吉林白山地区玄武岩中宝石矿床成矿特征

陈景林，邢彩霞

（1.白山市国土资源局，吉林白山134300；2.吉林省第一地质调查所，吉林长春130031）

吉林白山地区玄武岩中宝石矿床成矿特征

陈景林1，邢彩霞2

（1.白山市国土资源局，吉林白山134300；2.吉林省第一地质调查所，吉林长春130031）

白山市矿产资源丰富，宝石矿床种类繁多，具有十分重要的研究价值及经济意义.本文仅对碱性玄武岩中宝石矿床产出的构造背景及相关联的蓝宝石、橄榄石矿床的形成条件、特征及成矿规律进行探讨.

碱性玄武岩；宝石；矿床特征；成矿规律；白山地区；吉林省

白山市位于吉林省东南部，东经 126°7'～128°18'，北纬 41°21'～42°48'，是吉林省的重要矿业城市.其矿产资源丰富,宝石矿床种类繁多，具有十分重要的研究价值及经济意义.

1 碱性玄武岩及宝石矿床产出的构造背景

白山地区位于华北地台北缘，区内发育多条走向东西、北东和北西方向的大型断裂带.东西向断裂带形成时代早，主要分布在基底变质岩中，呈断续的、残留的状态存在.北东及北北东向大型断裂非常发育，有碱性玄武岩分布，并在含橄榄岩包体的玄武岩中产有蓝宝石、橄榄石矿床.

2 矿床地质特征

橄榄石宝石矿床呈北西向展布，矿区内出露的地层为三叠系、新近系和第四系.宝石矿床主要分布在新近系船底山组地层中［1］.

船底山组不整合覆盖在二叠系杨家沟组及燕山期花岗岩之上，厚达56m，岩性主要为碧玄岩、碱性橄榄玄武岩和玄武质凝灰岩.其上为新近系军舰山组地层.

3 玄武岩的矿物组合及宝石矿物的化学成分

白山地区喜马拉雅期岩浆活动较强烈，表现为多期基性岩浆喷发，其主要岩石类型有船底山橄榄岩、巴厘气孔状橄榄岩、小椅子山橄榄玄武岩、大椅子山橄榄玄武岩、金龙顶子玄武岩.研究表明，船底山玄武岩和小椅子山玄武岩与橄榄石、蓝宝石矿床有关.

船底山、小椅子山橄榄玄武岩呈灰黑色，斑状结构，块状及气孔状构造.柱状节理发育.岩石中普遍含有橄榄岩包体，所含斑晶为橄榄石，偶见斜长石、辉石、尖晶石.

橄榄石属单斜晶系，晶体沿c轴呈短柱状或板柱状.本矿床中未见完好晶体，多呈粒状，粒度多为3～9 mm，少数可达20 mm以上.具典型的玻璃光泽，不完全解理，贝壳状断口.

肉眼观察多数橄榄石矿物纯净透明，无杂质.少数宝石中见有尖晶石、辉石和磁铁矿矿物包体，呈暗色不透明.某些晶体内见有圆盘状的炸裂纹，中间为暗色矿物包体，宝石学中称为“海百合叶”，裂隙中充填有一些气液包体.在晶体的表面及沿裂纹处可见有黄褐色的铁染痕迹.

通过大量的自然重砂和人工重砂的分析工作，发现其主要重砂矿物为橄榄石、尖晶石、透辉石、铬透辉石、次铬透辉石、锆石、石榴石、磷灰石，次要重砂矿物有黄铁矿、磁铁矿、锐钛矿、金红石、电气石、角闪石、褐铁矿、白钨矿、白钛矿、辰砂、透闪石、独居石等.

（1）蓝宝石（刚玉）的矿物特征及化学成分

蓝宝石成分为Al2O3，属六方晶系，其颜色为蓝色、浅蓝色、浅黄绿色、绿色、灰蓝色、灰色、棕色、乳白色等，有透明、透明—半透明、不透明.其中以蓝色的透明度最高，具玻璃光泽、金刚光泽.莫氏硬度9，贝壳状或参差状断口.在砂矿中矿物呈碎块状、碎片状、六方柱状及不规则状产出，粒径一般为2～8 mm.矿物表面具有溶蚀坑.在少数样品上可偶见环带状构造.实测密度为 3.92～4.1.折光率大于 1.760.

白山地区蓝宝石的主要化学成分为：Al2O367.38%～98.68%，MgO 7.85%左右，SiO25.99%左右，FeO 1.41%～24.81%，另外还含有少量的 TiO2.与澳大利亚、中国山东及黑龙江的蓝宝石的化学成分相比，其主要成分Al2O3含量相近，但其MgO、SiO2、FeO的含量比别处的要高.

（2）橄榄石的矿物特征及化学特征

对宝石级橄榄石5个样品进行化学成分分析，结果见表1.可以看出，橄榄石的化学成分变化很小，均含有稳定的致色元素Ni、Cr、Fe，使其形成明亮的颜色.Al、K、Na的存在能增加宝石的透明度.橄榄石矿物中含有MgO 45%～48%.据文契尔对橄榄石的分类，Mg2SiO4含量在90%～70%之间为贵橄榄石.故可知本矿区的橄榄石属贵橄榄石.

表1 橄榄石化学成分表Table 1 Chemical composition of olivine

在碱性玄武岩中的超镁铁岩包体里，主要成分为橄榄石.按包体的矿物成分可把其分为橄榄岩型包体（以尖晶石二辉橄榄岩为主，约占包体总体积的80%以上，与橄榄岩、方辉橄榄岩共同组成）和辉石岩型包体（以橄榄二辉岩为主，其次有辉石岩、二辉岩共同组成）.包体的大小不等，大者20 cm左右，小者几厘米.包体呈椭球状、近球状、角砾状等.在橄榄玄武岩中，包体的含量极不均匀，有的地方含量逾40%，有的仅含有百分之几.个别呈单矿物的捕虏晶出现，捕虏晶是大颗粒橄榄石宝石或小颗粒的玻璃辉石、尖晶石等.

宝石矿物的橄榄石在各种类型的超镁铁包体中均有存在，只是橄榄石含量、颗粒的大小、破裂程度、颜色等存在明显差别.绿色、黄绿色的纯橄榄岩包体几乎全部由橄榄石组成，其橄榄石的含量占90%以上.另有少量的尖晶石和辉石，后者的总量只占10%以下.橄榄石的矿物颗粒普遍较小，其颗粒直径小于3 mm，偶见大颗粒的、质量好的橄榄石.尖晶石二辉橄榄岩中，橄榄石的含量为60%～90%.橄榄石颗粒以小于3 mm的为最多，大于3 mm的颗粒约占20%左右.其中5～20 mm者在包体中相对集中，形成优质的宝石矿物晶体.

白山地区的橄榄石总体为绿色，但由于过渡族元素，特别是Fe的影响，其颜色呈现深黄绿色、黄绿色、绿色、浅绿色等.其透明度好，玻璃和金刚光泽，具有贝壳状断口，断口多表现为油脂光泽，晶形不完好，常呈他形粒状，也有呈短柱状或厚板状，硬度6.7，密度3.35，折光率大于1.653.橄榄石晶体内的裂隙或解理附近，偶见显微的辉石固相包裹体及CO2成分的气液包裹体呈串珠状分布，在晶体表面具有浅褐色、浅黄色的色斑.

4 蓝宝石、橄榄石宝石矿床的形成条件及分布规律

在白山地区与碱性玄武岩有关的、具有一定规模的宝石级矿床主要为蓝宝石和橄榄石两种矿床.其中橄榄石宝石矿床为产于碱性玄武岩包体中的原生的橄榄石宝石矿床.蓝宝石矿床是产于河谷阶地和河漫滩中的蓝宝石砂矿床.

（1）蓝宝石矿床与橄榄石宝石矿床分布特征

蓝宝石砂矿是由地表碱性玄武岩或宝石矿床经风化作用而崩解为大小不等的碎块，在水介质条件下经搬运沉积形成.蓝宝石矿床的主要分布特点为：含矿层埋藏较浅，往往在接近地表处富集，产状平缓、沉积层松散而易于开发；砂矿床距矿源近，搬运距离较近，分布在河流分叉、拐弯及水流变缓处；分布在古河床及现代河流的阶地中；从浅井剖面发现，蓝宝石具有2个明显的沉积旋回，主要分布在含砂砾石的沉积层位中；蓝宝石砂矿分布于中、新生代火山盆地及河流附近，多为第四系沉积物所覆盖.砂矿床附近的基岩及河流上游的山脉均为中、新生代玄武岩，说明砂矿床形成时间在中、新生代火山喷发（橄榄玄武岩）之后，经风化、剥蚀、搬运、沉积形成蓝宝石矿床.

（2）蓝宝石与橄榄石宝石矿床形成的构造条件及成矿规律

碱性玄武岩中超镁铁质包体及其中所含的蓝宝石、橄榄石形成于上地幔环境，主要依据是：①碱性玄武岩浆来自地下80～100km以下的上地幔，通过上地幔物质分熔而形成大量超镁铁质岩包体，其中绝大部分是玄武岩浆沿上升通道捕获上地幔中早期结晶物质而形成的.②蓝宝石与辉石等矿物连生或伴生，其中辉石的生成温度在1250℃左右，形成深度约84.5km，已超过莫霍面（33km）达到地幔.③根据87Sr/86Sr=0.705，确定为超镁铁质岩石，应属于地幔岩石.④蓝宝石表面具有熔蚀坑，表明其生成后被玄武岩浆熔蚀.蓝宝石、橄榄石在地下深处形成以后，在高温高压条件下，由玄武岩浆携带着宝石矿物急速上升，沿着喜马拉雅造山运动形成的断裂活动带喷溢至地表，冷凝后形成大面积的含宝石的玄武岩盖.蓝宝石和橄榄石在玄武岩中以副矿物、斑晶的形式存在，形成橄榄石宝石矿床.在以后的风化作用、搬运作用后，在河流砾石、砂质冲积物、松散冲积及坡积物中形成冲积物和残坡积砂矿.其中蓝宝石矿床主要以后者的形式存在.

白山地区的断裂构造非常发育，构造型式多样，岩浆活动频繁，其中东西向断裂带和北东至北北东向断裂带规模大，分布广，是产生碱性玄武岩的主要构造.特别在大型断裂带相互交切、叠加复合的部位往往是碱性玄武岩的分布地区.据此，我们可进一步在靖宇、抚松、长白山附近寻找到新的宝石矿床.

［1］刘瑞.吉林省蛟河橄榄石宝石矿床地质特征及成矿条件研究［J］.地质与勘探，2001（6）.

METALLOGENY OF THE GEM DEPOSITS IN BASALT IN BAISHAN AREA,JILIN PROVINCE

CHEN Jing-lin1,XING Cai-xia2

（1.Baishan Municipal Bureau of Land and Resources,Baishan 134300,Jilin Province,China;2.Jilin No.1 Institute of Geological Survey,Changchun 130031,China）

Baishan City is rich in mineral resources,with various kinds of gem deposits,which are importantly significant for scientific research and economic development.Based on the study of the regional structural background for the forming of the gemstone ores in alkali basalt,this paper discusses the forming conditions,characteristics and metallogenic regularities of related sapphire and olivine deposits.

alkali basalt;gemstone;characteristics of deposit;metallogenic regularity;Baishan area;Jilin Province

1671－1947（2011）04－0255－03

P619.28

A

2011－06－15；

2011－08－08.编辑：李兰英.

陈景林（1962—），男，高级地质工程师，通信地址吉林省白山市浑江区翠柏路1号，E-mail//bsliuyang@163.com