淺談清江觀賞石的巖性特征及顏色成因

明 星

MINGXing

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205）

(Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China)

清江發(fā)源于鄂西利川市齊岳山，自西向東穿越千山萬壑，浩浩蕩蕩八百里,兩岸青山凌立雄偉、綠水碧波蕩漾；流經(jīng)利川、恩施、長陽，最后在宜都匯入長江。長陽地處清江中下游，其天然的景、怪、雅石匯集在清江河床上，被稱之為清江觀賞石（以下簡稱清江石）。清江石石質(zhì)堅(jiān)硬、石皮光滑圓潤、紋理豐富多彩；畫面反差分明、色澤鮮艷、萬物皆涵其上，融奇、怪、巧、美、靈于一體。清江石特殊的藝術(shù)魅力備受廣大石友們喜愛和關(guān)注。但清江石的形成過程及顏色多樣的成因等問題，迄今仍沒有一個明確的、系統(tǒng)的解釋。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年對奇石開發(fā)利用和實(shí)地考察研究，就清江石的分類、巖性及顏色成因等提出一些粗淺的看法。

1 分類及特點(diǎn)

1.1 按形成分類

根據(jù)形成特點(diǎn)清江石可分為：天然卵石、打磨石和切磨石等。天然卵石是由清江上游兩岸及支流山體巖石崩塌滾落沖入河谷，再由水流及山洪沖積而下，自上游長途搬運(yùn)攜至下游的漫灘及古河床沉積，經(jīng)天然打磨而成千奇百怪、五彩紛呈的觀賞石。天然形成的清江卵石有的表面粗糙、石面紋飾不清或外觀形態(tài)不規(guī)整，經(jīng)人工打磨、整形、拋光而成的觀賞石稱為打磨石。將具有清江石紋理畫面的基巖(露頭）石塊的毛坯石，進(jìn)行人工切割、修整成“卵石形”，再打磨、拋光形成的觀賞石稱為切磨石。

1.2 按顏色分類

根據(jù)顏色特點(diǎn)清江石可分為“清江紅”、“清江綠”和“清江奇彩”畫面石等?！扒褰t”畫面石，屬沉積巖中的砂巖，主要成份以石英為主，硬度6~7摩氏度，其畫面的圖紋顏色以紅色為主，留白處以白色相間，形成鮮明艷麗的反差，構(gòu)圖千變?nèi)f化無所不有，只要近距離觀賞使人產(chǎn)生最佳首因效應(yīng)?！扒褰G”畫面石，屬沉積巖的砂巖，主要成份以石英為主，硬度6~7摩氏度，其畫面的構(gòu)圖顏色以綠色為主，相間于白色之中；反差大、色調(diào)艷麗，觀賞此類畫面石讓人沁人心脾，留戀在神韻之中?！扒褰娌省碑嬅媸陂L陽當(dāng)?shù)厝朔Q為“彩板”，屬沉積巖的砂巖類。主要成份是含硅質(zhì)石英砂巖，硬度為6~7摩氏度。其構(gòu)圖畫面上顏色混染多彩合色，圖紋花案奇異；可謂五彩繽紛、迷幻天姿，具有如同仙景般閃躍眼簾的美感。

2 形成的地質(zhì)背景

在湖北省的利川、恩施、長陽至宜都等地發(fā)育著一套古生代中晚泥盆世云臺觀組（D2y）（厚20.42~55.12 m）和黃家磴組（D3h)（厚33.79~40.35 m）厚層狀中-細(xì)粒石英砂巖，夾紫紅、灰紫色中厚層粉砂質(zhì)石英巖。在成巖作用后經(jīng)歷了印支、燕山、喜山三個時(shí)期的造山運(yùn)動，并伴隨著斷裂、褶皺、地震和多次海平面升降事件以及古氣候的變遷，如此的構(gòu)造格局和地質(zhì)事件就造成了清江流域地質(zhì)、地貌遺跡的基礎(chǔ)和源泉。

3 巖性特征

清江卵石的的顏色種類多，一般為暗紅、紅、淺紅、暗紫、綠色等。摩氏硬度為5.5～6.5，石質(zhì)較堅(jiān)硬、石皮略具砂感；卵石的石紋豐富多彩，基本上是表里透心生長，也有次生的石紋。它的物理、化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定。按其次生的含鐵質(zhì)色紋來講，它應(yīng)屬次生成因的范疇；主要是后期外力地質(zhì)作用的結(jié)果。形成時(shí)代久遠(yuǎn)，距今百萬年乃至千萬年，就形成穩(wěn)定性很高的透心天然石紋、渾圓度較高、色彩斑瀾、反差極大的特殊自然卵石。

清江石原生母巖的巖性特征，在長陽縣的田家坪、火燒坪、青崗坪、石板坡、馬鞍山、麻池、姚山等地，是以中晚泥盆世云臺觀組和黃家磴組的含鐵中層-厚層狀中-細(xì)粒石英砂巖為主，夾有少量中粒石英砂巖。陸源碎屑物質(zhì)主要是從東部河流帶入盆地后由沿岸流向西搬運(yùn)，再經(jīng)潮汐作用程度的不同改造堆積而成。由于沿岸流的長途搬運(yùn)和潮汐作用的反復(fù)沖洗，使巖石的礦物成熟度和結(jié)構(gòu)的成熟度都很高。從長陽火燒坪的地質(zhì)剖面前濱相砂質(zhì)巖石標(biāo)本薄片的鑒定統(tǒng)計(jì)，巖石中99.5%左右為石英和石英碎屑，其余為物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的副礦物，副礦物中主要是黑色電氣石和圓度較好的鋯石，次為白鈦石、磁鐵礦、金紅石等。前濱相巖石的顏色為白、灰及淺灰色，地表露頭因風(fēng)化作用氧化鐵的浸染，巖石常呈肉紅、淡肉紅、棕黃色甚至淺紫紅色。巖石中的薄夾層為紫紅色和黃綠、淺灰色。前者可能生于暫短的潮上氧化環(huán)境，后者可能代表暫短的潮下環(huán)境[1]。

4 顏色成因

4.1 “石紋”層理結(jié)構(gòu)的形成及鐵元素的來源途徑

清江石的“石紋”是石英砂巖的沉積旋回過程中形成的巖石層理，它是巖石性質(zhì)沿著垂向變化的一種通過礦物成分、結(jié)構(gòu)、顏色的突變或漸變而顯現(xiàn)出來。隨著不同的地質(zhì)沉積環(huán)境，在水動力作用下，便可形成不同類型的層理結(jié)構(gòu)來。常見有板狀層理、楔狀交錯層理、交錯層理、舟狀斜層理、逆轉(zhuǎn)斜層理、沙紋層理、透鏡狀層理、微波狀層理、韻律層理、遞變層理和包卷層理等，這都是現(xiàn)在所看到巖石局部的“石紋”（圖版照片）。

晚古生代以來含鐵的石英砂巖，由于造山運(yùn)動的活躍、海侵海退的頻繁，陸地河流的侵蝕與切割不斷加劇，使深埋地下含鐵石英砂巖受到抬升而接近或出露地表，遭受地表水、地下水的侵蝕、氧化等千萬年漫長的物理、化學(xué)風(fēng)化作用。此地質(zhì)時(shí)期，物質(zhì)來源區(qū)為炎熱而潮濕的氣候，在強(qiáng)風(fēng)化作用下提供了大量的氧化鐵膠體。一方面石英砂巖內(nèi)部的鐵質(zhì)被氧化，溶解產(chǎn)生氧化鐵膠體溶液（鐵銹水）；另一方面是石英砂巖之外的含鐵質(zhì)巖層，也同樣被氧化成含鐵風(fēng)化層覆蓋在石英砂巖之上。隨著地表水不斷地向下部砂巖的孔隙里滲透氧化鐵膠體溶液，這就是鐵元素的來源途徑。

4.2 孔隙和微裂縫給膠體溶液及次生礦物提供了浸入的空間

石英砂巖主要是由石英顆粒組成的，在顆粒之間存在一定的孔隙。例如，將一塊致密的無鈾瓷磚，在常溫、常壓條件下滴入紅色或綠色溶液，不久即可看見瓷磚表面的滲透面積增大，時(shí)間長了可見到兩面的浸透現(xiàn)象。所以說看似致密的巖石是有孔隙存在的，尤其是砂巖更為突出。

根據(jù)砂巖形成階段的不同，孔隙可分為原生孔隙和次生孔隙；原生孔隙是巖石顆粒間的孔隙，即碎屑顆粒原始格架間的孔隙。原生的孔隙度、滲透率與碎屑顆粒的粒度、形狀、分選性、球度、圓度和填集性質(zhì)有關(guān)，沉積水動力較強(qiáng)、分選好的砂巖比分選差的雜砂巖孔隙度和滲透率都要高。次生孔隙大多數(shù)都形成于成巖中期和后期，一般都是巖石組分發(fā)生溶解作用的結(jié)果，也包括巖石因破碎或收縮作用而形成的微裂縫隙[2]。砂巖中的原生孔隙和次生孔隙在成巖過程中為含鐵離子的氧化鐵膠體溶液的浸入滲透提供了空間和通道。

4.3 顏色與結(jié)構(gòu)水和巖石沉淀時(shí)鐵離子濃度有關(guān)

石英砂巖的顏色分為繼承色、自生色和次生色，繼承色和自生色都是原生色。原生色與層理界線一致，在同一層內(nèi)沿走向均勻穩(wěn)定分布。次生色則是切穿層面，且分布不均勻，常呈斑點(diǎn)狀，沿著孔隙、裂縫和破碎帶顏色都有明顯變化。所以說次生色是在后生作用階段或風(fēng)化過程中原生組分發(fā)生次生變化，由新生成的次生礦物所形成的顏色，而這種顏色多半是由氧化作用或還原作用等引起。例如，有些情況下黃鐵礦巖層露頭呈現(xiàn)褐紅色，這是由于黃鐵礦分解形成了褐鐵礦的次生礦物所致。另一種情況是同樣露頭，由于低價(jià)鐵和高價(jià)鐵硫酸鹽的滲出而呈現(xiàn)淺綠色-黃色[2]。由此可見，氧化鐵膠體溶液在巖石內(nèi)不斷滲透、沉淀而形成鐵質(zhì)微層理，也就是所說的“石紋”。在成巖作用后期的潮濕環(huán)境下則生成沉積的層理（石紋）就形成褐鐵礦（Fe2O3·nH2O），巖石的顏色便依其濃度由高到低呈現(xiàn)出褐色-褐黃色-黃色-淺黃色-綠色的層理（石紋）。在干旱缺水環(huán)境里，長期強(qiáng)烈風(fēng)化氧化所生成的沉積層理（石紋）就形成赤鐵礦（Fe2O3)，其巖石的顏色依濃度的高低呈現(xiàn)為暗紅-紅-淺紅-淡紅色的層理（石紋）。

4.4 顏色多樣性的變化反映原古氣候變化的周期性

和沉積旋回

清江石的巖石層理（石紋）顏色多樣性復(fù)雜變化，從地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動周期性的特點(diǎn)來看，當(dāng)巖石孔隙、微裂縫隙中的含鐵膠體溶液，在構(gòu)造活動漫長自然古氣候歷史演化過程中，鐵質(zhì)的沉淀作用隨著地臺的上升下降、海侵與海退，經(jīng)歷著干旱與雨季、炎熱高溫與寒冷潮濕的交換周期就形成巖石的沉積旋回，也就使巖石孔隙度較均勻的砂巖里產(chǎn)生形形色色的鐵質(zhì)沉積花紋的層理。

5 結(jié)論

清江石各種艷麗的顏色，都是由在巖石里高價(jià)鐵、低價(jià)鐵的膠體溶液浸染時(shí)的濃度，和復(fù)雜多變干旱、潮濕氣候周期性旋回所造成的；使鐵質(zhì)的濃度由濃轉(zhuǎn)淡，其巖石的微層理（石紋）色度變化規(guī)律是赭色、暗紅、深紅、紅色、淺紅、淡紅色。組成清江石（石英砂巖）沉淀的鐵離子來源有兩個渠道，一是來自含鐵石英砂巖本身，二是來源于大陸風(fēng)化殼地層周圍巖石碎屑中含鐵離子的地下水浸入而次生的。

清江石是以石英砂巖為母巖，其中一部分是洪積在清江流域沿岸河床上的天然卵石；大部分是生根的“基巖”或崩塌滾落的母巖體。這些巖石的微層理花紋都是經(jīng)受近百萬年乃至千萬年的來處于接近地表、裸露的氧化條件下，通過地表水、地下水中高價(jià)或低價(jià)鐵離子沿著砂巖的微層理、孔隙、節(jié)理、裂縫，緩慢地浸染滲透沉淀所形成流暢的弧狀、花瓣?duì)?、沙紋狀、波浪紋狀、舟狀、云紋狀等千姿百態(tài)的線紋和暈紋。

在清江流域的長陽縣境內(nèi)的桃山、樂園、龍溪坪、資丘鎮(zhèn)九灣溪、天池河、招徠河等地都有清江卵石層的洪集?；馃骸⑻锛液?、青崗坪、石板坪、馬鞍山等地山上有大量出露的清江石的母巖體，是清江石長期開發(fā)利用的天然石場之地，也是建材、玻璃工業(yè)開發(fā)利用的巨大的潛在資源地。

感謝武漢地質(zhì)調(diào)查中心常海亮、孟繁松、徐光洪和常宏等研究員對本文的指導(dǎo)。

圖版：1-舟狀、波狀層理結(jié)構(gòu)的石紋；2-香腸式波紋層理結(jié)構(gòu)石紋；3-斜層理、水平層理混合結(jié)構(gòu)的石紋；照片4-波浪云狀交錯層結(jié)構(gòu)的石紋理；5-韻律層理結(jié)構(gòu)原生褐紅色、紫色；6-水平、斜層理混合結(jié)構(gòu)原生色與次生色共存；7-大型切割園林石原生鐵紅色；8-大型園林石次生混合色.

[1]徐安武,胡寧,曾波夫.中揚(yáng)子泥盆紀(jì)巖相古地理及有關(guān)礦床[R].宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,1989：19-20，39-43.

[2]朱筱敏.沉積巖石學(xué) [M].北京:石油工業(yè)出版社,2008:63,81-90,100-102.