济南市莱芜区房干墨玉矿床特征

李宗成

(山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 271000)

中国素有“玉石之国”之称[1]。所产玉石品种繁多，最著名的有和田玉、岫(岩)玉[2]、南阳玉(独山玉)、祁连玉、绿松石、寿山石、鸡血石和青田石等。房干墨玉[3]产自泰山山脉东麓，位于济南市莱芜区雪野旅游区西北约11km，房干村东。

1 地质背景

该区大地构造位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)泰山-济南断隆(Ⅳ)泰山凸起(Ⅴ)[4]的东部边缘。

区域地层发育泰山岩群雁翎关组，呈NW向脉状分布，总体走向320°～330°，一般倾向NE，倾角41°～81°左右。岩性以斜长角闪岩为主夹少量磁铁石英岩及石墨片岩，局部为角闪石岩、角闪绿泥片岩和富黑云斜长变粒岩。其原岩建造为基性—超基性火山岩，夹有沉积碎屑岩[5]。

区域构造主要为韧性剪切带[6]，其为区域基底岩系的重要构造形式，走向与区域构造线一致。总体走向315°，长度约9km，总宽度约3km。剪切带分东西2支，东支宽而弱，无明显强弱分带，宽度大于2km，糜棱面理倾向NE，倾角一般在80°以上，拉伸线理近水平。西支宽度大于1km，糜棱面理倾向NE，倾角80°～86°，可分出4个强变形域，一般宽几米至十几米，构造岩达到超糜棱岩或片岩。

区域侵入岩广泛分布，岩性复杂，主要为新太古代、中元古代[1]侵入岩。另有一些脉岩。新太古代侵入岩大面积分布于区域中部，出露有黄前序列西店子单元变辉石橄榄岩(蛇纹岩、透闪阳起片岩)、新甫山序列上港单元中粒奥长花岗岩、傲徕山序列松山单元中粒二长花岗岩和调军顶单元细粒二长花岗岩。中生代燕山晚期侵入岩发育卧福山序列水牛山单元晶洞中粒二长花岗岩。脉岩有闪长玢岩脉等，呈细脉状，走向NW，长2～5km，宽10～50m。

西店子单元为赋矿岩体，分布于区域中部羊顶附近，呈细长透镜状、扁豆体状，走向NW，倾向NE，倾角60°左右，断续出露长约3km，宽约10～60m(图1)。

2 矿体地质

矿区圈定2个矿体，为透镜状、脉状[7]，呈NW向“一”字形分布，总体走向315°，倾向45°，倾角52°～61°。矿体自西北向东南依次编号为Ⅰ，Ⅱ，其中Ⅰ为主矿体。各矿体特征如表1所述。

1—雁翎关组；2—水牛山单元晶洞中粒二长花岗岩；3—调军顶单元细粒二长花岗岩；4—松山单元中粒二长花岗岩；5—上港单元中粒奥长花岗岩；6—西店子单元阳起石片岩；7—闪长玢岩脉；8—矿体及编号；9—地质界线；10—片理产状；11—片麻理产状；12—勘探线位置及编号图1 莱芜房干地区地质图

2.1 Ⅰ矿体

矿体由0，4，8等3条勘查线控制，施工探槽4条，钻孔4个。矿体出露地表，赋存标高345～508m，平面呈弯曲透镜状，垂向呈似板状，控制长度157m，斜深40～165m，厚度1.16～63.27m，平均22.24m，变化系数83%，厚度不稳定，沿走向中间厚两端薄，西北端被松山单元侵入弯曲尖灭，东南端呈分支尖灭。倾向上向深部变窄(图2)，总体走向315°，倾向NE，倾角52°～60°，北陡南缓。矿石平均组分：MgO 33.22%，CaO 2.10%。矿体内部结构较复杂，有夹层1～2处，岩性为阳起石片岩和二长花岗岩，厚度1.0～3.9m。矿石类型为蛇纹岩型(绿泥蛇纹岩、绿泥透闪蛇纹岩、透闪绿泥蛇纹岩)墨玉[8]，呈分散状分布于矿体内，含玉率21.2%。透闪阳起片岩分布于矿体边部、南部及深部[9]。

图2 Ⅰ矿体联合剖面图

2.2 Ⅱ矿体

位于东南部，由3条勘查线控制，施工探槽4条，钻孔2个。矿体产于阳起片岩中，赋存标高282～406m，由5～6个细脉状分矿体组成(图3)，长度150m，斜深69～96m，厚度2.79～26.91m，平均15.80m，变化系数69%，厚度较稳定。矿体总体走向315°，倾向NE，倾角60°～61°。矿体局部倾向SW，倾角49°。矿石平均组分：MgO 27.10%，CaO 3.97%。矿体具分支复合现象。64线有5个分支薄矿体，矿体间夹层厚度2.9～12.3m；72线有6个分支薄矿体，矿体间夹层厚度1.5～9.8m。夹层岩性主要为阳起石片岩，局部为二长花岗岩、花岗岩。

矿石类型为透闪阳起片岩型(绿泥蛇纹透闪片岩、绿泥阳起片岩)和蛇纹岩型(金云母蛇纹岩、绿泥透闪蛇纹片岩)墨玉[8，10]，呈分散状分布于矿体内，含玉率4.9%。墨玉以前者为主，后者主要分布于64线和TC6801中东侧。

图3 Ⅱ矿体联合剖面图

3 矿石特征

3.1 物理性质

3.1.1 外观特征

(1)颜色。矿石一般为黑色、灰色、绿色的组合色(如灰黑色、灰绿色、绿黑色、黑色夹绿斑等)，部分呈较纯的黑色，少量呈白色、褐色等色调。墨玉以黑色、绿黑色为主，颜色越纯正越好[11]。

(2)质地。质地是指玉石的细腻、滋润程度，分为细润、细、粗3级。墨玉质地为细润级[12]，玉石细腻油润无颗粒感。

(3)净度。净度是指玉石的干净程度，分为好、中、差3个等级，墨玉净度一般较好。

3.1.2 光学性质

(1)透明度。透明度是指玉石允许可见光透过的程度[13]，大致划分为透明、亚透明、半透明、微透明、不透明5个级别。墨玉颜色深，在5mm厚度下观察，主要为不透明和微透明。在强光照射下，透过厚度达2mm(照片1)。

照片1 在2mm厚度下强光透射性

(2)折射率。折射率与矿石的组成成分、结构有关。采用CR-5型折射仪对样品测试，蛇纹岩型矿石折射率1.543～1.576，平均1.560；透闪阳起片岩型矿石折射率1.610～1.645，平均1.628；墨玉折射率1.542～1.572，平均1.560。

(3)光泽。光泽是指玉石表面对可见光的反射能力。影响光泽的因素主要为玉石的颜色、表面平整程度、集合体结合方式、对光的折射率、吸收率等[14]。该矿石为玻璃光泽和蜡状光泽，其中，墨玉中玻璃光泽占65%，非玉蛇纹岩矿石中玻璃光泽占30%，透闪阳起片岩中玻璃光泽占19%。矿物颗粒越细、抛光面越平整，越可能为玻璃光泽。

(4)其他光学性质。矿石呈非均质矿物集合体。无多色性，无荧光光性特征，不具有特征谱线。

3.1.3 力学性质

(1)硬度。矿石摩氏硬度2.5～6，平均4.18。墨玉硬度3～5，平均4.15。非玉蛇纹岩硬度平均4.05。透闪阳起片岩硬度平均4.26。

(2)抗压强度。蛇纹岩型矿石抗压强度67.16～86.84MPa[15]，平均79.42MPa；透闪阳起片岩型矿石抗压强度49.56～96.03MPa，平均73.53MPa。

3.1.4 其他性质

(1)密度。矿石密度[16]2.47～3.69g/cm3，平均2.84g/cm3。墨玉平均密度2.70g/cm3，非玉蛇纹岩平均密度2.67g/cm3，透闪阳起片岩平均密度2.96g/cm3。

(2)放射性。对5件矿石进行了放射性检测(表2)。内照射指数IRa为0.004～0.048，平均0.025；外照射指数Ir为0.013～0.044，平均0.030。

表2 放射性检测结果

根据《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)规定[18]，照射指数均未超标。

3.2 结构构造

3.2.1 矿石结构

矿石主要呈显微鳞片变晶结构和纤状—片状变晶结构。

显微鳞片变晶结构：矿石内主要矿物蛇纹石多呈显微鳞片状变晶，粒径一般在0.1mm以下，广泛分布，构成矿石主体。

纤状—片状变晶结构：矿石内主要矿物透闪石、阳起石多呈纤状变晶，绿泥石多呈片状、纤状变晶，粒径一般在0.3mm以下，极个别可达0.5mm。晶体间常常紧密接触，构成矿石主体。

3.2.2 矿石构造

矿石构造有块状构造和片状构造。

块状构造：矿石内主要矿物成分蛇纹石集合体杂乱排列、均匀分布，形成致密块状矿石。

片状构造：矿石内主要矿物成分透闪石、阳起石集合体定向排列，构成片状构造。

3.3 矿物成分

蛇纹岩型矿石主要矿物成分为蛇纹石，次为绿泥石、透闪石；透闪阳起片岩型矿石主要矿物成分为阳起石或透闪石，次为绿泥石、蛇纹石。微量矿物有水镁石、金属矿物、金云母、方镁石、碳酸盐矿物、石棉、橄榄石、辉石。

蛇纹石：无色透明，以显微鳞片状变晶为主，见少许纤状、叶片状变晶，构成多种形态的集合体(照片2a，2b，3b)，可能为交代橄榄石、辉石而成，外形见辉石假象，正低突起，干涉色为1级灰。

照片2 绿泥、透闪蛇纹岩显微照片(+)

透闪石：无色或浅褐色，柱状、纤状变晶，大小不等，呈分散状或聚集状分布于蛇纹石间隙中，或呈定向性排列构成矿石主体(照片2b)。正中—正中偏高突起，偶见断面上近于菱形相交的2组解理，干涉色2级以内。

阳起石：与透闪石呈类质同像，淡绿色，多色性微弱—明显，显微或细小纤状变晶，晶粒间紧密接触(照片3a)，集合体在矿石中略显杂乱—半定向排列，长轴与矿石构造方向略近一致，偶见断面上近于菱形相交的2组解理，正中突起，干涉色2级以内。

照片3 绿泥阳起石岩、金云母蛇纹岩显微照片(+)

绿泥石：淡绿色，浅褐红色，多色性微弱—明显，细小片状变晶，粒径大小不等，最大0.5mm，呈聚集状或分散状分布于蛇纹石或阳起石间隙中(照片2、照片3a)，1级灰干涉色，部分呈锈褐色异常干涉色。

水镁石：纤状、叶片状变晶，分布于蛇纹石间隙中(照片2)，不太均匀，局部稍稍明显。正低—中突起，正交偏光镜下近于全消光。

金云母：橙黄色—绿色，多色性明显，片状变晶，分布于蛇纹石间隙中(照片3b)，不太均匀，局部稍稍明显，杂乱排列，干涉色可达3级。

方镁石：白褐色，细小粒状变晶，分布于裂隙或蛇纹石间隙中，不太均匀，局部稍稍集中。正高突起，正交偏光下全消光，具轻微蛇纹石化等蚀变。

碳酸盐矿物：浅褐灰色，他形粒状变晶，较细粒，分布于蛇纹石或阳起石间隙中及裂隙中，集合体局部呈脉状，闪突起明显，高级白干涉色。

石棉：无色，纤维状变晶，呈细脉状分布于蛇纹石间隙中或裂隙中，纤维体垂直于脉壁排列。正低突起，干涉色为1级黄。

橄榄石：无色透明，他形粒状，交代残留，分布于蛇纹石等间隙中，零星可见，长轴方向与矿石构造方向略近一致，正高突起，干涉色较为鲜艳(照片4a)。裂隙发育，沿裂理常被蛇纹石等交代。

辉石：浅褐色，柱状、粒状变晶，为交代残留，分布于透闪石间隙中，常与蛇纹石共伴生(照片4b)，多被蛇纹石交代，正高突起，断面上偶见近于正交的2组解理。

照片4 绿泥透闪蛇纹、绿泥蛇纹透闪片岩显微照片(+)

金属矿物：主要为磁铁矿，含极少量钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿。

磁铁矿：黑色不透明，斜照光下呈钢灰色，多呈细小针状、刺状、粒状，粒径一般在0.15mm以下，不太均匀，局部集合体呈细纹状或散乱状，构成星散浸染状构造(照片5a、照片5b)。

钛铁矿：他形粒状，局部见到，灰色微带淡棕色，非均性较为明显。

黄铁矿：极细粒，与磁铁矿共伴生，局部见到(照片5a)。

黄铜矿：极细粒，常与磁铁矿共伴生，局部见到(照片5b)。铜黄色，具极弱非均性。

照片5 透闪绿泥、金云母蛇纹岩显微照片(-)

3.4 化学成分

根据全分析结果，矿石化学成分以SiO2，MgO为主；次为Fe2O3,Al2O3,FeO,CaO，详见表3。

根据光谱分析结果(表4)，矿石中主要微量元素为Cr(2039.2×10-6)，Ni(1539.3×10-6)，Mn(1055.9×10-6)，Ti(625.1×10-6)，S(271.5×10-6)，Cl(233.5×10-6)，其在各类矿石中的变化趋势见图4。由图3a可知，从墨玉→非玉蛇纹岩→透闪阳起片岩，Ni,Cl呈下降趋势;Cr,Mn,Ti呈上升趋势;S呈先上升后下降趋势。房干墨玉与泰山墨玉[11]相比，其内主要微量元素Cr,Ni,Mn,Ti,S,Cl含量均大，特别是Cl。

3.5 矿石类型

矿石类型划分2种[5]，即蛇纹岩型和透闪阳起片岩型。

3.5.1 蛇纹岩型矿石

岩性有绿泥蛇纹岩、绿泥透闪蛇纹(片)岩、透闪绿泥蛇纹岩、金云母蛇纹岩。

绿泥蛇纹岩：绿灰色—灰黑色，纤状、显微鳞片状变晶结构，块状构造，主要矿物成分为蛇纹石绿泥(75%～90%)，次为绿泥石(5%～10%)、金属矿物(5%～10%)，局部见水镁石(10%)、石棉(<5%)。

表3 矿石化学成分

表4 矿石微量元素平均含量/10-6

图4 不同矿石内微量元素变化趋势图

透闪蛇纹(片)岩：绿灰色—绿黑色，纤状、显微鳞片状变晶结构，块状、片状构造，主要矿物成分为蛇纹石(45%～80%)、透闪石(10%～35%)，次为绿泥石(5%～20%)、金属矿物(5%)，局部见橄榄石(5%)、水镁石(5%)、方镁石(1%～2%)。

透闪绿泥蛇纹岩：绿灰色，片状、纤状、鳞片状变晶结构，块状构造，主要矿物成分为蛇纹石(50%～60%)、绿泥石(25%～30%)，次为透闪石(5%～10%)，另有少量碳酸盐矿物、金属矿物。

金云母蛇纹岩：绿灰色，片状、显微鳞片状变晶结构，块状构造，主要矿物成分为蛇纹石(75%～85%)，次为金云母(10%～15%)、磁铁矿(5%～10%)。

3.5.2 透闪阳起片岩型矿石

岩性有绿泥阳起石(片)岩、绿泥蛇纹透闪片岩。

绿泥阳起石(片)岩：青绿色，片状、纤状变晶结构，片状局部块状构造，主要矿物成分为阳起石(60%～90%)，次为绿泥石(5%～20%)，另有少量金属矿物(<5%)，局部含碳酸盐矿物(5%～10%)。

绿泥蛇纹透闪片岩：灰绿色，鳞片状、纤状变晶结构，片状构造，主要矿物成分为透闪石(65%～80%)，次为蛇纹石(10%～15%)、绿泥石(5%～10%)，另有少量金属矿物(5%～10%)，局部含辉石(5%～10%)。

3.6 玉石类型

玉石类型为墨玉，达不到碧玉和花斑玉的要求[13]。颜色以黑色、绿黑色为主，局部夹少量细小的灰白色、绿色调斑点，微透明—不透明，质地细腻油润，净度好—中，玻璃光泽—蜡状光泽。硬度3～5，折射率1.542～1.572，密度2.60～2.94g/cm3。多呈显微鳞片变晶结构，块状构造。多数墨玉主要矿物成分为蛇纹石(75%～90%)，次为绿泥石、水镁石、金属矿物等。少量墨玉主要矿物成分为透闪石(65%～75%)，次为蛇纹石、辉石、绿泥石等。主要化学成分见表5，微量元素见表6。

表5 墨玉化学成分

据《山东省泰山玉分类标准及其特征研究报告》

表6 墨玉微量元素含量/10-6

与泰山墨玉相比，房干墨玉蛇纹石含量较少，而透闪石、绿泥石较多，因此贫MgO,SiO2;富Al2O3,Fe2O3,CaO(表5)。

房干墨玉和矿石相比，富MgO,Na2O;贫SiO2,CaO,Al2O3,FeO,Fe2O3(图5)。

图5 墨玉和矿石化学成分变化趋势图

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

2.6Ga前新太古代中期，该区陆壳发展为张裂环境，上地幔超基性岩浆沿着张裂构造，以岩墙方式上侵形成辉石橄榄岩，在近地表富氧环境下，岩浆冷凝晚期析出大量热水溶液，沿着岩体冷凝裂隙循环，与橄榄石、辉石发生蚀变交代作用，使原岩变质为蛇纹岩或透闪阳起片岩。因此，矿床是由富镁超基性岩受高温气液作用变质而成，属超基性岩变质矿床[5]。具体依据如下：①岩体与泰山岩群雁翎关组呈明显的侵入关系。②矿体受张裂构造控制，呈脉状线性排列。沿倾向和走向具分支复合现象。③矿体具有一系列岩浆阶段和变质阶段形成的专属性矿物组合和岩石类型，如辉石、橄榄石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿、蛇纹石、阳起石、透闪石、滑石、石棉等。

4.2 找矿标志

(1)岩体标志：矿体赋存于西店子单元变辉石橄榄岩(蛇纹岩、透闪阳起片岩)内。

(2)围岩标志：变辉石橄榄岩体多侵入雁翎关组中。

(3)磁异常标志：正磁异常ΔT值一般200～700nT。

(4)风化标志：蛇纹岩风化后呈灰白色，易于发现。

(5)地貌标志：矿石抗风化，地貌上形成正地形。

5 结论

(1)房干墨玉成矿地质背景与泰山玉相似[5]，但其玉化程度较低，属于广义泰山玉类型[13]。

(2)矿区内有2个矿体，呈透镜状、脉状产出，呈NW向“一”字形分布，总体走向315°，倾向NE，倾角52°～61°。Ⅰ矿体为主矿体，控制长度157m，斜深40～165m，平均厚度22.24m，厚度变化系数85%，厚度不稳定。矿床规模为小型。

(3)房干墨玉具有黑绿色调，质地细润，透明度差，玻璃或油脂光泽，莫氏硬度平均4.18，平均密度2.84g/cm3，放射性内外照射指数低。具鳞片变晶结构、叶片变晶结构，片状构造、块状构造。主要矿物成分为蛇纹石或阳起石、透闪石。主要用于加工动物及山水的玉石工艺品[18]。

(4)矿床属于超基性岩变质矿床[5]。岩体与泰山岩群雁翎关组呈明显的侵入关系。矿体严格受张裂构造控制，呈脉状线性排列，具分支复合现象[19]，具有岩浆阶段和变质阶段形成的专属性矿物组合和岩石类型，如辉石、橄榄石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿、蛇纹石、阳起石、透闪石、滑石、石棉等。