湘東南汝城七彩石礦床特征與成因初探

朱文兵+張貽舟+郭愛民+劉峻峰+陳志超+陳沖

摘 要 汝城七彩石是湘東南地區新發現的彩石類礦產之一，礦床分布于湘東南汝城至資興一帶。區內共發現七彩石礦9層，礦層產于上震旦統丁腰河組（Z2d）中下部，薄層硅質巖夾板巖類為賦礦巖石。礦層呈層狀在地表連續或斷續出露，礦層形態、產狀嚴格受層位控制，走向以北西向為主，近南北向、近東西向為次，走向長1.0～12.0 km，厚2.0～6.6 m。通過對礦床地質特征、礦層及礦石特征的分析研究，初步認為，汝城七彩石受上震旦統丁腰河組（Z2d）層位控制，礦床成因為熱水交代沉積，其豐富色彩和圖案花紋的形成與不同礦物組合、交代蝕變和氧化作用強度有關。

關鍵詞 汝城七彩石；丁腰河組；硅質巖；礦床特征；礦床成因；湘東南

中圖分類號：P611 文獻標識碼：A

Abstract： The Rucheng seven colour stone is a newly discovered mineral of coloured stone in southeastern Hunan. It was distributed in the Rucheng country and Zixing city of Chenzhou city. The deposit is discovered by nine lays. It hosted in the middle and lower part of dingyaohe formation（Z2d） of the upper series of sinian system. Rock types of the thin layer of siliceous rocks clipped the slate were the host rocks. The ore deds were layered continuous or intermittent exposed. The occurrence and form of ore beds were strictly controlled by the strata.The mainly strike of ore beds is northwestwards， the nearly north-south， the nearly east-westward of ore beds comes next. The length of ore deds trend is 1.0～12.0 kilometres， thickness is 2.0～6.6 meters. Studies on deposit geology， seam output characteristics and ore characteristics preliminarily reveal that the Rucheng seven colour stone deposit is controlled by the dingyaohe formation of the upper series of sinian system（Z2d）. The ore genesis is the hot hydrometasomatism and sedimentary. The formation of abundant color and the picture graphs related to the different mineral assemblage， metasomatic alteration and the oxidation strength.

Keywords： the Rucheng seven colour stone； dingyaohe formation； siliceous rocks；deposit characteristics； genesis of deposit； southeastern of Hunan

汝城七彩石礦床地處于南嶺成礦帶中段北部，位于湘東南汝城至資興一帶。“汝城七彩石”因主要產于汝城，礦石具有多彩的顏色與圖案花紋，因而得名。是近幾年由彩玉石玩家隨著市場需求而進入觀賞石愛好者與收藏者視野，并受到了國內外彩玉石玩家追捧，目前尚處于民間私采、加工、銷售階段，對于七彩石礦的勘查開發及綜合研究等尚未進行相關工作。因此，湖南省地質調查院于2015年在汝城地區開展了七彩石礦調查評價與勘查工作。通過工作，共發現七彩石礦層9個，礦層賦存于上震旦統丁腰河組層位內，該層位在湘東南地區大量分布，找礦潛力巨大。汝城七彩石作為該地區新發現的彩石類礦產，其發現，對湘東南丁腰河組層位內七彩石找礦及成礦理論均有重要的借鑒作用和啟示意義。

1 區域地質概況

汝城地區位于揚子板塊與華夏板塊接合帶，大地構造位置獨特。

區域出露地層較全，以南華紀-奧陶紀地層分布最廣。南華紀-奧陶紀在裂陷海槽環境下，主要形成了一套巨厚的復理石與類復理石砂、泥質碎屑沉積，局部夾少量硅質巖和碳酸鹽巖，構成區內結晶基底，汝城七彩石賦存于該結晶基底的上震旦統丁腰河組硅質巖系內；中泥盆世-中三疊世早期，形成了一套淺海相碳酸鹽巖為主，濱海相碎屑巖為次，伴有少量臺盆相硅質巖的蓋層沉積；晚三疊世-中侏羅世為海陸交互相碎屑巖與碳酸鹽巖沉積和內陸湖泊相-沼澤相含煤建造；白堊紀-古近紀為一套內陸湖泊相沉積。

區內構造運動活躍，先后經歷了武陵、加里東、海西-印支、燕山、喜山等構造階段，具明顯的階段性和繼承性。加里東運動使前泥盆紀地層形成區內基底構造格架，表現為一系列的近東西向斷裂和褶皺；印支運動造成晚三疊紀地層與下伏地層的角度不整合，經燕山運動的疊加改造而造就了一系列北東-北北東向大斷裂和復式褶皺；燕山運動則形成一系列的北北東-近南北向斷裂和褶皺。

區內巖漿活動頻繁，具有多期次、多階段等特點。從加里東期至燕山期形成了不同時期、不同類型、不同規模的一系列巖基、巖株、巖豆與巖脈，以燕山期巖漿活動最為強烈，致使大部分酸性巖漿巖形成了復式巖體，多為中酸性-酸性巖體，局部有基性巖出露。代表性侵入體有諸廣山、彭公廟、寶峰仙、雷公仙、千里山及瑤崗仙等巖體。

2 礦床地質特征

2.1 賦礦層位

汝城七彩石礦分布于馬橋、井坡、長城嶺、林泉4個礦區（圖1）。礦層嚴格受上震旦統丁腰河組層位控制，賦礦巖石為硅質巖夾板巖。其下伏下震旦統埃歧嶺組，上覆下寒武統香楠組。

（1）上震旦統丁腰河組（Z2d）以薄層狀硅質巖集中出現為標志，屬非補償性滯流海盆還原條件下的沉積產物。層厚5.6～9.8 m之間，巖石特征與前人研究成果[1-3]基本一致，區別在于，七彩石礦層內巖石以色彩豐富、絢麗多彩為特征。巖性組合從下至上分別為：

①底部為灰白-白色中厚層狀硅質巖。局部破碎，見構造角礫巖，并充填脈狀或網脈狀石英脈，偶見石英晶洞。厚0.3～0.45 m，不具礦化；

②往上為天藍-青灰-灰黑-灰綠色薄層狀硅質巖夾灰黑-灰綠色薄層狀泥質硅質巖、硅質板巖、紫紅-灰綠色板巖、砂質板巖。厚1.3～2.75 m，為含礦層，局部地段下部不含礦；

③中部為淺黃-淺紅-磚紅-青灰-紫紅-灰黑-灰白-白色-灰綠色中厚-薄層狀硅質巖夾泥質硅質巖、板巖、粉砂質板巖，局部夾少量炭質。厚1.9～3.2 m，為含礦層；

④上部逐漸出現灰黑-灰綠-紫紅色條帶狀板巖、硅質板巖、凝灰質板巖及灰綠-白色薄層狀硅質巖。厚0.4～0.8 m，為含礦層。

⑤頂部見灰綠色中厚層狀淺變質長石石英砂巖、硅質板巖。厚1.7～2.4 m，不含礦。

七彩石礦僅在②③④號巖性段有出露，巖石特征為：

硅質巖：新鮮面以灰白-白-灰黑-灰綠色為主，間有星點狀-團塊狀-線條狀的紫紅-磚紅-淺肉紅-天藍-青灰-淺灰白-淺黃色，巖石表面、層面、裂隙內常見淺灰白-土黃-黃-黃褐-黑褐-紅褐-褐紅等風化色。隱晶-微晶結構，中厚-薄層狀構造，薄層狀單層厚1.5～8 cm，中厚層狀13～45 cm，以薄層狀硅質巖居多，約占硅質巖總量的95%。礦物成分主要為玉髓和石英，含量90～94%，含少量粘土，偶在層面及微裂隙內見星點狀或脈狀黃鐵礦。巖石微裂隙極發育，膠結緊密，可見貝殼狀斷口，部分易碎成小方塊。

泥質硅質巖：新鮮面以灰-灰綠-灰黑色為主，間有星點狀-團塊狀-線條狀的紫紅-磚紅-淺肉紅-天藍-青灰-淺黃-米黃色，巖石表面、層面、裂隙內常見淺灰白-土黃-黃褐-黑褐-紅褐等風化色。隱晶-微粒結構，薄層狀構造，單層厚3～7 cm。礦物成分主要為玉髓和石英，含量82～88%，含13～17%的粘土，偶見星點狀或脈狀黃鐵礦。巖石微裂隙較發育，膠結緊密。

板巖：新鮮面為灰白-灰綠色，間有星點狀-團塊狀-線條狀的紫紅-淺黃色，巖石表面及裂隙內可見土黃-黃褐-黑褐-紅褐等風化色。變余泥質結構，條帶狀-板狀構造。礦物成分主要為粘土（96～99%），含極少量的絹云母、石英、硅質、鐵質，偶見黃鐵礦。巖石發育少量裂隙。

硅質板巖：灰白-灰綠色，間有星點狀-團塊狀-線條狀的紫紅-淺紅-淺黃色，巖石表面及裂隙內可見土黃-黃褐-黑褐-紅褐等風化色。變余泥質結構，板狀構造。礦物成分主要為粘土（83～89%），含少量硅質、石英、絹云母、鐵質，偶見黃鐵礦。巖石發育少量裂隙。

含粉砂質板巖：灰白-青灰-灰綠色，間有紫紅色，風化色為土黃-黃褐-黑褐-紅褐色。變余泥質結構，板狀構造。巖石主要由粘土（84～88%）和碎屑石英組成，含少量絹云母、白云母、鐵質。巖石發育少量裂隙。

（2）底板為下震旦統埃歧嶺組（Z1a）灰綠色板巖與粉砂質板巖互層、灰綠色中-厚層狀-塊狀淺變質長石石英砂巖夾灰綠色板巖、粉砂質板。

（3）頂板為下寒武統香楠組（∈1x）灰綠-黑色板巖、炭質板巖、硅質板巖與淺變質長石石英砂巖、粉砂巖構成韻律，底部夾穩定的石煤層。

2.2 控礦構造

礦床空間上分布于湘東南加里東褶皺系的南東緣，汝城隆起區內洪水山-大源復背斜中段及兩側，礦床在構造上主要受褶皺控制，分布于背斜的兩翼和向斜的軸部（圖1）。

礦區內褶皺斷裂發育，形態復雜。馬橋礦區受加里東期構造影響，主要表現為褶皺構造，褶皺多為直立褶皺，走向北西，兩翼巖層傾角33～82°，如雷家-人形排背斜、楊家寨-庵門口背斜、黃石頭背斜、彎壟背斜，礦層則產于背斜的兩翼，斷裂構造僅在彎壟發育規模較大的北西向斷裂，切割彎壟背斜，其余為小型斷裂及節理。井坡礦區內受加里東期構造影響，發育北西向褶皺及斷裂構造，后因印支期、燕山期構造疊加而形成北東向褶皺及斷裂構造。斷裂可分為北東向、近東西向、北西向三組，其中北東向斷裂為桂東-汝城斷裂的次級斷裂，錯斷近東西向和北西向斷裂及加里東期與印支期構造層。長城嶺礦區主要受加里東期構造影響，發育北西向褶皺及斷裂構造。林泉礦區早期為加里東期褶皺，后受印支、燕山構造影響，形成了近南北向褶皺及東西向與北東向斷裂構造。

丁腰河組與下伏埃歧嶺組，上覆香楠組之間，大多存在層間破碎帶，其寬度在0.35～4.6 m之間，可見構造角礫巖，并充填脈狀或網脈狀石英脈。

2.3 巖漿巖

礦區內均無巖漿巖出露，僅見有小規模的石英脈出露。礦區外圍有雷公仙、粗砂垅、諸廣山復式巖體出露，分別為早志留世黑云母石英閃長巖及中三疊世黑云母花崗閃長巖、中侏羅世斑狀黑云母二長花崗巖。

2.4 圍巖蝕變

蝕變礦化主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化、重晶石化、褐鐵礦化、赤鐵礦化等。蝕變現象在礦層內均有發育，其中硅化、褐鐵礦化與七彩石顏色的形成最為密切。

3 礦層特征

目前共發現七彩石礦9層，分布于汝城縣馬橋、井坡、長城嶺及資興市林泉一帶（圖1）。礦層產于背斜兩翼及向斜軸部的上震旦統丁腰河組（Z2d）層位內，礦層形態、產狀嚴格受層位控制，在地表呈層狀連續或斷續出露，礦層產于丁腰河組中下部，底部及頂部不具礦化，礦層內局部見有夾石。礦層走向主要為北西向，次為近南北向及近東西向，傾向主要為北東向和南西向，次為南東、南、南西及北西向，傾角33～82°，走向長1.0～12.0 km，厚2.0～6.6 m。各礦層特征詳見表1。

4 礦石特征

汝城七彩石礦原生露頭照片、單偏光照片、礦石反射光照片，見圖2，圖3、圖4。

汝城七彩石礦巖石組合從下至上分別為：

（1）下部為天藍-青灰-灰黑-灰綠色薄層狀硅質巖（圖2a～圖2c，圖3c）夾灰黑-灰綠色薄層狀泥質硅質巖（圖2a～圖2c，圖3b）、硅質板巖（圖2c，圖3a）、紫紅-灰綠色板巖（圖2b，圖2c）、砂質板巖。顏色以青灰-灰黑-灰綠色為主，間有星點狀-團塊狀-線條狀天藍-紫紅色，表面常見黑褐-黃-黃褐-褐紅等風化色，巖石發育微裂隙，常風化呈黑褐-黃褐-紅褐色條紋；

（2）中部為淺黃-淺紅-磚紅-青灰-紫紅-灰黑-灰白-白色-灰綠色中厚-薄層狀硅質巖（圖2d～圖2e，圖3d～圖3e）夾泥質硅質巖（圖2d）、板巖（圖2d，圖3f）、粉砂質板巖，局部夾少量炭質。巖石以紫紅-灰黑-灰白-白色-灰綠色為主色調，間有星點狀-團塊狀-線條狀淺黃-黃-淺紅-磚紅-青灰色，表面常見黑褐-黃褐-褐紅等風化色，巖石微裂隙極發育，常呈黑褐-黃褐-紅褐色條紋；

（3）上部逐漸出現灰黑-灰綠-紫紅色條帶狀板巖（圖2f，圖3g）、硅質板巖（圖3i）、凝灰質板巖及灰綠-白色薄層狀硅質巖（圖3h）。

礦石成分主要有玉髓、石英（硅質）、粘土等，含少量的絹云母、綠泥石、白云母、重晶石、石墨、炭質等，金屬礦物以菱鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦為主，含極少量的黃銅礦、銅藍、赤銅礦、輝銅礦、赤鐵礦。

玉髓：為硅質巖的主要礦物，多為隱晶質（圖3a，圖3c～圖3e），少量為微晶結構（圖3c～圖3e，圖3h），粒度小于0.005 mm，部分成近圓形集合體分布（圖3a），圓形團塊在巖石中分布較均勻。

石英：分為二種：一種呈顯微粒狀（圖3b），粒度小于0.005 mm，硅質巖中含量居多，部分集合體呈細小石英脈狀充填于巖石微裂隙中（圖3e，圖3h，圖3i），或呈棱角被磨圓的長方形，似硅質生物屑（圖3b），板巖中呈豆莢狀或細小條帶狀分布（圖3g，圖3i）；另一種為石英碎屑，粒度0.01～0.035 mm，零星分布，集合體呈圓狀或橢圓狀團塊分布（圖3c，圖3e，圖3h，圖3i），而砂質板巖中的石英碎屑粒度為0.02～0.8 mm，以0.25～0.5 mm居多。

粘土：主要分布于板巖類中，多為隱晶質（圖3a，圖3f，圖3g，圖3i），少量變質形成細小鱗片狀絹云母，鱗片定向分布較明顯；在硅質巖中稀疏分布于玉髓顆粒間。

菱鐵礦：以自形-半自形粒狀為主，部分呈它形粒狀，粒徑0.002～0.1 mm。主要呈稀疏浸染狀（星點狀）分布于硅質巖內或硅質巖條帶內，局部呈團塊狀稠密浸染分布（圖4e，圖4h），少量呈顯微脈狀（圖4d）穿插硅質巖或硅質條帶。星散狀分布者較粗，多為自形-半自形粒狀，微細及細脈狀者為它形粒狀，部分呈渾圓粒狀集合體且其內部常具非金屬礦物碎屑核心（圖4i），后者為同沉積時期形成，前兩者多為后期熱變質形成。菱鐵礦均被褐鐵礦交代（圖4d，圖4e，圖4h）。

黃鐵礦：呈自形-它形粒狀，粒徑0.003～0.8 mm，星散狀不均勻分布于硅質巖中（圖4a），局部呈集合體分布（圖4c），少量呈顯微脈狀穿插硅質巖。具褐鐵礦化。

黃銅礦：含量極少，呈它形粒狀，粒徑0.005～0.1 mm，主要呈斷續細脈狀分布于穿插灰綠色硅質巖條帶微裂隙內或硅質條帶界面裂隙內，偶呈星點狀或不規則片條狀分布在硅質巖灰綠色條帶，常被銅藍交代（圖4b），局部被赤銅礦穿插交代或環邊交代（圖4b）。

褐鐵礦：它形粒狀，粒徑0.001～0.2 mm，主要呈不規則狀交代溶蝕菱鐵礦（圖4d，圖4e，圖4f）或交代硅質巖內碎屑顆粒而成多孔狀、皮殼狀集合體（圖4d），少量呈蜂窩狀分布（圖4f），或呈顯微脈狀穿插硅質巖并交代菱鐵礦集合體顆粒（圖4e）；部分褐鐵礦重結晶變為赤鐵礦（圖4g）。

赤鐵礦：偶見，它形粒狀，粒徑0.01～0.2 mm，集合體沿后期開闊裂隙表面集中分布，可能為菱鐵礦、褐鐵礦在裂隙作用下轉變而來（圖4g）。

李家珍等[4]把寶石、玉石以外的色彩艷麗，結構構造奇特，一般硬度在4以內的，又符合工藝加工要求的礦物巖或單礦物巖石歸為彩石類。汝城七彩石因具絢麗多彩的顏色或紋理，兼有圖文石與色質石的共同優點[5]，具有較高的觀賞價值，可定為觀賞石類。

汝城七彩石品質較好，色彩豐富，顏色純正勻凈、鮮艷、絢麗多彩。顏色以灰白、白、灰黑、紫紅、大紅、灰綠色為主色調（圖2，圖5），間有淺灰、灰、天藍、黃、淺黃、黃褐、紅褐、淺紅、淺綠等顏色。礦石顏色呈漸變或突變分布。主色調在同一巖性內的顏色往往較穩定，顏色多為均勻分布，如有蝕變新生礦物集中出現時，顏色則呈漸變分布；礦石普遍發育微裂隙，后期鐵錳質等氧化后使色彩沿裂隙、層面及表面產生異化或假色，往往產生突變的顏色，形成星點狀、團塊狀，線狀、不規則線狀、網狀，形成不同形態的圖案花紋。

礦石經加工、打磨、拋光后，猶如一幅抽象的山水畫（圖5a），或為飛禽走獸（圖5b），或具絢麗多姿的色彩（圖5c），或為極富詩情畫意的紋理（圖5d），或加工成色彩豐富的實用茶盤等器具，具有較好的觀賞收藏和實用等價值。

5 成因探討

汝城七彩石產于上震旦統丁腰河組硅質巖內，硅質巖夾板巖類為賦礦巖石。礦石主要表現為豐富的顏色與圖案花紋，其成因涉及到巖石成因與色彩成因。對于湘東南上震旦統丁腰河組硅質巖的成因，地質學者持有不同的認識[6-7]，主要有交代成因和沉積成因兩種類型。交代成因的硅質巖為后期富含硅質熱液沿裂隙充填交代的結果，一般呈脈狀和團塊狀產出。沉積成因為在特定的沉積環境下，與地層同時沉積形成的硅質巖，目前認為有熱水（深源）、陸源和生物3種成因。汝城七彩石礦具有以下主要特征：

（1）目前僅在湘東南汝城縣至資興市一帶的上震旦統丁腰河組層位內發現有七彩石礦。礦層嚴格受層位控制，礦床產于上震旦統丁腰河組中下部，頂底部不具礦化。礦層頂底部大多發育層間破碎帶，部分地段發育層間破碎帶，亦不發育七彩石礦。

（2）硅質巖礦層內，層理和紋理發育清淅，具典型的沉積構造特征。礦石具隱晶質結構，礦礦有原生沉積的玉髓、石英（硅質）、粘土、菱鐵礦和鐵錳質、炭質，又有少量的新生礦物石英、絹云母、綠泥石、菱鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦等，同時含有較多表生作用形成的褐鐵礦等。

（3）巖石中原生沉積的礦物因成分不同而形成較穩定且均勻分布的主色調。巖石經低溫變質交代蝕變，形成新的蝕變礦物（如石英、菱鐵礦、絹云母、綠泥石、黃鐵礦、黃銅礦等）而呈不同顏色，從單偏光照片來看，后期新生礦物以石英為主，礦石中絹云母、綠泥石含量較少，對顏色形成影響較小。從反射光照片來看，金屬礦物以菱鐵礦及黃鐵礦為主，二者均勻分布或穿插于硅質巖內及硅質巖條帶內。菱鐵礦大多被水解成褐鐵礦后呈不同的褐色色調，部分褐鐵礦重結晶變為赤鐵礦后呈不同的紅色色調。蝕變色及風化色往往形成突變的顏色，常形成星點狀、團塊狀、線狀、不規則線狀、網狀等不同形態的圖案花紋。

（4）礦石主要有硅化、褐鐵礦化，并具綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化、蛋白石化等蝕變礦化現象。其中硅化、褐鐵礦化與七彩石顏色的形成關系密切。

綜上所述，汝城七彩石礦床成因為熱水交代成因。礦床受層位控制，賦礦巖石為硅質巖夾板巖。礦石主要表現為豐富的顏色與圖案花紋，色彩的形成與沉積成巖時不同的礦物組合、后期交代蝕變的新生礦物和氧化作用形成的礦物有關；圖案花紋的形成，除不同主色調之間可相互搭配形成外，風化淋漓作用使鐵錳質等氧化后，沿微裂隙亦可形成線條，最終形成絢麗多彩的汝城七彩石。

6 結論

（1）汝城七彩石僅產于湘東南上震旦統丁腰河組（Z2d）中下部，嚴格受層位控制，賦礦巖石為薄層硅質巖夾板巖類。

（2）汝城七彩石礦床成因為熱水交代沉積成因。其色彩的形成與成巖時不同的礦物組合和后期交代蝕變、氧化作用有關。

（3）湘東南地區上震旦統丁腰河組（Z2d）硅質巖分布廣泛，找礦潛力巨大。

參考文獻/References

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