(1)區域地質概況
在構造上，新田嶺礦區位於華南褶皺系的北緣，南嶺帶狀構造帶的中段。
區內出露地層主要為石炭系，包括下石炭統石階灰巖(C1m)、大塘石-磴子組灰巖(C1s)、測水段含灰巖透鏡體的砂巖頁巖(C1c)、梓門橋段白雲巖灰巖(C1s)和中上石炭統部落虎。在上述地層中，下石炭統石丹子段的灰巖(C1s)是該礦床最重要的圍巖，總厚度超過200m，下部為厚層灰巖夾薄層碳質泥質灰巖；中部為中厚層石灰巖；上部為碳質薄層灰巖夾厚層灰巖。
本區褶皺構造為平緩開闊的復式背斜，屬於區域性掛半山復式背斜的東翼，軸線為NNE-NNW。構成背斜的主要地層是下石炭統石水子段的灰巖(C1s)和砂頁巖(C1c)。地層產狀較為平緩，傾角在20° ~ 40°之間。礦區內可見的次級褶皺大致呈南北向延伸，斷裂構造較為發育(圖17-1)。
圖17-1新田嶺鎢礦地質草圖(根據湖南省地質局408地質隊修改)
騎田嶺花崗巖與礦化關系密切，呈巖基狀產出，出露面積約530km2，與圍巖接觸面平緩，傾角小於30° ~ 50°。巖體是多期侵入的復合巖體。根據中國科學院貴陽地球化學研究所、湖南地質研究所和區域調查隊的K-Ar和U-Pb同位素年齡數據，屬於印支期至燕山早期(223 ~ 158 Ma)的產物。作者還對礦區邊緣黑雲母花崗巖和鉀變色花崗巖中的鉀長石進行了K-Ar同位素年齡測定，分別為42.57Ma和149.38Ma，屬燕山期產物。因此推測與成礦有關的花崗巖為燕山期。
巖體分的很清楚。中心相為含黑色電氣石的粗粒斑狀黑雲母花崗巖，過渡相為中細粒斑狀黑雲母花崗巖，邊緣相為細粒-中粒斑狀黑雲母花崗巖。
騎田嶺巖體主體巖體面積較大，可能是研究不夠，不同時期巖體之間的關系不是很清楚。在巖體的邊緣和外圍有許多分支和巖脈，如巨型斑巖細粒黑雲母花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖和細粒巖石。我們在礦區的壹些鉆孔中發現了花崗閃長巖的小分枝，它們在巖性特征、巖石化學成分(表17-1)、蝕變類型、稀土元素含量及其分布模式等方面與黑雲母花崗巖有明顯的不同。
表17-1新添嶺白鎢礦區花崗巖化學成分單位:%
註:樣品4和樣品5的分析人員為中國地質科學院巖礦測試技術研究所苗新生。
接觸帶附近未改造的黑雲母花崗巖壹般具有斑狀中細粒結構。基質礦物主要為鉀長石、應時、斜長石和黑雲母，斑狀晶體由斜長石和條紋長石組成，粒徑約5mm副礦物為磷灰石、磁鐵礦和鋯石。另壹方面，花崗閃長巖具有等顆粒結構，由斜長石、鉀長石和角閃石組成，副礦物為磷灰石、榍石和黃銅礦。黑雲母花崗巖的稀土元素總量為σ REE = (229.8 ~ 230.2 )× 10-6，與普通花崗巖接近，Eu異常高。花崗閃長巖中稀土總量可高達633.5× 10-6，其中輕稀土含量特別高，但Eu的負值略低。
(2)礦床地質特征
礦床產於新田嶺花崗巖體的東北接觸帶。礦體的圍巖主要是下石炭統石匣子段的灰巖，在接觸帶附近已變質為結晶灰巖或大理巖。礦化主要集中在矽卡巖中。含礦鈣矽卡巖壹般呈層狀、透鏡狀產於花崗巖與結晶灰巖的接觸帶，產狀較為平緩(圖17-2)；部分礦體呈扁豆狀、脈狀、囊狀，產於接觸帶附近的石尖子剖面砂泥巖與灰巖的層間結構面或灰巖的平面裂隙中；壹些含礦矽卡巖體占花崗巖中的石灰巖捕虜體，呈大小不壹的透鏡狀體產出，有時在其中還能見到未被完全占的大理巖遺跡。
圖17-2新田嶺鎢礦17號地質剖面圖(根據湖南省地質局408地質隊略有修改)
區內有大小礦體100多條。大多數礦體呈南北走向，傾向東方。較大的礦體可延伸至600 ~ 800米，寬度為1，000米，厚度為10 ~ 40米..
礦石金屬礦物為白鎢礦，其次為輝鉬礦、水氯鎂鐵礦、鐵閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、毒砂等。脈石礦物主要有石榴石、透輝石、陽起石、應時和方解石，其次為浮山石、矽灰石、綠簾石、金雲母和綠泥石。礦石品位為WO30.37%。
白鎢礦是新田嶺礦區分布最廣的工業礦產。壹般自形和半自形粒狀體分散在矽卡巖中(照片5、6)，粒徑在0.2 ~ 1mm之間，個別顆粒可達2 mm..
白鎢礦成分用電子探針微量分析，含少量鉬、錳、鐵(表17-2)。其中，靠近巖體的矽卡巖中的兩個白鎢礦樣品含鉬稍多，熒光下呈淡黃色，與日本雅馬-顧遲礦床和澳大利亞金島礦床中的白鎢礦相似。而大理石附近矽卡巖中的兩個白鎢礦樣品含鉬量很少，熒光下呈淡藍色，與瑤崗仙礦區外矽卡巖中的白鎢礦和日本藤谷礦床中的白鎢礦相似。上述分布規律似乎壹方面與鉬的地球化學性質有關。由於輝鉬礦比白鎢礦酸性大，所以常產於蝕變花崗巖、內矽卡巖帶或近巖體的矽卡巖中。另壹方面，它可能反映了地層溫度的差異。壹般來說，白鎢礦中輝鉬礦的分子越高，形成溫度越高。新田嶺礦區幾種分子量略高的含鉬、鈣礦物的白鎢礦均產於花崗巖接觸帶附近的矽卡巖中。瑤崗仙礦區大理巖附近的矽卡巖和距花崗巖壹定距離的外矽卡巖中的白鎢礦只含有極少量的鉬鈣分子，這壹事實進壹步證明了上述推理的合理性。
表17-2白鎢礦的化學成分
白鎢礦的形成略晚於矽卡巖礦物，但稍早於水合矽酸鹽交代礦物，大致相當於矽卡巖形成後的早期酸性階段。它是高溫含礦氣體和液體沿矽卡巖細裂隙和交代早期矽卡巖礦物如石榴石、透輝石等滲濾的結果。
金屬硫化物的形成晚於白鎢礦，呈浸染狀、細脈狀或塊狀產於矽卡巖或蝕變矽卡巖中。總的來說，金屬硫化物雖然在矽卡巖中分布廣泛，但含量不高，僅局部集中。例如，黃鐵礦-黃銅礦-閃鋅礦礦石常發現於結晶灰巖附近的矽卡巖中(A13-13孔)。
鉬鉍礦化主要產於內接觸帶鉀變色蝕變花崗巖中，與雲英巖化、矽化密切相關。輝鉬礦壹般為鱗片狀集合體，輝鉍礦為纖維狀、針狀集合體，二者均呈浸染狀、點狀、細脈狀。含鉬、鉍礦化的應時脈也可疊加在鈣矽卡巖上，有時在矽卡巖中的應時脈壁上出現致密的輝鉬礦或輝鉍礦脈。
可見，新田嶺礦區大致可劃分出四個含礦交代巖系，即:①含白鎢礦的鈣矽卡巖建造；②含鉛鋅礦化的鈣質矽卡巖建造；③雲英巖建造，伴有鉬、鉍礦化；④矽質巖建造，伴有鉬、鉍礦化。上述四個含礦交代建造在空間分布上表現出壹定的分帶現象，其他則相互疊加，* * *共同形成壹個與花崗巖類有關的W(Mo，Bi，Cu，Pb，Zn)交代系列。
(三)矽卡巖的類型和分帶特征
新田嶺礦區的矽卡巖屬鈣矽卡巖，主要由石榴石和透輝石組成，其次為矽灰石、浮山石、陽起石和綠簾石。根據不同的礦物組合，分別形成透輝石-石榴石夕卡巖、透輝石夕卡巖、石榴石夕卡巖、矽灰石夕卡巖、石榴石-綠簾石夕卡巖和陽起石-石榴石夕卡巖。
矽卡巖具有壹定的分帶性。根據侵入體巖性的不同，可劃分出兩種類型的交代柱:
1.花崗閃長巖與大理巖接觸處的矽卡巖分帶
00花崗閃長巖(262.3m為鉆孔深度，下同)。
礦物為斜長石、應時、藍綠色閃石和鉀長石，含壹定量的榍石和磷灰石。
1透輝石-斜長石交代巖(263.3 ~ 259米)主要由中間長石(an42 ~ 45)和次透輝石(Hed33.9Joh7.9，2v = 61.5)組成，含有壹定量的藍綠色角閃石和少量的應時、鉀長石和榍石。藍綠色閃石交代透輝石的現象非常明顯。
2白鎢礦透輝石-石榴石矽卡巖(259 ~ 226 m)主要由石榴石組成(65% ~ 70%)，其次為透輝石(20%)，含有壹定量的磁黃鐵礦(5%)和少量的應時、白鎢礦和方解石。石榴石在單偏振下呈淺棕色，均勻壹致，含有53% ~ 67%的鈣鐵榴石分子和4% ~ 7%的錳鋁石榴石分子。透輝石是壹種淺綠色、短柱狀或粒狀集合體。含20.3% ~ 58.9%的鈣鐵輝石分子和6.9% ~ 10.4%的錳鈣輝石分子，C ∧ ng = 45 ~ 46，2v (+) = 62。白鎢礦分散在矽卡巖中。透輝石矽卡巖局部(254.4 ~ 251m)夾在該矽卡巖帶中。
白鎢礦次透輝石矽卡巖(226 ~ 225.1m)主要由次透輝石(80%)組成，含壹定量的螢石(10%)、方解石(2%)及少量的石榴石、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦和白鎢礦。次透輝石含有43%的鈣鐵輝石分子和9%的錳鈣輝石分子。
0大理石(225.1m)
2.花崗巖與大理巖接觸處的矽卡巖分帶(17-7孔)
00斑狀細粒黑雲母花崗巖(64m)
斑晶為斜長石和條紋長石，粒度2 ~ 3mm；基質主要由應時、鉀長石和黑雲母組成，粒度0.2 ~ 1mm；副礦物為磷灰石、榍石和鋯石。黑雲母已被綠泥石化部分破壞。
1弱鉀長石絹雲母化花崗巖(64 ~ 61.45 m):斑狀結構不明顯，巖石主要由應時、鉀長石和斜長石組成，黑雲母大部分消失，僅殘留少量鱗片，常被綠泥石和方解石所替代。斜長石中心常含有大量細絹雲母。鉀長石屬於條紋長石，常占斜長石和應時。副礦物與新鮮花崗巖中的礦物相同。
2雲英巖化花崗巖(61.45 ~ 57.5 m):礦物為應時、鉀長石、斜長石、白雲母、絹雲母，含少量磷灰石。黑雲母已經全部消失了。絹雲母是細鱗片狀集合體中的斜長石。白雲母(0.5~2mm)為放射狀集合體和新生應時* * *，交代於花崗巖中。
3透輝石-石榴石矽卡巖含白鎢礦(57.5 ~ 54.6 m):主要礦物為石榴石(75%)和透輝石(20% ~ 25%)，含少量白鎢礦和後期蝕變礦物——陽起石、綠泥石、方解石、應時和螢石。此外，還伴有少量黃鐵礦化、輝鉬礦化和輝鉍礦化。陽起石壹般占透輝石，而白鎢礦總是以自生-半自生的松散晶體形式分布在矽卡巖中。
4.強雲英質花崗巖(54.6 ~ 52.3米):主要礦物為應時、白雲母和鈉長石，粒徑2 ~ 4毫米，含少量電氣石、方解石和黃鐵礦。更為特殊的是，應時與鈉長石形成了壹種顯微圖像結構。
5白鎢礦透輝石-石榴石矽卡巖(52.3~46m):巖性特征與3區相同。石榴石的成分為釹37.68鍶7.47鍶。
6透輝石矽卡巖(46 ~ 45.2 m):主要由透輝石(Hed32.05Joh8.85)組成，少量應時、螢石、陽起石、白鎢礦。
0大理石(45.2米)
上述兩類交代柱在矽卡巖類型、礦物組成和伴生金屬礦化方面有許多相似之處，但也有壹些不同之處，主要表現在:
1)侵入體巖性不同，對應的內接觸帶交代產物也不同。矽卡巖旁黑雲母花崗巖蝕變主要為鉀長石化、雲英巖化、絹雲母化、矽化，局部還發育石榴石-綠簾石矽卡巖，而花崗閃長巖中主要發現透輝石和斜長石。
2)輻射化在第二類矽卡巖交代柱中普遍存在，在某些地方很強烈(如440隧道)；而第壹類矽卡巖交代柱中不發育輻射化作用，僅疊加壹定量的應時、螢石等晚期熱液交代礦物。
系統研究了矽卡巖交代柱中輝石和石榴石的成分化學分析和電子探針分析(表17-3和表17-4)。結果表明，輝石成分中含有26.43% ~ 58.88%的鈣鐵輝石分子和7.87% ~ 10.39%的錳鈣輝石。石榴石中含有52% ~ 68%的鈣鋁榴石分子，17% ~ 43%的鈣鋁榴石分子和3.5% ~ 8%的錳鋁榴石分子。石榴石中錳鋁石榴石的高分子量可能是含鎢矽卡巖的特征之壹。該區柿竹園礦區石榴石的分子含量為3.18% ~ 7.56%，而該區另壹矽卡巖型白鎢礦床瑤崗仙石榴石的分子含量較高(12% ~ 22%)。這與鈣矽卡巖鐵礦床中的石榴石明顯不同。後者石榴石的分子含量較低，壹般為1.5% ~ 3%，少數樣品達到5%。
表17-3新田嶺和瑤崗仙鎢礦中輝石的化學成分
註:1 ~ 3為化學分析，分析人員為吳滿軍、夏；4 ~ 10是探針分析，分析師是周克子；9 ~ 10為瑤崗仙礦區樣品。
表17-4新田嶺和瑤崗仙鎢礦床石榴石的化學成分
註:1 ~ 2為化學分析，分析師為劉蘭芬；3 ~ 9為探針分析，分析師為周克子；10為瑤崗仙礦區。
(4)矽卡巖及相關交代巖的礦物組成和元素地球化學規律。
為了進壹步弄清交代過程中各交代帶巖石礦物成分的變化和元素的地球化學遷移富集規律，我們重點對17-4孔矽卡巖交代柱和440隧道中的黑雲母花崗巖和變色(鉀)花崗巖進行了常量元素和部分微量元素的化學分析，用正交儀測定了各交代巖帶的礦物含量，並系統分析了矽卡巖帶中輝石和石榴石的成分。結果顯示，從上圖可以看出:
1)在17-4孔的矽卡巖帶中，輝石和石榴石成分總體變化不大，少數樣品略高。這說明矽卡巖主要由逾滲交代作用生成，擴散起次要作用。由於擴散交代(雙重交代)形成的矽卡巖帶，輝石和石榴石的含鐵量應由內帶向外大理巖逐漸增加(紮裏科夫，1986)。
圖17-3新田嶺礦區17-4孔矽卡巖帶輝石和石榴石成分變化。
圖17-4新田嶺17-4孔接觸帶矽卡巖帶礦物組合含量(體積)變化。
2)成分平衡計算結果(表17-5)表明，矽卡巖形成所需的大量元素如Fe、Si、Mn、F、S、W、Mo、Bi、Pb、Zn、Cu、Sn和Be主要是在深巖漿期後從氣體和液體中帶入，而不是通過雙重交代作用從鄰近巖漿巖或灰巖中獲得。而鈣、鎂、鋁等成分分別取自石灰巖和巖漿巖。
3)與原生黑雲母花崗巖相比，褪色絹雲母化鉀長花崗巖中鐵、鎂、矽含量略有降低，而鉀、硫含量相對增加。這大致對應於黑雲母、磁鐵礦等鐵鎂礦物的消失和黑雲母花崗巖褪色蝕變後絹雲母、鉀長石、黃鐵礦等新交代礦物的出現。
(5)稀土元素在接觸交代過程中的活性
利用稀土元素的豐度和分布來探討巖石的形成條件、物質來源和巖漿演化，近年來國內外開展得很活躍，但大多集中在巖漿巖、變質巖和礦石上。關於稀土元素在交代作用中的活動的文章很少，關於矽卡巖的報道也沒有。
通過對新田嶺礦區花崗巖、花崗閃長巖、蝕變花崗巖、矽卡巖及壹些重要交代礦物中稀土元素豐度的測定，試圖探索稀土元素在接觸交代過程中的遷移富集規律。將得到的所有稀土數據按照赫爾曼(1971)中22個球粒隕石的稀土含量平均值進行標準化作圖(圖17-5和圖17-6)，結果如下:
圖17-5新田嶺花崗閃長巖-大理巖接觸帶矽卡巖交代柱中稀土球粒隕石標準化模型。
1)花崗閃長巖的稀土元素總豐度很高，達到690× 10-6，而花崗巖的稀土元素豐度相對較低(196 ~ 230 )× 10-6。
2)與重稀土相比，花崗閃長巖和矽卡巖化花崗閃長巖中的輕稀土更為豐富，這可能與兩類巖石都含有壹定量的黃銅礦有關。輕稀土在花崗閃長巖和矽卡巖花崗閃長巖中的富集還表現為La/Yb的高值(26.6和54.3)。因此，稀土的分布曲線明顯向右傾斜。
表17-5矽卡巖化過程中組分遷移平衡計算
註:分析人員為中國地質科學院巖礦測試技術研究所苗新生。
3)無論是花崗閃長巖還是花崗巖，Eu都是負異常(δ EU
4)黑雲母花崗巖變色(絹雲母化、鉀長石化)和雲英巖化後，稀土元素大量流失(圖17-6)。花崗閃長巖經過矽卡巖化後，輕稀土變化不大，而重稀土明顯減少。
圖17-6新田嶺新鮮黑雲母花崗巖、蝕變花崗巖及鄰近石榴石矽卡巖的稀土球粒隕石標準化模型。
5)石榴石矽卡巖的∑REE相對較高(230× 10-6)，其中明顯富集重稀土；透輝石-石榴石矽卡巖的∑REE值較低，為49× 10-6，但高於大理巖(27× 10-6)。輝石矽卡巖更低，只有8× 10-6。上述情況似乎與稀土元素的地球化學特征有關，因為稀土元素在自然界中主要以三價態存在(Ce和Eu是例外，Ce可以分別出現在Ce3+和Ce4+中，Eu可以分別出現在Eu2+和Eu3+中)。石榴石中的Fe3+和Al3+以三價狀態存在，稀土元素更容易以類質同象的方式取代石榴石並富集。在輝石矽卡巖中，輝石的重要元素Ca、Mg、Fe都是二價的，所以三價稀土元素不易在輝石中富集。