鹤峰县坪溪百鹤玉矿床地质特征简述

董 政，黄 强，康 康，郝智敏

（湖北省地质局第二地质大队，湖北 恩施 445000）

百鹤玉（生物屑灰岩）富含有海百合茎等古生物化石，是稀世罕见的特色石材。百鹤玉质地细腻，加工性能好，加工后的工艺品和饰面材料图案清晰、花纹美观，再现了浅海相生物的自然生态之美，具有极大的开采和利用价值[1]。鹤峰县溪坪百鹤玉矿区位于湖北省鹤峰县城南东120°方位直距5.0km 处三叉溪一带。2017～2018 年，湖北省地质局第二地质大队开展了湖北省地质勘查基金项目“湖北省鹤峰县溪坪矿区饰面石材（百鹤玉）详查”，通过详查工作，提交了小型饰面石材（百鹤玉）矿床1 处[2]。本文将根据该勘查成果，对百鹤玉矿床地质特征进行阐述。

1 区域地质背景

区域地层属扬子地层区上扬子地层分区之恩施—咸丰小区，出露寒武系至三叠系等沉积岩层，以寒武系～志留系分布最广，区内缺失上志留统、下泥盆统和石炭系。岩类以碳酸盐岩类为主，碎屑岩次之，主要岩性为灰岩、云岩、石英砂岩、粉砂岩及泥岩等。区域构造位置处上扬子南部被动边缘褶冲带八面山台地褶皱带长阳～秀山台褶束。区内显著的构造为北东向褶皱和断裂。褶皱构造由西向东依次为鹤峰-盛家坝向斜、来凤-鹤峰向斜、二坪背斜。区内断裂以北东向燕家河断裂为明显。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层为志留系下统罗惹坪组一段（S1lr1）～罗惹坪组二段（S1lr2），另见零星分布的第四系，岩性主要为粉砂岩、长石石英砂岩及灰岩，地层、岩性及岩性组合简单。现由老到新叙述如下：

（1）下志留统罗惹坪组一段（S1lr1）：根据岩性特征，该段分为上、下两个亚段：①罗惹坪组一段下亚段（S1lr1-1）厚＞276.61m。②志留系下统罗惹坪组一段上亚段（S1lr1-2）厚6.08m～48.36m。

（2）下志留统罗惹坪组二段（S1lr2）厚＞312.83m，下部为深灰色薄～中层长石石英砂岩夹泥质条带，厚45.60m～66.78m；上部为深灰绿色薄～中层粉砂质泥岩夹粉砂质条带，具水平层理，地表易风化，风化面显深灰色，风化剥落后呈菱角状碎石，厚＞246.05m。

（3）第四系（Q）厚0.5m～2.0m，表层为腐殖质，下伏为土黄色亚粘土夹碎石，碎石主要成分为粉砂质。与下伏地层呈角度不整合接触。

2.2 构造

矿区位于二坪背斜北西翼，地层走向37°～68°，倾向307°～338°，一般倾角58°～78°，沿走向、倾向上略具波状起伏，为一倾向北西的陡倾单斜。区内未见褶皱和断裂构造，地质构造复杂程度属简单类型。

3 矿床地质特征

3.1 含矿岩系特征

区内含矿岩系为罗惹坪组一段上亚段（S1lr1-2），其垂向岩性剖面结构简要叙述如下：①深灰色中层条带状生物屑砂岩局部夹亮晶生物屑灰岩。生物碎屑含量15%，主要为海百合及腕足类，呈圆形、长条形或不规则形。厚度2.25m～10.48m。②浅灰、灰色厚层含砂质生物屑灰岩、砂质生物屑灰岩夹灰色长石石英砂岩和亮晶生物屑灰岩。生物碎屑含量60%～80%，主要为海百合，颜色呈灰白、褐色及肉红色，外形呈圆形-椭圆形或长条形。厚度2.11m～24.67m。③灰绿色、灰色厚层亮晶生物屑灰岩，局部夹灰色砂质生物屑灰岩。生物碎屑含量50%～60%，主要为海百合，颜色呈淡绿色，外形主要呈长条形或不规则形，次为圆形-椭圆形。厚1.72m～13.21m。

3.2 矿体（层）特征

矿体赋存于含矿岩系的中上部，厚2.11m～32.60m，平均厚14.08m（图3）。矿体在平面形态上呈似层状、透镜体状分布，通过工程揭露控制由南向北依次圈出两个矿体（Ⅰ、Ⅱ号矿体），其中Ⅱ号矿体为主矿体。

（1）Ⅰ号矿体特征：Ⅰ号矿体位于矿区南部，矿体赋存岩性为灰色厚层含砂质生物屑灰岩。矿体顶板岩性主要为长石石英砂岩，局部为砂质生物碎屑灰岩，其底板岩性主要为长石石英砂岩，其次含生物碎屑砂岩。矿体呈透镜体状，其产状309°～330°∠29°～83°。矿体沿走向控制长约440m，厚2.11m～10.59m，平均厚5.86m，厚度变化系数66.0%，属较稳定。

（2）Ⅱ号矿体特征：Ⅱ号矿体分布矿区中部，矿体赋存岩性为灰色厚层亮晶生物屑灰岩、含砂质生物屑灰岩。矿体顶板岩性为长石石英砂岩，其底板岩性为含生物碎屑砂岩。矿体呈透镜体状，其产状285°～320°∠38°～85°。矿体沿走向控制长约360m，沿倾向控制延伸80m～142m，厚10.43m～32.60m，平均厚19.72m，厚度变化系数41.42%，属较稳定。

3.3 矿石质量特征

（1）矿石类型：本区矿石自然类型主要为亮晶生物屑灰岩和含砂质生物屑灰岩两种；矿石工业类型为彩石用生物灰岩矿。

（2）矿石物质组分：亮晶生物屑灰岩：主要由方解石组成，分生物碎屑及胶结物两部分。生物碎屑含量50%～60%，主要为海百合及海胆类等，呈圆形-椭圆形或长条形等，粒径一般1mm～2mm 之间，少量较大颗粒长径10mm 左右，多由单颗粒组成而呈单晶结构。碎屑均匀分布于岩石中，呈生物碎屑结构。

（3）矿石结构构造：矿石结构主要为生物碎屑结构、亮晶结构、含砂质结构、少数见细粒砂状结构；矿石构造为块状构造。

（4）矿石化学成分：矿石化学成分主要是CaO、SiO2、MgO、Al2O3和Fe2O3等，其中：①亮晶生物屑灰岩中CaO含 量42.21%～45.74%、SiO2含 量1.12%～2.31%、MgO含 量1.09%～3.40%、Al2O3含 量1.92%～4.87%、Fe2O3含量2.19%～5.53%；②含砂质生物屑灰岩中CaO 含量40.21%～43.32%、SiO2含 量2.17%～4.64%、MgO 含量0.98%～4.12%、Al2O3含 量2.08%～5.58%、Fe2O3含 量2.29%～6.41%。

（5）矿石花色品种：依据化石颜色、大小、密度、赋存状态等要素，将矿石划分为红“百鹤玉”、灰“百鹤玉”、青“百鹤玉”和黄“百鹤玉”等4 个品种（图1），其特征见下表1。

表1 矿石花色品种特征一览表

图1 百鹤玉

（6）矿石的物理、工艺性能：矿石物理性能试验结果见表2。

表2 矿石物理性能试验结果表

矿石的锯、切、磨、抛等主要加工技术性能参数：①锯、切性：4.5m2/小时；②磨、抛性：25.0m2/小时；③光泽度：80.0以上。

4 矿床成因与找矿标志

4.1 矿床成因

区内新滩期至罗惹坪期为浅海陆棚环境，沉积物以粉砂质泥岩为主夹细粒长石石英砂岩，到罗惹坪期中期局部海水变浅发展为开阔海台地环境，沉积物以灰岩为主，富含海百合、腕足类等化石，形成沉积型生物屑灰岩矿矿床。

4.2 找矿标志

（1）层位和岩性标志：百鹤玉矿体（层）赋存于志留系下统罗惹坪组一段上亚段（S1lr1-2）地层中，岩性为灰色厚层亮晶生物屑灰岩、含砂质生物屑灰岩及条带状生物屑砂岩，近矿围岩为灰绿色、灰色薄～中层含泥质条带长石石英砂岩。

（2）化石标志：百鹤玉最显著的特点是富含海百合化石，化石颜色为灰白色、肉红色、黄褐色等，外形多呈圆形～椭圆形、长条形及不规则形状。

5 结语

（1）百鹤玉矿体（层）赋存于下志留统罗惹坪组一段上亚段（S1lr1-2）中上部，见矿一层；矿体呈透镜状、似层状与围岩整合产出；矿区共圈定2 个矿体，矿体沿走向控制长360m～440m，沿倾向控制延深100m～120m，厚2.11m～32.60m，平均厚14.08m；矿体规模均属小型，矿体形态完整、边界规则，厚度变化属较稳定型。

（2）矿石类型主要有亮晶生物屑灰岩和含砂质生物屑灰岩；矿石结构主要为生物碎屑结构、亮晶结构，其次为含砂质结构，块状构造为主；矿石花色品种主要为红“百鹤玉”、灰“百鹤玉”、黄“百鹤玉”和青“百鹤玉”；矿石质地细腻，加工性能好，加工后的工艺品和饰面材料图案清晰、花纹美观，具有极大的开采和利用价值。

（3）矿床成因类型属沉积型生物屑灰岩矿矿床；区域上含矿岩系分布广泛，寻找生物屑灰岩矿的潜力较大。