矽卡岩型钨矿床是世界和中国最重要的钨矿类型，为全球和中国提供了70%和60%以上的 钨储量(Kwak，1987；赵一鸣等，2012)。因此，矽卡岩型钨矿床的成矿机制一直是矿床学界 的研究热点。湘中地区以盛产锑矿闻名于世，已探明多处低温锑金矿床和矿点，据统计有 17 2处之多，其中包括著名的锡矿山超大型锑矿床和龙山大型锑金矿床等，仅锡矿山的锑矿 总储量达200多万吨，研究程度相对较高（马东升等，2002）。除此以外，在湘中及邻区发 现并探明了多处大中型层状钨矿床，与锑矿床相比，这些钨矿床的成矿机制研究相对较少 。
        虽然早期发现了曹家坝钨矿床，但直至2014年才提交勘探报告，资料显示该矿床的钨资源/ 储量7 .04万吨，平均品位0.37%，是目前湘中地区探明的最大钨矿床。曹家 坝钨矿区内未见岩浆岩 ，矿体呈似层状产于中泥盆统棋梓桥组灰岩与跳马涧组碎屑岩之间的硅钙界面附近，矿区矽 卡 岩非常发育。前人对曹家坝钨矿的成矿机制有过研究 ，如钱月卿等（1983）根据地质特 征等提出曹家坝钨矿为层控似矽卡岩型白钨矿床；毕承思（1987）认为曹家坝钨矿床与湖南 柿竹园、瑶岗仙、香花铺等钨矿床类似，提出曹家坝是产于泥盆系地层的岩浆热液钨矿床。 国际上对于层控矽卡岩钨矿的成矿机制一直存在很大争议，主要有喷流沉积和岩浆热液两种 主要主流观点（Kwak，1987），而矽卡岩矿物特征是确定矽卡岩矿床的成因类型的重要证据 之一（Meinert et al.，2005）。因此，本文选择曹家坝钨矿床为研究对象，开展钻孔编录 、显微特征和矽卡岩矿物成分的初步研究，结合金属矿物种类和成矿元素特征，探讨其成因 类型。
        湘中地区位于扬子地块与华南板块接触带，具有“二元"构造，由盆地和盖层组成。基底由 前 泥盆系变质、浅变质巨厚碎屑岩组成，主要分布于盆地边缘及内部次级隆起带；盖层由古生 代碳酸盐岩及碎屑岩系组成（马东升等，2002）。该地区的断裂构造发育，主要为北西向、 北北东向以及北东向断裂，许多矿床主要分布于北西向和北东向深大断裂带交汇处（刘鹏程 等，2008）。湘中盆地内部岩浆岩发育较少，但盆地边缘发育大面积的花岗质岩浆（图1） ， 已有测年资料显示它们主要为三叠纪复式岩体（Chen et al.，2007；Fu et al.，2015） 。湘中盆地除了著名的锑金矿床外，还探明了多个大中型钨矿床，如曹家坝大型钨矿床、杨 家山中型钨矿床和大源洞中型钨矿床等。
        曹家坝钨矿区内出露地层主要为第四系和泥盆系（图2），其中泥盆系主要包括佘田桥组、 棋梓桥组及跳马涧组地层。佘田桥组自上而下可分3个岩性段：第三段主要为灰_深灰色泥 质粉砂岩、粉砂质泥岩；第二段主要为灰黑色中厚层状含碳泥灰岩及含泥质灰岩；第一段主 要为黑色、黑灰色厚层状含碳硅质泥岩及深灰色含碳泥灰岩夹灰岩。棋梓桥组分为2个岩性 段：中上段主要为深灰色中厚层状粉砂质泥灰岩；下段主要为灰黑色中厚层钙质泥岩、粉砂 质泥岩、泥灰岩。跳马涧组分为2个岩性段段：上段主要为灰白色泥质粉砂岩夹薄层透镜状 灰岩、泥灰岩；下段主要为灰色石英粉砂岩、泥质粉砂岩夹多层石英砂岩。
        曹家坝钨矿区内的构造并不发育，以断裂为主，断裂规模不等，具有多期活动的特 点 。已探明钨矿体主要呈层状、似层状产出，走向北东，倾向北西，倾角45～55°。目前已探 明12个矿体，其中以Ⅶ和Ⅴ矿体为主，其次为Ⅷ、Ⅸ和Ⅲ矿体。Ⅶ矿体赋存于中泥盆统棋 梓桥组第一岩性段下部，走向长度1060 m，倾向延伸350～660 m，矿体品位w(WO 3)为0.10%～1.79%，平均0.39%，品位变化系数84%；Ⅴ矿体赋存于中泥盆统棋梓桥组 第一岩性段中部，走向长度1060 m，倾向延伸170～660 m，矿体品位w(WO₃) 0. 1%～1.26%，平均0.35%，品位变化系数71%；Ⅷ矿体赋存于中泥盆统跳马涧组第二岩性段 顶部，走向长度900 m，倾向延伸160～490 m，矿 体品位w(WO₃) 0.1%～1.03%，平均0.39%，品位
变化系数56%；Ⅸ矿体赋存于中泥盆统跳马涧组第一岩性段顶部，走向 长度300 m，倾向延伸420～570 m，矿体品位w(WO₃) 0.11%～1.54%，平均0 .41%，品位变化系数107%。
        曹家坝矿区围岩蚀变很复杂， 以矽卡岩化、角岩化、硅化、绿泥石化、绢云母化为主。矽 卡 岩化和角岩化与矿化的关系非常密切， 白钨矿体主要产于矽卡岩中（图2b）。硅化与成矿 关 系极密切， 主要呈石英脉产出， 宽度一般自1 mm至10 cm， 最宽0.3～0.5 m， 早阶段 石英呈 细粒与白钨矿及磁黄铁矿等共生， 晚阶段石英呈厚大宽脉状与绿泥石、方解石共生， 局 部见辉钼矿等矿物， 基本上不见白钨矿化。矿石矿物以白钨矿为主， 另有少量黄铁 矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铜矿、辉钼矿、辉铋矿等；非金属矿物包括石榴子石、辉石、绿帘 石、绿泥石、白云母、石英和方解石等。矿石结构主要为中_细粒结构、自形_半自形结构、 交代残余结构和填隙结构等；矿石构造主要有块状构造、浸染状构造和网脉状构造等。根据 野外观察和显微观察， 将曹家坝钨矿的成矿阶段初步划分为：矽卡岩阶段、退化蚀变 阶段和石英_硫化物阶段， 其中退化蚀变阶段和石英_硫化物阶段是主要的钨成矿阶段， 各 阶 段生成顺序见表1。矽卡岩阶段的矿物主要有钙铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铁辉石、 透辉石等；退化蚀变阶段为绿泥石、云母、绿帘石等含水矿物， 此阶段白钨矿呈细粒浸染 状产出， 少量充填于石榴子石颗粒之间（图3a）， 白钨矿与绿泥石、榍石共生（图3b ）；石英_硫化物阶段矿物主要有石英、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂、辉钼 矿、辉铋矿等，钻孔编录时常见白钨矿石英脉切穿早期矽卡岩和退化蚀变岩，白钨矿呈较大 颗粒产出，与白云母和黄铜矿、磁黄铁矿等金属硫化物共生（图3c、d）。
        在曹家坝钨矿床中，石榴子石和钙铁辉石矽卡岩矿物及绿泥石等退化蚀变矿物较发育，白 钨矿交代这些矿物，暗示矽卡岩在空间上和成因上与成矿有着密切的联系。Meinert (1 997) 提出多数矽卡岩钨矿存在矽卡岩矿物组合和成分的分带特征。本文根据对8号勘探线钻孔岩 芯系统编录，发现矿体主要产于矽卡岩中，矽卡岩强度与矿化强度成正比（图2b），矽卡岩 以石榴子石矽卡岩为主，在手标本上可 见明显的矿物分带，中间为石榴子石，外围以辉石为主（图4a），但剖面分带特征不明显， 详细分带特征需要进一步研究。下面分别介绍与钨矿密切相关的主要脉石矿物的特征。
石榴子石可以分为早、晚2个阶段（图4d）：
        （1） 早阶段的石榴子石分布广泛，多呈褐色，单偏光下常为浅褐色，正高_极高正突起， 切 面多呈六边形；正交偏光下有异常干涉色，可达Ⅰ级灰；粒径0.05～0.6 mm，多为半 自 形_自形、中_细粒结构，环带结构发育。早阶段石榴子石多与钙铁辉石等矽卡岩矿物共生（ 图4a），且往往被绿泥石、磁黄铁矿、黄铜矿等矿物交代（图5b、c），可以看到早阶段石 榴子石矽卡岩被后期石英白钨矿脉穿切（图4b）；
        （2） 晚阶段的石榴子石沿着早阶段石榴子石边 缘产出，并且交代早阶段石榴子石（图4d），背散射

图 3曹家坝钨矿主要矿物组合图      a. 白钨矿与石榴子石、辉石共生； b. 白钨矿交代绿泥石和榍石； c. 黄铜矿交代白钨矿 ，产于石英脉； d. 磁黄铁矿和黄铜矿交代白钨矿   Sch—白钨矿； Chl—绿泥石； Ttn—榍石； Ccp—黄铜矿； Py—黄铁矿； Po—磁黄铁矿  Fig. 3Representative photographs showing mineral assemblages in the Caojiaba t ungsten deposit      a. Scheelite associated with altered garnet and pyroxene； b. Coexistence of sch eelite，chlorite and titanite； c. Massive ore consisting of  scheelite，chalco pyriteand pyrite in the quartz vein； d. Coexistence of scheelite， pyrrhotite a nd chalcopyrite    Sch—Scheelite； Chl—Chlorite； Ttn—Titanite； Ccp—Chalcopyrite； Py—Pyrite ； Po—Pyrrhotite

(BSE)照片显示晚阶段石榴子石颜色相对前者颜色较浅，暗示它是晚阶 段石榴子石中铁的含量增加造成的。
        辉石是矽卡岩的主要组成矿物之一，曹家坝钨矿主要以钙铁辉石为主，多呈绿色或暗绿色（ 图4a、b），高正突起，有弱多色性；正交偏光下可见鲜艳Ⅱ级蓝、绿、黄等干涉色，常见 简单双晶，粒径一般在0.02～0.3 mm之间，多呈短柱状、自形_半自形结构，具有典型辉 石式 解理，横断面对称消光。辉石分布广泛，多与白钨矿等矿物共生（图4e），被后期绿泥石等 蚀变矿物交代（图5d）。
        绿泥石单偏光下主要为浅黄绿色至浅绿色（图3b、5c），呈自形_半自形细粒结构，集合 体可见蠕虫集合体、细小的鳞片状集合体，部分绿泥石呈细小的放 射状或叶片状产出；与白钨矿、黑云母、榍石等矿物共生（图3b、5a），交代早阶段 石榴子石和辉石等矿物（图5c、d）。
        本文在详细钻孔编录的基础上，挑选不同空间位置具有代表性样品，测试样品的取样位置、 矿石名称和矿物组成等见图2和表2。样品磨制成探针片 后先进行显微镜鉴定，其次挑选出不同产状和阶段 的石榴子石、辉石、绿泥石等矿物，在中国地质科学院矿产资源研究 所电子探针实验室进行电子探针分析，使用仪器型号为JXA_8230型电子探针，测试加速电压 为20 kV，电流为20 nA，束斑为5 μm，标样采用天然矿物或合成金属国家标准，分析误差 小于0.01%。
        曹家坝钨矿床18件石榴子石分析结果见表3。 鉴定出两个阶段石榴子石： 早阶段以钙铝榴石 （Gr_65～91）为主，其次为钙铁榴石（Ad_0～23），属于钙 铝榴石_钙铁榴石系列（Gr_65～91Ad_0～23Alm+Sps_1～11）；晚阶段石榴 子石以钙铝榴石（Gr_53～70）为主，其次为铁铝_锰铝榴石（Alm+Sp_17～29） ，属于钙铝榴石_铁铝_锰铝榴石系列（Gr_53～70 Alm+Sps_17～29 Ad0～10 ）（图6a）。晚阶段石榴子石较早阶段明显偏向于铁铝_锰铝榴石端员， 介于钙铝榴石和铁铝_锰铝榴石端员之间。这些不 同阶段成分变化特征与全球矽卡岩钨矿床特征类 似，即早阶段石榴子石倾向于富Al，晚阶段石榴子石相对富Fe（Einaudi et al.，1981；Me inert，1992）。
         曹家坝钨矿床7件辉石分析结果见表4。由表4可知，这些辉石以钙铁辉石为主，含少量透辉 石，属于典型的钙铁辉石_透辉石系列（图6b），硅灰石为50.12%～52.50%，顽火辉石为1 0.14%～16.65%，斜方铁辉石为32.97%～38.50%。

图 5曹家坝钨矿典型的退化蚀变矿物和交代现象      a. 白钨矿与绿泥石和黑云母共生； b. 雌黄铁矿和黄铜矿沿石榴子石裂隙面交代； c. 绿 泥石交代石榴子石； d. 绿泥石交代钙铁辉石Sch—白钨矿； Chl—绿泥石； Bt—黑云母； Grt—石榴子石； Po—磁黄铁矿； Ccp—黄 铜矿； Hd—钙铁辉石 Fig. 5Photomicrographs of typical retrograde minerals and metasomatic alterati on of the Caojiaba tungsten deposit      a. Scheelite associated with chlorite and biotite； b. Pre_ore garnet replaced b y pyrrhotite and chalcopyrite along the fissure；     c. Garnet partially replaced by chlorite； d. Hedenbergite partially replaced by chlorite aggregates      Sch—Scheelite； Chl—Chlorite； Bt—Biotite； Grt—Garnet； Po—yrrhotite； Cc p—Chalcopyrite； Hd—Hedenbergite

         曹家坝钨矿床5件绿泥石分析结果见表5。本文采用应用较为广泛的Fe_Si分类方案（Deer et al.，1962），对矿床中绿泥石进行分类投图（图7，Fe、Si原子数以28个氧原子为计算标 准），在Fe_Si分类图解中，这些绿泥石主要是富铁的铁镁绿泥石。绿泥石中w(TFeO) 变化范围为27.93%～38.87%，暗示热液晚阶段仍然较富铁质，这与前文 石榴子石晚阶段富铁的特征类似。
        Inous（1995）认为，在低氧逸度和低pH值的环境下有利于镁质绿泥石的形成，而在相对还 原的环境中则有利于富铁绿泥石的形成。曹家坝钨矿绿泥石Fe/(Fe+Mg)比值为0.60～0.79 （平均值0.72），绿泥石的这种成分特征指示其形成时热液流体具有还原性的特点。          已有资料显示，矽卡岩矿物特征是确定矿床类型的主要依据之一，对层状矽卡岩钨矿的成因 一 直存在很大争议，如美国Blacklite Prospect地区的层控矽卡岩白钨矿床，被认为是火山喷 流沉积形成的(Fulp et al.，1985）。本文研究的曹家坝层状矽卡岩钨矿的成因类型是否可 用矽卡岩矿物来确定呢？
曹家坝矿区早阶段石榴子石属于钙铝榴石_钙铁榴石系列，晚阶段石榴子石属于钙铝榴石_铁 铝_锰铝榴石系列，其端员组分的变化与世界范围内矽卡 岩型钨矿的石榴子石端员组分的变化比较相似 （图8a），但其钙铝榴石的含量相对高一些；辉石属于典型 的钙铁辉石_透辉石过渡系列，其中钙铁辉石含量为65.5%～77.4%（平均含量70%），与世 界范围内矽卡岩型钨矿中辉石的端员组分基本一致（图8b）。
        矽卡岩型矿床中的石榴子石常具有振荡环带结构，这种环带的成分变化反映了水岩反应特征 ，并能提供热液流体演化过程的重要信息（Jamtveit et al.，1993； Crowe et al.，2001 ；Smith et al.，2004）。曹家 坝钨矿区的石榴子石环带结构发育（图4c），其核部成分均 一，而边部环带结构明显，说明形成边部的外界条件与核部有所不同（王建等，2014）。为 了进一步了解石榴子石环带的元素组成变化，对部分具有明显环带结构的石榴子石从环带的 核部向边缘依次进行电子探针分析（表3）。分析结果表明，石榴子石的内环和外环的成分 有一定的变化，环带从核部向边缘Si元素含量变化不明显，而Fe、Al和Ca之间的替代关系十 分明显（图9），铁的含量由低到高，而铝和钙的含量却由高到低，FeO和Al₂O₃、CaO含 量呈相反的趋势，表明单颗粒环带发育的石榴子石从核 部到边缘其成分反映结晶过程中铁和铝、 钙的含量变化有一次或两次交替，而总体变现为核部相对富 Al和Ca、边缘富Fe的变化特征，以上特征表明石榴子石在结晶生长的过程中流体成分及物理 化学环境 是动态变化的。以上分析表明，曹家坝矽卡岩矿物 成分和组合类似于接触交代成因的矽卡岩型钨矿床，虽然 曹家坝钨矿区未见岩浆岩，但地球物理资料推测深部有隐伏岩体（钱月卿等，1983），本文 推测曹家坝矿区的矽卡岩可能是深部岩体侵位导致其岩浆流体对地层中的碳酸盐岩进行交代 作用的产物，曹家坝可能为远端矽卡岩钨矿床。当然这是初步认识，需要进一步研究。
        矽卡岩形成过程中的氧化还原环境和成矿流体的酸碱度对形成不同矿化类型的矽卡岩型矿床 具有重要的作用。矽卡岩矿物组成记录流体成分的演化，反映流体渗滤的影响程度，是判断 矽卡岩条件的有力证据之一（Meinert et al.，2005）。
        钙铁榴石和富Mg的透辉石常常形成于氧化环境，而钙铝榴石和钙铁辉石常常形成于还原环境 （Einaudi et al.，1981；Lu et al.，2003）。如加拿大西 北部的Yukon地区的还原型矽卡岩，包含丰富的含

图 8曹家坝钨矿床石榴子石(a)、辉石(b)的端员成分与全球矽卡岩型矿床的石榴子石和辉 石对比（底图据Meinert，1992） Fig. 8Comparison of garnet (a) and pyroxene (b) of the Caojiaba tungsten depos it with garnet and pyroxene in other skarn deposits in the world (base diagram after Meinert, 1992)

有亚铁离子的矿物，如钙铁辉石，钙铝榴石等（Einaudi et al.，1981） ；美国的Lost Creek氧化型矽卡岩，包含丰富的含有三价铁离子的矿物，如钙铁榴石等（Co llins，1977）。曹家坝钨矿床矽卡岩矿物的成分与还原型Garnet Dike矽卡岩钨矿床类似（ 图10）。还原型矽卡岩钨矿床早期白钨矿中Mo的含量较高； 晚期矽卡岩矿物含有相当多的锰铝榴石和铁铝榴石 （可以达到80%），白钨矿中Mo的含量相对较低（Newberry，1983）。曹 家坝钨矿床早阶段白钨矿中的w(Mo)为0.09%～0.16%，晚阶段白钨矿中的w (M o)为0.02%～0.07%（作者未发表资料），与还原型钨矽卡岩矿床白钨矿中的Mo含量变化 基本一致。Newberry（1997）提出美国Alaska地区还原型钨矽卡岩钨矿相比氧化型矽卡岩钨 矿含有更高的Au（表6）。根据 已有的勘探报告显示，曹家坝钨矿中局部可见金矿化。结合前文该矿区发育磁黄铁矿与白钨 矿共生，推测曹家坝矽卡岩钨矿可能为还原型矽卡岩钨矿。
        Sato(1980)和Zaw等 (2000)认为，还原条件下形成的矽卡岩矿物具有较高的Fe²⁺/Fe ³⁺比值，而氧化环境下形成的矽卡岩矿物具有较低的Fe²⁺/Fe³⁺比值。 曹家坝钨矿区大多数矽卡岩矿物Fe²⁺/Fe³⁺比值比较高，例如石榴子石的Fe 2+/Fe³⁺比值为2.04（除了Fe³⁺为0的样品）；辉石中的Fe绝大多 数都以Fe ²⁺的形式存在，暗示它们是在还原环境下形成的。梁祥济（1994）通过实验得出钙铁 榴石一般形成于450～600℃、pH=4.0～11.0的氧化_弱氧化环境中，而 钙铝榴石则在550～700℃、中_酸性溶液、弱氧化_弱还原条件下产出。曹家坝钨矿区内出露 大量的钙铝榴石和钙铁辉石，存在少量的透辉石，暗示矿区内的矽卡岩形成于还原 环境。
        （1） 曹家坝钨矿床早阶段石榴子石属于钙铝_钙铁石榴系列（Gr_65～91Ad0 ～23Alm+Sps_1～11），晚阶段石榴子石属于钙铝_铁铝榴石系（Gr_53～70Alm +Sps_17～29Ad_0～10），辉石为主要为钙铁辉石_透辉石系列（Hd_67～77 Di_21～34Jo_1～4），白钨矿与晚阶段石榴子石和钙铁辉石密切共生。石榴子石 环带特征暗示流体成矿环境的动态变化。
        （2） 曹家坝矿区矽卡岩与矿体在时空和成因上具有密切的联系，推测曹家坝钨矿床为还原 型远端矽卡岩钨矿床。
        志谢野外地质工作期间得到了曹家坝钨矿欧建华总经理和湖南省地勘局407队 陈锋 工程师的大力支持和帮助。中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇老师、陈小丹老师和单梦 洁硕士等在实验过程中给予了热情的指导和帮助。审稿专家、主编和编辑为本文提出了宝贵 的修改意见。在此一并对上述人员志以谢忱！