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(qiáng), 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(duì),湖北 宜昌 443100; 2.湖北省地質(zhì)局 地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(dòng)。2009年京山當(dāng)?shù)匕傩赵诤哟餐谏硶r(shí)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(duì)前人資料的搜集、整理、分析,對(duì)大洪山紅碧玉的地質(zhì)特征、成因進(jìn)行總結(jié),并采集紅碧玉進(jìn)行藝術(shù)加工后投入市場(chǎng),以期拓展大洪山紅碧玉的品牌,發(fā)揚(yáng)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(yáng)子陸塊上揚(yáng)子臺(tái)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(jì)深海沖積扇沉積。巖漿巖為青白口紀(jì)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(gè),礦體走向以北東向?yàn)橹?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(tuán)塊狀礦體最厚可達(dá)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(xì)晶結(jié)構(gòu)、細(xì)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(qiáng)烈硅化現(xiàn)象,導(dǎo)致白云巖致密堅(jiān)硬,白色石英細(xì)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(dá)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(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理成圖,對(duì)分析結(jié)果采用C1球粒隕石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(rèn)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(shí)代

紅碧玉呈層狀賦存于中元古界漢嶺組地層中,圍巖時(shí)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(yáng)子陸塊北緣為碳酸鹽巖臺(tái)地環(huán)境,在大洪山地區(qū)沉積了一套淺海臺(tái)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(dòng)性斷裂構(gòu)造為熱液運(yùn)移提供了通道。當(dāng)海底火山活動(dòng)時(shí),熱液沿裂隙噴出海底向低洼的碳酸鹽巖盆地運(yùn)移,當(dāng)物化條件改變時(shí)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(yùn)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(píng)價(jià)

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

(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(jiān)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(xì)膩、堅(jiān)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(xì)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(píng)價(jià)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(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(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(guó)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?dú)特,這款滿紅色玉料國(guó)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(dòng)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(xì)膩、溫潤(rùn),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(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)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(jiān)韌、細(xì)膩等特點(diǎn),具有獨(dú)特的收藏價(jià)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(dòng)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。