湖北省大洪山紅碧玉產(chǎn)出特征及開發(fā)前景研究

呂 登, 汪紫煙, 王 強, 范小軍, 龔 芳, 伍姝珊, 賀天宇

(1.湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊,湖北 宜昌 443100; 2.湖北省地質(zhì)局 地質(zhì)實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

產(chǎn)于大洪山洪山寺—花山?jīng)_一帶的海底紅碧玉巖,形成于中元古代,賦存于碳酸鹽巖中,是富含鐵硅質(zhì)的變質(zhì)火山巖,致色元素為Fe3+。大洪山紅碧玉雖與桂林雞血玉[1]及南非紅碧玉有相近之處,但在顏色上更為豐富多樣,具有鮮紅、深紅、暗紅、橙紅及魚籽狀、條帶狀等多種顏色特征,更具層次，更加靈動。2009年京山當(dāng)?shù)匕傩赵诤哟餐谏硶r初次發(fā)現(xiàn),2018年在該地區(qū)開展野外地質(zhì)調(diào)查工作,通過對前人資料的搜集、整理、分析,對大洪山紅碧玉的地質(zhì)特征、成因進行總結(jié),并采集紅碧玉進行藝術(shù)加工后投入市場,以期拓展大洪山紅碧玉的品牌,發(fā)揚本地特色的玉石文化。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬揚子陸塊上揚子臺坪大巴山—大洪山前陸褶沖帶,屬于大洪山構(gòu)造雜巖帶。主要出露地層為中元古代打鼓石群碳酸鹽巖沉積和青白口紀深海沖積扇沉積。巖漿巖為青白口紀三里崗島弧侵入巖、土門島弧火山巖和綠林寨弧后玄武巖。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體特征

大洪山紅碧玉礦體主要位于中元古界羅漢嶺組硅質(zhì)白云巖中,礦體形態(tài)主要為層狀,其次為脈狀,層狀礦體賦存于白云巖層間破碎帶,脈狀礦體賦存于白云巖中構(gòu)造裂隙中。

研究區(qū)通過槽探控制的紅碧玉礦體有10個,礦體走向以北東向為主,其次為北西向,傾角一般30°～55°,礦體厚度一般為0.25～1.24 m,團塊狀礦體最厚可達3.89 m(表1)。

表1 大洪山紅碧玉礦體特征表Table 1 Characteristic table of Dahongshan Red Jasper ore body

2.2 礦石特征及蝕變

2.2.1礦石礦物成分

主要為石英、赤鐵礦,其次含少量針鐵礦、纖鐵礦,脈石礦物主要為白云石及少量方解石(表2)。

表2 大洪山紅碧玉礦物含量表Table 2 Mineral content table of Dahongshan Red Jasper

2.2.2礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

大洪山紅碧玉主要為隱晶—微晶結(jié)構(gòu)、微晶—細晶結(jié)構(gòu)、細晶—中晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)等。構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、魚籽狀構(gòu)造及角礫狀構(gòu)造。

2.2.3圍巖蝕變

紅碧玉礦體圍巖普遍存在強烈硅化現(xiàn)象,導(dǎo)致白云巖致密堅硬,白色石英細脈發(fā)育,寬度一般2～5 mm,巖石表面由于差異風(fēng)化導(dǎo)致石英脈呈現(xiàn)凸出狀態(tài)。

2.2.4礦石類型

礦石類型按構(gòu)造分為塊狀紅碧玉、紋層狀紅碧玉、魚籽狀紅碧玉及角礫狀紅碧玉;按照成因類型屬于海底熱液噴流沉積型紅碧玉;按照用途類型屬于玉石及觀賞石。

3 地球化學(xué)特征

3.1 常量元素特征

大洪山紅碧玉化學(xué)成分以SiO2為主,SiO2含量一般為81.10%～94.74%,其次為Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3,含量為1.78%～7.75%、0.79%～8.62%、0.06%～2.59%、0.1%～1.16%。紅碧玉中MgO、Al2O3含量較低,平均值1.09%、0.30%,SiO2/ Al2O3均值達591,反映了紅碧玉的形成與熱水沉積有關(guān)[2](表3)。

表3 大洪山紅碧玉化學(xué)分析結(jié)果表(wt%)Table 3 Table of chemical analysis of Dahongshan Red Jasper

熱水作用與紅碧玉中Fe、Mn富集關(guān)系密切,而Al的富集則與陸源物質(zhì)的加入有關(guān)[3]。大洪山紅碧玉Al/(Al+Fe+Mn)比值為0.04～0.05(表4),在Al-Fe-Mn判別圖解,樣品TC5H2和TC6H2均位于Ⅰ區(qū)富Fe端元(圖1),表明其紅碧玉具有熱水成因特征[4]。

表4 大洪山紅碧玉硅酸鹽分析結(jié)果表(wt%)Table 4 Table of analysis results of Red Jasper silicate in Dahongshan

圖1 大洪山紅碧玉Al-Fe-Mn判別圖解(底圖據(jù)Yamahamoto,1987)Fig.1 Discriminant diagram of Red Jasper Al-Fe-Mn in DahongshanⅠ.熱水成因硅質(zhì)巖;Ⅱ.生物成因硅質(zhì)巖。

3.2 稀土元素特征

通過采集紅碧玉稀土樣品分析,采用Geokit數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)分析處理成圖,對分析結(jié)果采用C1球粒隕石進行標準化(表5、表6),繪制稀土元素分布型式圖(圖2)。

表5 大洪山紅碧玉稀土元素分析結(jié)果表Table 5 Table of rare earth element analysis of Dahongshan Red Jasper

從分析結(jié)果表上可以看出,稀土總量低,ΣREE為3.68～7.81 μg/g,其中LREE含量3.39～7.01 μg/g,HREE含量0.29～0.79 μg/g,LREE/HREE比值8.85～11.87,球粒隕石標準化數(shù)據(jù)(La/Yb)N為16.42～16.51,反映輕重稀土元素分餾程度較高。δEu值為1.07～2.38,顯示了Eu元素正異常,δCe值為0.90～0.99,顯示了Ce元素異常不顯著。

Eu正異常是海底熱液的特征,表明成礦物質(zhì)來源于海底高溫?zé)崴黧w[5-6]。Ce異常不顯著,可能產(chǎn)于非洋中脊環(huán)境。綜合其稀土元素異常特征,大洪山紅碧玉成礦物質(zhì)來源于海底熱液。

表6 大洪山紅碧玉稀土元素指標值Table 6 Rare earth element index value of Dahongshan Red Jasper

圖2 大洪山紅碧玉稀土分布型式圖Fig.2 Distribution pattern of rare earth of Dahongshan Red Jasper

4 礦床成因討論

4.1 成礦物質(zhì)來源

硅質(zhì)巖或碧玉巖成礦物質(zhì)來源,一般認為有陸源、熱液及生物來源3種。陸緣是指大陸風(fēng)化產(chǎn)物化學(xué)分解產(chǎn)生,熱液來源是指海底火山噴流形成,生物來源是指富硅生物死亡后SiO2溶解或沉淀形成。

大洪山紅碧玉主要呈層狀賦存于羅漢嶺組硅質(zhì)白云巖中,礦體富Si、Fe，貧Al、Mg,Al/(Al+Fe+Mn)比值為0.04～0.05,δEu值為1.07～2.38,符合成礦物質(zhì)屬于海底熱液噴流特征。

4.2 成礦時代

紅碧玉呈層狀賦存于中元古界漢嶺組地層中,圍巖時代為1 400～1 000 Ma,屬于中元古代晚期,其頂界可能延伸至新元古代早期。

4.3 成礦過程與成礦模式

在晉寧旋回早期的中元古代,揚子陸塊北緣為碳酸鹽巖臺地環(huán)境,在大洪山地區(qū)沉積了一套淺海臺地相的碳酸鹽巖夾碎屑巖,主要由疊層石白云巖、硅質(zhì)條帶白云巖、硅化白云巖夾少量碎屑巖組成。富含鐵質(zhì)、硅質(zhì)熱液來源于海底火山熱液,活動性斷裂構(gòu)造為熱液運移提供了通道。當(dāng)海底火山活動時,熱液沿裂隙噴出海底向低洼的碳酸鹽巖盆地運移,當(dāng)物化條件改變時呈層狀沉淀于白云巖中(圖3)。

圖3 大洪山紅碧玉成礦示意圖Fig.3 Metallogenic sketch of Dahongshan Red Jasper1.中元古代羅漢嶺組硅質(zhì)白云巖;2.紅碧玉礦體;3.含礦熱液運移方向;4.斷裂構(gòu)造及裂隙。

5 大洪山紅碧玉開發(fā)前景分析

5.1 大洪山紅碧玉綜合評價

(1) 大洪山紅碧玉的最大特點就是 “紅”,致色元素是三價鐵離子而非硫化汞,其無毒,性能穩(wěn)定、耐久,無需養(yǎng)護,這也是大洪山紅碧玉的一大亮點。

(2) 大洪山紅碧玉主要由石英及赤鐵礦組成,其摩氏硬度6.5～7,其質(zhì)硬而堅韌,不易磨損、不易褪色,無需擦油保養(yǎng),更便于收藏把玩。

(3) 大洪山紅碧玉玉質(zhì)細膩、堅韌,拋光及加工性能優(yōu)良,用途非常廣泛。

總之,大洪山紅碧玉不僅美觀、細膩、穩(wěn)定耐久,而且加工拋光性能優(yōu)異且稀少,是一款不可多得的高檔玉料。

5.2 大洪山紅碧玉開發(fā)前景

評價大洪山紅碧玉是否有前景,可以從天然性、稀有性、奇特性、藝術(shù)性、可采性和商品性，六個方面進行評價。

(1) 天然性:大洪山紅碧玉無論山料或水料,只需打磨拋光便可成為藝術(shù)品,有的水料更無需打磨,配上木座便可,其天然性無可置疑。

(2) 稀有性:紅碧玉在國內(nèi)外分布廣泛,其中以南非、桂林等地紅碧玉較出名,而大洪山紅碧玉的產(chǎn)出特征及表現(xiàn)形式相當(dāng)?shù)莫毺?這款滿紅色玉料國內(nèi)迄今僅在大洪山發(fā)現(xiàn),極具地方特色,很是稀有。

(3) 奇特性:大洪山紅碧玉滿紅色十分珍貴,豐富多彩的顏色及變幻多端的色調(diào)更凸顯其活潑、靈動和富有層次。

(4) 藝術(shù)性:優(yōu)質(zhì)的大洪山紅碧玉,顏色鮮艷、質(zhì)地細膩、溫潤,適合雕刻各類工藝品,部分水料更是無需打磨,直接配上座子就是一件上乘的藝術(shù)品。

(5) 可采性:大洪山紅碧玉地表可見,分布廣泛,易于開采。

(6) 商品性:大洪山紅碧玉作為特殊的玉石及觀賞石,在商品市場上具有很強的競爭力。

6 結(jié)論

(1) 大洪山紅碧玉產(chǎn)于中元古界羅漢嶺組地層中,主要呈層狀分布,圍巖為硅質(zhì)白云巖。

(2) 大洪山紅碧玉成礦物質(zhì)來源于海底熱液,成因?qū)儆诤５讎娏鞒练e型紅碧玉。

(3) 大洪山紅碧玉具有顏色豐富、質(zhì)地堅韌、細膩等特點,具有獨特的收藏價值。

(4) 紅碧玉僅產(chǎn)于大洪山一帶的山中和河溝里,顏色豐富十分靈動而富有層次,可加工為手鐲、擺件等,是一種難得的收藏玉石品種,受到收藏者的歡迎,具有廣闊的開發(fā)潛力和前景。