湖北省保康县荆山玉地球化学特征及其成因分析

向祥辉， 张维江， 李立锋， 牛志勇， 李丽华， 王家杰， 王 球

(湖北省地质局 第八地质大队，湖北 襄阳 441002)

荆山玉是湖北省保康县新发现的一个玉石品种，位于保康县城关镇刘家坪村南尚家沟、毛家沟—关凤沟垭口一带，南北长约3 km。荆山玉颜色艳丽，质地坚硬细腻，具美丽的纹理和独特的角砾，依当地名山荆山而得名。

1 荆山玉地质特征

1.1 区域地质背景

荆山玉矿区区域上位于扬子陆块区上扬子古陆块大巴山—大洪山前陆褶冲带阳日湾—京山前陆褶冲带，张家凹向斜西段，晚震旦世、早寒武世等地层在区内广泛发育，未见有岩浆岩分布。区域上该区晚震旦世—早寒武世处于上扬子陆块及其东南被动大陆边缘，经历了晚震旦世—早寒武世早期由拉张向热沉降的转换，晚震旦世发育了从碳酸盐潮坪、开阔台地、浅滩、台缘斜坡及台缘盆地等相区的各种沉积，岩相古地理的总体格局呈台盆相间的格局，早寒武世早中期主要是潮坪、细碎屑岩与碳酸盐岩组成的混合型陆棚及盆地沉积[1]。矿区晚震旦世—早寒武世早期主要表现为开阔台地、台缘斜坡及盆地的沉积特征。

1.2 矿床地质特征

矿区出露地层主要为晚震旦世—早寒武世灯影组(Z2∈1d)白云岩、含硅质条带白云岩、白云岩夹硅质岩条带，局部见硅质角砾岩；早寒武世牛蹄塘组(∈1n)灰岩、白云质灰岩和页岩与白云质灰岩互层；石牌组(∈1s)钙质(砂质)泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩，间夹多层薄层灰岩。

矿区内构造主要为张家凹向斜，轴面产状5°∠60°，呈波状起伏，轴线近东西向展布，延伸长约10 km，宽约4 km；核部地层为牛蹄塘组，两翼为灯影组地层，北翼倒转，产状为350°～10°∠40°，南翼正常，产状为355°～15°∠45°～65°。其次为断裂构造，根据断层走向可分为近南北向、北西向和近东西向三组，其均对荆山玉及其周边地层破碎改造。

1.3 矿体地质特征

荆山玉矿体产于晚震旦世—早寒武世灯影组上部的硅质岩层中，主要呈条带状、似层状、透镜体状、结核状整合于白云岩中，颜色以浅色为主，见有少量暗色硅质岩，产状与地层一致，与地层同步褶曲、变形变质(图1)；矿体走向北西—南东，断续延伸长约1 000 m，厚度约10～25 m，不同部位厚度有一定变化，荆山玉仅在硅质角砾岩发育地段小范围产出，矿体周边常见有风化剥蚀后散落的大小不等的荆山玉滚石。

荆山玉围岩为灯影组灰色中—厚层白云岩、含硅质条带白云岩、残余内碎屑灰质白云岩，具有块状、纹层状、条纹条带状、结核状、网脉状或浸染状构造及晶洞构造等沉积构造，具微晶粒状、粉晶状、微晶胶状等结构；层序上矿体与围岩为正常的沉积接触过渡关系，二者之间总体上未见有构造改造。

图1 刘家坪荆山玉矿地质简图
Fig.1 Geological sketch of Jingshan jade mine in Liujiaping
1.天河板组；2.石牌组；3.牛蹄塘组；4.灯影组上段；5.灯影组中段；6.荆山玉矿体及编号；7.推测矿体及编号；8.正断层；9.逆断层；10.地层产状。

1.4 矿石特征

荆山玉依其产出形态，可分为角砾状和块状，颜色以黄色和红褐色为主。块状荆山玉主要由胶结物构成，外观上无角砾，包含极细小的碎屑，呈不均匀的杂色、黄褐色或均匀的黄色分布；角砾状荆山玉角砾主要呈灰白色—白色、深灰色—黑色和黄色，胶结物呈黄色、红褐色及两者混染色。色调与铁质有关，黄色部分致色矿物为针铁矿和纤铁矿，致色元素与Fe2+有关， 红色部分的致色矿物以赤铁矿为主，由致色元素Fe3+致色。

1.4.1化学成分

本次工作分别挑选了7件不同颜色和品种的样品(黄色矿石：DX1；红褐色矿石：DX2；黄色矿石：DX3；黄色矿石：DX4；黄色矿石：ZG1；红褐色矿石：ZG2；红色矿石：ZG3)对荆山玉角砾和胶结物分别进行能谱元素分析测试，确定荆山玉角砾和胶结物物质成分的组成、典型样品重点区域的测试结果(表1)。角砾和胶结物元素智能定量测试显示：角砾中的主要元素为硅元素(Si)、氧元素(O)，未见有其它杂质矿物；胶结物中的主要元素为硅元素(Si)、氧元素(O)和铁元素(Fe)，DX2红褐色胶结物矿物元素组成主要为石英和赤铁矿，ZG1黄色胶结物矿物元素组成主要为石英和针铁矿，红褐色胶结物铁元素(Fe)含量高于黄色胶结物。

表1 角砾和胶结物元素智能定量结果与氧化物结果Table 1 Intelligent quantitative results and oxide results ofbreccia and cement elements

1.4.2矿物组成

本次工作分别挑选了7件不同颜色和品种的样品(与能谱元素分析测试为相同样品)对荆山玉胶结物和角砾进行扫描电镜分析和偏光显微岩矿鉴定。扫描电镜分析结果(图2)显示：角砾成分主要为石英硅质、少量片状粘土矿物，胶结物成分主要为石英硅质、少量片状粘土矿物和铁氧化物。

岩矿鉴定结果表明：岩石成分简单，主要由硅质角砾、碎屑和胶结物组成。角砾矿物成分主要为玉髓，少量显微粒状石英；胶结物主要矿物成分为微晶、细中晶石英，其充填于角砾之间和岩石微裂隙中，一部分干净，另一部分被铁质交代混染，晶内常见有碳酸盐岩矿物的残余，其部分可能为交代碳酸盐岩矿物所致；针铁矿、赤铁矿、纤铁矿等呈针点状、粉末状主要与胶结物混染或沿构造裂隙处浸染；偶见有白云石或碳酸盐岩残留物呈尘点状散布于角砾或胶结物中；构造裂隙和孔隙多被次生石英呈细脉状、毛细管状断续充填，偶见有与重晶石、石英伴生。显微镜观察结果发现黄色、红色这两种颜色的胶结物中的杂质矿物不同，黄色胶结物中致色矿物为针铁矿,红色胶结物中的致色矿物为赤铁矿[2]。

王芳等(2018)[3]等对荆山玉不同样品的镜下鉴定和X射线衍射分析表明：荆山玉主要矿物成分为石英和玉髓(>95%)，次要矿物为针铁矿、赤铁矿、磷灰石及白云石等。角砾成分单一，主要由玉髓和微、细晶石英组成。胶结物主要由微晶、细中晶石英碎屑和碎基组成，充填于角砾之间和岩石微裂隙中，另一部分被铁质渲染；次生石英沿破碎裂隙贯入充填。

图2 荆山玉扫描电镜分析测试结果
Fig.2 Analysis and test results of Jingshan jade by SEM

1.4.3结构构造

荆山玉主要的结构为晶粒结构、镶嵌结构等，根据晶粒的大小分为隐晶质结构、微晶结构和中晶结构，镶嵌结构由隐晶—微晶石英基质组成，随机发育成较大的石英晶体、石英碎屑、碎基及铁质胶结；主要的构造包括角砾状构造、愈合裂隙浸染状—脉状构造和鞘管晶洞构造；后期构造对荆山玉起破坏作用，如细脉穿插、切割等。

角砾呈棱角状—次棱角状，局部有些角砾可拼接，主要呈≤0.005～0.01 mm隐晶质结构，颗粒均匀，无定向性；次为0.02～0.04 mm显微粒状结构，粒状均匀，具弱定向性。

胶结物以碎屑和碎基为主，充填于角砾间和岩石微裂隙中，以隐晶质结构、微晶结构为主，岩石微裂隙中石英以中晶结构为主；碎屑粒径一般为0.20～0.40 mm，其与角砾成分结构近似，碎基粒径一般为0.02～0.04 mm；一部分碎基干净，另一部分碎基被铁质交代混染。沿构造裂隙和孔隙分布的石英以中晶结构为主，见有重晶石呈柱状与镶嵚粒状石英相伴生。

角砾状构造是荆山玉最常见、最具特色的构造。角砾大小一般2～15 mm不等，呈棱角状、次棱角状被硅质碎屑、碎基和铁质胶结，局部可见因后期的构造作用压碎次生的石英脉穿插角砾现象；愈合裂隙浸染状—脉状构造十分常见，呈带状产出，该构造是受后期动力作用所致，微裂隙和开发状裂隙呈细脉状穿插、部分切穿角砾。枝杈状裂隙往往分布于角砾和胶结物之间，或切穿角砾，渗入铁质呈黄色或褐红色；鞘管晶洞构造中鞘管构造表现为蠕虫形态的管状孔穴，大致具有定向性，晶洞构造表现为较宽大空隙被后期石英充填。这两种构造推测与富硅质后期热液流体沸腾时产生的气泡有关。

2 地球化学特征

2.1 主要元素

样品采自不同类型的荆山玉，测试结果(表2)显示：荆山玉角砾(原岩)的SiO2含量高，其它组分低，ω(SiO2)：98.42%～98.62%；胶结物的SiO2含量较高，并含有一定数量的铁质，ω(SiO2)：93.742%～95.38%，ω(SiO2)角砾高于胶结物。胶结物(TFe)较高，ω(TFe)：2.25%～6.03%；角砾ω(TFe)：0.51%～0.57%，ω(TFe)角砾明显低于胶结物，铁质矿物是决定荆山玉颜色的重要因素。

表2 荆山玉主要元素化学成分分析表(单位：10-2)Table 2 Chemical composition analysis of main elements of Jingshan jade

总体上，荆山玉角砾和胶结物的主要元素化学成分基本一致，但略有差异。ω(SiO2)角砾高于胶结物，ω(MgO)、ω(CaO)、ω(Al2O3)、ω(P2O5)、ω(K2O)、ω(TFe)、ω(TiO2)角砾低于胶结物。而Al2O3、TiO2具有指示陆源组分来源的意义，Fe2O3被用作为洋中脊热水活动的指标，且在成岩过程中相对稳定不易变化，荆山玉Al2O3、TiO2含量低，基本不受陆源组分的影响，胶结物Fe2O3含量高，显示其受洋中脊热水活动影响强烈，成岩物质具多期、多源、成分被改造的特点。

2.2 稀土元素

荆山玉稀土总量ΣREE为0.89～4.42(个别样品稍高，20.49)；胶结物除XF6样品ΣREE(20.49)稍高外，其ΣREE(1.44～3.69)与角砾ΣREE(0.89～4.42)基本相当(表3)，LREE/HREE值为3.81～5.06；δEu：1.24～3.19(胶结物XF4达39.07)，呈正异常；δCe:0.48～1.16，表现为弱的负异常或正异常；(La/Yb)N=0.44～0.97。

表3 荆山玉稀土元素分析结果(单位：10-6)Table 3 Analysis results of rare earth elements in Jingshan jade

稀土元素采用北美页岩值进行标准化，稀土配分特征表明：荆山玉角砾、胶结物的稀土配分曲线总体相似度较高，为中部向上凸起且略向左倾型的配分曲线(图3)，轻重稀土分馏不明显，具重稀土富集趋势和中稀土富集型；稀土配分曲线部分不一致，反映了稀土元素的来源的多样性。

图3 荆山玉稀土元素分配图解
Fig.3 Distribution diagram of rare earth elements in Jingshan jade

2.3 微量元素

本次工作对荆山玉的26个微量元素进行了测试分析，分析结果(表4)显示：荆山玉微量元素含量较低，与地壳元素丰度值相比基本上处于“亏损”状态，尤其是V、Rb、Sr、Zr、Nb、Hf、Th、Ta等不相容元素；角砾微量元素或单个元素含量都低于胶结物。

表4 荆山玉微量元素分析结果(单位：10-6)Table 4 Analysis results of trace elements in Jingshan jade

2.4 氧同位素特征

氧同位素采取了三个荆山玉样品和一个围岩样品，分别对荆山玉中的角砾、胶结物和围岩中白云石、硅质团块进行氧同位素测试分析，氧同位素分析结果(表5)显示：荆山玉角砾δ18O值为22.29‰～23.61‰，胶结物δ18O值为18.00‰～19.18‰；围岩中的硅质团块和白云石的δ18O值分别为22.36‰和22.41‰。荆山玉角砾δ18O值与围岩近一致，说明其形成环境相似；而胶结物δ18O值与角砾δ18O值存在差异，说明胶结物石英与硅质岩共源外，还有新的物质的参与。

围绕学科用户对文献资源建设的共性与个性化需求分析，笔者认为在“双一流”背景下的学科化资源体系（见表1）建设，不仅要涵盖基础性文献资源和系统化的学科专业资源［9］，还要结合不同层次学科的特点与发展定位，提供评估及应用型资源保障，从而满足用户多层次的信息需求。在资源载体选择上，一方面可以遵循e-first的订购原则，同时也要适当结合学科特点与资源属性综合考虑。

表5 荆山玉氧同位素测试分析结果Table 5 Results of oxygen isotope analysis of Jingshan jade

2.5 流体包裹体

本次工作共选取3件荆山玉样品、1件围岩样品，分别对围岩、荆山玉中的角砾和胶结物进行了测试分析,测试矿物为石英、方解石(表6)。

荆山玉角砾、胶结物及围岩中流体包裹体仅有1种类型：富液相LH2O+VH2O两相水溶液包裹体(L型)，LH2O主要为水溶液，VH2O主要为水蒸气；主要为长椭圆形、纺锤形、麦粒形和不规则形，长轴长度一般为2～12 μm，加热后均一成液相；不同颜色的荆山玉及其围岩中流体包裹体特征各具特色、又有相似。

荆山玉流体包裹体均一温度以低中温为主，分布区间119～340 ℃。荆山玉胶结物均一温度分布区间121～340 ℃，角砾的均一温度分布区间119～188 ℃，围岩中石英、方解石均一温度分布区间142～191 ℃。盐度(wt%NaCl)=0.71%～8.19%，在低盐度区1%～10%范围内；角砾盐度范围：5.68%～8.19%，胶结物的盐度范围：0.71%～1.06%，围岩盐度范围：5.51%～6.03%。

荆山玉角砾、胶结物及围岩流体包裹体中均存在有盐度、均一温度、气液比数据一致，吻合度较高的特征，同时又各具不同的特点。

3 荆山玉成因分析

荆山玉赋存于特定的层位，属震旦纪晚世—寒武纪早世灯影组的一种特殊的硅质角砾岩，仅在硅质岩层中局部地段发育，角砾部分可拼接，由先期形成硅质岩组成；硅质岩与荆山玉有着直接关系，硅质岩的成因研究是荆山玉成因分析的重要途径。

3.1 荆山玉(地层)岩性成因

震旦纪晚世—寒武纪早世灯影组上部的硅质岩为荆山玉的含矿岩系，其围岩主要为白云岩、含硅质条带白云岩、残余内碎屑灰质白云岩，表明其为开阔台地相区、台缘斜坡及台缘盆地相区的沉积物。荆山玉矿区硅质岩与现代热水沉积中典型的热水沉积组构(块状、纹层状、条纹条带状、网脉状或浸染状构造及晶洞构造，微晶粒状、粉晶状、微晶胶状、镶嵌等结构)相对应、见有未被硅质完全交代的白云石等，说明荆山玉矿区硅质岩为热水沉积、成岩交代成因，硅质来源主要为深部富含硅质的热水流体，形成环境主要为台地边缘斜坡带—大洋盆地过渡带。

矿区硅质岩与热液硅烟囱(硅质岩)形成时间((536.3±5.5) Ma，即晚震旦世—早寒武世)相当[4]，其形成机制与现代大西洋正在进行的烟窗喷流口爆炸机制相似，可以用J.W.来登等提出的“烟窗—丘提”堆积模式来说明其形成，在喷流口处存在有“烟窗—丘提”堆积，一部分硅质进入热卤水，运移至喷流口较远处沉积形成块状—纹层状硅质岩，在海洋径流作用强烈时硅质运移到更远处与钙镁质一起沉积形成硅化白云岩。荆山玉硅质岩岩石学特征、结构—构造特征显示：硅质岩首先具有热水沉积岩石学特征，硅质角砾岩具特殊的构造成因——原地震碎角砾岩，角砾、胶结物均为硅质岩破碎的产物，并被后期的微晶硅质、铁质物质充填和沉淀，胶结物中后期充填和沉淀物质相对富集。

表6 荆山玉流体包裹体测温、盐度统计表Table 6 Statistics of temperature and salinity of fluid inclusions in Jingshan jade

3.2 荆山玉化学成分成因、形成环境分析

3.2.1主要元素

荆山玉的岩石化学组分是硅质岩成因判别的重要参数，Bostrom[5]等提出用TFe/Ti>20，Al/(Fe+Al+Mn)<0.35，(Fe+Mn)/Ti>25作为热水沉积的判别参数；荆山玉角砾状硅质岩Al/(Fe+Al+Mn)=0.08～0.23<0.35，TFe/Ti=50.96～235.31>20，(Fe+Mn)/Ti=47.4～624.3>25，与热水沉积特征一致，为热水沉积的产物。

Al2O3-SiO2岩石热水成因模式图解(图4)显示：荆山玉及其围岩样品均投影在热水区，表明荆山玉在热水沉积作用下形成。

图4 荆山玉样品Al2O3-SiO2岩石成因图解
Fig.4 Genetic diagram of Al2O3-SiO2rocks from Jingshan jade samples

硅质岩中MnO2一般作为来自大洋深部热液的标志，而TiO2与陆源泉碎屑的介入有关，MnO/TiO2可以区分硅质岩形成的古地理：离陆源较近的大陆坡和边缘海沉积的硅质岩MnO/TiO2<0.5，开阔大洋中的硅质岩MnO/TiO2可达于0.5～3.5[6]；荆山玉MnO/TiO2=0.5～4.0，处于开阔大洋中的硅质岩范围内。

Al2O3、TiO2含量具有指示陆源组分来源的意义，Fe2O3被用作洋中脊热水活动的指标，且在成岩过程中相对稳定不易变化，荆山玉Al2O3、TiO2含量低，基本不受陆源组分的影响，胶结物Fe2O3含量高，受洋中脊热水活动影响强烈，说明其形成于开阔大洋环境或台地边缘—开阔大洋环境过渡带。

3.2.2稀土元素

稀土元素含量特征及δCe异常是区分热水沉积和非热水沉积的主要标志，总体上热水沉积硅质岩具有稀土总量低，δCe亏损较明显(总体上从大洋中脊向大陆边缘环境δCe异常值渐增)，δEu亏损不明显，更趋向于出现正异常，且重稀土有富集趋势；而非热水沉积则以稀土总量高，δCe正异常和重稀土元素不富集为特征[7]。荆山玉稀土总量低(0.89～20.49)，δEu正异常(1.24～39.07)，角砾δCe亏损(0.60～0.995)，胶结物δCe亏损至弱正异常(0.48～1.26)，(La/Yb)N=0.44～0.97，说明轻稀土弱亏损；荆山玉以上特征与热水沉积特征一致，胶结物中δCe正异常的出现说明热液中Ce的增加和沉积环境由氧化条件向相对还原条件的转变。

研究资料表明硅质岩中的稀土元素可分成三种：第一种是洋脊硅质角砾岩沉积环境;第二种是大陆边缘硅质角砾岩沉积环境;第三种就是介于上两者之间的正常大洋盆地硅质角砾岩沉积环境。

① 扩张洋中脊区(距洋中脊脊顶400 km以内)，δCe=0.30±0.13，(La/Ce)N≈3.5。

② 洋盆区，δCe=0.60±0.13，(La/Ce)N=1.0～2.5，∑REE中等。

③ 大陆边缘区(距大陆1000 km以内)，δCe=1.09±0.25，(La/Ce)N=0.5～1.5，∑REE非常低。

荆山玉角砾δCe=0.60～0.995，(La/Ce)N=0.98～1.42；胶结物δCe=0.48～1.16，(La/Ce)N=0.77～1.76，且硅质岩角砾、胶结物稀土总量极低。说明荆山玉形成于大陆边缘—洋盆区。

3.2.3微量元素

荆山玉微量元素含量较低，Zr、Nb、Hf、Th、Ta等主要来源于陆源物质且不溶于海水的不相容元素与地壳丰度值相比均处于“亏损”水平，说明荆山玉受陆源物质的影响较小。

微量元素的特征比值常用作热水沉积岩的判别标志，典型热水沉积物中Sr/Ba<1、U/Th>1，荆山玉Sr/Ba=0.01～0.24<1，U/Th=1.34～7.16>1，说明荆山玉具备热水沉积作用的特征。

荆山玉沉积水体氧化—还原环境微量元素的判别指标显示出不同的氧化—还原环境，Ni/Co=5.04～10.96>7、U/Th=1.34～7.16>1.5显示为缺氧、还原环境，V/Cr=0.22～0.89<2.0显示为富氧、氧化环境，V/V+Ni=0.46～0.81，除角砾中1个样品(0.46)处于水体弱分层的氧化环境外，其余均介于0.6～0.84间，水体分层中等的贫氧、过渡环境，说明荆山玉沉积古水体为不稳定、动荡变化的环境。

3.3 荆山玉氧同位素

不同成因石英的δ18O值存在差异。Clayton(1986)[8]和Savin等(1970)[9]认为不同成因的石英其δ18O值不同，火成石英的δ18O值为8.3‰～11.2‰，平均9‰；变质石英的δ18O值主要在13‰～14‰；热泉华石英的δ18O值为12.2‰～23.6‰；成岩石英的δ18O值为13‰～36‰，平均22‰；现代海滩石英的δ18O值10.3‰～12.5‰，平均12‰。

荆山玉δ18O值(18.00‰～23.61‰)与火成石英、变质石英、现代海滩石英有明显的差别，主要分布在热泉华石英、成岩石英的范围内，荆山玉角砾δ18O值与围岩近一致，说明硅质岩主要是在富含深溶解硅的水体直接沉淀成岩或交代早期白云岩而形成；荆山玉角砾δ18O值与胶结物存在差异，说明胶结物中石英与硅质岩同源，同时受稍晚充填于角砾间、裂隙、孔洞或交代围岩、硅质岩后期活化产物的影响。

3.4 荆山玉流体包裹体

荆山玉流体包裹体只有富液相LH2O+VH2O两相水溶液包裹体(L型)一种类型，依据其大小、气液比、盐度、均一温度特征可分为三个阶段：第一阶段包裹体个体较大，气液比中等(15%～35%)，均一温度中等(150～225 ℃)，盐度中等(5.68%～8.19%)，代表早期硅质岩的形成；第二阶段包裹体个体中等，气液比较大(20%～40%)，均一温度较高(243～340 ℃)，盐度极低(0.71%～1.74%)，与Fe3+形成相吻合；第三阶段包裹体个体较小，气液比较小(5%～10%)，均一温度较高(116～127 ℃)，盐度相对较低(5.68%～8.54%)，为Fe2+的形成期。

综上所述，荆山玉的形成经历了硅质岩沉积、破碎及后期热液不同程度的改造等阶段的演化过程。第一阶段低温(150～225 ℃)、弱氧化—弱还原条件下形成具热水成因的硅质岩，其保留了海水固有的稀土总量低、δCe亏损等特点，同时热液使Eu元素富集；随着热液量的增加、海水温度的升高进入第二阶段，在热力膨胀外力的作用下，已沉积的硅质岩局部原地震碎形成硅质角砾岩，角砾、胶结物原始成分均为破碎的硅质岩，因胶结物较角砾的颗粒细小，裂隙更发育，胶结物的物质成分受后期含硅质、铁质热液的影响变化程度比角砾明显，这一阶段热水温度(243～320 ℃)较高，为富氧氧化—贫氧过渡环境，Fe3+在胶结物、裂隙中大量富集；随着热液量减少，第三阶段热水温度(116～127 ℃)降低，在缺氧还原条件下，Fe2+在胶结物、裂隙中富集；热水对Eu、Ce的持续供给，δEu正异常增大，δCe由亏损减弱，向正异常转变，至此，荆山玉形成过程结束。

4 结论

荆山玉属震旦纪晚世—寒武纪早世灯影组的一种特殊的角砾状硅质岩，形成于大陆边缘—洋盆区过渡带的热水沉积环境，主要由角砾和胶结物二部分构成，角砾、胶结物原始成分均为硅质岩碎裂产物，但胶结物明显受到后期含硅质、铁质的热液改造，角砾局部可拼接，为具特殊的构造成因——原地震碎角砾岩。

荆山玉角砾、胶结物化学成分基本相似，但胶结物较角砾的颗粒细小、裂隙更发育，其化学成分易被后期热液交代、改造，故存在一定的差异。荆山玉色调与铁质有关，黄色部分致色矿物为针铁矿和纤铁矿，致色元素与Fe2+有关， 红色部分的致色矿物以赤铁矿为主，由致色元素Fe3+致色；铁质来源与热液有关。

荆山玉的形成主要经历了三个阶段：第一阶段低温(150～225 ℃)、弱氧化—弱还原条件下形成热水成因的硅质岩，保留海水固有的稀土总量低、δCe亏损等特点，Eu元素更富集；第二阶段热水温度持续升高，在热力膨胀外力的作用下，硅质岩局部原地震碎形成硅质角砾岩(荆山玉)，热水温度(243～340 ℃)较高，富氧氧化—贫氧过渡环境，红褐色Fe3+主要在胶结物、裂隙中富集；第三阶段热水温度(116～127 ℃)降低，在缺氧还原条件下，黄色Fe2+主要在胶结物、裂隙中富集。