新田岭矿区是由湖南省地矿局408地质队发现的一个钙矽卡岩白钨矿矿床，伴有钼、铋、多金属矿化，产于骑田岭花岗岩体的东北部接触带，笔者曾对矿区的矽卡岩和有关交代岩做了较详细的研究。
(一)区域地质概况
大地构造上，新田岭矿区位于华南褶皱系北缘，南岭纬向构造带的中段。
区内出露地层主要为石炭系，包括下石炭统岩关阶灰岩(C1m)、大塘阶石磴子组灰岩(C1s)、测水段砂页岩夹灰岩透镜体(C1c)、梓门桥段白云质灰岩(C1s)及中上石炭统壶天群白云质灰岩(C2+3)。上述地层中，下石炭统石磴子段灰岩(C1s)是矿床最主要的围岩，该层总厚度大于200m，下部为厚层灰岩夹薄层碳泥质灰岩;中部为中厚层灰岩;上部为含碳质薄层灰岩夹厚层灰岩。
本区的褶皱构造表现为一平缓开阔的复式背斜，属区域挂板山复式背斜东翼的一部分，轴向北北东－南南西。组成背斜的主要地层为下石炭统石磴子段灰岩(C1s)和测水组砂页岩(C1c)。地层产状较平缓，倾角介于20°～40°之间。矿区中所见的次级褶皱大致沿南北方向平行伸展，断裂构造较为发育(图17－1)。
图17－1 新田岭钨矿床地质略图(据湖南省地质局408地质队，修改)
与成矿有密切关系的骑田岭花岗岩呈中深成相岩基状产出，出露面积约530km2，与围岩接触面产状较平缓，倾角小于30°～50°。该岩体为一多期侵入的复式岩体。根据中国科学院贵阳地球化学所、湖南省地质研究所和区测队的K－Ar法和U－Pb法同位素年龄资料，属印支期到燕山期早期产物(223～158Ma)。笔者也对矿区内边缘相黑云母花岗岩和钾化退色花岗岩中的钾长石做了两个K－Ar法同位素年龄，其数值为42.57Ma和149.38Ma，属燕山期产物。因此，推测与成矿有关的花岗岩为燕山期。
岩体分相较清楚，中心相为含黑色电气石的粗粒斑状黑云母花岗岩，过渡相为中—细粒斑状黑云母花岗岩，边缘相为细—中细粒似斑状黑云母花岗岩。
骑田岭岩体主岩体面积较大，可能是由于研究程度不够，各期岩体之间的关系还搞得不很清楚。在岩体边缘和外围有较多的岩枝、岩脉产出，如巨斑状细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩和细晶岩等。我们曾在矿区个别钻孔中发现有花岗闪长岩小岩枝产出，它在岩性特征、岩石化学成分(表17－1)、蚀变类型和稀土元素含量及其分布模式等方面和黑云母花岗岩都有明显的差别。
表17－1 新田岭白钨矿区花岗岩类化学成分单位:%
注:样品4，5的分析者为中国地质科学院岩矿测试技术研究所苗新生。
接触带附近未蚀变的黑云母花岗岩一般为似斑状中细粒结构，基质矿物主要有钾长石、石英、斜长石和黑云母，斑晶由斜长石和条纹长石组成，粒径5mm左右;副矿物为磷灰石、磁铁矿、锆石等。花岗闪长岩则为等粒结构，组成矿物有斜长石、钾长石和角闪石，副矿物为磷灰石、榍石和褐帘石。黑云母花岗岩的稀土总量ΣREE=(229.8～230.2)×10－6，和一般花岗岩接近，Eu异常较高;花岗闪长岩的稀土总量可高达633.5×10－6，其中轻稀土含量尤高，但Eu负值则稍低。
(二)矿床地质特征
矿床产于新田岭花岗岩体北东部接触带。矿体围岩主要为下石炭统石磴子段灰岩，在接触带附近均变质成为结晶灰岩或大理岩。矿化主要集中在矽卡岩中。含矿钙矽卡岩一般呈似层状、透镜状产于花岗岩与结晶灰岩的接触带，产状较平缓(图17－2);部分矿体呈扁豆状、脉状、囊状产于接触带附近测水段砂页岩和石磴子段灰岩的层间构造面或灰岩的层面裂隙中;有的含矿矽卡岩体交代了花岗岩中的灰岩捕虏体，呈大小不等的透镜体产出，有时在其中还可以见到未被完全交代的大理岩残留体。
图17－2 新田岭钨矿床第17地质剖面(据湖南省地质局408地质队略作修改)
区内共有大小矿体100多个。矿体走向大部为南北向，倾向东，较大的矿体延长可达600～800m，宽1000余米，厚度10～40m。
矿石的金属矿物主要为白钨矿，次为辉钼矿、辉铋矿、铁闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂等;脉石矿物主要有石榴子石、次透辉石、阳起石、石英和方解石，次为符山石、硅灰石、绿帘石、金云母和绿泥石等。矿石品位为WO30.37%。
白钨矿在新田岭矿区是分布最广的工业矿物，一般呈自形—半自形粒状体星散地分布于矽卡岩中(照片5，6)，粒径0.2～1mm不等，个别颗粒可达2mm。
白钨矿的成分经电子探针分析结果，含少量钼、锰和铁(表17－2)。其中，靠近岩体的矽卡岩中两个白钨矿样含钼稍高，在荧光灯下显示淡黄色，和日本Yama-guchi及澳大利亚金岛矿床中的白钨矿较相似;而靠近大理岩的矽卡岩中的两个白钨矿样，则含钼甚少，在荧光灯下显示淡蓝色，和瑶岗仙矿区外带矽卡岩中的白钨矿及日本Fujigatani矿床中的白钨矿类似。上述分布规律看来一方面与钼的地球化学性质有关。由于钼钙矿的喜酸性比白钨矿要强，因此，它常出现蚀变花岗岩、内矽卡岩带或靠近岩体的矽卡岩中。另一方面，可能反映了形成温度的不同。一般白钨矿中钼钙矿分子愈高，说明其形成温度较高。新田岭矿区几个含钼钙矿分子稍高的白钨矿都是产于靠近花岗岩接触带的矽卡岩中。而靠近大理岩一侧矽卡岩中和瑶岗仙矿区离花岗岩接触带有一定距离的外矽卡岩中的白钨矿均只含极少量的钼钙矿分子等事实，进一步证实上述推理的合理性。
表17－2 白钨矿的化学成分
白钨矿的生成时间较矽卡岩矿物稍晚，但略早于含水硅酸盐交代矿物，大致相当于矽卡岩形成之后酸性阶段的早期，是高温含矿气液沿矽卡岩微细裂隙渗滤并交代早期石榴子石、透辉石等矽卡岩矿物的结果。
金属硫化物的形成比白钨矿晚，呈浸染状、细脉状或团块状产于矽卡岩或蚀变矽卡岩中。总的看，虽然金属硫化物在矽卡岩中分布较普遍，但含量不高，仅局部集中，例如，黄铁矿－黄铜矿－闪锌矿矿石常产于靠近结晶灰岩一侧的矽卡岩中(A13－13孔)。
钼、铋矿化主要产于内接触带钾化退色蚀变花岗岩内，和云英岩化、硅化关系密切。辉钼矿一般呈鳞片状集合体，而辉铋矿则为纤维状、针状集合体，二者均呈浸染状、斑点状、细脉状产出。含Mo，Bi矿化的石英脉也可以叠加于钙矽卡岩之上，有时在矽卡岩中的石英脉壁，出现致密状辉钼矿或辉铋矿脉。
由此可见，在新田岭矿区可以大致划分出4个含矿交代岩建造，即:①伴有白钨矿化的钙矽卡岩建造;②伴有铅锌矿化的钙矽卡岩建造;③伴有钼、铋矿化的云英岩建造;④伴有钼、铋矿化的硅质岩建造。上述4个含矿交代建造，在空间分布上显示一定分带现象，有的则是叠加关系，共同组成一个与花岗岩类有关的W(Mo，Bi，Cu，Pb，Zn)交代系列。
(三)矽卡岩类型和分带特征
新田岭矿区的矽卡岩属钙矽卡岩，主要由石榴子石和透辉石组成，次有硅灰石、符山石、阳起石和绿帘石等。根据矿物组合的不同，分别组成透辉石—石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、硅灰石矽卡岩，石榴子石－绿帘石矽卡岩和阳起石－石榴子石矽卡岩等。
矽卡岩显示一定的分带性。根据侵入体岩性的不同，划分出两类交代柱:
1.花岗闪长岩和大理岩接触处的矽卡岩分带
00花岗闪长岩(262.3m为钻孔深度，下同)。
组成矿物有斜长石、石英、蓝绿色角闪石和钾长石，含一定量榍石和磷灰石
1透辉石－斜长石交代岩(263.3～259m)组成矿物主要为中长石(An42～45)和次透辉石(Hed33.9Joh7.9，2V=61.5°)，含一定量蓝绿色角闪石和少量石英、钾长石、榍石、磷灰石、萤石、黄铁矿及微量绿帘石、褐帘石和锆石等。蓝绿色角闪石交代透辉石的现象十分明显。
2白钨矿化透辉石－石榴子石矽卡岩(259～226m)主要组成矿物为石榴子石(65%～70%)，次为透辉石(20%±)，含一定量磁黄铁矿(5%±)，少量石英、白钨矿和方解石。石榴石在单偏光下呈浅棕色，均质，含53%～67%钙铁榴石分子和4%～7%锰铝榴石分子。透辉石为淡绿色，短柱状或粒状集合体。含20.3%～58.9%钙铁辉石分子和6.9%～10.4%锰钙辉石分子，C∧Ng=45°～46°，2V(+)=62°。白钨矿在矽卡岩中星散状分布。在该矽卡岩带中局部(254.4～251m)夹透辉石矽卡岩。
3白钨矿化次透辉石矽卡岩(226～225.1m)主要由次透辉石组成(80%±)，含一定量萤石(10%)、方解石(2%)和少量石榴石、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿和白钨矿。次透辉石含43%钙铁辉石分子和9%锰钙辉石分子。
0大理岩(225.1m)
2.花岗岩和大理岩接触处的矽卡岩分带(17－7孔)
00似斑状细粒黑云母花岗岩(64m)
斑晶为斜长石和条纹长石，粒径2～3mm;基质主要由石英、钾长石和黑云母组成，粒径0.2～1mm;副矿物有磷灰石、榍石和锆石。黑云母局部已遭绿泥石化。
1弱钾长石化绢云母化花岗岩(64～61.45m):似斑状结构不甚明显，岩石主要由石英、钾长石和斜长石组成，黑云母大部消失，仅留下个别鳞片，且常被绿泥石和方解石交代。斜长石中心往往有多量细小的绢云母出现。钾长石属条纹长石，常交代斜长石和石英。副矿物和新鲜花岗岩中的相同。
2云英岩化花岗岩(61.45～57.5m):组成矿物有石英、钾长石、斜长石、白云母和绢云母，含微量磷灰石。黑云母已全部消失。绢云母呈细小鳞片状集合体交代斜长石。白云母(0.5～2mm)为放射状集合体和新生的石英共生，在花岗岩中呈团块状交代产出。
3含白钨矿透辉石－石榴子石矽卡岩(57.5～54.6m):主要组成矿物为石榴子石(75%)和透辉石(20%～25%)，含少量白钨旷和后期蚀变矿物———阳起石、绿泥石、方解石、石英、萤石等。此外，还伴生少量黄铁矿化、辉钼矿化和辉铋矿化。阳起石一般交代透辉石，而白钨矿总是呈自形—半自形散晶分布于矽卡岩中。
4强云英岩化花岗岩(54.6～52.3m):主要组成矿物有石英、白云母和钠长石，粒径一般为2～4mm，含少量电气石、方解石和黄铁矿。较特殊的是石英和钠长石相互组成显微文像结构。
5白钨矿化透辉石－石榴子石矽卡岩(52.3～46m):岩性特征同3带。石榴子石的成分为And37.68Sp7.47。
6透辉石矽卡岩(46～45.2m):主要由透辉石(Hed32.05Joh8.85)组成，含少量石英、萤石、阳起石和白钨矿。
0大理岩(45.2m)
上述两类交代柱中的矽卡岩类型、矿物成分和伴生金属矿化等方面有许多共同点，但也有一些差别，主要表现在:
1)侵入体岩性不同，相应内接触带交代产物也不一样。矽卡岩旁侧黑云母花岗岩的蚀变主要为钾长石化、云英岩化和绢云母化、硅化等，局部还发育内带石榴子石－绿帘石矽卡岩，而在花岗闪长岩中则主要是透辉石化和斜长石化。
2)在第二类矽卡岩交代柱中阳起石化较普遍，局部还十分强烈(如440坑道);但在第一类矽卡岩交代柱中阳起石化不发育，仅叠加一定量石英、萤石等晚期热液交代矿物。
对矽卡岩交代柱中的辉石和石榴子石的成分化学分析和电子探针分析法进行了较系统的研究(表17－3，表17－4)结果表明:辉石成分中含26.43%～58.88%钙铁辉石分子，7.87%～10.39%锰钙辉石分子和30.82%～66.76%透辉石分子，属含锰透辉石;石榴子石含52%～68%钙铁榴石分子，17%～43%钙铝榴石分子和3.5%～8%锰铝榴石分子;石榴子石中锰铝榴石分子偏高可能是含钨矽卡岩的特点之一。区域内的柿竹园矿区的石榴子石含锰铝榴石分子为3.18%～7.56%，而本区另一个矽卡岩白钨矿床－瑶岗仙的石榴子石含锰铝榴石分子更高(12%～22%)。这和钙矽卡岩铁矿床中的石榴子石有明显的差别，后者的锰铝榴石分子含量均较低，一般为1.5%～3%，仅个别样品达5%。
表17－3 新田岭、瑶岗仙钨矿辉石化学成分
注:1～3为化学分析，分析者为吴曼君、夏月莲;4～10为探针分析，分析者为周科子;9～10为瑶岗仙矿区样品。
表17－4 新田岭、瑶岗仙钨矿床石榴子石化学成分
注:1～2为化学分析，分析者为刘兰芬;3～9为探针分析，分析者为周科子;10为瑶岗仙矿区。
(四)矽卡岩和有关交代岩矿物成分和元素地球化学变化规律
为了进一步阐明交代作用过程中各交代带岩石矿物成分变化和元素地球化学迁移富集规律，我们着重对17－4孔的矽卡岩交代柱和440坑道中黑云母花岗岩、退色(钾化)花岗岩的常量元素、某些微量元素进行了化学分析，用求积仪测定了各交代岩带的矿物含量，对矽卡岩带中的辉石和石榴子石进行了系统的成分分析，其结果见表17－3，17－4和图17－3，17－4。从上述图表中可以看出:
1)在17－4孔的矽卡岩带中，辉石和石榴子石的成分总的变化不大，个别样品稍高。这说明，矽卡岩主要是以渗滤交代的方式生成的，扩散作用占次要地位。因为通过扩散交代(双交代)形成的矽卡岩带，从内带向外带大理岩方向应显示辉石和石榴子石含铁性的逐渐增高(扎里柯夫，1986)。
图17－3 新田岭矿区17－4孔矽卡岩分带辉石和石榴石成分变化
图17－4 新田岭17－4孔接触带矽卡岩带矿物组合含量(体积)变化
2)组分平衡计算结果(表17－5)表明，形成矽卡岩所需的大量Fe，Si，Mn，F，S，W，Mo，Bi，Pb，Zn，Cu，Sn和Be等元素主要是从深部岩浆期后气液中带入的，而不是通过双交代方式从邻近岩浆岩或灰岩中获得。但Ca，Mg和Al等组分则是分别从灰岩和岩浆岩中就地取材的。
3)与原岩黑云母花岗岩对比，退色绢云母化钾长石化花岗岩的Fe，Mg，Si含量略有减少，而K和S相对增高。这和黑云母花岗岩遭到退色蚀变后，黑云母、磁铁矿等铁镁矿物消失，出现绢云母、钾长石、黄铁矿等新生交代矿物可以大致对应。
(五)接触交代作用过程中稀土元素的活动性
利用稀土元素的丰度与分配，来探讨岩石形成的条件、物质来源及岩浆演化等问题，在近几年来国内外已蓬勃开展，但大多侧重于岩浆岩、变质岩和矿石等方面。有关稀土元素在交代作用中活动性的文章甚少，在矽卡岩方面则未见报道。
我们通过对新田岭矿区内花岗岩、花岗闪长岩、蚀变花岗岩、矽卡岩以及某些重要交代矿物稀土元素丰度的测定，试图探讨接触交代作用过程中稀土元素的迁移富集规律。对所获得的全部稀土数据，按赫尔曼(1971)22个球粒陨石稀土含量平均值进行了标准化计算和作图(图17－5，图17－6)，其结果如下:
图17－5 新田岭花岗闪长岩和大理岩接触带矽卡岩交代柱REE球粒陨石标准化模式
1)花岗闪长岩总的稀土元素丰度很高，总量达690×10－6，而花岗岩的稀土元素丰度则相对较低(196～230)×10－6。
2)花岗闪长岩和矽卡岩化花岗闪长岩中的轻稀土与重稀土相比，前者有较大的富集，这可能和两类岩石中均含一定量褐帘石有关。花岗闪长岩和矽卡岩化花岗闪长岩中轻稀土的富集，还从La/Yb具有较高的值(26.6和54.3)显示出来。因此，稀土分布曲线具有明显向右倾斜的特点。
表17－5 矽卡岩化过程中组分迁移的平衡计算
注:分析者为中国地质科学院岩矿测试技术研究所苗新生。
3)无论是花岗闪长岩或花岗岩中，Eu都呈负异常(δEu< 1)，而花岗岩的Eu负异常更大，两者分别为0.33和0.5。
4)黑云母花岗岩遭到退色蚀变(绢云母化、钾长石化)和云英岩化后，稀土元素有较大的流失(图17－6)。花岗闪长岩遭到矽卡岩化后，轻稀土的变化不大，但重稀土则明显减少。
图17－6 新田岭新鲜黑云母花岗岩、蚀变花岗岩和邻近的石榴子石矽卡岩REE球粒陨石标准化模式
5)石榴子石矽卡岩的∑REE较高(230×10－6)，其中重稀土有明显的富集;透辉石－石榴子石矽卡岩的∑REE值较低，为49×10－6，但高于大理岩(27×10－6);而辉石矽卡岩则更低，仅8×10－6。上述情况看来和稀土元素的地球化学特征有关，因为在自然界中稀土元素主要以三价状态存在(Ce和Eu是例外，Ce能分别以Ce3+和Ce4+，Eu能分别以Eu2+和Eu3+等两种价态出现)。石榴子石中的:Fe3+和Al3+都是以三价状态存在，所以稀土元素较容易以类质同像的方式交代石榴子石而富集。在辉石矽卡岩中，辉石的重要组成元素Ca，Mg，Fe等都是二价状态，因而三价的稀土元素就不易在辉石中富集。