河南省方城县双山玉矿地质特征及找矿标志*

2018-08-01郑云鹏付志晖赵一星

现代矿业 2018年6期

黄杰郑云鹏付志晖陈凯赵一星

(河南省岩石矿物测试中心地质勘查院)

河南南阳是独山玉的产地，近年来，随着多年开采，独山玉资源日渐稀少，而市场需量日益增加[1-2]。近期在河南省方城县杨集乡北部双山地区发现了规模较大的碳酸盐类玉矿资源，命名为“双山玉”，该玉矿规模大、质量好，具有较好的研究价值和开发利用前景。本研究通过开展矿区地质工作，对双山玉矿床的地质特征进行研究，并总结矿床成因和找矿标志，为有效开展类似玉石矿床找矿勘探工作提供有益参考。

1 区域成矿地质背景

双山地区区域上位于华北地层大区、晋冀鲁豫地层区、栾川—维摩寺断裂带北侧，晋冀鲁豫地层区与秦祁昆两大地层区分界带边缘，属华熊小区，区域上断裂构造、岩浆活动发育(图1)。区域出露地层由老至新分别为中元古界熊耳群马家河组，官道口群高山河组、龙家园组，新元古界栾川群三川组、南泥湖组、煤窑沟组、大红口组，下古生界老陶湾群三岔口组、风脉庙组、秋木沟组，以及新生界第四系。断裂构造主要为栾川—维摩寺断裂和马超营—拐河断裂。栾川—维摩寺断裂呈NW—SE向展布，断裂以构造窗、推覆构造等形式出现，表现为多条断裂复合的特征。马超营—拐河断裂呈NW—SE向展布，断裂带宽约300 m，倾向S、SW，倾角40°～80°，同样表现为多条断裂复合的特征，岩性表现为岩石的强片理化和糜棱岩化。区域岩浆岩以酸性为主，中基性岩次之，主要有中元古代王家营片麻状黑云母钾长花岗岩单元、晚元古代双山岩体，可细分为片麻状黑云母正长斑岩单元、黑云母正长岩单元、细粒石英正长岩单元、细粒霞石角闪正长岩单元，中生代牛心山序列中粗粒黑云二长花岗岩单元以及七顶山中粒斜长花岗岩单元[3]。

图1 双山矿区区域地质特征

方城地区是河南省矿化集中分布区之一，已发现贵金属、有色金属、黑色金属、稀有放射性元素、非金属、能源矿产及建材、装饰石材等矿种，大、中、小型矿床、矿(化)点数百处。其中，主要矿种为金、银、铜、铅、锌、钼、铁等金属矿产及萤石、滑石、金红石、水泥原料、钾长石、装饰材料等非金属矿产，均具有成群成带分布的特点。

2 矿区地质特征

双山矿区内的矿体主要赋存于栾川群三川组大理岩与南泥湖组大理岩中，玉化以透闪石化、透辉石化、蛇纹石化为主，总体位于与新元古代黑云正长岩外接触带附近，部分地段呈大捕虏体形式产出。

2.1 地层

矿区内地层相对简单，出露的地层主要为新元古界栾川群[4]及第四系地层，栾川群地层原岩表现为粉砂—泥—砂质碎屑岩建造和碳酸岩盐建造互层，在拉张环境下，后期新元古代双山岩体侵入了新元古界栾川群三川组及南泥湖组(图2)。

图2 双山玉矿矿区地质特征

2.1.1 新元古界栾川群

(1)三川组(Pt3s)。主要分布于矿区东北部、北西部，大致呈NW—SE向展布，区内主要出露该组上部第3段地层，总厚度为112.94 m。该组主要岩性为：①白云石大理岩，灰白色，中—细粒变晶结构，块状构造，主要矿物成分为白云石，变质原岩为白云岩；②绢云石英片岩，灰色，变晶结构，片状构造，主要矿物成分为长石，石英，绢云母，变质原岩为薄层状粉砂岩。

(2)南泥湖组(Pt3n)。主要分布于矿区中部，大致呈NNW—SSE向展布，区内该组地层下部缺失，主要出露该组第2、3段地层。 ①2段，分布于矿区中部偏东北方向，大致呈NNW—SSE向展布，总厚度为302.87 m，主要岩性为绢云石英片岩，灰色，变晶结构，片状构造，主要矿物成分为长石、石英、绢云母；石英岩，灰白色，变晶结构，块状构造，主要矿物成分为石英；钠长片岩，灰绿色，片状构造，柱粒状变晶结构，矿物成分主要为钠长石，其次含少部分石英、绿帘石、辉石；②3段，分布于矿区中部，大致呈NNW—SSE向展布，总厚度为169.66 m，主要岩性为绢云石英片岩，灰白色，变晶结构，片状构造，主要矿物成分为长石、石英、绢云母；白云质大理岩，灰白色，中—细粒变晶结构，块状构造，主要矿物成分为白云石；透辉蛇纹大理岩，黄绿色，块状构造，嵌晶结构，矿物成分主要为方解石、蛇纹石和透辉石。在3段上部，白云质大理岩受后期晚元古代黑云正长岩侵入，在接触带附近，为双山玉矿赋存的主要部位。

2.1.2 新生界第四系

矿区第四系主要分布于区域南东部、中西部和西北部，岩性主要为中更新统棕红色黏土、亚黏土、砂砾、砾石。

2.2 构造

矿区内分布有F1、F22条断裂构造破碎带，前者分布于矿区西北部，宽约20 m，长约110 m，走向近0°，近直立，东盘为绢云石英片岩，西盘为黑云正长岩，构造破碎严重，由构造角砾岩组成，褐铁矿化、硅化较发育，可见绿泥石矿物；后者分布于矿区中北部，总体走向290°，倾角50°，宽约10 m，长约700 m，主要岩性为片麻状黑云正长岩，破劈理较发育，东部黑云正长岩与绿帘辉石钠长片岩接触处破裂严重，绿泥石化发育。

2.3 岩浆岩

矿区出露的基岩主要为新元古代双山岩体，岩体呈带状产出，NWW向展布，长约3 km，宽约 1 km，横跨矿区，岩性主要为黑云正长岩，中灰—浅灰色、浅肉红色，半自形—他形粒状、不等粒结构，块状、似片麻状构造，主要矿物为钾长石(70%～75%)、斜长石(10%～15%)、黑云母(10%)，次要矿物为白云母(4%～6%)，副矿物为锆石、磷灰石、榍石、褐帘石、金属矿物，次生矿物为白云母、钠长石、黑云母。黑云正长岩岩体与区内地层呈侵入接触关系，与成矿关系密切，为主要的控矿因素。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

K1矿体位于矿区西北角龙王沟一带，双山玉类型以青、黄双山玉为主，颜色为青、青白、黄绿、棕黄色，长约150 m，宽约7 m，厚约21 m，总体走向约310°，倾向SW，倾角50°～60°。矿体呈层状或透镜状产出于三川组上部大理岩中[5]，顶底板岩性均为黑云正长岩，界面明显，玉石岩性以蛇纹透闪白云石大理岩为主，透闪石含量10%～35%，蛇纹石含量10%～15%。矿体东部大面积出露，玉化程度较好，为地表矿体圈定提供了充分依据(图3)。

图3 矿区钻孔验证剖面

K2矿体位于矿区中部羊头山南侧小山后西部，双山玉类型以绿双山玉为主，颜色为绿黄、浅绿、黄白色，长约230 m，宽约25 m，平均厚度为10 m，总体走向近EW，S倾，倾角28°～42°。矿体呈层状或透镜状产出于南泥湖组上部的白云质大理岩中，顶底板岩性均为大理岩，岩层间呈过渡渐变趋势，界面不明显，岩性主要为透辉石化、蛇纹石化大理岩，地表出露较好。

K3矿体位于矿区中部羊头山南侧小山后处，双山玉类型以绿双山玉为主，颜色为绿黄、浅绿色，长约190 m，宽70～150 m，平均厚度为66 m，产状稳定，总体走向近EW，S倾，倾角40°～51°。矿体呈层状或透镜状产出，底板为大理岩，顶板为黑云正长岩，顶部玉化程度相对底部好，岩性以透辉石化、蛇纹石化大理岩为主。地表基岩出露较好，风化后多形成黑褐色、黄褐色、局部呈淡绿色的外皮，外皮下5～10 cm为白色土状风化层，经鉴定，白色土状成分为透闪石和蛇纹石，敲开风化层，新鲜面为黄绿色、浅黄褐色，颜色不均、结构致密，内部矿物分布不均匀且韧性较大。

K4矿体位于矿区中部羊头山南侧小山后东部，双山玉类型以白、绿、青、黄双山玉为主，颜色为水白、细白、浅绿、白青、黄绿色，长约160 m，宽约 50 m，厚38.7 m。由于风化作用及代表腐植层覆盖较严重，故用探槽工程对矿体进行了揭露，发现矿体多表现为白绿色泥状，质量稍差；深部通过钻孔ZK0401进行了验证，发生深部矿体产状稳定，且玉化程度较地表好，颜色多样，质地细腻，岩性以透闪石化、蛇纹石化大理岩为主。在矿体深部见夹石2层，厚度分别为12.6，16.4 m，岩性均为白云石大理岩，因地表未见该2层夹石，故推测夹石向地表方向呈尖灭趋势，对矿体完整性有一定的影响。

3.2 玉石类型及特征

3.2.1 玉石类型

(1)白双山玉。岩石学名称为含蛇纹白云石透闪岩，白色、水白色，略带浅绿色，微透明，蜡状—油脂光泽，块状构造，粒状变晶结构，主要矿物成分为透闪石(45%～50%)、白云石(40%～45%)，次要矿物为蛇纹石(6%～8%)、方解石(2%～3%)，副矿物为锆石和金属矿物，其中优质者透闪石矿物呈纤柱状分布，质地细腻。镜下特点(图4(a))：白云石呈他形粒状，粒径0.01～1.4 mm，聚片双晶较发育；透闪石呈他形—半自形柱状，粒径0.02～1.8 mm，角闪石式解理发育；蛇纹石呈鳞片状，方解石呈他形粒状分布[6]。

(2)绿双山玉。岩石学名称为透辉蛇纹大理岩，绿色伴有浅黄色，颜色不均匀分布，块状构造，嵌晶结构，主要矿物成分为方解石(60%)、蛇纹石(25%～30%)以及透辉石(10%～15%)。镜下特点(图4(b))：方解石晶体边界不清晰，通过消光可判断其轮廓，晶体中包裹多颗粒蛇纹石和透辉石，形成嵌晶结构；蛇纹石呈鳞片状杂乱排列，粒径0.02～0.2 mm；透辉石呈他形粒柱状，粒径0.02～0.9 mm，辉石式节理发育。

(3)青双山玉。岩石学名称为蛇纹透闪白云石大理岩，白青色，条带状构造，柱粒状变晶结构，主要矿物成分为白云石(50%)、透闪石(30%～35%)以及蛇纹石(10%～15%)，次要矿物为方解石(4%～6%)，副矿物为锆石、磷灰石以及金属矿物。镜下特点(图4(c))：白云石呈他形粒状，粒径0.05～2 mm，晶体中包裹有细小鳞片状蛇纹石；透闪石呈柱状不均匀分布，粒径0.05～1.2 mm，角闪石式节理发育；蛇纹石呈鳞片状、条带状和零星状分布。

(4)黄双山玉。岩石学名称为含透闪石大理岩，黄绿色，块状构造，粒状变晶结构，主要矿物为方解石(85%)，次要矿物为透闪石(6%～8%)、蛇纹石(4%～6%)以及绿泥石(1%～2%)。镜下特点(图4(d))：方解石呈他形粒状，粒径 0.01～0.3 mm，聚片双晶发育，强烈交代透闪石，部分呈交代假象结构；蛇纹石、绿泥石呈鳞片状分布；透闪石呈他形粒状，被方解石强烈交代，部分呈交代迷雾结构[6]。

图4 双山玉偏光镜下特征

3.2.2 玉石岩石化学特征

根据岩石硅酸盐分析结果，各类玉石的化学成分变化总体较小(表1)，可归属钙镁硅酸盐类岩石。

表1 玉石样品化学成分 %

分析表1及相关测试结果可知：①不同种类玉石的主要化学成分(SiO2、MgO、CaO)含量变化较大，w(SiO2)为18.19%～38.07%，w(CaO)为14.56%～29.22%，w(MgO)为21.25%～29.78%；②主要致色元素(Ti4+、Fe2+、Fe3+离子)在白双山玉中含量均较低，绿双山玉与青双山玉中Ti4+含量较高，绿双山玉与黄双山玉中Fe2+含量较高，黄双山玉中Fe3+含量较高，可见玉石颜色与不同致色元素及其含量多少有关，即当Ti4+含量较高时，玉石表现为绿色或青色；Fe2+含量较高时，玉石表现为绿色；当Fe3+离子含量较高时，玉石表现为黄色[7-8]；③玉石中K、Na含量较低，一般Na含量高于K。

3.3 围岩蚀变

矿体围岩主要为大理岩和黑云正长岩，当围岩为大理岩时，矿体与围岩之间呈过渡渐变关系，界面不明显。围岩蚀变类型主要有蛇纹石化、透闪石化、透辉石化、阳起石化，随着与侵入岩距离的增加，蚀变逐渐变弱直至消失，当围岩为黑云正长岩时，界面清晰可分辨。

4 矿床成因

通过对双山玉矿地质特征的研究，可知栾川群大理岩与侵入体接触带附近为成矿的主要部位[9]，远离侵入体矿化程度较弱或基本未矿化，有力证明了玉矿的形成是栾川群大理岩受后期岩浆侵入影响，在其接触带附近发生变质作用的结果。矿区矿体形态为层状或透镜状，矿石多为条带状、块状构造，结构为变晶结构及交代结构。此外，透闪石化、透辉石化、绿泥石化等也均为原岩受到不同程度热液蚀变的反映，热液来源可以推断为后期岩浆。综合上述分析，本研究认为双山玉矿床类型为岩浆热液接触交代型矿床[10]。