花牛山金矿床位于北山造山带柳园地区,是一处矽卡岩型矿床。矿体产在花牛山钾长花岗岩与蓟县系平头山组大理岩的接触带上。获得矽卡岩型矿石中辉钼矿Re-Os模式年龄为221.0±3.4 Ma,成岩-成矿时间误差范围内一致,暗示成矿作用发生在晚三叠世。石英-硫化物期早阶段石英中发育四类流体包裹体:富液两相包裹体(Ⅰ型)、富气两相包裹体(Ⅱ型)、三相包裹体(Ⅲ型)和纯液相包裹体(Ⅳ型)。Ⅰ型包裹体均一温度范围为170~430℃,多数集中在300~370℃,盐度介于6.59%~14.04%NaCleq;Ⅱ型包裹体均一温度范围为330~415℃,盐度为12.62%~16.14%NaCleq;Ⅲ型包裹体完全均一温度范围为300~436℃。晚阶段方解石中仅发育富液两相包裹体(Ⅰ型),均一温度范围为121~182℃,相应盐度4.34%~8.01%NaCleq。主成矿阶段(即早阶段)流体具高温、中等盐度、富CO2、CH4流体特征,并在300~415℃温度区间发生了流体沸腾作用。从早阶段到晚阶段,流体温度和盐度逐渐降低,密度有增大趋势。流体系统演化过程中,可能发生了岩浆水与大气降水的混合作用。石英中流体包裹体的δ18O和δD值分别为–0.01‰~0.29‰和–116‰~–109‰,暗示成矿流体是岩浆水与大气降水的混合热液。矿石金属硫化物δ34S值范围为4.21‰~6.53‰,均一化程度较高,矿石硫主要来自花牛山钾长花岗岩浆。结合区域地质,认为该矿床形成于造山后伸展环境,幔源岩浆底侵诱发地壳物质的部分熔融,继而导致构造-岩浆活动和金成矿作用发生。