热液石英脉型金矿石中锆石可以来自围岩,也可以由热液活动形成。因此,对其研究有助于揭示成岩成矿信息。中山沟金矿位于河北省张家口—宣化(张宣)地区,主要呈石英脉型产于水泉沟岩体西段,是张宣幔枝构造核部的典型金矿床之一。本文在矿区地质特征基础上,主要开展含金石英脉内锆石形态学特征、LA-ICP-MS U-Pb同位素测年以及Hf同位素研究。研究表明:石英脉内的锆石形态为自形—半自形,环带特征明显,Th/U值较高,平均0.97,具有岩浆锆石特征。锆石稀土元素含量(∑REE)为351×10^-6~976×10^-6,平均值为690×10^-6,呈现出轻稀土(LREE)亏损、重稀土(HREE)富集特征,在稀土元素球粒陨石标准化曲线总体呈现出斜率基本一致的左倾型;17个锆石U-Pb年龄数据获得391±1 Ma的谐和年龄和391±3 Ma的加权平均年龄,两组年龄在误差范围内基本一致,代表了含金石英脉中岩浆锆石的结晶年龄。11个Hf同位素测试数据获得的ε_Hf(t)值位于-21.4~-16.6,T_DM1介于1.7~1.9 Ga,平均1.7 Ga,T_DM2主要集中于2.4~2.6 Ga,平均2.5 Ga,在Hf图解中投影点均位于亏损地幔和球粒陨石演化线之下,基本靠近2.5 Ga古老地壳的Hf同位素演化线,反应了其源区物质在地壳中平均存留的年龄。结合区域、矿区地质和实验锆石特征,本文认为中山沟金矿成矿时代不早于391±1 Ma,推测可能形成于海西早期,存在燕山期热液叠加成矿。水泉沟岩体的主成岩时代为加里东末期—海西早期。