湖北省大洪山红碧玉产出特征及开发前景研究

吕 登, 汪紫烟, 王 强, 范小军, 龚 芳, 伍姝珊, 贺天宇

(1.湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100; 2.湖北省地质局 地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

产于大洪山洪山寺—花山冲一带的海底红碧玉岩,形成于中元古代,赋存于碳酸盐岩中,是富含铁硅质的变质火山岩,致色元素为Fe3+。大洪山红碧玉虽与桂林鸡血玉[1]及南非红碧玉有相近之处,但在颜色上更为丰富多样,具有鲜红、深红、暗红、橙红及鱼籽状、条带状等多种颜色特征,更具层次，更加灵动。2009年京山当地百姓在河床挖沙时初次发现,2018年在该地区开展野外地质调查工作,通过对前人资料的搜集、整理、分析,对大洪山红碧玉的地质特征、成因进行总结,并采集红碧玉进行艺术加工后投入市场,以期拓展大洪山红碧玉的品牌,发扬本地特色的玉石文化。

1 区域地质背景

研究区大地构造位置属扬子陆块上扬子台坪大巴山—大洪山前陆褶冲带,属于大洪山构造杂岩带。主要出露地层为中元古代打鼓石群碳酸盐岩沉积和青白口纪深海冲积扇沉积。岩浆岩为青白口纪三里岗岛弧侵入岩、土门岛弧火山岩和绿林寨弧后玄武岩。

2 矿床地质

2.1 矿体特征

大洪山红碧玉矿体主要位于中元古界罗汉岭组硅质白云岩中,矿体形态主要为层状,其次为脉状,层状矿体赋存于白云岩层间破碎带,脉状矿体赋存于白云岩中构造裂隙中。

研究区通过槽探控制的红碧玉矿体有10个,矿体走向以北东向为主,其次为北西向,倾角一般30°～55°,矿体厚度一般为0.25～1.24 m,团块状矿体最厚可达3.89 m(表1)。

表1 大洪山红碧玉矿体特征表Table 1 Characteristic table of Dahongshan Red Jasper ore body

2.2 矿石特征及蚀变

2.2.1矿石矿物成分

主要为石英、赤铁矿,其次含少量针铁矿、纤铁矿,脉石矿物主要为白云石及少量方解石(表2)。

表2 大洪山红碧玉矿物含量表Table 2 Mineral content table of Dahongshan Red Jasper

2.2.2矿石结构构造

大洪山红碧玉主要为隐晶—微晶结构、微晶—细晶结构、细晶—中晶结构、碎裂结构、粒状变晶结构等。构造主要为块状构造、纹层状构造、鱼籽状构造及角砾状构造。

2.2.3围岩蚀变

红碧玉矿体围岩普遍存在强烈硅化现象,导致白云岩致密坚硬,白色石英细脉发育,宽度一般2～5 mm,岩石表面由于差异风化导致石英脉呈现凸出状态。

2.2.4矿石类型

矿石类型按构造分为块状红碧玉、纹层状红碧玉、鱼籽状红碧玉及角砾状红碧玉;按照成因类型属于海底热液喷流沉积型红碧玉;按照用途类型属于玉石及观赏石。

3 地球化学特征

3.1 常量元素特征

大洪山红碧玉化学成分以SiO2为主,SiO2含量一般为81.10%～94.74%,其次为Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3,含量为1.78%～7.75%、0.79%～8.62%、0.06%～2.59%、0.1%～1.16%。红碧玉中MgO、Al2O3含量较低,平均值1.09%、0.30%,SiO2/ Al2O3均值达591,反映了红碧玉的形成与热水沉积有关[2](表3)。

表3 大洪山红碧玉化学分析结果表(wt%)Table 3 Table of chemical analysis of Dahongshan Red Jasper

热水作用与红碧玉中Fe、Mn富集关系密切,而Al的富集则与陆源物质的加入有关[3]。大洪山红碧玉Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.04～0.05(表4),在Al-Fe-Mn判别图解,样品TC5H2和TC6H2均位于Ⅰ区富Fe端元(图1),表明其红碧玉具有热水成因特征[4]。

表4 大洪山红碧玉硅酸盐分析结果表(wt%)Table 4 Table of analysis results of Red Jasper silicate in Dahongshan

图1 大洪山红碧玉Al-Fe-Mn判别图解(底图据Yamahamoto,1987)Fig.1 Discriminant diagram of Red Jasper Al-Fe-Mn in DahongshanⅠ.热水成因硅质岩;Ⅱ.生物成因硅质岩。

3.2 稀土元素特征

通过采集红碧玉稀土样品分析,采用Geokit数据处理软件进行数据分析处理成图,对分析结果采用C1球粒陨石进行标准化(表5、表6),绘制稀土元素分布型式图(图2)。

表5 大洪山红碧玉稀土元素分析结果表Table 5 Table of rare earth element analysis of Dahongshan Red Jasper

从分析结果表上可以看出,稀土总量低,ΣREE为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,球粒陨石标准化数据(La/Yb)N为16.42～16.51,反映轻重稀土元素分馏程度较高。δEu值为1.07～2.38,显示了Eu元素正异常,δCe值为0.90～0.99,显示了Ce元素异常不显著。

Eu正异常是海底热液的特征,表明成矿物质来源于海底高温热水流体[5-6]。Ce异常不显著,可能产于非洋中脊环境。综合其稀土元素异常特征,大洪山红碧玉成矿物质来源于海底热液。

表6 大洪山红碧玉稀土元素指标值Table 6 Rare earth element index value of Dahongshan Red Jasper

图2 大洪山红碧玉稀土分布型式图Fig.2 Distribution pattern of rare earth of Dahongshan Red Jasper

4 矿床成因讨论

4.1 成矿物质来源

硅质岩或碧玉岩成矿物质来源,一般认为有陆源、热液及生物来源3种。陆缘是指大陆风化产物化学分解产生,热液来源是指海底火山喷流形成,生物来源是指富硅生物死亡后SiO2溶解或沉淀形成。

大洪山红碧玉主要呈层状赋存于罗汉岭组硅质白云岩中,矿体富Si、Fe，贫Al、Mg,Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.04～0.05,δEu值为1.07～2.38,符合成矿物质属于海底热液喷流特征。

4.2 成矿时代

红碧玉呈层状赋存于中元古界汉岭组地层中,围岩时代为1 400～1 000 Ma,属于中元古代晚期,其顶界可能延伸至新元古代早期。

4.3 成矿过程与成矿模式

在晋宁旋回早期的中元古代,扬子陆块北缘为碳酸盐岩台地环境,在大洪山地区沉积了一套浅海台地相的碳酸盐岩夹碎屑岩,主要由叠层石白云岩、硅质条带白云岩、硅化白云岩夹少量碎屑岩组成。富含铁质、硅质热液来源于海底火山热液,活动性断裂构造为热液运移提供了通道。当海底火山活动时,热液沿裂隙喷出海底向低洼的碳酸盐岩盆地运移,当物化条件改变时呈层状沉淀于白云岩中(图3)。

图3 大洪山红碧玉成矿示意图Fig.3 Metallogenic sketch of Dahongshan Red Jasper1.中元古代罗汉岭组硅质白云岩;2.红碧玉矿体;3.含矿热液运移方向;4.断裂构造及裂隙。

5 大洪山红碧玉开发前景分析

5.1 大洪山红碧玉综合评价

(1) 大洪山红碧玉的最大特点就是 “红”,致色元素是三价铁离子而非硫化汞,其无毒,性能稳定、耐久,无需养护,这也是大洪山红碧玉的一大亮点。

(2) 大洪山红碧玉主要由石英及赤铁矿组成,其摩氏硬度6.5～7,其质硬而坚韧,不易磨损、不易褪色,无需擦油保养,更便于收藏把玩。

(3) 大洪山红碧玉玉质细腻、坚韧,抛光及加工性能优良,用途非常广泛。

总之,大洪山红碧玉不仅美观、细腻、稳定耐久,而且加工抛光性能优异且稀少,是一款不可多得的高档玉料。

5.2 大洪山红碧玉开发前景

评价大洪山红碧玉是否有前景,可以从天然性、稀有性、奇特性、艺术性、可采性和商品性，六个方面进行评价。

(1) 天然性:大洪山红碧玉无论山料或水料,只需打磨抛光便可成为艺术品,有的水料更无需打磨,配上木座便可,其天然性无可置疑。

(2) 稀有性:红碧玉在国内外分布广泛,其中以南非、桂林等地红碧玉较出名,而大洪山红碧玉的产出特征及表现形式相当的独特,这款满红色玉料国内迄今仅在大洪山发现,极具地方特色,很是稀有。

(3) 奇特性:大洪山红碧玉满红色十分珍贵,丰富多彩的颜色及变幻多端的色调更凸显其活泼、灵动和富有层次。

(4) 艺术性:优质的大洪山红碧玉,颜色鲜艳、质地细腻、温润,适合雕刻各类工艺品,部分水料更是无需打磨,直接配上座子就是一件上乘的艺术品。

(5) 可采性:大洪山红碧玉地表可见,分布广泛,易于开采。

(6) 商品性:大洪山红碧玉作为特殊的玉石及观赏石,在商品市场上具有很强的竞争力。

6 结论

(1) 大洪山红碧玉产于中元古界罗汉岭组地层中,主要呈层状分布,围岩为硅质白云岩。

(2) 大洪山红碧玉成矿物质来源于海底热液,成因属于海底喷流沉积型红碧玉。

(3) 大洪山红碧玉具有颜色丰富、质地坚韧、细腻等特点,具有独特的收藏价值。

(4) 红碧玉仅产于大洪山一带的山中和河沟里,颜色丰富十分灵动而富有层次,可加工为手镯、摆件等,是一种难得的收藏玉石品种,受到收藏者的欢迎,具有广阔的开发潜力和前景。