2015, Vol. 31
2. 中色地科矿产勘查有限公司, 北京 100012;
3. 有色金属矿产地质调查中心, 北京 100012
2. Sinotech Mineral Exploration Co., Ltd, Beijing 100012, China;
3. China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey, Beijing 100012, China
南岭地区是世界最重要的钨锡矿产地，锡钨多金属矿的成矿作用多与燕山早期碱长花岗岩浆活动有关(祝新友等，2012a)。传统观点认为，这些矿床形成于岩浆结晶分异作用晚期的岩浆期后热液作用，属岩浆期后热液矿床(翟裕生等，2011)。近年来的一些研究发现富Li-F花岗岩中存在液态分离现象(王联魁和黄智龙，2000; 祝新友等，2013)，液态分离过程中主微量元素发生明显的两相分配，W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Li、Rb、Cs等元素显著向富液熔体中富集。钨矿成矿过程中存在浆液过渡态流体(朱金初等，2002)，一些矽卡岩型矿床的石榴子石中也发现岩浆熔融包裹体(赵劲松等，2007; 花林宝等，2010; 杜杨松等，2012)，但浆液过渡态流体对成矿过程的直接作用一直未引起足够的重视。近年来，通过研究，在湖南柿竹园、瑶岗仙、黄沙坪等矽卡岩型锡钨多金属矿床中，发现岩浆作用晚期液态分离形成的浆液过渡态流体以碱交代的方式主导着矽卡岩的形成与成矿作用，这类流体极度富含挥发份和成矿物质。岩浆作用→矽卡岩化和成矿作用过程是连续的，中间并无间断，矽卡岩及成矿过程并非仅仅岩浆期后热液作用结果，而是浆液过渡态流体及进一步分异形成的含矿热液作用的产物，在岩浆尚未固结前就已经开始。本文以湖南柿竹园钨多金属矿床为重点，结合黄沙坪、瑶岗仙等矽卡岩矿床研究成果，阐述矽卡岩演化与浆液过渡态流体的关系。 1 湖南柿竹园钨锡多金属矿地质简述 1.1 地层及花岗岩
柿竹园钨多金属矿床位于湖南省郴州市东南郊，地理坐标：N25°44′17″、E113°10′7″。已探明地质储量(金属量)：WO3 80万吨、锡40万吨、铋20万吨、钼10万吨。矿田内出露地层主要为泥盆系中、上统，少量震旦系变质石英砂岩。其中，泥盆系中统跳马涧组(D2t)为杂色厚层状中细粒石英砂岩夹粉砂质页岩，棋子桥组(D2q)为中厚层灰岩夹白云岩，是铅锌矿床的主要赋矿围岩。泥盆系上统佘田桥组(D3s)为深灰色薄层至中厚层泥质条带灰岩，上统锡矿山组(D3x)下段为厚层灰岩。
矿田内发育多期岩浆活动，各类花岗质岩脉众多，少量辉绿岩脉。本文大体将区内酸性岩浆活动分为三大类，第一类为灰色中粗粒碱长花岗岩(Ⅰ)，构成千里山岩体，面积约7km2，中细粒似斑状或等粒状结构，中心相较粗，含少量钾长石斑晶，前人定名为中细粒黑云母花岗岩(王昌烈等，1987)。经岩矿鉴定和系统电子探针分析，长石均为碱性长石(祝新友等，2012a)，其中钠长石An=0.11~4.27，16个分析数据平均值为1.36。岩体顶部接触带发育似伟晶岩边、伟晶岩析离体以及块状云英岩(矿体)。花岗岩年龄152±2Ma(锆石SHRIMP; Li et al., 2004)~152±9Ma(锆石SHRIMP; 毛景文等，1995)，与南岭地区大多数钨矿区成矿花岗岩的年代一致。
第二类为NE向分布的白色细粒碱长花岗岩(Ⅱ)岩枝或岩脉，地表出露少，主要分布于岩体附近，走向NE60°±。其中岩枝宽达15~20m，向上部变窄，大约在603m中段以上的矽卡岩中尖灭。岩枝与千里山碱长花岗岩体完全过渡，无穿切关系。与主岩体相比，岩枝SiO2更高，更加富含挥发份，其中含石榴子石、萤石、黄玉、黑钨矿、白钨矿等矿物。钠长石An为0.00~5.30(平均1.62)。局部见有隐爆角砾，角砾和胶结物均为细粒花岗岩，角砾形态不规则状，变形拉长，胶结物呈灰-深灰色，富含萤石、黝锡矿、毒砂、黄铁矿等矿物，这种隐爆角砾岩是在岩浆未完全固结的情况下形成的。岩枝两侧矽卡岩规模大，矿化品位较高(宋学信和张景凯，1990)。花岗质岩脉与岩枝相似，脉宽一般<1m，很多脉体边部发育钾长石-萤石-石英边，宽10~30cm。
在东坡、野鸡尾以及杮竹园矽卡岩中，局部发育有石英斑岩，呈不规则状，强烈硅化、绢云母化，原岩结构大部分被破坏，含有不同程度的钨钼矿化，是酸性岩浆进一步分异的结果，其外围的锡多金属矿、铅锌矿较发育。
第三类酸性岩浆活动为花岗斑岩(Ⅲ)，呈NE向岩墙或脉群贯穿矿区，向西南延至骑田岭岩体北东端(王昌烈等，1987)。脉群切穿千里山岩体、矽卡岩以及铅锌矿体等，属成矿期后产物。坑道内花岗斑岩岩墙宽6~10m，走向NE 50°~60°，倾向SE，倾角80°±。岩墙中见有中粒二长花岗岩捕虏体和矽卡岩角砾。斑状结构，基质微细粒，其中斜长石An=15.41~38.34，平均23.85。
1.2 矿化特征
柿竹园矿区主要矿化类型为矽卡岩型，少量块状云英岩型，在矿床外围泥盆系灰岩中发育大规模的脉状铅锌矿。其中杮竹园矽卡岩年龄151±3.5Ma(辉钼矿Re-Os; 李红艳等，1996)、149±2Ma(石榴子石、萤石Sm-Nd; Li et al., 2004)，位于西侧的金船塘钨锡多金属矿(图 1)年龄为158.8±6.6Ma(辉钼矿Re-Os; 刘晓菲等，2012)。
 | 图 1 柿竹园矿区矿产地质简图(据湖南省地质矿产局湘南地质队，1984①) Fig. 1 Asimplified geological map of the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
矽卡岩围绕千里山岩体接触带分布，其中柿竹园矽卡岩规模最大，长1000~1200m，宽600~800m，最大出露标高900m，东坡蛇形坪探测的最低埋深标高300m。矽卡岩与下部碱长花岗岩(Ⅰ)相接，界线明显，向上以网脉状矽卡岩化大理岩与上部大理岩渐变(图 2)。矽卡岩中发育密集的碱交代网脉，前人将之称为“云英岩网脉”(王昌烈等，1987; 王书凤和张绮玲，1988; 毛景文，1997; 毛景文等，1998; Lu et al., 2003; Mao et al., 1996)，这些脉体的密集程度与矿化密切相关，正因为如此，柿竹园矿床的成因类型也一度被称之为“云英-矽卡岩复合型钨钼铋矿床”(杨超群，1980; Mao et al., 1996)。
 | 图 2 柿竹园矿区IX横剖面地质简图(据湖南柿竹园有色金属有限责任公司，2009①) Fig. 2 simplified map of the geological section IX in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
按照矿物组合和空间分布特点，杮竹园的矽卡岩大体可分为符山石(石榴子石)硅灰石矽卡岩和石榴子石透辉石矽卡岩两类。前者基本无矿化，主要分布于矿区外围或残留于石榴子石矽卡岩中，其中保留有交代大理岩残留的条带，形成于隐爆发生之前，被石榴子石矽卡岩脉穿插。后者为杮竹园的主要矿体，普遍含有不同程度的钨、钼、铋、锡、萤石等矿化，矿化的强度与矽卡岩中碱交代脉的强度和规模有关。靠近花岗岩枝(Ⅱ)发育部位，碱交代脉密集，矿化质量相对好。
按矽卡岩化程度不同分为块状矽卡岩和网脉状矽卡岩。块状矽卡岩紧邻岩体，其中广泛发育碱交代网脉，是柿竹园矿床的主要矿化类型，其中大部分矿块的钨、钼、铋、锡、萤石等都达到共生矿水平，萤石含量一般都在20%以上。网脉状矽卡岩化大理岩分布于外侧，矿石品位相对较低，石榴子石主要沿碱交代网脉两侧分布，网脉密度相对低。垂向分带较明显，大体表现为下部富钼、钨，上部富铜锡。
矽卡岩的矿物组合复杂，主要脉石矿物包括石榴子石、单斜辉石、符山石、硅灰石、绿帘石、褐帘石、电气石、阳起石、钾长石、斜长石、石英、白云母、黄玉等，矿石矿物包括磁铁矿、白钨矿、黑钨矿、萤石、辉钼矿、辉铋矿、自然铋、锡石、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黝铜矿、黄铜矿等。 1.2.2 块状云英岩型矿化
块状云英岩型矿体分布于470~490m中段，长、宽约150m，厚5~30m，楔型状位于岩体顶部与矽卡岩之间，上、下界线较明显(图 2)。主要矿物组合为钠长石、钾长石、白云母、石英、萤石、黄玉、方解石以及矿石矿物白钨矿、黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、自然铋等。少量云英岩脉状分布于岩体附近的矽卡岩中，被花岗岩脉(Ⅱ)和碱交代脉切断，因此云英岩要略早于岩脉、碱交代脉和矽卡岩。
1.2.3 铅锌矿化
铅锌矿床主要分布于矽卡岩矿床的外围，在千里山岩体NE、SW方向均发育多处较大规模的铅锌矿，如纵树板、东坡、野鸡尾等。矿体多呈脉状产于灰岩中，少量呈不规则囊状产于矽卡岩中，主要矿石矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿等。铅锌矿床属矽卡岩成矿系统的一部分，是硫化物阶段的产物。大多数矽卡岩型锡钨矿床外围均存在铅锌矿化，如黄沙坪(祝新友等，2012b)、广西大厂(陈毓川等，1989)、云南个旧(庄永秋等，1996)等。
2 碱交代脉地质特征
矽卡岩中的脉体，大体可分为花岗岩脉、碱交代脉和云英岩脉3类，其中，云英岩脉很少，形成早于岩脉；花岗岩脉、岩枝呈NE向分布，前已述及。主要脉体呈网脉分布于矽卡岩中，含大量钾长石、萤石、黑钨矿、白钨矿等，本文将称之为碱交代脉。在矽卡岩中，碱交代脉越密集，矿化品位越好，矿体规模越大。
2.1 碱交代脉产出特征与矿物组合
碱交代脉是杮竹园矽卡岩中最主要类型的脉体，呈不规则网脉状，分布于矽卡岩中，不进入花岗岩岩体。脉宽一般<0.5m，岩体附近的脉体更加密集，宽度略大，脉体不规则，走向无明显的方向性，NE向稍多。根据脉体中不同的矿物组合，大体可划分出两个阶段，二者连续。
2.1.1 早阶段碱交代脉
早阶段碱交代脉分布范围广，在块状矽卡岩中多呈残留状，遭受后期强烈热液蚀变，在外侧网脉状矽卡岩化大理岩中保存相对完整，宽一般<10cm，少量较宽达到50cm。碱交代脉是形成石榴子石、透辉石矽卡岩的主要供给系统，与矽卡岩的形成密切相关。脉体成分和两侧蚀变因距离岩体位置而有所不同。
在矿床下部紧靠岩体的385m中段(岩体顶部20m范围内)，碱交代脉具有某些花岗岩脉的性质，蚀变强烈且其中富含钾长石、萤石、磁铁矿等矿物，钠(斜)长石含量较岩体低，An=7.35~10.06。稍远离岩体的470~490m中段(岩体外侧200m范围内)，穿插于大理岩中的早阶段碱交代脉两侧发育石榴子石边(图 3a)。脉体及两侧发育钾长石化(图 3b)，中央发育有花岗岩脉(图 3c，d)，边部发育钾长石-萤石-石英边(图 3c，d)。花岗岩脉与早阶 段碱交代脉具有演化过渡特点，当出现钾长石-萤石边且变厚时，逐渐转变为碱交 代脉。
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图 3 早阶段碱交代脉地质特征 (a)碱交代脉(Kf-Q)两侧发育石榴子石(Gn)，外侧为白色大理岩(M)，部分矽卡岩化(SK-M)；(b)碱交代脉(Kf-F)中含肉红色钾长石(Kf)和萤石，两侧发育石榴子石(Gn)；(c)早阶段脉内发育分带，中央为花岗岩，边部为钾长石-萤石-石英(Kf+F)，钾长石-石英进入次级脉体，次级脉与主脉间无先后穿切关系；(d)主碱交代脉内花岗岩多，边部发育钾长石-萤石(Kf-F)边，次级碱交代脉的中央也发育小规模花岗岩，边部钾长石-萤石(Kf-F)边相对较宽，两级脉体无穿切关系 Fig. 3 Field photos of the early stage alkaline alteration veins in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
碱交代脉呈多级供给关系，先后穿切现象不明显。较大的脉体中花岗岩相对多，边部钾长石-萤石边相对薄。进入次级脉后，花岗岩含量相对少，而钾长石-萤石边相对厚(图 3c，d)。这种多级脉体的演化关系，最后演化为钾长石-萤石脉，成分相当于晚阶段碱交代脉。
早阶段碱交代脉以花岗岩中央为核心，向两边发育对称分带(图 4a，b)，自中央向外，分别为如下。
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图 4 碱交代脉的分带和内部结构 (a)早阶段碱交代脉的分带；(b)为图(a)的素描图：①白色细粒花岗岩、②石英-钾长石-萤石、③钾长石-萤石暗色边、SK-石榴子石矽卡岩、Py-黄铁矿脉；(c)碱交代脉中央花岗岩的花岗结构，斜长石(Pl)发育环带，结晶顺序斜长石→石英(Q)→钾长石(Kf)；(d)钨矿物(W)分布于石英粒间，与钾长石(Kf)共生.钨矿物以白钨矿为主，其中残留细粒不规则状黑钨矿；(e)钾长石分布于石英粒间，形成晚.白钨矿(Sch)、辉钼矿(Mo)与钾长石共生；(f)黑钨矿(W)疏状结构，被白钨矿(Sch)、萤石(F)交代，钾长石在晚期发生绢云母(Ser-Kf)化.(c-f)为单偏光下 Fig. 4 Photos showing the zonation and structures of the alkali alteration veins in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
(1)花岗岩带(图 4b①)。白色，细粒花岗结构，主要矿物为斜长石、钾长石、石英，少量浸染状分布的萤石、黑钨矿、辉铋矿、辉钼矿、黝锡矿、毒砂、闪锌矿等。斜长石发育环带状结构(图 4c)，An=8~22。主要矿物结晶顺序为：斜长石→石英→钾长石，萤石、黑钨矿等呈细粒浸染分散状，大体与钾长石共生(图 4d)，形成于岩浆晚期。
(2)石英-钾长石带(图 4b②)。出现于部分脉中，宽一般<10cm。细粒，石英他形粒状，含量60%~90%，钾长石分布于石英粒间，含量10%~20%，白云母<5%，萤石5%~15%。钨、钼矿物含量1%~2%，浸染状分布于石英粒间，与钾长石、白云母共生。钾长石结晶晚于石英，大部分沿石英粒间充填(图 4e)。
(3)钾长石-萤石-黑钨矿-磁铁矿带(图 4b③)。分布于碱交代脉的边部，宽一般<20cm，具有明显的热液交代结构特点。钾长石30%~50%、萤石15%~45%，石英、白云母少量。黑钨矿呈疏状分布于脉体边部，大部分已被交代蚀变成白钨矿(图 4f)。
(4)矽卡岩(图 4b-SK)。分布于脉体外侧，主要矿物为石榴子石、透辉石，少量阳起石，其中含有浸染状的萤石10%~30%、磁铁矿<10%。
各带之间完全过渡，尤其是碱交代脉内的各相分带，界线不明显。
2.1.2 晚阶段碱交代脉
晚阶段碱交代脉不规则网脉状广泛分布于矽卡岩中(图 5a)，是矽卡岩演化至退变质阶段的产物。脉宽30~50cm，脉体性质表现为钾长石-石英-萤石脉。磁铁矿主要浸染状分布于两壁及外侧，在脉体两侧形成黑边(图 5a)，脉边部或末稍常见绿帘石与磁铁矿共生(图 5b)。矿石矿物包括白钨矿、辉钼矿、辉铋矿、自然铋、锡石等，细粒浸染状分布于萤石、石英和钾长石粒间，少量呈细脉浸染状分布于脉体两侧的矽卡岩中，交代石榴子石和透辉石。
晚阶段碱交代脉不发育中心相花岗岩，分带相对简单，自中心向外，分别为：(1)钾长石-萤石-白钨矿-锡钼铋矿物带；(2)磁铁矿化带；(3)绿帘石化带；(4)萤石-阳起石矿化带。
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图 5 晚碱交代脉的内部结构和地质特征 (a)晚阶段碱交代脉，钾长石萤石脉两侧发育磁铁矿黑边；(b)碱交代脉穿切石榴子石矽卡岩，脉边部发育绿帘石、磁铁矿 Fig. 5 Field photos of the late stage alkali alteration veins in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
千里山岩体的样品取自岩体中部-490矿区一线的剖面(杮竹园沟)，岩体边部的花岗岩以及岩枝、岩脉、矽卡岩、似伟晶岩、云英岩等取自490矿区不同中段。样品成分分析在核工业北京分析测试中心完成，主量成分分析方法为X荧光光谱法(固体样)，仪器型号为AB104-L X射线荧光光谱仪，执行标准GB/T 14506.14—2010；氧化亚铁量测定执行标准GB/T 14506.28—2010。微量元素成分分析方法为ICP-MS，王水溶样，执行标准GB/T 14506.30—2010。电子探针分析设备为JXA-8100电子探针分析仪，执行标准GB/T 15074—2008。流体包裹体研究主要在北京矿产地质研究院成矿流体实验室完成。
2.2.1 主量和微量元素
千里山岩体岩性为碱长花岗岩，富SiO2、Al2O3、低CaO、TiO2等(表 1)，同时富集Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素以及部分大离子亲石元素Rb、Cs和挥发性元素Li、Be，亏损Ba、Sr、P、Ti、Th等元素，与南岭地区钨矿有关花岗岩相似(祝新友等，2012a)。相比之下，取自杮竹园矿区岩体边部的样品CaO、TiO2等含量有所增高，成矿元素W、Bi、Mo及Cu、Pb、Zn以及Sr、Ba等元素含量增高，这些元素含量自岩体→岩体边部→NE向岩枝岩脉→碱交代脉核部花岗岩→矽卡岩逐渐增高，显示出成矿元素向热液中富集，且受到碳酸盐岩围岩的影响。
千里山岩体、岩枝及碱交代脉中央的花岗岩REE配分曲线相似，呈强烈分异的“V”型，“四分组效应”明显(图 6)。其中，岩枝与碱交代脉中的花岗岩最接近，显示二者继承性演化的关系。块状云英岩ΣREE较大，“四分组效应”更明显，其中挥发份含量更高。矽卡岩富集LREE，REE配分曲线呈右倾斜型，Eu负异常明显，显示形成矽卡岩的物质受岩浆与地层共同影响。
 | 图 6 柿竹园矿床花岗岩、碱交代脉、云英岩、矽卡岩的REE配分 Fig. 6 REE distribution patterns of granite，skarn and greisen in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
对30余件花岗岩、岩脉、碱交代脉样品中的钠/斜长石开展电子探针分析133个点(数据表略)，其An值呈规律性变化(图 7)。千里山岩体的钠长石An＝0.11~4.93(13，点数，下同)，平均1.15，靠近岩体边部的样品An值偏高；云英岩样品为0.56~4.27(4)，平均2.21；NE向岩脉为0.00~5.30(18)，平均1.62；蚀变花岗岩及边部出现钾长石萤石边的岩脉为0.49~32.49(17)，平均13.03；碱交代脉中部花岗岩为7.24~73.56(53)，平均15.20。在矽卡岩中的少量斜长石An值更高，往往出现中长石或培长石，刘惠芳和陆琦(2008)在金船塘的矽卡岩中还发现培长石和钙长石，An=71.8~96.5。
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图 7 不同产状钠 1-花岗岩；2-云英岩；3-花岗岩脉；4-蚀变花岗岩细脉；5-矿化花岗岩脉(边部有钾长石萤石边，薄)；6-花岗岩-碱交代脉(边部钾长石萤石边，厚)；7-碱交代脉/矽卡岩；8-花岗斑岩；9-花岗斑岩中的捕虏体 Fig. 7 An values of plagioclase of various occurrences |
矿床中斜/钠长石成分随产状的不断变化，即从岩体内→岩体边部→岩枝岩脉→碱交代脉→矽卡岩，An值不断增高，说明岩浆成分受碳酸盐岩围岩的同化混染作用不断增强，这种成分的改变不仅仅是围岩蚀变的结果，也与岩浆成分的不断改变有关。这种同化混染现象也表现在瑶岗仙和尚滩、黄沙坪等矽卡岩型钨矿床中(祝新友等，2012b)。
2.2.3 流体包裹体特征
前人在研究杮竹园流体包裹体时，于石榴子石中发现大量熔融包裹体(赵劲松等， 1996，2007)。本文对矽卡岩及早阶段碱交代脉核部花岗岩的研究，也发现很多富流体的熔流包裹体。图 8a为条带状符山石硅灰石矽卡岩中符山石内的熔流包裹体，图 8b为碱交代脉核部花岗岩中石英内的熔流包裹体，部分包裹体的流体部分富含CO2。这种熔流包裹体在与石榴子石共生的矽卡岩阶段萤石中也广泛存在，并共存一些含石盐的流体包裹体，同时发育有沸腾包裹体组合。晚阶段碱交代脉及退变质氧化物阶段温度、盐度降低，其萤石内流体包裹体中常见方解石子晶。
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图 8 矽卡岩及碱交代脉中的熔流包裹体 (a)条带状符山石硅灰石矽卡岩中符山石内的熔流包裹体；(b)碱交代脉核部花岗岩中石英内的熔流包裹体 Fig. 8 Fluid and melt inclusions in skarn and alkali alteration veins in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
早阶段与晚阶段碱交代作用过程是连续的，早阶段碱交代脉体靠近岩体，其中岩浆岩成分较多，随着远离岩体或进一步演化，脉体中花岗岩成分减少，钾长石-萤石边比例增加。原生钨矿物是黑钨矿，疏状分布于脉边部。石榴子石、透辉石大量分布于脉体两侧，交代大理岩。晚阶段碱交代脉体中不发育花岗岩，主要矿物是钾长石、石英和萤石、磁铁矿等。磁铁矿、白钨矿大量出现是这一阶段的重要标志。
碱交代脉的演化与矽卡岩的发育相对应，早阶段碱交代脉两侧发育强烈石榴子石、单斜辉石蚀变；晚阶段碱交代作用代表了硅酸盐向硫化物阶段演化的一个重要转折，大体对应退变质矽卡岩阶段和氧化物阶段。
 | 表 1 杮竹园矿床主要类型岩石主量(wt%)与微量(×10-6)元素成分 Table 1 Major(wt%) and trace(×10-6)element concentrations of the major types of rocks in the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
花岗岩-云英岩阶段 云英岩是岩浆液态分离的结果，分布于岩体顶部，与似伟晶岩共生。此阶段岩浆和云英岩并未固结结晶，部分云英岩呈脉状穿插于大理岩中，被花岗岩脉和早阶段碱交代脉所截，形成早于矽卡岩(图 9)。
 | 图 9 柿竹园矿床矿物组合与成矿阶段 Fig. 9 FluidMineral assemblages and mineralization stages of the Shizhuyuan ore deposits，Hunan Province |
早矽卡岩阶段 以条带状符山石-硅灰石矽卡岩为代表。条带与大理岩的沉积条带过渡，其中穿插着碱交代脉和石榴子石网脉，说明符山石硅灰石矽卡岩形成于大规模隐爆作用之前，早于碱交代脉和石榴子石辉石矽卡岩。
矽卡岩阶段 形成大规模网脉状、块状石榴子石辉石矽卡岩。矽卡岩的形成与早阶段碱交代网脉密切，属于该类脉体两侧的围岩蚀变。
广泛的网脉状构造是大规模隐爆的结果，碱交代网脉不进入岩体，而岩浆沿碱交代脉发育。同时，岩体边部局部发育的隐爆角砾岩中，花岗岩角砾拉伸变形，胶结物亦为花岗岩。这些特点都显示隐爆作用发生时岩浆岩并未完全固结。
退变质氧化物阶段 是矽卡岩阶段的延续，为主要成矿阶段，形成大量的含水硅酸盐矿物阳起石、绿帘石和氧化物石英、磁铁矿，以及钨、锡、铋、钼、萤石等矿物。
硫化物阶段 在矽卡岩中形成一些不规则囊状硫化物矿石，在矽卡岩外围灰岩中形成铅锌矿、铅锌银矿。
成矿期后，在近SN向辉绿岩脉之后，发育有NNE向的萤石石英脉，其中含有浅黄色闪锌矿。 3 讨论 3.1 碱交代脉的性质——浆液过渡态流体
前人的研究以及矿山地质人员均将杮竹园的碱交代脉定义为“云英岩脉”。实际上，杮竹园矿床中严格意义上的云英岩脉很少，在矽卡岩及矽卡岩化大理岩中的绝大部分脉体内，不含黄玉，不含或含很少量的白云母，石英含量也不多，主要矿物组合为钾长石、萤石，次为石英、磁铁矿、黑钨矿等，明显不同于典型云英岩。参考中国地质科学院赵一鸣先生的意见(赵一鸣，1990; 赵一鸣等， 1983，2002)，本文作者将柿竹园的这类脉体称之为碱交代脉。
碱交代现象常见于很多矽卡岩型矿床中(赵一鸣，1990; 赵一鸣等， 1983，2002)，在邯邢地区、长江中下游地区(花林宝等，2010)等矽卡岩型铁矿、铜矿床中均常见，大多数矿床的碱交代作用分布于内接触带岩体一侧，包括钠交代和钾交代等。碱交代作用与浆液分异晚期热液作用有关。
矽卡岩型锡钨多金属矿床的碱交代作用常见，包括黄沙坪、瑶岗仙和尚滩、新田岭等钨矿床中均不同程度发育，在云南个旧锡矿床也有发现(庄永秋等，1996)，主要呈细脉状分布于矽卡岩中。大部分矿床的碱交代脉脉宽一般<1cm，脉中央无花岗岩，脉体宽度和分布的广度远不及柿竹园，但其他特征与杮竹园晚阶段碱交代脉相似，富含钾长石、萤石、白钨矿、辉钼矿等，脉边部两侧发育磁铁矿黑边。
早阶段碱交代脉体的中央发育细粒花岗岩，具花岗结构，属于岩浆作用产物。其结晶顺序为斜长石→石英→钾长石，不同于正常的Bowen结晶序列(斜长石→钾长石→石英)。脉体边部以石英、钾长石、萤石、黑钨矿为主，表现为热液作用的结构特点，这种岩石组构显示其形成于浆液过渡态流体。同时，在石榴子石、萤石以及碱交代脉体的石英中均发育大量熔融包裹体或熔流包裹体，是浆液过渡态流体最直接的证据。
碱交代脉体与岩脉(Ⅱ)或岩体(Ⅰ)间呈过渡连通关系，无穿切现象，不进入岩脉(Ⅱ)或岩体(Ⅰ)。从岩体(Ⅰ)→岩枝、岩脉(Ⅱ)→碱交代脉，以及随着远离岩体，脉内的花岗岩浆组分越来越少，热液矿物越来越多。这些特点说明，形成碱交代脉的流体并非简单的高温热液，而是介于岩浆和热液之间的浆液过渡态流体，热液流体主要沿岩体、岩脉或碱交代脉边部上升流动，交代脉内的花岗岩和外侧的大理岩或矽卡岩，在脉体边部形成钾长石-萤石-石英-磁铁矿组合，在脉体外侧形成石榴子石透辉石矽卡岩，并在晚阶段交代矽卡岩矿物。
早在20世纪80年代，夏卫华等(1989)、林新多等(1986)、张德会(1988)、王联魁等(1983)等就已提出过浆液过渡态流体的概念，其与岩浆液态分离概念密切相关。夏卫华等(1989)对瑶岗仙黑钨矿矿床的研究认为形成含钨石英脉是一种粘度较大、成分以SiO2为主的浆-液过渡性流体，林新多等(1986)进一步提出上液下浆的垂向分带。张德会(1988)也认为石英脉属于花岗岩岩浆液态分离的结果。矽卡岩的石榴子石中常见熔融或熔流包裹体，如长江中下游的一些铜、铁矿(赵斌等， 1995，2002; 花林宝等，2010; 肖新建等，2002; 李秉伦等，1983; 杜杨松等，2012)，在海南石碌铁矿(赵劲松等，2008)、杮竹园矽卡岩(赵劲松，2007)的石榴子石和石英中，也发现大量的岩浆熔融包裹体，在杮竹园“云英岩脉”的石英中还发现富液相的熔融包裹体，进一步指示形成碱交代脉的流体富挥发分熔浆的性质。
碱交代作用主导和制约矽卡岩的形成与演化，大部分石榴子石化蚀变作用沿早阶段碱交代脉的两侧发生，大规模矽卡岩的形成正是密集网脉状碱交代作用的结果。这种现象也见于加拿大Cantung矽卡岩型钨矿，以往被认为属成矿前或成矿后的长英质岩脉(Aplite Dykes)(Bowman et al., 1985; Rasmussen et al., 2011)与矽卡岩化密切相关，长英质岩脉可过渡为石榴子石矽卡岩脉，两侧发育矽卡岩化，被认为是钨的主要供体，与成矿作用密切相关(Rasmussen et al., 2011; Yuvan et al., 2007)。
3.2 浆液过渡态流体强烈富集挥发份和成矿物质
岩浆液态分离广泛见于超基性岩浆中(翟裕生等，2011)，是Cu-Ni硫化物矿床成矿的重要机制，在过钠质的辉石正长岩、碱长花岗岩(或钠长石花岗岩)中均可出现(Ferreira et al., 1994; Rajesh，2003)。浆液过渡态流体往往是岩浆液态分离作用的产物，通过液态分异，酸性岩浆分离成富硅酸盐相熔浆和富挥发分熔体(Veksler et al., 2002)。实验岩石学研究也证明，液态分离可导致B、Na、Fe等富集于富水相熔体中(Veksler，2004; 朱永峰等，1995)，B含量可高达5%(Veksler and Thomas， 2002; Thomas et al., 2003)。
在杮竹园矿床中，岩浆液态不混溶现象较为普遍，包括岩浆中的云英岩包体、似伟晶岩边或似伟晶岩包体、块状云英岩以及碱交代脉等。云英岩析离体见于南岭地区很多钨矿床的致矿碱长花岗岩中，如瑶岗仙(祝新友等，2013)、大吉山(王联魁和黄智龙，2000)、湘源(王京彬，1990)等，其中可含有极高含量的W、Mo，在杮竹园的岩体中发育较少。似伟晶岩广泛发育于岩体边部接触带，宽10~30cm，似伟晶岩析离体体分布无规律，形态不规则，其中伴随有细粒碱长花岗岩，这也是广西栗木等矿床中常见的现象。块状云英岩中富含钨钼矿化，热液交代结构叠加在花岗结构之上，矿物共生组合与瑶岗仙矿区的云英岩包体及岩体顶部的云英岩脉相似，也是岩浆液态分异的产物。似伟晶岩是液态分离形成的富钾单元(王联魁等，1997)，挥发分含量较少，W、Mo含量较低。块状云英岩和碱交代脉是钨锡铋钼矿物的主要载体，是主要的成矿和控矿因素，前者直接形成矿体，后者控制着矽卡岩的发育和成矿作用。
最近的研究已经发现，南岭矿带钨矿区致矿花岗岩岩体，包括千里山岩体均为碱长花岗岩(祝新友等，2012a)，其中钠长石An<5。这种含两种碱性长石的碱长花岗岩形成于强烈富水富Li-F的岩浆体系，在岩体的顶部附近易发生液态不混溶分离作用(Veksler，2004)，Li-F挥发分及成矿物质强烈向富水熔体中富集(祝新友等，2013)。
形成碱交代脉的浆液过渡态流体是液态分异形成的富钾富水端元，富含成矿物质，流体沿岩体(Ⅰ)或岩枝(Ⅱ)边部流动并进入隐爆作用形成的网状裂隙，形成花岗岩脉或碱交代脉。这一过程中碳酸盐岩围岩提供的Ca参与导致花岗岩脉和碱交代脉中钠(斜)长石An值不断提高，从岩体和岩枝的钠长石、岩脉的更长石至早阶段碱交代脉的中长石或培长石，在晚阶段碱交代脉的流体包裹体内出现方解石子晶(另文)。流体流动的路径或迁移过程为：岩体(Ⅰ)→岩枝(Ⅱ)→岩脉或碱交代脉，随着远离岩体(Ⅰ)这一供给源，流体或脉体中岩浆组分逐渐减少，热液挥发份逐渐增多，形成庞大的树枝状供给——成矿系统。
3.3 矽卡岩的成岩成矿作用开始于岩浆结晶晚期
传统成矿理论认为，锡钨多矿金属矿是花岗岩岩浆期后热液作用的产物，成矿始于岩体结晶固化之后(袁见齐等，1985; 陈骏和王鹤年，2004)。浆液过渡态流体的研究揭示，碱长花岗岩岩浆演化→热液成矿作用过程是连续的，岩浆的液态分离已经导致成矿物质及挥发份高度富集于富水熔体单元，碱交代脉形成时岩浆并未固化。
在杮竹园矿床中，岩枝、岩脉(Ⅱ)与岩体(Ⅰ)之间完全连续过渡，碱交代脉与岩脉(Ⅱ)之间也是过渡的，只是碱交代脉的热液矿物更多。各级碱交代脉体是连通的，不存在明显的穿切关系。碱交代脉不穿插进入碱长花岗岩体(Ⅰ)或岩枝(Ⅱ)，岩体与矽卡岩界线明显，但又不切断碱交代脉，脉与岩体是连通的且有供给生长的关系。岩枝(Ⅱ)与碱交代脉以及各级碱交代脉之间的关系都是如此。
规模巨大的隐爆作用形成范围广泛的碎裂岩、角砾岩及网脉等。这种碎裂、角砾、网脉等现象在岩体(Ⅰ)中几乎毫无踪迹，只在岩枝(Ⅱ)中局部发育角砾岩，且角砾已经变形，胶结物为富含硫化物的岩浆岩，这也进一步说明隐爆作用发生于岩体固结之前。这些现象说明，岩浆固结之前，不仅发生大规模的液态分离作用，矽卡岩化已经大范围开始了，包括符山石-硅灰石化，也包括石榴子石-透辉石化。
碱交代脉的演化过程，也表现为浆液过渡态流体从以岩浆为主逐渐向以高温热液为主演化的过渡过程。早阶段碱交代脉体中央发育岩浆岩，晚阶段碱交代脉完全呈现为热液作用的性质。
锡钨多金属矿床成矿作用从岩浆至热液的连续过程已有很多的研究与认识( Sanderson et al., 2008; Landis and Rye， 1974; Pollard and Taylor， 1986; Heinrich， 1990，1995; Roberts et al., 1998)，在加拿大Cantung矽卡岩型钨矿(Rasmussen et al., 2011)、葡萄牙Panasqueira(Kelly and Rye， 1979)等矿床的研究，均发现一些岩浆→热液连续演化的线索。
3.4 南岭矽卡岩型矿床的成矿演化过程与成矿模型
杮竹园矿床的成因与成矿系统研究成果很多(杨超群，1980; 王昌烈等，1987; 王书凤和张绮玲，1988; 毛景文等，1998; 陈骏，1993; 刘义茂等， 1995，1997; 於崇文等，2003; Lu et al., 2003；等等)。这些研究确立了柿竹园的矽卡岩成因，提出千里山岩体的深度分异与多期次岩浆活动、充足及不断供给的矿源及挥发份、有利的构造部位、云英岩及脉体的叠加，等等有利条件促成了巨量金属物质的堆积。
杮竹园矿田矽卡岩型钨锡矿化规模巨大，矿化特点与湘南地区其它矽卡岩型矿床如黄沙坪、瑶岗仙等相似。花岗斑岩墙穿切铅锌矿体，与瑶岗仙钨矿晚阶段花岗斑岩脉相当。瑶岗仙钨矿三个阶段花岗岩锆石SHRIMP年龄为155~158Ma，在误差范围之内(李顺庭等，2011)。成矿作用与岩浆作用年龄基本一致，铅锌矿应该是矽卡岩成矿体系的一部分，形成时间略早于花岗斑岩岩墙。不同类型矽卡岩、碱交代脉及矿化特点的研究初步清理出杮竹园矿床的成矿作用过程如下。
3.4.1 岩浆侵入-块状云英岩-热变质作用及隐爆作用阶段(图 10a)
千里山岩体侵入，岩浆发生强烈液态不混溶分异作用，在岩体顶部接触带附近形成块状云英岩型矿化、似伟晶岩边和似伟晶岩包体。分异形成的富含挥发份的岩浆沿NE向断裂裂隙进入围岩形成岩枝、岩脉(Ⅱ)。
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图 10 南岭矽卡岩型矿床成矿模型示意图 Ⅰ-碱长花岗岩体；Ⅱ-碱长花岗岩枝；Gr-块状云英岩；SK-矽卡岩；SK-M-矽卡岩化大理岩；PbZn-铅锌矿体 Fig. 10 Ore genetic model of skarn type ore deposits in the Nanling range of South China |
灰岩经热变质作用转变为大理岩，早期矽卡岩化作用形成条带状符山石-硅灰石矽卡岩，这一过程会释放大量CO2，CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2，导致体系压力增大。根据对岩枝及早阶段碱交代脉核部花岗岩中的富含液相CO2的三相流体包裹体测量的成矿压力为1.5~2.4kbar(另文研究)，这一压力大大超过成矿深度的静岩压力，引起大规模的隐爆作用。隐爆导致上部的大理岩以及先期形成的矽卡岩广泛的碎裂和角砾岩化。在石榴子石、透辉石中的流体包裹体显示出沸腾的特征(黄伟林，1988)。
3.4.2 早阶段碱交代——石榴子石透辉石矽卡岩(图 10b)
碱交代作用制约着矽卡岩的形成与演化。浆液过渡态流体离开岩体(Ⅰ)或岩枝(Ⅱ)，沿隐爆裂隙进入大理岩以及早期形成的符山石-硅灰石矽卡岩，裂隙中央结晶形成花岗岩，边部形成钾长石、萤石等热液矿物，在脉体两侧形成大量的石榴子石、透辉石，密集的脉体使得石榴子石透辉石矽卡岩连成一片，形成大规模的矽卡岩(图 10的阴影部分)。而远离成矿中心地带，碱交代脉较稀疏，形成网脉状矽卡岩化大理岩。这一过程中，来自围岩的同化混染改变了流体的成分，流体中Ca含量不断提高，引起白钨矿的沉淀(Wood and Samson， 2000)。这不仅导致钠(斜)长石An值的升高，也导致流体包裹体中出现方解石子晶，这一过程也与双交代作用或渗滤交代理论相一致。
这一过程中形成少量中基性斜长石、绿帘石、磁铁矿、阳起石等，在碱交代脉体边部疏状生长板状黑钨矿。 3.4.3 晚阶段碱交代作用——钨钼锡铋成矿阶段(图 10c)
碱交代作用过程的继续。随着温度、压力的降低，大量大气降水参与到成矿体系中(黄伟林，1988)，形成绿帘石、阳起石等含水硅酸盐矿物。在碱交代脉边部，继续形成大量钾长石、萤石、石英；在脉体两侧绿帘石、阳起石交代石榴子石、透辉石，沉淀大量萤石、磁铁矿、石英、白钨矿等。在磁铁矿沉淀高峰过后，紧接着的是大量钨锡矿物的形成，包括白钨矿、辉钼矿、辉铋矿、自然铋、黝锡矿、锡石。这种早阶段、晚阶段矿化的特点与澳大利亚Kara矽卡岩型钨锡矿相似(Zaw and Singoyi， 2000)。
3.4.4 硫化物阶段(图 10d)
这里主要指铁铅锌硫化物阶段。主要矿物包括黄铁矿、磁黄铁矿、黝铜矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等，含少量白钨矿、萤石、方解石，形成块状硫化物矿石。在矽卡岩中呈不规则状囊状，在矽卡岩外围灰岩中多沿断裂裂隙充填呈脉状或不规则脉状，形成铅锌矿床，如东坡、枞树板、野鸡尾等，其中黄沙坪矿床铅锌金属资源储量达到200万吨以上。
4 结论
湘南地区及杮竹园矿床矽卡岩中发育的网脉主要是碱交代脉，是富Li、F碱长花岗岩岩浆经液态分异作用形成的浆液过渡态流体进一步演化的产物，其中富集挥发份和成矿物质。碱交代脉的发育主导和制约了矽卡岩的形成和演化。
岩浆结晶与矽卡岩形成是连续演化的过程，南岭矽卡岩型钨矿床并非简单的岩浆期后热液成因，矽卡岩成岩成矿作用在岩浆结晶晚期就已经开始了。隐爆作用发生时，浆岩并未固结，而此时矽卡岩化已经开始。
南岭矽卡岩型矿床的成矿演化过程与成矿模式，岩浆侵入发生热变质作用，早期的液态分异在岩体顶部形成似伟晶岩以及块状云英岩型矿体，接触交代首先形成符山石硅灰石矽卡岩，产生的CO2引起压力增高进而导致大范围的隐爆。岩浆液态分异产生的富钾富挥发份熔浆(浆液过渡态流体)沿隐瀑裂隙进入大理岩，两侧发生大规模的石榴子石透辉石矽卡岩化，并伴随着萤石、黑钨矿的沉淀。随着温度、压力的降低以及大气降水的参与，碱交代作用形成大量的萤石、磁铁矿、白钨矿、以及锡、钼、铋矿物的富集成矿。铅锌硫化物紧随矽卡岩作用之后，主要赋存于外围的灰岩中。
致谢 感谢湖南杮竹园有色金属工业公司谭艺发、王勇、李岩林等同行在野外工作中的大力支持；感谢中国地质调查局发展中心叶天竺研究员、中国地质科学院矿产资源研究所赵一鸣研究员和中国地质大学(武汉)蒋少涌教授在研究和论文成文过程中的指导和帮助；感谢审稿人的审稿意见；感谢多名研究生参与本项目工作。| [1] | Bowman JR, Covert JJ, Clark AH and Mathieson GA. 1985. The Cantung E zone scheelite skarn orebody, tungsten, Northwest Territories: Oxygen, hydrogen, and carbon isotope studies. Economic Geology, 80(7): 1872-1895 |
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