿δ34S变化范围为-14.3‰～-4.4‰，极差为18.7‰，平均值为-8.34‰。按矿脉来说，113号脉硫化物δ34S变化于-19.4‰～5.4‰，极差为24.8‰之间，平均值为-9.9‰，13号脉硫化物δ34S变化于-21.7‰～-0.2‰之间，极差为21.5‰，平均值为-12.63‰，在硫同位素组成直方图上，哈达门沟矿区δ34S值变化于5.4‰～-21.7‰之间，主要集中在两个峰值区间，分别为-17‰～-8‰，-7‰～-3‰（图3-16）。
柳坝沟矿区本次测试了4件矿石硫化物样品，收集10件样品的测试数据，总体来说313号脉矿体和近矿蚀变围岩中黄铁矿以富轻硫为特征，δ34S值变化于-4.3‰～-15.1‰之间，平均值为-10.6‰，极差为10.8‰，其中，黄铁矿δ34S值介于-4.3‰～-15.1‰之间；方铅矿δ34S值变化于-14.7‰～-15.1‰之间，在硫同位素组成直方图上，主要集中在-13‰～-11‰和-10‰～-9‰区间范围内（图3-16）。
本次收集了前人对哈达门沟太古代变质岩，大桦背岩体和脉岩中硫同位素数据，其中变质岩中黄铁矿的δ34S值变化相当大（-18.3‰～18.5‰），从现有的数据来看，主要集中在1～2和-17～-19两个区间内。大桦背岩体和闪长玢岩脉δ34S值变化范围分别为1.3‰～2‰和2.6‰～4.1‰（Nieet al.，1994）。
不管前人还是本次测试，矿石硫同位素均表现了一致结果，即δ34S值为偏离陨石值较大的负值。按同位素经典理论应为沉积硫来源，显然与矿床成矿地质环境不符。根据Ohmoto at al.（1979）研究认为，热液黄铁矿的δ34S值不仅取决于热液系统中总硫的δ34S值，而且也受含矿热液的物理化学条件的影响。只是在低pH值、低氧逸度，中低温条件下晶出的硫化物同位素组成与矿液的总硫同位素组成近似。而哈达门沟金矿床包裹体的研究表明，成矿热液为低盐度、高氧逸度、pH值在6～8之间。前人用Ohmoto et al.（1979）提出的大本模式，认为成矿热液的δ34SΣS在0‰附近（中国人民武装部队黄金指挥部，1995），具有岩浆硫的特征，我们结合区内变质岩中黄铁矿的δ34S值，认为哈达门沟成矿流体中硫主要为深部流体和太古代地层的混合硫。
图3-16 哈达门沟-柳坝沟金矿区硫同位素直方图
二、铅同位素特征
本次收集了20个哈达门沟矿石硫化物Pb同位素数据和13个柳坝沟矿区矿石硫化物Pb同位素数据，从数据表3-14可以看出，哈达门沟金矿区矿石中黄铁矿206Pb/204Pb比值变化为15.937～18.875，207Pb/204Pb为15.215～15.684，207Pb/204Pb为36.067～38.503，计算出H-H模式年龄为-66 Ma～1514 Ma，μ为9.16～9.58，Th/U为3.54～4.04；方铅矿206Pb/204Pb比值变化为17.064～17.548，207Pb/204Pb为15.400～15.467，207Pb/204Pb为36.571～37.054，H-H模式年龄为631 Ma～903 Ma，μ为9.12～9.26，Th/U为3.55～3.56。钾长石206Pb/204Pb比值变化为14.834～14.902，207Pb/204Pb为14.984～14.987，207Pb/204Pb为35.27～34.925，H-H模式年龄为2099 Ma～2052 Ma，μ为9.12～9.16，Th/U为3.94～4.24。
柳坝沟矿区矿石中黄铁矿206Pb/204Pb比值变化为17.253～18.117，207Pb/204Pb为15.434～15.519，207Pb/204Pb为37.476～37.762，计算出H-H模式年龄为281 Ma～805 Ma，μ为9.29～9.37，Th/U为3.52～3.91；钾长石206Pb/204Pb比值变化为16.064～16.883，207Pb/204Pb为15.218～15.338，207Pb/204Pb为36.769～37.954，H-H模式年龄为936 Ma～2099 Ma，μ为9.08～9.16，Th/U为3.77～4.52。
矿脉的铅同位素组成（表3-14）与本区太古代地层铅同位素组成具有很好的一致性，这种组成上的一致性表明了两者在成因上的密切关系。一般认为，铅同位素值的高低取决于含铅矿物形成时的238U的浓度，而U在偏酸性的上地壳岩石中更加富集，因此高μ值代表了地壳性质的形成环境，地球的正常值为：μ＝9.58，ω＝35.50，κ＝3.8（王时麒等，1994），当μ＞9.58时，表示铅来自岩浆或海底沉积物；当μ＜9.58时，铅来自下地壳或上地幔（李金祥等，2004），哈达门沟和柳坝沟矿石硫化物的μ值绝大多数都小于9.58，暗示其来源于下地壳或上地幔。从计算的单阶段模式年龄，Th/U比值、μ值等一系列参数（表3-14）可以看出，铅模式年龄变化范围比较大，部分模式年龄出现了负值，以此为基础计算的Th/U比值也有比较大变化范围，这表明铅不是在单一的铀、钍-铅系统中演化的，而是多阶段，因而模式年龄也失去了直接指示时间的意义，铅同位素的组成并非是正常铅，而是混合铅。
将收集到的铅同位素数据投影在Zartman et al.（1981）提出的构造图解（图3-17）上可以看到：
图3-17 哈达门沟含金硫化物铅同位素构造模式图
哈达门沟矿区矿石中，黄铁矿绝大多数投在了地幔铅演化曲线和造山带铅演化曲线之间靠近地幔的一侧，2个投在了下地壳演化曲线和地幔演化曲线之间；另还有2个投在了上地壳演化曲线附近，还有4个样品投在下地壳附近，表明哈达门沟黄铁矿中铅主要来自于地幔，同时有造山带铅和下地壳铅的混入，少量可能来自于上地壳，这也反映出成矿物质多源的特点。
柳坝沟矿区矿石中，黄铁矿铅同位素主要投在了地幔铅演化曲线和造山带铅演化曲线之间靠近地幔铅演化曲线的一侧，反映了铅的来源主要为地幔，同时有造山带铅的加入，另外3个样品主要投在了下地壳演化曲线附近，反映了其铅的来源有下地壳。
表3-14 哈达门沟金矿区硫化物铅同位素分析结果
续表
三、氢-氧同位素特征
本次共测试哈达门沟石英脉样品12件，柳坝沟石英脉包裹体样品2件（表3-15），挑选石英单矿物在廊坊科大矿物分选公司完成，氢-氧同位素测定在中国地质科学院矿产资源研究所完成，氧同位素按照克拉顿计算公式：1000lnα石英-水＝3.38（106T-2）-3.4，1000lnα石英-水＝δ18O石英-δ18O水进行换算，哈达门沟取平均温度260℃，柳坝沟取现有平均温度265℃进行计算，哈达门沟金矿脉的δ18O水‰在3.80～5.20‰之间，平均4.49‰，δD为-90‰～-62‰，平均-76.6‰；柳坝沟金矿脉δ18O水‰在4.22‰～4.32‰之间，平均4.27‰，δD为-95‰～-87‰，平均-91‰。泰勒认为岩浆水的δ18O为5.5‰～10‰，δD为-40‰～-80‰，将结果投入δ18OH-δD图（图3-18）上，两个矿区投影点均落在原生岩浆水及变质水附近，说明哈达门沟金矿成矿热液来源于岩浆水和部分变质热液，后期有天水的混入。
表3-15 哈达门沟金矿床石英包裹体的氢氧同位素组成 (‰)
注：测试单位为中国地质科学院矿产资源研究所。
图3-18 哈达门沟金矿床流体包裹体的δD-δ18OH图解
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