吉林磐石“磐龍玉”礦床地質(zhì)特征及成因探討

王 旭，楊 雷

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長春 130033)

磐石市小紅石砬子地區(qū)以往地質(zhì)工作以鉛鋅礦多金屬礦的研究為主，對“磐龍玉”礦床的研究卻均未涉及，該玉石礦床的找礦研究工作起步較晚，隨著2015年吉林省三河礦業(yè)在本區(qū)開采鉛鋅礦床時，發(fā)現(xiàn)高品質(zhì)玉石，玉礦床的找礦工作才進(jìn)入勘查階段。該玉礦床產(chǎn)于磐石市龍崗山脈，玉石為石英質(zhì)玉，玉質(zhì)細(xì)膩圓潤，色澤有黃綠及墨綠兩種，因產(chǎn)于磐石市龍崗山脈而得名“磐龍玉”[1-3]。磐龍玉不僅具有一定的商業(yè)價值，而且在考古界方面也具有一定意義，它為距今7000年前紅山文化部分玉器的玉料來源方面的研究提供了地域依據(jù)[4]。本文對“磐龍玉”礦床的地質(zhì)特征及成因進(jìn)行了總結(jié)和探討，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大本地區(qū)同類型“磐龍玉”玉礦床的勘查提供依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置為哈蘭達(dá)嶺—英額嶺新元古代—古生代疊覆造山亞帶(Ⅲ-A1)，下二臺—江域殘留早古生代增生楔(Ⅲ-A13)[5-6](圖1)。

圖1 大地構(gòu)造位置圖

區(qū)域地層出露較多，從古生界至新生界均有[7]，從老至新有寒武——奧陶系西保安組、黃鶯屯組、石縫組，石炭系余富屯組、鹿圈屯組、石嘴子組、窩瓜地組，二疊系壽山溝組、大河深組、范家屯組，三疊系大醬缸組、小蜜蜂頂子組，侏羅系玉興屯組、南樓山組，第四系。含礦地層為上古生界下二疊統(tǒng)壽山溝組、大河深組的一套海相火山—沉積建造，其巖性有泥巖、板巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r、火山角礫巖夾灰?guī)r透鏡體等[8]。中生界下侏羅統(tǒng)南樓山組安山巖、安山質(zhì)火山碎屑巖在礦區(qū)東、北側(cè)不整合覆蓋，新生界黃土、砂礫石等沿溝谷出露[9]。

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造形式為褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造和火山機(jī)構(gòu)。區(qū)域褶皺構(gòu)造為明城—黑石鎮(zhèn)北西向復(fù)式向斜，礦區(qū)位于蛤蟆塘—柳陽的南北向向斜中；斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北西向、南北向?yàn)橹?，其次為北東向，東西向相對較小。北西向、南北向斷裂構(gòu)成了區(qū)域上的構(gòu)造格架，并控制了中生代沉積盆地和燕山早期巖漿侵入活動的展布方向；火山活動頻繁強(qiáng)烈，晚古生代是以海相火山噴發(fā)—沉積為特征，表現(xiàn)為有火山角礫、火山碎屑物和正常沉積形成的碎屑巖建造。中生代的火山活動以強(qiáng)烈噴發(fā)為主，本區(qū)北西向展布的火山盆地在中生代基本形成[10]。

區(qū)域巖漿巖主要為侵入巖和脈巖。侵入巖主要有石英閃長巖、花崗閃長巖、黑云母花崗巖、次流紋巖、輝綠玢巖、二長花崗巖、石英正長巖、花崗斑巖等。脈巖常見為閃長玢巖、閃斜煌斑巖、花崗斑巖、花崗閃長斑巖、花崗細(xì)晶巖及石英脈等脈巖侵入。火山巖分布廣泛，晚古生代為海相火山噴發(fā)活動，形成以安山巖—流紋巖為組合的一套鈣堿性火山巖。中生代以強(qiáng)烈陸相火山活動為特點(diǎn)，以裂隙式噴溢為主，形成一套鈣堿性玄武巖—安山巖—流紋巖組合[10-11]。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)

1.2.1 地層

研究區(qū)內(nèi)地層主要以二疊系大河深組為主[12]，溝谷零星見有第四系覆蓋(圖2)。

圖2 磐石市小紅石砬子玉礦床地質(zhì)簡圖

大河深組(P1d)廣泛分布于礦區(qū)大部，為一套海相中—酸性火山碎屑巖、火山熔巖夾少量陸源碎屑的正常沉積巖建造。主要巖性有安山巖(α)、流紋巖(λ)、流紋質(zhì)凝灰?guī)r(λtf)、英安質(zhì)凝灰?guī)r(ζtf)、安山質(zhì)凝灰?guī)r(atf)、流紋質(zhì)凝灰角礫巖(λvb)、英安質(zhì)凝灰角礫巖(ζvb)、凝灰?guī)r(tf)和灰?guī)r(Ls)等。從東西兩側(cè)向中間的巖相變化依次是安山質(zhì)凝灰?guī)r—安山質(zhì)角礫巖—安山巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r—流紋巖。顯示出邊緣為噴發(fā)相的凝灰?guī)r、角礫巖類，中心為裂隙式溢出相的酸性熔巖類的古火山口特征。區(qū)內(nèi)的礦化蝕變帶位于古火山口兩側(cè)[10]。

第四系(Q4)主要分布于水系和開闊的溝谷中，覆蓋厚1～10m，局部溝谷可達(dá)15m以上，以砂礫石、含礫粗砂、亞砂土、亞粘土、粘土等為主。

1.2.2 構(gòu)造

礦區(qū)處于蛤蟆塘南北向向斜褶皺帶上，斷裂構(gòu)造發(fā)育。較大規(guī)模的主要有兩條南北向斷裂，一條位于礦區(qū)西部，鉛鋅Ⅰ號帶西側(cè)約200m處。物探激電中梯推測該斷裂產(chǎn)狀為 85°∠75°。該破碎帶出現(xiàn)于ZK9-6-1鉆孔20～70m之間，寬約25m。破碎帶內(nèi)斷層主要為泥質(zhì)，夾雜0.2～0.5cm的碳質(zhì)板巖碎塊約占30%，碎塊多呈扁豆?fàn)?、透鏡體狀，顯示壓性斷裂的性質(zhì)。另一條位于Ⅱ號帶4號～5號勘探線之間，通過TC2-4、TC2-3、TC1-10、TC5-2探槽控制，破碎帶主要存在于安山質(zhì)凝灰?guī)r和泥質(zhì)板巖中，寬2.0～4.6m，控制長度290m。走向345～360°，傾向近正東，傾角70～73°。在TC2-4、TC2-3舊采坑中，斷層面上擠壓透鏡體和壓性構(gòu)造面發(fā)育，兩側(cè)片理化發(fā)育，反映壓性構(gòu)造特征，斷層內(nèi)有2.0m寬的含鋅磁鐵礦體。礦區(qū)近南北向的壓性斷裂和層間裂隙發(fā)育，礦體主要產(chǎn)在近南北向斷裂中和換層接觸帶附近的層間裂隙中，石英質(zhì)玉礦體亦同期受熱液蝕變作用影響，多為鉛鋅礦化帶接觸圍巖。

礦區(qū)內(nèi)北西向斷裂較發(fā)育，多為片理化帶和破碎帶形式，屬于壓扭性斷裂。走向一般310～320°，傾向南南西，傾角70～80°，常見切割近東西向和南北向斷裂。在銀、鉛鋅礦(化)體上及其附近，均清晰可見該組構(gòu)造的疊加形跡，常形成幅寬0.2～3.0m的擠壓片理化帶，對礦體有切割但沒有產(chǎn)生平移錯斷現(xiàn)象。

1.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)脈巖大面積分布，以中性脈巖為主，酸性脈巖次之，基性脈巖相對較少。脈巖空間分布不均，具方向性，絕大多數(shù)走向?yàn)?45～20°，極少數(shù)為北西向或北東向。脈巖主要有花崗斑巖脈(γπ)、 二長斑巖脈(ηπ)、 閃長玢巖脈(δμ)、安山玢巖脈(aμ)、閃長巖脈(δ)、輝綠玢巖脈(βμ)、正長斑巖脈(ξπ)、煌斑巖脈(X)、 輝長巖脈(v)、鉛鋅礦體(Pb-Zn)[13]。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體地質(zhì)特征

石英質(zhì)玉礦體賦存于下二疊統(tǒng)大河深組地層中，為區(qū)內(nèi)鉛鋅礦化帶圍巖。綜合以往礦區(qū)內(nèi)鉛鋅礦詳查工作的資料，圈出Ⅰ號和Ⅱ號兩條綜合異常帶。Ⅰ號異常(礦化)帶長軸方向SN向，延長大于700m，幅寬約200m。Ⅱ號異常(礦化)帶長軸方向340°，延長大于600m，幅寬約200m。根據(jù)工程控制共圈定出10條石英質(zhì)玉礦體。

Ⅰ號礦化綜合異常帶(西風(fēng)井)內(nèi)6條礦體，為隱伏礦體，呈脈狀，主要為黃綠色，屬厚度變化較穩(wěn)定礦體，圍巖為英安質(zhì)/安山質(zhì)凝灰?guī)r(表1)。①號礦體受成礦期構(gòu)造影響，舒緩波狀，總體傾向近正東，傾角73°以上。占全區(qū)資源儲量的26.20%。②號礦體是本次生產(chǎn)勘探工作中所見規(guī)模最大、品質(zhì)最好的一條石英質(zhì)玉礦體，位于①礦體東側(cè)，近于平行，連續(xù)性較好。礦體呈脈狀、舒緩波狀，總體傾向近正東。礦體厚度在4.34～43.04m之間，且在200m標(biāo)高附近變的厚大，9號勘探線處最后可達(dá)40m以上，礦體平均厚度約為14.83m。占全區(qū)資源儲量的35.98%。③號礦體位于②號礦體東側(cè)，與①、②號礦體近于平行，規(guī)模較小。占全區(qū)資源儲量的2.62%。④號礦體位于③號礦體東側(cè)，近于平行，由9個巷道穿脈和鉆探工程控制，通過鉆探巖心觀察其品質(zhì)相對較好。占全區(qū)資源儲量的18.42%。⑤號礦體由2個工程控制，規(guī)模較小。占全區(qū)資源儲量的0.88%。⑥號礦體局部火山巖屑含量較多，該礦體傾向延深在200m標(biāo)高位置被火山角礫巖斷開約80m以上。占全區(qū)資源儲量的2.35%。

Ⅱ號礦化綜合異常帶(東風(fēng)井)內(nèi)4條，除⑷號礦體為黃綠色外，另外三條為墨綠色(表1)，礦體呈脈狀，屬厚度變化較穩(wěn)定礦體，圍巖主要為英安質(zhì)/安山質(zhì)凝灰?guī)r和泥質(zhì)板巖。⑴號礦體占全區(qū)資源儲量的6.54%，⑵號礦體占全區(qū)資源儲量的1.84%，⑶號礦體占全區(qū)資源儲量的4.62%，⑷號礦體占全區(qū)資源儲量的0.55%。

表1 磐石市小紅砬子玉石礦床礦體特征一覽表

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石類型

“磐龍玉”屬于石英質(zhì)玉，礦石自然類型為塊狀熱液硅化蝕變巖型，根據(jù)顏色分為黃綠色玉和墨綠色玉兩種(圖3)。原巖受熱液及構(gòu)造壓力影響，發(fā)生蝕變，主要有硅化、絹云母化、綠泥石化及碳酸鹽巖化。

圖3 石英質(zhì)玉手標(biāo)本照片

2.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

經(jīng)偏光顯微觀察，“磐龍玉”的結(jié)構(gòu)以隱晶質(zhì)—細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)、變余砂狀結(jié)構(gòu)為主。受到變質(zhì)作用的影響，石英在構(gòu)造應(yīng)力的影響下多呈他形粒狀，礦物顆粒間呈圓滑接觸，常常出現(xiàn)不均勻波狀消光。在部分樣品中，可以見到變余砂狀結(jié)構(gòu)中的斑狀結(jié)構(gòu)，推測為原礦物經(jīng)過變質(zhì)作用后，基質(zhì)已經(jīng)重結(jié)晶，但仍保留了原礦物的結(jié)構(gòu)形態(tài)。石英顆粒間膠結(jié)分布的基質(zhì)礦物為絹云母，絹云母屬于層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，為云母族礦物中呈極細(xì)鱗片狀的白云母亞種。同時分布有細(xì)小自形黃鐵礦，指示“磐龍玉”的形成經(jīng)歷了絹云母化蝕變成礦過程。墨綠色玉的絹云母含量明顯高于黃綠色玉的絹云母含量。

2.2.3 物質(zhì)成分

結(jié)合偏光顯微鏡、掃描電鏡和能譜測試結(jié)果，吉林“磐龍玉”的主要組成礦物為石英，次要礦物為絹云母，部分樣品可含有少量的黃鐵礦。自形程度較低、形態(tài)不規(guī)則的石英顆粒間夾雜細(xì)小鱗片狀的絹云母，礦物排列無定向性，總體石英礦物的含量高于絹云母礦物。在巷道穿脈中及鉆探工程巖心中采取了5件硅酸鹽分析樣品，其測試結(jié)果見表2。

表2 硅酸鹽全分析結(jié)果一覽表(主量元素)

(1)黃綠色玉。

主要為顯微粒狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，其中石英呈顯微粒狀結(jié)構(gòu)，絹云母呈顯微片狀結(jié)構(gòu)，石英多數(shù)為微粒狀或微粒狀集合體分布，一般粒徑0.01～0.10mm不等，局部見有石英細(xì)脈狀產(chǎn)出，體積分?jǐn)?shù)占巖石的60%；絹云母為顯微鱗片狀分布，體積分?jǐn)?shù)占25%；碳酸鹽礦物分布不均勻，巖石中裂隙多由碳酸鹽礦物充填，表現(xiàn)為碳酸鹽巖薄膜，體積分?jǐn)?shù)占15%。

礦物成分主要礦物為石英，次要礦物有云母(含量最高)、方解石、長石等?；瘜W(xué)成分以SiO2為主，含有Al2O3、K2O、CaO、Fe2O3、FeO、Na2O等。

(2)墨綠色玉。

顯微粒狀結(jié)構(gòu)和顯微片狀結(jié)構(gòu)結(jié)合，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，局部見有次流紋構(gòu)造，其中石英呈顯微粒狀結(jié)構(gòu)，絹云母呈顯微片狀結(jié)構(gòu)，石英多數(shù)為微粒狀或微粒狀集合體分布，一般粒徑0.01～0.10mm不等，局部見有石英細(xì)脈狀產(chǎn)出，體積分?jǐn)?shù)占巖石的50%；絹云母為顯微鱗片狀分布，體積分?jǐn)?shù)占40%；碳酸鹽礦物分布不均勻，巖石中裂隙多由碳酸鹽礦物充填，表現(xiàn)為碳酸鹽巖薄膜，體積分?jǐn)?shù)約占10%。

礦物成分主要礦物為石英、云母，次要礦物有長石、方解石、綠泥石、黃鐵礦等?；瘜W(xué)成分以SiO2為主，次要的有Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O等，其中Fe2O3、FeO、MgO含量明顯高于黃綠色玉中含量。

2.3 工藝性能

顏色：主要有黃色、淺黃色、黃綠色、墨綠色等顏色。光澤：經(jīng)鑒定為石英質(zhì)玉，玻璃光澤，其折射率為1.54～1.55。力學(xué)性質(zhì)：單軸水飽和抗壓強(qiáng)度介于22.79～42.22MPa。硬度：黃綠色—墨綠色石英質(zhì)玉莫氏硬度在6.5～7.5之間。Ⅰ號帶巖體較Ⅱ號帶巖體硬度更大。塊度：商品玉石的塊度是玉石品級劃分的主要指標(biāo)，顏色較好，硬度相同，質(zhì)地細(xì)膩，塊度越大其經(jīng)濟(jì)價值越大。石英質(zhì)玉的塊度與其玉石礦體本身的節(jié)理裂隙的發(fā)育程度相關(guān)，也與玉石礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、硬度以及開采方法相關(guān)。放射性：照射量率(γ)在(3.09～3.40)×10-4μC/kg·h之間。說明該地區(qū)巖體放射性含量極其微弱，對人體無害。

3 成因探討

礦區(qū)內(nèi)石英質(zhì)玉礦體中所見到的蝕變類型主要為絹云母化、硅化、碳酸鹽化及少量的綠簾石化、蛇紋石化、葉蠟石化等。屬于典型的低溫?zé)嵋何g變[14]。

小紅石砬子石英質(zhì)玉礦體，呈脈狀賦存于英安質(zhì)/安山質(zhì)凝灰?guī)r以及泥質(zhì)板巖中，礦體近南北向展布，傾向東—北東東。礦區(qū)近南北向的壓性斷裂和層間裂隙發(fā)育，礦體主要產(chǎn)在近南北向斷裂中和換層接觸帶附近的層間裂隙中，石英質(zhì)玉礦體亦同期受熱液蝕變作用影響，多為鉛鋅礦化帶接觸圍巖。受鉛鋅成礦期南北向壓扭性構(gòu)造影響，局部具有舒緩波狀特征。同時，礦體中局部見有碳酸鹽巖細(xì)脈呈不規(guī)則狀、網(wǎng)狀充填于礦體中，顯示了張性構(gòu)造特征。說明該礦區(qū)內(nèi)石英質(zhì)玉礦體經(jīng)歷了南北向構(gòu)造多次壓扭與拉張的反復(fù)影響，為主要找礦標(biāo)志。