中國主要成因類型大理石地質(zhì)特征

李 崢，林 雄，胡元邦

（成都理工大學(xué)，成都 610059）

?

中國主要成因類型大理石地質(zhì)特征

李 崢，林 雄，胡元邦

（成都理工大學(xué)，成都 610059）

摘要：正確區(qū)分不同地質(zhì)成因類型的大理石礦，對其勘探、開采以及加工都有重要意義。筆者從地質(zhì)學(xué)角度列舉四類國內(nèi)具代表性的不同成因大理石品牌，進(jìn)行對比闡述和討論。

關(guān)鍵詞：大理石；地質(zhì)特征；對比；中國

大理石作為商品名稱，與巖石學(xué)定義的大理巖不同，在使用范圍上前者包括后者。它是建筑裝飾石材（花崗石、板石等）大類的一員，一般是能夠加工成為建筑石材、有裝飾性能的未受或已受地質(zhì)變質(zhì)作用的碳酸鹽類巖石。其產(chǎn)地是我國云南省大理市的點(diǎn)蒼山，此地石材的花紋及色澤十分絢麗，故以該地名稱為大理石。據(jù)美國大理石協(xié)會的規(guī)定，經(jīng)過拋光顯示亮度的天然石灰質(zhì)巖石均能稱大理石。天然大理石種類繁多，廣義地講，能夠作為大理石使用的（地質(zhì)學(xué)角度）有生物碎屑灰?guī)r、白云巖、大理巖等多種巖石類型。

在中國，大理石的主要礦物成分以方解石和白云石等碳酸鹽類礦物為主，其礦床成因類型有如下四種：一是經(jīng)過碳酸鹽的沉積形成，成分簡單；二是接觸變質(zhì)型，由于巖漿侵入時熱力作用使圍巖中方解石等礦物重結(jié)晶而生成；三是碳酸鹽類巖石經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用（甚至有后期疊加）形成的大理石礦床；四是動力變質(zhì)型，即斷裂帶附近的碳酸鹽沉積物在動力變質(zhì)作用下形成的大理石礦。

在綜合前人對國內(nèi)各著名大理石礦的研。究基礎(chǔ)上，列舉國內(nèi)分別對應(yīng)上述四種礦床成因的大理石品牌（“杭灰”、“漢白玉”、“寶興白”、“云灰”），就地質(zhì)特征進(jìn)行簡單對比闡述和討論。

1 地層學(xué)特征

1.1杭灰

因產(chǎn)于浙江杭州，且其底色為灰色，故名杭灰。

大地構(gòu)造分區(qū)屬揚(yáng)子陸塊—錢塘臺褶帶并且層位為中生界石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h），其厚度27～31m。縫合線灰?guī)r層產(chǎn)出于該組中偏上部，和上覆、下伏巖層均呈整合接觸關(guān)系，此段厚度較小，區(qū)域延伸穩(wěn)定。只有此段加工成的大理石屬代表性的“杭灰”，其余均為“杭灰”的外延品牌。多分布在杭州石龍山、富陽石青坑、仙人洞邊山和大山頂。

1.2漢白玉

因產(chǎn)于北京房山，據(jù)史料記載人們從漢代即用這種潔白無瑕的“美玉”做建筑材料，故名漢白玉。

大地構(gòu)造分區(qū)屬于華北陸塊區(qū)—膠遼陸塊并且層位為元古界薊縣系霧迷山組（Ptwm），該組原巖應(yīng)該主要是條帶狀白云質(zhì)石灰?guī)r與燧石結(jié)核偶夾綠色頁巖、石灰?guī)r和白云巖等。分布在北京房山石窩、高莊。

1.3寶興白

由于產(chǎn)于四川省寶興縣，其色白凈素雅，故名寶興白。

大地構(gòu)造分區(qū)屬揚(yáng)子陸塊區(qū)龍門山基底逆推帶，層位為前震旦系鹽井群鍋巴巖組（AnZg），其巖性是一套沉積變質(zhì)的碳酸鹽類巖石并且從下到上可分四個巖性段。于寶興縣自北東黃水河到南西隴東鎮(zhèn)均有分布。

1.4云灰

因主產(chǎn)于廣東云浮縣等地，色澤瑰麗，故名云灰。

大地構(gòu)造分區(qū)屬于武夷—云開—臺灣造山系云開島弧，多集中于泥盆系至二疊系多套地層且可劃為三大套礦源層。第一套（主要）礦源層是下石炭系統(tǒng)孟公坳組（C1m）等海相碳酸鹽建造。第二套礦源層是泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）等石灰?guī)r、白云巖夾砂巖、泥灰?guī)r組成的海相碎屑巖建造。第三套礦源層是二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）等由石灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r的海相硅質(zhì)碳酸鹽巖建造。分布于云浮縣鎮(zhèn)安與高峰、信宜縣秋風(fēng)街、陽春縣河埌與春灣、羅定縣坪塘與金雞等地。

2　巖石化學(xué)成分特征

表1反映寶興白 、杭灰及漢白玉三大品牌主要化學(xué)組成成分的含量。從中可看到寶興白 、漢白玉及杭灰三種品牌的MgO和CaO的含量有區(qū)別（漢白玉與另外兩者區(qū)別較大），漢白玉MgO及CaO含量和白云石成分相同，而白云石化學(xué)分子式是CaMg[CO3]2，理論上講白云石含有21.75%的MgO 和30.45%的CaO。漢白玉含很少量的Fe2O3、Al2O3、SiO2等，說明該巖石中存在其他少量礦物，且這些礦物一定會含Mg、Ca成分，即造成巖石的主要化學(xué)成分MgO與CaO和標(biāo)準(zhǔn)礦物MgO及CaO含量的差。經(jīng)對比，杭灰、寶興白中MgO及CaO含量與方解石化學(xué)成分相當(dāng)，方解石分子式是CaCO3，一般來講，方解石沒有MgO ，但CaO含量是56%。所以，杭灰、寶興白的化學(xué)成分表明該巖石中方解石為主，白云石極少或沒有。

云灰又名云石，其亞種較多，巖石組構(gòu)既發(fā)生機(jī)械變化，也發(fā)生成分改變的化學(xué)變化，總體呈現(xiàn)漸變規(guī)律，所以因其化學(xué)成分難以找出具代表性亞種；在變質(zhì)強(qiáng)度較弱的方解石構(gòu)造片巖中，CaO、SiO2、MgO、Cu、Ba等具較高含量，C、Fe2O3具較低含量；向變質(zhì)強(qiáng)度較強(qiáng)的方向，CaO、SiO2、MgO、Cu、Ba等含量的降低具明顯規(guī)律性，而C、Fe2O3含量升高明顯。

三種品牌大理石成分（巖石化學(xué)）特征（%）

3　巖石學(xué)特征

3.1杭灰

巖石名稱為縫合線石灰?guī)r。其礦物成分單一，為細(xì)—粉晶粒級方解石，粒度均勻，粒徑0.15mm，呈致密塊狀，偶爾見不均勻分布的內(nèi)碎屑，碎屑間夾亮晶集合體。細(xì)微裂隙中充填粗粒白色方解石細(xì)脈，纖維縫合線內(nèi)充填呈黑色的氧化鐵?？p合線平行于層理展布，線距約為1.5cm，當(dāng)成群出現(xiàn)時，群間距從十余厘米至數(shù)米變化。較粗者肉眼即可識別，多數(shù)閉合而顯微狀縫合線只可在顯微鏡中觀察。單巖層縫合線靠近層面處很少而中部較多，層間接觸較為緊密故而縫合線是該層大理石命名由來。國家標(biāo)準(zhǔn)《天然石材統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)號》（2008版）定名為杭灰，標(biāo)準(zhǔn)號為M3301。

3.2漢白玉

巖石名稱為白云石大理巖。具他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)和厚層—塊狀構(gòu)造，所含白云石、石英、白云母且三者含量分別為97%、2%、1%。由北京高莊礦場產(chǎn)出的礦料在國家標(biāo)準(zhǔn)《天然石材統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)號》（2008版）命名房山漢白玉，標(biāo)準(zhǔn)號M1101；石窩采場的礦料命名房山石窩漢白玉，標(biāo)準(zhǔn)號為M1113，現(xiàn)從《天然石材統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)號》（2008版）無法查到；上述這兩個采場所采石料均出自相同礦體及礦層。

3.3寶興白

巖石名稱是方解石大理巖。 巖石具他形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，局部條帶狀構(gòu)造，其方解石含量97%～99%，不均勻含少量白云石，局部含少量石英、鈉長石及白云母?！短烊皇慕y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)號》（2008版）把此種石材命名“寶興白”，標(biāo)準(zhǔn)號為M5101。

3.4云灰

為一套方解石構(gòu)造片巖到方解石糜棱巖組合（變質(zhì)程度由淺至深）?！短烊皇慕y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)號》（2008版）將此種石材命名“云灰”，標(biāo)準(zhǔn)號是M4409。該套組合出露區(qū)域內(nèi)巖石均發(fā)生強(qiáng)烈韌性變形與重結(jié)晶作用從而形成新礦物及礦物組合，巖石特征如下：

1）方解石構(gòu)造片巖，分布于粵西云浮等地。變質(zhì)程度較低，全由壓扁拉長的方解石組成，大小約1mm ×0.25mm，軸比為2∶1～5∶1；總體呈透鏡狀而局部為碎裂狀，顆粒邊界為平直—港灣狀，輕微波狀消光，雙晶葉理發(fā)育，具定向排列，在透鏡狀方解石周邊出現(xiàn)糜棱質(zhì)動態(tài)重結(jié)晶方解石。

2）方解石初糜巖，分布于粵西云浮—陽春縣高要祿步水泥廠、馬崗村等地。方解石的碎基含量為10%～50%，徑長約0.03mm，軸比為2∶1～5∶1，定向排列，為不規(guī)則拉長粒狀。碎斑含量增多明顯，呈眼球狀、透鏡狀，差異消光，雙晶葉理發(fā)育，顯示出亞顆粒結(jié)構(gòu)特征。

3）方解石糜棱巖，分布于粵西羅陽至云浮縣顢塘村、羅定白云圩東南沙崗村、馬山腳、南定圩南部一帶。由應(yīng)變斑晶和碎基組成并具有條帶—眼球狀構(gòu)造。碎基成分為方解石，顆粒含量50%—90%，顆粒徑長約0.03mm，具定向—拉長排列，軸比一般是2∶1～5∶1，其邊界呈不規(guī)則縫合線狀且顆粒界限清晰，消光位差異顯著，粒度較均勻，顯示動態(tài)重結(jié)晶特點(diǎn)。

4）方解石超糜棱巖，分布于粵西云浮縣、羅天井村北部、羅定縣南鄉(xiāng)塘村、高要祿步尋道村等地。變形變質(zhì)程度相當(dāng)高，碎基成分是方解石，含量〉90%，顆粒徑長約0.02mm，碎斑含量極少且基本為透鏡形態(tài)。

由上可知，隨著變質(zhì)變形的加強(qiáng)，原巖礦物顆粒經(jīng)過強(qiáng)烈塑性壓扁而拉長，軸比逐漸增加，且由粗變細(xì)，糜棱質(zhì)方解石隨著基質(zhì)增加而碎斑逐漸減少，由沉積時形成的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等發(fā)展至糜棱—超糜棱結(jié)構(gòu)和眼球狀構(gòu)造等。

4　各類大理石成因淺析

4.1杭灰

礦層產(chǎn)于中生界石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h），為正常的海相碳酸鹽沉積且其延伸具有區(qū)域穩(wěn)定性，并且后期未受構(gòu)造活動或者變質(zhì)作用，成因較簡單，為沉積型礦床。

4.2漢白玉

礦床產(chǎn)于元古界薊縣系霧迷山組（Ptwm）地層并且是接觸變質(zhì)礦床。礦床產(chǎn)出區(qū)域的霧迷山組（Ptwm）由于其原巖靠近石門花崗巖體（位于石門背斜核部的不足1 000km2小巖體），受后期巖漿巖侵入的影響，巖體周圍巖層都發(fā)生接觸熱變質(zhì)作用，即沉積巖（碳酸鹽巖）受巖漿溫度影響而發(fā)生重結(jié)晶作用，霧迷山組（Ptwm）發(fā)生較強(qiáng)白云巖化作用，表現(xiàn)為方解石被白云石交代而原巖成分改變從而形成房山白云石大理巖礦床。

4.3寶興白

礦床產(chǎn)出層位為前震旦系鹽井群變質(zhì)巖系鍋巴巖組（AnZg），大理石礦出露區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖分布普遍。其變質(zhì)特征表現(xiàn)為綠色變質(zhì)礦物含量增多及巖石的絹云母化、大理巖化以及石英（巖）重結(jié)晶等。含礦巖系穩(wěn)定延伸數(shù)十公里另含少量白云石多被方解石交代呈“殘余狀”分布于方解石粒間，粒度均勻、化學(xué)組分均一（質(zhì)純，含雜質(zhì)極少，CaO+CO2含量96%～99%），屬單相均勻變質(zhì)，上述特征表明礦床應(yīng)屬區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用的沉積變質(zhì)型大理石礦床。

4.4云灰(云石)

礦床產(chǎn)于廣東變質(zhì)地塊中，其內(nèi)部后期受一系列較強(qiáng)的地質(zhì)作用影響，且其邊界的斷裂帶也發(fā)生多期構(gòu)造—巖漿—變質(zhì)的活動從而形成如今的變質(zhì)巖石組合。據(jù)前人研究成果，以該區(qū)構(gòu)造發(fā)展史闡述該區(qū)大理石礦成因：晚印支期到燕山期，位于東部太平洋庫的拉板塊逐漸活動，板塊向北西俯沖—剪切—走滑并且向西推擠，導(dǎo)致該區(qū)位于云開大山變質(zhì)地塊的東側(cè)較長期活動的深大斷裂產(chǎn)生了左形走滑—剪切，該剪切應(yīng)變使得這條帶上的泥盆系下統(tǒng)、二疊系—侏羅系地層均發(fā)生韌性變形，且從四會—吳川韌性剪切帶的中心陽春—云浮一帶向其兩側(cè)剪切應(yīng)變逐漸減弱，導(dǎo)致陽春等地區(qū)形成大量由灰?guī)r強(qiáng)烈變形轉(zhuǎn)變而成的大理巖。上述斷裂帶復(fù)合處云浮地區(qū)再次疊加走滑韌性變形，形成頗具特色的大理巖，以”云石”而著稱，故其為動力變質(zhì)型礦床。

5　結(jié)論

中國幅員遼闊，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境較為復(fù)雜，各類建筑材料儲量高，更是大理石產(chǎn)出量較多國家，并且?guī)缀趺總€有山區(qū)的省份均有大理石礦資源。

不同大理石品種的產(chǎn)出地質(zhì)特征不盡相同，即使有些品種大理石顏色相近，但成分差異可能較大，且在其物理、化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)更為明顯。所以，應(yīng)該區(qū)別對待具不同物化性質(zhì)大理石的應(yīng)用。隨著大理石品牌逐漸變多，希望它們都能在建筑、藝術(shù)方向中擁有準(zhǔn)確定位。正確區(qū)分不同類型大理石的地質(zhì)特征，更有助于相應(yīng)類型大理石礦的勘探和開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鳳舫.“杭灰”大理巖原巖—縫合線灰?guī)r層地質(zhì)特征[J].建材地質(zhì)，2003（12）：43～46.

[2]林玉華.“漢白玉”和“寶興白”之比較[J].石材，2003（12）：43～46.

[3]周開燦，錢向麗，孟斌.寶興“蜀白玉”大理石及綜合開發(fā)利用[J].中國礦業(yè)，2003，12（4）：42～45.

[4]謝色新.粵西地區(qū)飾面石材—大理巖的地質(zhì)特征及成因分析[J].建材地質(zhì)，1994（1）：12～19.

Geological Features of 4 Types of Marble Deposits in China

LI Zheng LIN Xiong HU Yuan-bang
(Chengdu University of Technology,Chengdu 610059)

Abstract:This paper divides marble in China into 4 genetic types,having a discussion on their exploration,exploitation and processing.

Key words:marble; genetic feature; genetic type

作者簡介：李崢（1989-），男，廣西博白縣人，碩士研究生，專業(yè)方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)

收稿日期：2015-09-14

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.021

中圖分類號：P619.22+

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-097-04