吉林白山地區(qū)玄武巖中寶石礦床成礦特征

陳景林，邢彩霞

（1.白山市國(guó)土資源局，吉林白山134300；2.吉林省第一地質(zhì)調(diào)查所，吉林長(zhǎng)春130031）

吉林白山地區(qū)玄武巖中寶石礦床成礦特征

陳景林1，邢彩霞2

（1.白山市國(guó)土資源局，吉林白山134300；2.吉林省第一地質(zhì)調(diào)查所，吉林長(zhǎng)春130031）

白山市礦產(chǎn)資源豐富，寶石礦床種類繁多，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值及經(jīng)濟(jì)意義.本文僅對(duì)堿性玄武巖中寶石礦床產(chǎn)出的構(gòu)造背景及相關(guān)聯(lián)的藍(lán)寶石、橄欖石礦床的形成條件、特征及成礦規(guī)律進(jìn)行探討.

堿性玄武巖；寶石；礦床特征；成礦規(guī)律；白山地區(qū)；吉林省

白山市位于吉林省東南部，東經(jīng) 126°7'～128°18'，北緯 41°21'～42°48'，是吉林省的重要礦業(yè)城市.其礦產(chǎn)資源豐富,寶石礦床種類繁多，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值及經(jīng)濟(jì)意義.

1 堿性玄武巖及寶石礦床產(chǎn)出的構(gòu)造背景

白山地區(qū)位于華北地臺(tái)北緣，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條走向東西、北東和北西方向的大型斷裂帶.東西向斷裂帶形成時(shí)代早，主要分布在基底變質(zhì)巖中，呈斷續(xù)的、殘留的狀態(tài)存在.北東及北北東向大型斷裂非常發(fā)育，有堿性玄武巖分布，并在含橄欖巖包體的玄武巖中產(chǎn)有藍(lán)寶石、橄欖石礦床.

2 礦床地質(zhì)特征

橄欖石寶石礦床呈北西向展布，礦區(qū)內(nèi)出露的地層為三疊系、新近系和第四系.寶石礦床主要分布在新近系船底山組地層中［1］.

船底山組不整合覆蓋在二疊系楊家溝組及燕山期花崗巖之上，厚達(dá)56m，巖性主要為碧玄巖、堿性橄欖玄武巖和玄武質(zhì)凝灰?guī)r.其上為新近系軍艦山組地層.

3 玄武巖的礦物組合及寶石礦物的化學(xué)成分

白山地區(qū)喜馬拉雅期巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，表現(xiàn)為多期基性巖漿噴發(fā)，其主要巖石類型有船底山橄欖巖、巴厘氣孔狀橄欖巖、小椅子山橄欖玄武巖、大椅子山橄欖玄武巖、金龍頂子玄武巖.研究表明，船底山玄武巖和小椅子山玄武巖與橄欖石、藍(lán)寶石礦床有關(guān).

船底山、小椅子山橄欖玄武巖呈灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀及氣孔狀構(gòu)造.柱狀節(jié)理發(fā)育.巖石中普遍含有橄欖巖包體，所含斑晶為橄欖石，偶見斜長(zhǎng)石、輝石、尖晶石.

橄欖石屬單斜晶系，晶體沿c軸呈短柱狀或板柱狀.本礦床中未見完好晶體，多呈粒狀，粒度多為3～9 mm，少數(shù)可達(dá)20 mm以上.具典型的玻璃光澤，不完全解理，貝殼狀斷口.

肉眼觀察多數(shù)橄欖石礦物純凈透明，無雜質(zhì).少數(shù)寶石中見有尖晶石、輝石和磁鐵礦礦物包體，呈暗色不透明.某些晶體內(nèi)見有圓盤狀的炸裂紋，中間為暗色礦物包體，寶石學(xué)中稱為“海百合葉”，裂隙中充填有一些氣液包體.在晶體的表面及沿裂紋處可見有黃褐色的鐵染痕跡.

通過大量的自然重砂和人工重砂的分析工作，發(fā)現(xiàn)其主要重砂礦物為橄欖石、尖晶石、透輝石、鉻透輝石、次鉻透輝石、鋯石、石榴石、磷灰石，次要重砂礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、銳鈦礦、金紅石、電氣石、角閃石、褐鐵礦、白鎢礦、白鈦礦、辰砂、透閃石、獨(dú)居石等.

（1）藍(lán)寶石（剛玉）的礦物特征及化學(xué)成分

藍(lán)寶石成分為Al2O3，屬六方晶系，其顏色為藍(lán)色、淺藍(lán)色、淺黃綠色、綠色、灰藍(lán)色、灰色、棕色、乳白色等，有透明、透明—半透明、不透明.其中以藍(lán)色的透明度最高，具玻璃光澤、金剛光澤.莫氏硬度9，貝殼狀或參差狀斷口.在砂礦中礦物呈碎塊狀、碎片狀、六方柱狀及不規(guī)則狀產(chǎn)出，粒徑一般為2～8 mm.礦物表面具有溶蝕坑.在少數(shù)樣品上可偶見環(huán)帶狀構(gòu)造.實(shí)測(cè)密度為 3.92～4.1.折光率大于 1.760.

白山地區(qū)藍(lán)寶石的主要化學(xué)成分為：Al2O367.38%～98.68%，MgO 7.85%左右，SiO25.99%左右，F(xiàn)eO 1.41%～24.81%，另外還含有少量的 TiO2.與澳大利亞、中國(guó)山東及黑龍江的藍(lán)寶石的化學(xué)成分相比，其主要成分Al2O3含量相近，但其MgO、SiO2、FeO的含量比別處的要高.

（2）橄欖石的礦物特征及化學(xué)特征

對(duì)寶石級(jí)橄欖石5個(gè)樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1.可以看出，橄欖石的化學(xué)成分變化很小，均含有穩(wěn)定的致色元素Ni、Cr、Fe，使其形成明亮的顏色.Al、K、Na的存在能增加寶石的透明度.橄欖石礦物中含有MgO 45%～48%.據(jù)文契爾對(duì)橄欖石的分類，Mg2SiO4含量在90%～70%之間為貴橄欖石.故可知本礦區(qū)的橄欖石屬貴橄欖石.

表1 橄欖石化學(xué)成分表Table 1 Chemical composition of olivine

在堿性玄武巖中的超鎂鐵巖包體里，主要成分為橄欖石.按包體的礦物成分可把其分為橄欖巖型包體（以尖晶石二輝橄欖巖為主，約占包體總體積的80%以上，與橄欖巖、方輝橄欖巖共同組成）和輝石巖型包體（以橄欖二輝巖為主，其次有輝石巖、二輝巖共同組成）.包體的大小不等，大者20 cm左右，小者幾厘米.包體呈橢球狀、近球狀、角礫狀等.在橄欖玄武巖中，包體的含量極不均勻，有的地方含量逾40%，有的僅含有百分之幾.個(gè)別呈單礦物的捕虜晶出現(xiàn)，捕虜晶是大顆粒橄欖石寶石或小顆粒的玻璃輝石、尖晶石等.

寶石礦物的橄欖石在各種類型的超鎂鐵包體中均有存在，只是橄欖石含量、顆粒的大小、破裂程度、顏色等存在明顯差別.綠色、黃綠色的純橄欖巖包體幾乎全部由橄欖石組成，其橄欖石的含量占90%以上.另有少量的尖晶石和輝石，后者的總量只占10%以下.橄欖石的礦物顆粒普遍較小，其顆粒直徑小于3 mm，偶見大顆粒的、質(zhì)量好的橄欖石.尖晶石二輝橄欖巖中，橄欖石的含量為60%～90%.橄欖石顆粒以小于3 mm的為最多，大于3 mm的顆粒約占20%左右.其中5～20 mm者在包體中相對(duì)集中，形成優(yōu)質(zhì)的寶石礦物晶體.

白山地區(qū)的橄欖石總體為綠色，但由于過渡族元素，特別是Fe的影響，其顏色呈現(xiàn)深黃綠色、黃綠色、綠色、淺綠色等.其透明度好，玻璃和金剛光澤，具有貝殼狀斷口，斷口多表現(xiàn)為油脂光澤，晶形不完好，常呈他形粒狀，也有呈短柱狀或厚板狀，硬度6.7，密度3.35，折光率大于1.653.橄欖石晶體內(nèi)的裂隙或解理附近，偶見顯微的輝石固相包裹體及CO2成分的氣液包裹體呈串珠狀分布，在晶體表面具有淺褐色、淺黃色的色斑.

4 藍(lán)寶石、橄欖石寶石礦床的形成條件及分布規(guī)律

在白山地區(qū)與堿性玄武巖有關(guān)的、具有一定規(guī)模的寶石級(jí)礦床主要為藍(lán)寶石和橄欖石兩種礦床.其中橄欖石寶石礦床為產(chǎn)于堿性玄武巖包體中的原生的橄欖石寶石礦床.藍(lán)寶石礦床是產(chǎn)于河谷階地和河漫灘中的藍(lán)寶石砂礦床.

（1）藍(lán)寶石礦床與橄欖石寶石礦床分布特征

藍(lán)寶石砂礦是由地表堿性玄武巖或?qū)毷V床經(jīng)風(fēng)化作用而崩解為大小不等的碎塊，在水介質(zhì)條件下經(jīng)搬運(yùn)沉積形成.藍(lán)寶石礦床的主要分布特點(diǎn)為：含礦層埋藏較淺，往往在接近地表處富集，產(chǎn)狀平緩、沉積層松散而易于開發(fā)；砂礦床距礦源近，搬運(yùn)距離較近，分布在河流分叉、拐彎及水流變緩處；分布在古河床及現(xiàn)代河流的階地中；從淺井剖面發(fā)現(xiàn)，藍(lán)寶石具有2個(gè)明顯的沉積旋回，主要分布在含砂礫石的沉積層位中；藍(lán)寶石砂礦分布于中、新生代火山盆地及河流附近，多為第四系沉積物所覆蓋.砂礦床附近的基巖及河流上游的山脈均為中、新生代玄武巖，說明砂礦床形成時(shí)間在中、新生代火山噴發(fā)（橄欖玄武巖）之后，經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積形成藍(lán)寶石礦床.

（2）藍(lán)寶石與橄欖石寶石礦床形成的構(gòu)造條件及成礦規(guī)律

堿性玄武巖中超鎂鐵質(zhì)包體及其中所含的藍(lán)寶石、橄欖石形成于上地幔環(huán)境，主要依據(jù)是：①堿性玄武巖漿來自地下80～100km以下的上地幔，通過上地幔物質(zhì)分熔而形成大量超鎂鐵質(zhì)巖包體，其中絕大部分是玄武巖漿沿上升通道捕獲上地幔中早期結(jié)晶物質(zhì)而形成的.②藍(lán)寶石與輝石等礦物連生或伴生，其中輝石的生成溫度在1250℃左右，形成深度約84.5km，已超過莫霍面（33km）達(dá)到地幔.③根據(jù)87Sr/86Sr=0.705，確定為超鎂鐵質(zhì)巖石，應(yīng)屬于地幔巖石.④藍(lán)寶石表面具有熔蝕坑，表明其生成后被玄武巖漿熔蝕.藍(lán)寶石、橄欖石在地下深處形成以后，在高溫高壓條件下，由玄武巖漿攜帶著寶石礦物急速上升，沿著喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)形成的斷裂活動(dòng)帶噴溢至地表，冷凝后形成大面積的含寶石的玄武巖蓋.藍(lán)寶石和橄欖石在玄武巖中以副礦物、斑晶的形式存在，形成橄欖石寶石礦床.在以后的風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用后，在河流礫石、砂質(zhì)沖積物、松散沖積及坡積物中形成沖積物和殘坡積砂礦.其中藍(lán)寶石礦床主要以后者的形式存在.

白山地區(qū)的斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，構(gòu)造型式多樣，巖漿活動(dòng)頻繁，其中東西向斷裂帶和北東至北北東向斷裂帶規(guī)模大，分布廣，是產(chǎn)生堿性玄武巖的主要構(gòu)造.特別在大型斷裂帶相互交切、疊加復(fù)合的部位往往是堿性玄武巖的分布地區(qū).據(jù)此，我們可進(jìn)一步在靖宇、撫松、長(zhǎng)白山附近尋找到新的寶石礦床.

［1］劉瑞.吉林省蛟河橄欖石寶石礦床地質(zhì)特征及成礦條件研究［J］.地質(zhì)與勘探，2001（6）.

METALLOGENY OF THE GEM DEPOSITS IN BASALT IN BAISHAN AREA,JILIN PROVINCE

CHEN Jing-lin1,XING Cai-xia2

（1.Baishan Municipal Bureau of Land and Resources,Baishan 134300,Jilin Province,China;2.Jilin No.1 Institute of Geological Survey,Changchun 130031,China）

Baishan City is rich in mineral resources,with various kinds of gem deposits,which are importantly significant for scientific research and economic development.Based on the study of the regional structural background for the forming of the gemstone ores in alkali basalt,this paper discusses the forming conditions,characteristics and metallogenic regularities of related sapphire and olivine deposits.

alkali basalt;gemstone;characteristics of deposit;metallogenic regularity;Baishan area;Jilin Province

1671－1947（2011）04－0255－03

P619.28

A

2011－06－15；

2011－08－08.編輯：李蘭英.

陳景林（1962—），男，高級(jí)地質(zhì)工程師，通信地址吉林省白山市渾江區(qū)翠柏路1號(hào)，E-mail//bsliuyang@163.com