黃 杰 鄭云鵬 付志暉 陳 凱 趙一星

(河南省巖石礦物測(cè)試中心地質(zhì)勘查院)

河南南陽是獨(dú)山玉的產(chǎn)地，近年來，隨著多年開采，獨(dú)山玉資源日漸稀少，而市場需量日益增加[1-2]。近期在河南省方城縣楊集鄉(xiāng)北部雙山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的碳酸鹽類玉礦資源，命名為“雙山玉”，該玉礦規(guī)模大、質(zhì)量好，具有較好的研究價(jià)值和開發(fā)利用前景。本研究通過開展礦區(qū)地質(zhì)工作，對(duì)雙山玉礦床的地質(zhì)特征進(jìn)行研究，并總結(jié)礦床成因和找礦標(biāo)志，為有效開展類似玉石礦床找礦勘探工作提供有益參考。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

雙山地區(qū)區(qū)域上位于華北地層大區(qū)、晉冀魯豫地層區(qū)、欒川—維摩寺斷裂帶北側(cè)，晉冀魯豫地層區(qū)與秦祁昆兩大地層區(qū)分界帶邊緣，屬華熊小區(qū)，區(qū)域上斷裂構(gòu)造、巖漿活動(dòng)發(fā)育(圖1)。區(qū)域出露地層由老至新分別為中元古界熊耳群馬家河組，官道口群高山河組、龍家園組，新元古界欒川群三川組、南泥湖組、煤窯溝組、大紅口組，下古生界老陶灣群三岔口組、風(fēng)脈廟組、秋木溝組，以及新生界第四系。斷裂構(gòu)造主要為欒川—維摩寺斷裂和馬超營—拐河斷裂。欒川—維摩寺斷裂呈NW—SE向展布，斷裂以構(gòu)造窗、推覆構(gòu)造等形式出現(xiàn)，表現(xiàn)為多條斷裂復(fù)合的特征。馬超營—拐河斷裂呈NW—SE向展布，斷裂帶寬約300 m，傾向S、SW，傾角40°～80°，同樣表現(xiàn)為多條斷裂復(fù)合的特征，巖性表現(xiàn)為巖石的強(qiáng)片理化和糜棱巖化。區(qū)域巖漿巖以酸性為主，中基性巖次之，主要有中元古代王家營片麻狀黑云母鉀長花崗巖單元、晚元古代雙山巖體，可細(xì)分為片麻狀黑云母正長斑巖單元、黑云母正長巖單元、細(xì)粒石英正長巖單元、細(xì)粒霞石角閃正長巖單元，中生代牛心山序列中粗粒黑云二長花崗巖單元以及七頂山中粒斜長花崗巖單元[3]。

圖1 雙山礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征

方城地區(qū)是河南省礦化集中分布區(qū)之一，已發(fā)現(xiàn)貴金屬、有色金屬、黑色金屬、稀有放射性元素、非金屬、能源礦產(chǎn)及建材、裝飾石材等礦種，大、中、小型礦床、礦(化)點(diǎn)數(shù)百處。其中，主要礦種為金、銀、銅、鉛、鋅、鉬、鐵等金屬礦產(chǎn)及螢石、滑石、金紅石、水泥原料、鉀長石、裝飾材料等非金屬礦產(chǎn)，均具有成群成帶分布的特點(diǎn)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

雙山礦區(qū)內(nèi)的礦體主要賦存于欒川群三川組大理巖與南泥湖組大理巖中，玉化以透閃石化、透輝石化、蛇紋石化為主，總體位于與新元古代黑云正長巖外接觸帶附近，部分地段呈大捕虜體形式產(chǎn)出。

2.1 地 層

礦區(qū)內(nèi)地層相對(duì)簡單，出露的地層主要為新元古界欒川群[4]及第四系地層，欒川群地層原巖表現(xiàn)為粉砂—泥—砂質(zhì)碎屑巖建造和碳酸巖鹽建造互層，在拉張環(huán)境下，后期新元古代雙山巖體侵入了新元古界欒川群三川組及南泥湖組(圖2)。

圖2 雙山玉礦礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1.1 新元古界欒川群

(1)三川組(Pt3s)。主要分布于礦區(qū)東北部、北西部，大致呈NW—SE向展布，區(qū)內(nèi)主要出露該組上部第3段地層，總厚度為112.94 m。該組主要巖性為：①白云石大理巖，灰白色，中—細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為白云石，變質(zhì)原巖為白云巖；②絹云石英片巖，灰色，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石，石英，絹云母，變質(zhì)原巖為薄層狀粉砂巖。

(2)南泥湖組(Pt3n)。主要分布于礦區(qū)中部，大致呈NNW—SSE向展布，區(qū)內(nèi)該組地層下部缺失，主要出露該組第2、3段地層。 ①2段，分布于礦區(qū)中部偏東北方向，大致呈NNW—SSE向展布，總厚度為302.87 m，主要巖性為絹云石英片巖，灰色，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、石英、絹云母；石英巖，灰白色，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英；鈉長片巖，灰綠色，片狀構(gòu)造，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦物成分主要為鈉長石，其次含少部分石英、綠簾石、輝石；②3段，分布于礦區(qū)中部，大致呈NNW—SSE向展布，總厚度為169.66 m，主要巖性為絹云石英片巖，灰白色，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、石英、絹云母；白云質(zhì)大理巖，灰白色，中—細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為白云石；透輝蛇紋大理巖，黃綠色，塊狀構(gòu)造，嵌晶結(jié)構(gòu)，礦物成分主要為方解石、蛇紋石和透輝石。在3段上部，白云質(zhì)大理巖受后期晚元古代黑云正長巖侵入，在接觸帶附近，為雙山玉礦賦存的主要部位。

2.1.2 新生界第四系

礦區(qū)第四系主要分布于區(qū)域南東部、中西部和西北部，巖性主要為中更新統(tǒng)棕紅色黏土、亞黏土、砂礫、礫石。

2.2 構(gòu) 造

礦區(qū)內(nèi)分布有F1、F22條斷裂構(gòu)造破碎帶，前者分布于礦區(qū)西北部，寬約20 m，長約110 m，走向近0°，近直立，東盤為絹云石英片巖，西盤為黑云正長巖，構(gòu)造破碎嚴(yán)重，由構(gòu)造角礫巖組成，褐鐵礦化、硅化較發(fā)育，可見綠泥石礦物；后者分布于礦區(qū)中北部，總體走向290°，傾角50°，寬約10 m，長約700 m，主要巖性為片麻狀黑云正長巖，破劈理較發(fā)育，東部黑云正長巖與綠簾輝石鈉長片巖接觸處破裂嚴(yán)重，綠泥石化發(fā)育。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)出露的基巖主要為新元古代雙山巖體，巖體呈帶狀產(chǎn)出，NWW向展布，長約3 km，寬約 1 km，橫跨礦區(qū)，巖性主要為黑云正長巖，中灰—淺灰色、淺肉紅色，半自形—他形粒狀、不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀、似片麻狀構(gòu)造，主要礦物為鉀長石(70%～75%)、斜長石(10%～15%)、黑云母(10%)，次要礦物為白云母(4%～6%)，副礦物為鋯石、磷灰石、榍石、褐簾石、金屬礦物，次生礦物為白云母、鈉長石、黑云母。黑云正長巖巖體與區(qū)內(nèi)地層呈侵入接觸關(guān)系，與成礦關(guān)系密切，為主要的控礦因素。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

K1礦體位于礦區(qū)西北角龍王溝一帶，雙山玉類型以青、黃雙山玉為主，顏色為青、青白、黃綠、棕黃色，長約150 m，寬約7 m，厚約21 m，總體走向約310°，傾向SW，傾角50°～60°。礦體呈層狀或透鏡狀產(chǎn)出于三川組上部大理巖中[5]，頂?shù)装鍘r性均為黑云正長巖，界面明顯，玉石巖性以蛇紋透閃白云石大理巖為主，透閃石含量10%～35%，蛇紋石含量10%～15%。礦體東部大面積出露，玉化程度較好，為地表礦體圈定提供了充分依據(jù)(圖3)。

圖3 礦區(qū)鉆孔驗(yàn)證剖面

K2礦體位于礦區(qū)中部羊頭山南側(cè)小山后西部，雙山玉類型以綠雙山玉為主，顏色為綠黃、淺綠、黃白色，長約230 m，寬約25 m，平均厚度為10 m，總體走向近EW，S傾，傾角28°～42°。礦體呈層狀或透鏡狀產(chǎn)出于南泥湖組上部的白云質(zhì)大理巖中，頂?shù)装鍘r性均為大理巖，巖層間呈過渡漸變趨勢(shì)，界面不明顯，巖性主要為透輝石化、蛇紋石化大理巖，地表出露較好。

K3礦體位于礦區(qū)中部羊頭山南側(cè)小山后處，雙山玉類型以綠雙山玉為主，顏色為綠黃、淺綠色，長約190 m，寬70～150 m，平均厚度為66 m，產(chǎn)狀穩(wěn)定，總體走向近EW，S傾，傾角40°～51°。礦體呈層狀或透鏡狀產(chǎn)出，底板為大理巖，頂板為黑云正長巖，頂部玉化程度相對(duì)底部好，巖性以透輝石化、蛇紋石化大理巖為主。地表基巖出露較好，風(fēng)化后多形成黑褐色、黃褐色、局部呈淡綠色的外皮，外皮下5～10 cm為白色土狀風(fēng)化層，經(jīng)鑒定，白色土狀成分為透閃石和蛇紋石，敲開風(fēng)化層，新鮮面為黃綠色、淺黃褐色，顏色不均、結(jié)構(gòu)致密，內(nèi)部礦物分布不均勻且韌性較大。

K4礦體位于礦區(qū)中部羊頭山南側(cè)小山后東部，雙山玉類型以白、綠、青、黃雙山玉為主，顏色為水白、細(xì)白、淺綠、白青、黃綠色，長約160 m，寬約 50 m，厚38.7 m。由于風(fēng)化作用及代表腐植層覆蓋較嚴(yán)重，故用探槽工程對(duì)礦體進(jìn)行了揭露，發(fā)現(xiàn)礦體多表現(xiàn)為白綠色泥狀，質(zhì)量稍差；深部通過鉆孔ZK0401進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)生深部礦體產(chǎn)狀穩(wěn)定，且玉化程度較地表好，顏色多樣，質(zhì)地細(xì)膩，巖性以透閃石化、蛇紋石化大理巖為主。在礦體深部見夾石2層，厚度分別為12.6，16.4 m，巖性均為白云石大理巖，因地表未見該2層夾石，故推測(cè)夾石向地表方向呈尖滅趨勢(shì)，對(duì)礦體完整性有一定的影響。

3.2 玉石類型及特征

3.2.1 玉石類型

(1)白雙山玉。巖石學(xué)名稱為含蛇紋白云石透閃巖，白色、水白色，略帶淺綠色，微透明，蠟狀—油脂光澤，塊狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為透閃石(45%～50%)、白云石(40%～45%)，次要礦物為蛇紋石(6%～8%)、方解石(2%～3%)，副礦物為鋯石和金屬礦物，其中優(yōu)質(zhì)者透閃石礦物呈纖柱狀分布，質(zhì)地細(xì)膩。鏡下特點(diǎn)(圖4(a))：白云石呈他形粒狀，粒徑0.01～1.4 mm，聚片雙晶較發(fā)育；透閃石呈他形—半自形柱狀，粒徑0.02～1.8 mm，角閃石式解理發(fā)育；蛇紋石呈鱗片狀，方解石呈他形粒狀分布[6]。

(2)綠雙山玉。巖石學(xué)名稱為透輝蛇紋大理巖，綠色伴有淺黃色，顏色不均勻分布，塊狀構(gòu)造，嵌晶結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為方解石(60%)、蛇紋石(25%～30%)以及透輝石(10%～15%)。鏡下特點(diǎn)(圖4(b))：方解石晶體邊界不清晰，通過消光可判斷其輪廓，晶體中包裹多顆粒蛇紋石和透輝石，形成嵌晶結(jié)構(gòu)；蛇紋石呈鱗片狀雜亂排列，粒徑0.02～0.2 mm；透輝石呈他形粒柱狀，粒徑0.02～0.9 mm，輝石式節(jié)理發(fā)育。

(3)青雙山玉。巖石學(xué)名稱為蛇紋透閃白云石大理巖，白青色，條帶狀構(gòu)造，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為白云石(50%)、透閃石(30%～35%)以及蛇紋石(10%～15%)，次要礦物為方解石(4%～6%)，副礦物為鋯石、磷灰石以及金屬礦物。鏡下特點(diǎn)(圖4(c))：白云石呈他形粒狀，粒徑0.05～2 mm，晶體中包裹有細(xì)小鱗片狀蛇紋石；透閃石呈柱狀不均勻分布，粒徑0.05～1.2 mm，角閃石式節(jié)理發(fā)育；蛇紋石呈鱗片狀、條帶狀和零星狀分布。

(4)黃雙山玉。巖石學(xué)名稱為含透閃石大理巖，黃綠色，塊狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為方解石(85%)，次要礦物為透閃石(6%～8%)、蛇紋石(4%～6%)以及綠泥石(1%～2%)。鏡下特點(diǎn)(圖4(d))：方解石呈他形粒狀，粒徑 0.01～0.3 mm，聚片雙晶發(fā)育，強(qiáng)烈交代透閃石，部分呈交代假象結(jié)構(gòu)；蛇紋石、綠泥石呈鱗片狀分布；透閃石呈他形粒狀，被方解石強(qiáng)烈交代，部分呈交代迷霧結(jié)構(gòu)[6]。

圖4 雙山玉偏光鏡下特征

3.2.2 玉石巖石化學(xué)特征

根據(jù)巖石硅酸鹽分析結(jié)果，各類玉石的化學(xué)成分變化總體較小(表1)，可歸屬鈣鎂硅酸鹽類巖石。

表1 玉石樣品化學(xué)成分 %

分析表1及相關(guān)測(cè)試結(jié)果可知：①不同種類玉石的主要化學(xué)成分(SiO2、MgO、CaO)含量變化較大，w(SiO2)為18.19%～38.07%，w(CaO)為14.56%～29.22%，w(MgO)為21.25%～29.78%；②主要致色元素(Ti4+、Fe2+、Fe3+離子)在白雙山玉中含量均較低，綠雙山玉與青雙山玉中Ti4+含量較高，綠雙山玉與黃雙山玉中Fe2+含量較高，黃雙山玉中Fe3+含量較高，可見玉石顏色與不同致色元素及其含量多少有關(guān)，即當(dāng)Ti4+含量較高時(shí)，玉石表現(xiàn)為綠色或青色；Fe2+含量較高時(shí)，玉石表現(xiàn)為綠色；當(dāng)Fe3+離子含量較高時(shí)，玉石表現(xiàn)為黃色[7-8]；③玉石中K、Na含量較低，一般Na含量高于K。

3.3 圍巖蝕變

礦體圍巖主要為大理巖和黑云正長巖，當(dāng)圍巖為大理巖時(shí)，礦體與圍巖之間呈過渡漸變關(guān)系，界面不明顯。圍巖蝕變類型主要有蛇紋石化、透閃石化、透輝石化、陽起石化，隨著與侵入巖距離的增加，蝕變逐漸變?nèi)踔敝料?，?dāng)圍巖為黑云正長巖時(shí)，界面清晰可分辨。

4 礦床成因

通過對(duì)雙山玉礦地質(zhì)特征的研究，可知欒川群大理巖與侵入體接觸帶附近為成礦的主要部位[9]，遠(yuǎn)離侵入體礦化程度較弱或基本未礦化，有力證明了玉礦的形成是欒川群大理巖受后期巖漿侵入影響，在其接觸帶附近發(fā)生變質(zhì)作用的結(jié)果。礦區(qū)礦體形態(tài)為層狀或透鏡狀，礦石多為條帶狀、塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)為變晶結(jié)構(gòu)及交代結(jié)構(gòu)。此外，透閃石化、透輝石化、綠泥石化等也均為原巖受到不同程度熱液蝕變的反映，熱液來源可以推斷為后期巖漿。綜合上述分析，本研究認(rèn)為雙山玉礦床類型為巖漿熱液接觸交代型礦床[10]。

5 找礦標(biāo)志

(1)構(gòu)造特征。雙山玉礦為透鏡狀或?qū)訝畹V床，礦體總體沿新元古代堿性侵入巖的外接觸帶展布。

(2)顏色和粒度特征。顏色和粒度為區(qū)別礦與非礦的主要標(biāo)志，雙山玉礦特征總體為顏色悅目，質(zhì)地細(xì)膩，粒徑0.01～0.3 mm，以纖維狀、纖柱狀、鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主。

(3)礦物成分特征。以透閃石、透輝石、蛇紋石等礦物含量增加為特征。