陕西铜川陈炉石地质成因浅析及保护开发建议

韩鹏飞，寿立永，刘少峰

（中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 710003）

陕西铜川陈炉石地质成因浅析及保护开发建议

韩鹏飞，寿立永，刘少峰

（中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 710003）

陈炉石产于陈炉镇东山一带，赋存于上奥陶统赵老峪组上段，其岩性为内碎屑灰岩。通过对陈炉石的分布层位、产出特征、盖层条件等综合分析研究，认为沉积层理、结核和生物碎屑、化学成因以及变形构造等是形成陈炉石奇异纹理图案的重要原因，差异风化使陈炉石纹理从层理中显现出来，构成了高浮雕及凹洼等独特结构。目前陈炉石资源滥采乱挖现象严重，破坏了地质环境及资源，如何在开发中保护，在保护中开发是亟待解决的问题。

陈炉石；地质特征；成因；铜川

陈炉镇，是宋元以后古耀州窑延续生产的唯一窑场，“陶炉陈列”，一脉相承。近些年来，陈炉镇东山一带又发现了一个新的观赏石种——陈炉石，它是一种珍贵而稀有的自然资源，由于具有实用性、观赏性，收藏价值日渐为世人所瞩目。

1 陈炉石概况

陈炉石石质坚硬，油质光泽，温润细腻。表面隆起的纹理清晰突出，极具高浮雕之感。有“皱、漏、瘦”的特点，色泽以青、黑、白为多；其性坚而润，其纹理呈空嵌、穿眼、婉转、险怪之势。和其他石头相比，这里的石头有太湖石之峻峭秀丽，有高原石之突兀浑厚，其中不乏瘦骨嶙峋之态。陈炉东山的磬石，石质坚硬发黑，入手沉重，扣之铿然有声，清脆悦耳，此石称华原磬。对于陈炉石目前还没有明确的分类，只是石农石友们根据它的纹理、图案、形状称其为磬玉石、珍珠石、纹理石、浮雕图案石、象形石、窟窿石等，每一种都具有独特魅力，是集形、质、色、纹、声、古、韵、雅于一身的古董型观赏石(见图1～4)。

目前，已出土的陈炉石大约有5万多块，有较高的欣赏价值和经济价值。2016年陈炉石在武汉、北京的两次国家级大展上荣获金奖(见图5～6)。2017年初，陈炉石在太原“石头苗”、石家庄“3.18”、洛阳赏石文化节上屡屡夺魁，喜获金奖8枚，银奖14枚，铜奖20枚。陈炉己成为远近闻名的“中国奇石之乡”。

2 陈炉石形成的地质环境

陈炉石分布区位于中朝准地台陕甘宁坳缘褶皱束，铜川—韩城断褶带的西南部边缘。中生代至今地壳总体以上升为主，区域上形成渭河断陷盆地以北的断裂隆起带，出露一套古生代地层。区域上褶皱、断裂构造较发育。

2.1 产出的地层层位

陈炉石产于上奥陶统赵老峪组上段地层中(O3zh2)，该层岩性为黑灰色薄板状灰岩，页片状灰岩夹中—厚层状灰岩，角砾状灰岩，内碎屑灰岩，凝灰岩薄层，上部夹泥质灰岩。产腕足类和牙形刺化石，该层位从陈炉向东一直延伸到富平赵老峪一带。陈炉石的岩性主要为内碎屑灰岩，是沉积过程中，由沉积盆地内未固结或弱固结的沉积物经过破碎，搬运，再沉积的产物。粒屑之间的填隙物主要为亮晶、泥晶和微晶方解石，其次尚有白云石、硅质、铁质等[1]。

现将富平倾峪赵老峪组剖面的层序自上而下介绍如下：

图1 凹凸有致的陈炉石

图2 陈炉石之纹理石

图3 陈炉石之珍珠石

图4 陈炉石在唐代被用作磬石

图5 获得北京全国赏石日金奖的《汉唐风韵》

图6 陈炉石惊现"中国龙"

未见顶

赵老峪组上段(O3zh2)

17、黑灰色薄层状灰岩夹泥质灰岩，泥质灰岩中产腕足类化石 6.33m

16、页片状灰岩夹褐黄色火山凝灰岩，凝灰岩单层厚约1cm 20.38m

15、灰黑色厚层状角砾灰岩 0.49m

14、灰黑色薄板状灰岩 16.98m

13、灰黑色中—厚层状灰岩 15.12m

12、灰黑色薄板状灰岩，产牙形刺化Plectodina sp, Ozarkodina sp. 43.98m

11、灰黑色薄板状灰岩夹内外屑灰岩，产牙形刺化石Panderodus compressus. Erismodus sp.Ozarkodina sp. 56.00m

——整合——

赵老峪组下段(O3zh1)

2.2 沉积环境分析

陈炉石形成的沉积环境属于滨海—浅海相环境，岩石类型主要是深灰、黑灰色薄层灰岩夹内碎屑灰岩和角砾状灰岩。纹层构造及水平层理发育，局部含硅质条带或结核。可能来自早期成岩阶段的蛋白质生物，或由于石英粉砂被碳酸盐的溶蚀交代而来，仅有少量的腕足类，产板足鲎化石，且保存完好，在水动力条件比较平静、沉积物很细的环境下才能得以保存下来，其中角砾状灰岩则是滑塌构造的反映，在斜坡边缘由斜坡上重力流作用形成的。

2.3 区域构造演化分析

该区在加里东期，晚奥陶世早期继承了早奥陶世的海侵，发育一套巨厚的生物碳酸盐岩沉积，直到晚奥陶世末期海水退出，整体上升成陆，长期经受风化剥蚀，缺失志留纪至早石炭世的沉积，形成一个明显的不整合面；进入印支—燕山期后，大陆内部陆块之间发生相对运动，杨子陆块和秦岭造山带先后向华北陆块之下俯冲，使华北陆块上隆，并产生强大的南北向挤压，形成东西向挤压带，同时对早期构造进行挤压改造；燕山运动之后，挤压应力逐渐减弱并消失，相反，地壳出现了拉张陷落，汾渭断陷盆地开始形成，同时在盆地边缘，产生了一系列北东向构造，渭河谷地北缘呈阶梯状下落的地貌形态，正是拉张陷落的结果。

3 陈炉石的主要特征

3.1 陈炉石产出环境特征

陈炉石多埋藏于第四系松散坡积层内，多独体石，呈浅灰—黝黑色。

3.1.1 形成的地貌部位

陈炉石的形成与碳酸盐岩的岩溶作用密切相关，不同的地貌部位具有不同的岩溶作用。岩溶作用的发育程度，决定了陈炉石的形态。岩溶作用发育条件较好的地带，如缓起伏的丘陵，土层不太厚的坡麓、岩层顺坡倾斜的缓坡等地带，地表水流相对缓慢，地下水以水平流动为主，植被茂盛，生物作用强烈，常形成强烈溶蚀带[2]，是形态较好的陈炉石产出的主要地貌部位。陡峻的山坡部位，岩石裸露地表，地表水和地下水均不易留存，岩溶作用微弱，无形态较好的陈炉石产出。陈炉石分布的顺向坡段，岩层的倾角一般在10～25°。

3.1.2 陈炉石盖层条件

根据目前调查结果，陈炉石均分布于覆盖区，而盖层是陈炉石形成的重要条件之一。陈炉石的分布区均为第四系松散层所覆盖，岩性为上更新统残坡积的浅黄色粉质粘土，该层粘性强，柱状节理发育，厚度为0.1～10m，而陈炉石主要分布于覆盖厚度为1.5～5m间的土—岩界面附近(图7)，在雨水、地下水、粘土的综合作用下形成各种形态、不同纹路的陈炉石。而灰岩裸露区则无陈炉石的分布，松散层厚度＞5m的地段亦无陈炉石的分布。

图7 陈炉石赋存层位

3.2 陈炉石地质特征

陈炉石的主要岩性为上奥陶统赵老峪组上段内碎屑灰岩，该层在铜川东山—育寨—富平北部山区赵老峪一带均有分布，延伸长度约十几公里(图8)，陈炉石主要分布于该区域第四系残坡积物中。

3.2.1 结构特征

陈炉石的岩性为内碎屑灰岩，方解石为岩石的主体组分，大部分呈细粒碎屑状，少部分呈生物骨屑状之集合体，另外，具微量荡粒(团块及假鲕)，石英含量不高，呈碎屑状，分布均匀，粒度与方解石相同，黄铁矿大部分褐铁矿化，有的品形已被破坏成点状物，分布均匀。一般碎屑粒度在0.005～0.14mm，以0.1～0.2mm最为普遍。基底母岩呈薄层状构造。

3.2.2 矿物及化学成分特征

陈炉石表面高浮雕与凹洼部分物质成分存在明显差异。通过X-衍射分析表明，陈炉石表面高浮雕的主要矿物成分为方解石、石英、黄铁矿等。凹洼部分的主要矿物成分为方解石，含量在95%以上，另外含少量石英、伊利石、高岭石等。

陈炉石表面高浮雕与凹洼部分的主要化学组分含量见下页表。由表中可以看出，陈炉石表面高浮雕较凹洼部分化学成分硅质、铁质及白云质含量明显增高，形成不易风化溶蚀的坚硬物质。

陈炉石的放射性：γ照射量为0～3μR/h，低于国家限量标准10μR/h。

3.2.3 硬度及密度特征

陈炉石的硬度一般在3～5之间，密度值在2.68～2.79g/cm3。

4 矿床成因浅析

在晚奥陶世，距今约4.5亿年，是地史上海侵最广泛的时期，该区处于滨海浅海相环境下，碳酸盐岩发育，在板块边缘的活动地槽区，形成浅海碎屑沉积、化学沉积和火山喷发沉积。对早期形成的未固结或弱固结的沉积物经过破碎，搬运，再沉积的产物，沉积层理含有结核和生物碎灰岩；经印支期—燕山期强烈的造山运动，地壳整体抬升露出地表，在地壳变动过程中，岩层发生强烈的褶曲变形；燕山运动之后，挤压应力逐渐减弱并消失，地壳出现了拉张陷落，产生了一系列北东向构造，碳酸盐岩在构造变形阶段形成次生裂隙，经风化剥蚀，逐渐脱离母岩，沿斜坡滚落，后又经黄土覆盖掩埋形成坡积物，形成了陈炉石的“基体”。

图8 铜川陈炉一带区域地质简图

陈炉石化学组分含量(%)

通过野外调查发现，陈炉石内部为致密状无纹理，其千姿百态的纹理均分布在其岩石表面，加之所有的陈炉石基本均是埋藏在第四系松散层(土体)之中，因此，认为陈炉石表面凹凸不平的纹路与岩溶活动有关，风化差异、风化剥蚀、溶蚀作用，使陈炉石从基岩中剥离，构成了高浮雕或凹洼等独特的结构。陈炉石主要岩性为内碎屑灰岩，由于石灰岩岩块的硬度小，主要组成矿物除方解石外，还包括易风化流失的粘土矿物(伊利石、蒙脱石等)，相对于较硬矿物碎屑(石英、铁质、白云石)的硬度低，因此，在岩块表面形成一些不规则的纹理。在漫长的地质年代中，在一定的气候条件下，充足的地表水和地下水不断吸溶大气中的二氧化碳而成为酸性水，酸性水又不断作用于石灰岩(地表水有淋蚀作用，地下水有循环溶蚀作用和渗透溶蚀作用)，沿这些纹路的运动过程中，又形成不均一的溶蚀作用、化学沉淀作用，从而形成复杂多样、而且比较清晰的高浮雕或凹洼等结构特征[3]，造就了今日巧夺天工的陈炉石。

5 保护开发建议

陈炉石多变的形态、高浮雕的图案、多变的纹理使其具有观赏性和收藏价值。受经济利益驱使，陈炉周边资源滥采乱挖现象严重，严重破坏了珍稀矿产资源和当地自然环境。如何科学合理开发陈炉石资源，发展陈炉石文化产业，将陈炉石打造为铜川市旅游文化名片，都是亟待解决的问题。根据以上问题提出如下建议：

(1) 制定相应法规、条例保护陈炉石资源。

将陈炉石纳入矿产资源统一管理，制定保护专项条例、建立特许经营许可制度。既要加强保护不可再生的矿产资源，又要加强矿管力度，整顿开采陈炉石秩序，规范陈炉石经营秩序，进一步加强陈炉石资源的管理与保护。

(2) 开展陈炉石资源调查工作。

铜川陈炉石储量大、种类多、开采潜力大，但尚未做过地质勘探工作，建议委托专业地质队伍对铜川陈炉一带陈炉石资源开展地质调查工作，查明陈炉石的分布范围、规模、产出特征，按不同矿石类型进行详细分类；同时要加大对陈炉石的研究力度，建立专业的研究队伍，为陈炉石资源的开发与保护提供理论依据和指导。政府应设立陈炉石专项基金，扶持和奖励在陈炉石研究中做出突出贡献的工作者；此外，对已经出土的陈炉石也要展开调查，逐一登记，对其中的珍品应通过政府收购或鼓励民间自愿捐赠的方式，收归国家所有，集中展藏，防止珍品陈炉石流失及损坏。

(3) 加大对陈炉石宣传力度、发展地质旅游产业。

充分利用陈炉古镇的文化底蕴，将再造耀州瓷的辉煌与陈炉石的崛起有机的结合在一起，积极筹划和开展申报国家地质公园工作。这样，既能发展当地旅游经济，又能保护好陈炉石资源。铜川市是一个历史悠久的城市，区内既有丰富的自然景观，又有众多的人文景观。如：国家第一批文物保护单位药王山、国家4A级风景区玉华宫，大香山寺，美女祠，耀州窑博物馆等。陈炉石与这些景观可以形成集聚效应，提供丰富的旅游资源，带动铜川市旅游经济的发展。

[1]陕西省地质矿产局.铜川市幅地质图(1∶50000)说明书[M].1989.

[2]马艳平，陈松.从岩溶作用看灵璧石的形成和分布[J].宿州学院学报，2011，26(5)：33-34.

[3]谷丰，孙凤贤.灵璧石形成的地质环境及其主要地质特征研究[J].安徽师范大学学报(自然科学版)，2008，31(4)：376-380.

Application and Protection Suggestion and Geological Genesis Analyses of Chenlu Stone in Tongchuan, Shaanxi Province

HAN Peng-fei, SHOU Li-yong, LIU Shao-feng
(Shaanxi Branch of China Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Xian 710003, China)

Chenlu Stone produced in Dongshan of Chenlu town, occurs in ordovician Zhaolaoyu formation, its lithology is intraclast limestones. After the comprehensive analysis and research of distribution of strata, output characteristics and caprock conditions, it holds that tuberculosis and bioclastic deposits, chemical formation and deformation structure is an important factor to form the singular texture pattern, differential weathering make texture emerge from the bedding, forming the unique structure of high relief and calices. Currently logging dig has seriously destroyed geological environment and resource, how to exploit in protection is a problem to be solved.

Chenlu stone; geologic feature; genesis; Tongchuan

TQ172.79

A

1007-9386(2017)04-0056-05

2017-04-21