吉林磐石“磐龙玉”矿床地质特征及成因探讨

王 旭，杨 雷

(中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033)

磐石市小红石砬子地区以往地质工作以铅锌矿多金属矿的研究为主，对“磐龙玉”矿床的研究却均未涉及，该玉石矿床的找矿研究工作起步较晚，随着2015年吉林省三河矿业在本区开采铅锌矿床时，发现高品质玉石，玉矿床的找矿工作才进入勘查阶段。该玉矿床产于磐石市龙岗山脉，玉石为石英质玉，玉质细腻圆润，色泽有黄绿及墨绿两种，因产于磐石市龙岗山脉而得名“磐龙玉”[1-3]。磐龙玉不仅具有一定的商业价值，而且在考古界方面也具有一定意义，它为距今7000年前红山文化部分玉器的玉料来源方面的研究提供了地域依据[4]。本文对“磐龙玉”矿床的地质特征及成因进行了总结和探讨，以实现扩大本地区同类型“磐龙玉”玉矿床的勘查提供依据。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

大地构造位置为哈兰达岭—英额岭新元古代—古生代叠覆造山亚带(Ⅲ-A1)，下二台—江域残留早古生代增生楔(Ⅲ-A13)[5-6](图1)。

图1 大地构造位置图

区域地层出露较多，从古生界至新生界均有[7]，从老至新有寒武——奥陶系西保安组、黄莺屯组、石缝组，石炭系余富屯组、鹿圈屯组、石嘴子组、窝瓜地组，二叠系寿山沟组、大河深组、范家屯组，三叠系大酱缸组、小蜜蜂顶子组，侏罗系玉兴屯组、南楼山组，第四系。含矿地层为上古生界下二叠统寿山沟组、大河深组的一套海相火山—沉积建造，其岩性有泥岩、板岩、凝灰质粉砂岩、流纹岩、流纹质凝灰岩、英安质凝灰岩、火山角砾岩夹灰岩透镜体等[8]。中生界下侏罗统南楼山组安山岩、安山质火山碎屑岩在矿区东、北侧不整合覆盖，新生界黄土、砂砾石等沿沟谷出露[9]。

区域内构造形式为褶皱构造、断裂构造和火山机构。区域褶皱构造为明城—黑石镇北西向复式向斜，矿区位于蛤蟆塘—柳阳的南北向向斜中；断裂构造发育，以北西向、南北向为主，其次为北东向，东西向相对较小。北西向、南北向断裂构成了区域上的构造格架，并控制了中生代沉积盆地和燕山早期岩浆侵入活动的展布方向；火山活动频繁强烈，晚古生代是以海相火山喷发—沉积为特征，表现为有火山角砾、火山碎屑物和正常沉积形成的碎屑岩建造。中生代的火山活动以强烈喷发为主，本区北西向展布的火山盆地在中生代基本形成[10]。

区域岩浆岩主要为侵入岩和脉岩。侵入岩主要有石英闪长岩、花岗闪长岩、黑云母花岗岩、次流纹岩、辉绿玢岩、二长花岗岩、石英正长岩、花岗斑岩等。脉岩常见为闪长玢岩、闪斜煌斑岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩、花岗细晶岩及石英脉等脉岩侵入。火山岩分布广泛，晚古生代为海相火山喷发活动，形成以安山岩—流纹岩为组合的一套钙碱性火山岩。中生代以强烈陆相火山活动为特点，以裂隙式喷溢为主，形成一套钙碱性玄武岩—安山岩—流纹岩组合[10-11]。

1.2 矿区地质

1.2.1 地层

研究区内地层主要以二叠系大河深组为主[12]，沟谷零星见有第四系覆盖(图2)。

图2 磐石市小红石砬子玉矿床地质简图

大河深组(P1d)广泛分布于矿区大部，为一套海相中—酸性火山碎屑岩、火山熔岩夹少量陆源碎屑的正常沉积岩建造。主要岩性有安山岩(α)、流纹岩(λ)、流纹质凝灰岩(λtf)、英安质凝灰岩(ζtf)、安山质凝灰岩(atf)、流纹质凝灰角砾岩(λvb)、英安质凝灰角砾岩(ζvb)、凝灰岩(tf)和灰岩(Ls)等。从东西两侧向中间的岩相变化依次是安山质凝灰岩—安山质角砾岩—安山岩、英安质凝灰岩—流纹岩。显示出边缘为喷发相的凝灰岩、角砾岩类，中心为裂隙式溢出相的酸性熔岩类的古火山口特征。区内的矿化蚀变带位于古火山口两侧[10]。

第四系(Q4)主要分布于水系和开阔的沟谷中，覆盖厚1～10m，局部沟谷可达15m以上，以砂砾石、含砾粗砂、亚砂土、亚粘土、粘土等为主。

1.2.2 构造

矿区处于蛤蟆塘南北向向斜褶皱带上，断裂构造发育。较大规模的主要有两条南北向断裂，一条位于矿区西部，铅锌Ⅰ号带西侧约200m处。物探激电中梯推测该断裂产状为 85°∠75°。该破碎带出现于ZK9-6-1钻孔20～70m之间，宽约25m。破碎带内断层主要为泥质，夹杂0.2～0.5cm的碳质板岩碎块约占30%，碎块多呈扁豆状、透镜体状，显示压性断裂的性质。另一条位于Ⅱ号带4号～5号勘探线之间，通过TC2-4、TC2-3、TC1-10、TC5-2探槽控制，破碎带主要存在于安山质凝灰岩和泥质板岩中，宽2.0～4.6m，控制长度290m。走向345～360°，倾向近正东，倾角70～73°。在TC2-4、TC2-3旧采坑中，断层面上挤压透镜体和压性构造面发育，两侧片理化发育，反映压性构造特征，断层内有2.0m宽的含锌磁铁矿体。矿区近南北向的压性断裂和层间裂隙发育，矿体主要产在近南北向断裂中和换层接触带附近的层间裂隙中，石英质玉矿体亦同期受热液蚀变作用影响，多为铅锌矿化带接触围岩。

矿区内北西向断裂较发育，多为片理化带和破碎带形式，属于压扭性断裂。走向一般310～320°，倾向南南西，倾角70～80°，常见切割近东西向和南北向断裂。在银、铅锌矿(化)体上及其附近，均清晰可见该组构造的叠加形迹，常形成幅宽0.2～3.0m的挤压片理化带，对矿体有切割但没有产生平移错断现象。

1.2.3 岩浆岩

区内脉岩大面积分布，以中性脉岩为主，酸性脉岩次之，基性脉岩相对较少。脉岩空间分布不均，具方向性，绝大多数走向为345～20°，极少数为北西向或北东向。脉岩主要有花岗斑岩脉(γπ)、 二长斑岩脉(ηπ)、 闪长玢岩脉(δμ)、安山玢岩脉(aμ)、闪长岩脉(δ)、辉绿玢岩脉(βμ)、正长斑岩脉(ξπ)、煌斑岩脉(X)、 辉长岩脉(v)、铅锌矿体(Pb-Zn)[13]。

2 矿床地质

2.1 矿体地质特征

石英质玉矿体赋存于下二叠统大河深组地层中，为区内铅锌矿化带围岩。综合以往矿区内铅锌矿详查工作的资料，圈出Ⅰ号和Ⅱ号两条综合异常带。Ⅰ号异常(矿化)带长轴方向SN向，延长大于700m，幅宽约200m。Ⅱ号异常(矿化)带长轴方向340°，延长大于600m，幅宽约200m。根据工程控制共圈定出10条石英质玉矿体。

Ⅰ号矿化综合异常带(西风井)内6条矿体，为隐伏矿体，呈脉状，主要为黄绿色，属厚度变化较稳定矿体，围岩为英安质/安山质凝灰岩(表1)。①号矿体受成矿期构造影响，舒缓波状，总体倾向近正东，倾角73°以上。占全区资源储量的26.20%。②号矿体是本次生产勘探工作中所见规模最大、品质最好的一条石英质玉矿体，位于①矿体东侧，近于平行，连续性较好。矿体呈脉状、舒缓波状，总体倾向近正东。矿体厚度在4.34～43.04m之间，且在200m标高附近变的厚大，9号勘探线处最后可达40m以上，矿体平均厚度约为14.83m。占全区资源储量的35.98%。③号矿体位于②号矿体东侧，与①、②号矿体近于平行，规模较小。占全区资源储量的2.62%。④号矿体位于③号矿体东侧，近于平行，由9个巷道穿脉和钻探工程控制，通过钻探岩心观察其品质相对较好。占全区资源储量的18.42%。⑤号矿体由2个工程控制，规模较小。占全区资源储量的0.88%。⑥号矿体局部火山岩屑含量较多，该矿体倾向延深在200m标高位置被火山角砾岩断开约80m以上。占全区资源储量的2.35%。

Ⅱ号矿化综合异常带(东风井)内4条，除⑷号矿体为黄绿色外，另外三条为墨绿色(表1)，矿体呈脉状，属厚度变化较稳定矿体，围岩主要为英安质/安山质凝灰岩和泥质板岩。⑴号矿体占全区资源储量的6.54%，⑵号矿体占全区资源储量的1.84%，⑶号矿体占全区资源储量的4.62%，⑷号矿体占全区资源储量的0.55%。

表1 磐石市小红砬子玉石矿床矿体特征一览表

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石类型

“磐龙玉”属于石英质玉，矿石自然类型为块状热液硅化蚀变岩型，根据颜色分为黄绿色玉和墨绿色玉两种(图3)。原岩受热液及构造压力影响，发生蚀变，主要有硅化、绢云母化、绿泥石化及碳酸盐岩化。

图3 石英质玉手标本照片

2.2.2 结构构造

经偏光显微观察，“磐龙玉”的结构以隐晶质—细粒变晶结构、变余砂状结构为主。受到变质作用的影响，石英在构造应力的影响下多呈他形粒状，矿物颗粒间呈圆滑接触，常常出现不均匀波状消光。在部分样品中，可以见到变余砂状结构中的斑状结构，推测为原矿物经过变质作用后，基质已经重结晶，但仍保留了原矿物的结构形态。石英颗粒间胶结分布的基质矿物为绢云母，绢云母属于层状结构硅酸盐，为云母族矿物中呈极细鳞片状的白云母亚种。同时分布有细小自形黄铁矿，指示“磐龙玉”的形成经历了绢云母化蚀变成矿过程。墨绿色玉的绢云母含量明显高于黄绿色玉的绢云母含量。

2.2.3 物质成分

结合偏光显微镜、扫描电镜和能谱测试结果，吉林“磐龙玉”的主要组成矿物为石英，次要矿物为绢云母，部分样品可含有少量的黄铁矿。自形程度较低、形态不规则的石英颗粒间夹杂细小鳞片状的绢云母，矿物排列无定向性，总体石英矿物的含量高于绢云母矿物。在巷道穿脉中及钻探工程岩心中采取了5件硅酸盐分析样品，其测试结果见表2。

表2 硅酸盐全分析结果一览表(主量元素)

(1)黄绿色玉。

主要为显微粒状结构，矿石构造为块状构造，其中石英呈显微粒状结构，绢云母呈显微片状结构，石英多数为微粒状或微粒状集合体分布，一般粒径0.01～0.10mm不等，局部见有石英细脉状产出，体积分数占岩石的60%；绢云母为显微鳞片状分布，体积分数占25%；碳酸盐矿物分布不均匀，岩石中裂隙多由碳酸盐矿物充填，表现为碳酸盐岩薄膜，体积分数占15%。

矿物成分主要矿物为石英，次要矿物有云母(含量最高)、方解石、长石等。化学成分以SiO2为主，含有Al2O3、K2O、CaO、Fe2O3、FeO、Na2O等。

(2)墨绿色玉。

显微粒状结构和显微片状结构结合，矿石构造为块状构造，局部见有次流纹构造，其中石英呈显微粒状结构，绢云母呈显微片状结构，石英多数为微粒状或微粒状集合体分布，一般粒径0.01～0.10mm不等，局部见有石英细脉状产出，体积分数占岩石的50%；绢云母为显微鳞片状分布，体积分数占40%；碳酸盐矿物分布不均匀，岩石中裂隙多由碳酸盐矿物充填，表现为碳酸盐岩薄膜，体积分数约占10%。

矿物成分主要矿物为石英、云母，次要矿物有长石、方解石、绿泥石、黄铁矿等。化学成分以SiO2为主，次要的有Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O等，其中Fe2O3、FeO、MgO含量明显高于黄绿色玉中含量。

2.3 工艺性能

颜色：主要有黄色、浅黄色、黄绿色、墨绿色等颜色。光泽：经鉴定为石英质玉，玻璃光泽，其折射率为1.54～1.55。力学性质：单轴水饱和抗压强度介于22.79～42.22MPa。硬度：黄绿色—墨绿色石英质玉莫氏硬度在6.5～7.5之间。Ⅰ号带岩体较Ⅱ号带岩体硬度更大。块度：商品玉石的块度是玉石品级划分的主要指标，颜色较好，硬度相同，质地细腻，块度越大其经济价值越大。石英质玉的块度与其玉石矿体本身的节理裂隙的发育程度相关，也与玉石矿物的结构构造、硬度以及开采方法相关。放射性：照射量率(γ)在(3.09～3.40)×10-4μC/kg·h之间。说明该地区岩体放射性含量极其微弱，对人体无害。

3 成因探讨

矿区内石英质玉矿体中所见到的蚀变类型主要为绢云母化、硅化、碳酸盐化及少量的绿帘石化、蛇纹石化、叶蜡石化等。属于典型的低温热液蚀变[14]。

小红石砬子石英质玉矿体，呈脉状赋存于英安质/安山质凝灰岩以及泥质板岩中，矿体近南北向展布，倾向东—北东东。矿区近南北向的压性断裂和层间裂隙发育，矿体主要产在近南北向断裂中和换层接触带附近的层间裂隙中，石英质玉矿体亦同期受热液蚀变作用影响，多为铅锌矿化带接触围岩。受铅锌成矿期南北向压扭性构造影响，局部具有舒缓波状特征。同时，矿体中局部见有碳酸盐岩细脉呈不规则状、网状充填于矿体中，显示了张性构造特征。说明该矿区内石英质玉矿体经历了南北向构造多次压扭与拉张的反复影响，为主要找矿标志。