濟(jì)南市萊蕪區(qū)房干墨玉礦床特征

李宗成

(山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安 271000)

中國素有“玉石之國”之稱[1]。所產(chǎn)玉石品種繁多，最著名的有和田玉、岫(巖)玉[2]、南陽玉(獨山玉)、祁連玉、綠松石、壽山石、雞血石和青田石等。房干墨玉[3]產(chǎn)自泰山山脈東麓，位于濟(jì)南市萊蕪區(qū)雪野旅游區(qū)西北約11km，房干村東。

1 地質(zhì)背景

該區(qū)大地構(gòu)造位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)泰山-濟(jì)南斷隆(Ⅳ)泰山凸起(Ⅴ)[4]的東部邊緣。

區(qū)域地層發(fā)育泰山巖群雁翎關(guān)組，呈NW向脈狀分布，總體走向320°～330°，一般傾向NE，傾角41°～81°左右。巖性以斜長角閃巖為主夾少量磁鐵石英巖及石墨片巖，局部為角閃石巖、角閃綠泥片巖和富黑云斜長變粒巖。其原巖建造為基性—超基性火山巖，夾有沉積碎屑巖[5]。

區(qū)域構(gòu)造主要為韌性剪切帶[6]，其為區(qū)域基底巖系的重要構(gòu)造形式，走向與區(qū)域構(gòu)造線一致。總體走向315°，長度約9km，總寬度約3km。剪切帶分東西2支，東支寬而弱，無明顯強(qiáng)弱分帶，寬度大于2km，糜棱面理傾向NE，傾角一般在80°以上，拉伸線理近水平。西支寬度大于1km，糜棱面理傾向NE，傾角80°～86°，可分出4個強(qiáng)變形域，一般寬幾米至十幾米，構(gòu)造巖達(dá)到超糜棱巖或片巖。

區(qū)域侵入巖廣泛分布，巖性復(fù)雜，主要為新太古代、中元古代[1]侵入巖。另有一些脈巖。新太古代侵入巖大面積分布于區(qū)域中部，出露有黃前序列西店子單元變輝石橄欖巖(蛇紋巖、透閃陽起片巖)、新甫山序列上港單元中粒奧長花崗巖、傲徠山序列松山單元中粒二長花崗巖和調(diào)軍頂單元細(xì)粒二長花崗巖。中生代燕山晚期侵入巖發(fā)育臥福山序列水牛山單元晶洞中粒二長花崗巖。脈巖有閃長玢巖脈等，呈細(xì)脈狀，走向NW，長2～5km，寬10～50m。

西店子單元為賦礦巖體，分布于區(qū)域中部羊頂附近，呈細(xì)長透鏡狀、扁豆體狀，走向NW，傾向NE，傾角60°左右，斷續(xù)出露長約3km，寬約10～60m(圖1)。

2 礦體地質(zhì)

礦區(qū)圈定2個礦體，為透鏡狀、脈狀[7]，呈NW向“一”字形分布，總體走向315°，傾向45°，傾角52°～61°。礦體自西北向東南依次編號為Ⅰ，Ⅱ，其中Ⅰ為主礦體。各礦體特征如表1所述。

1—雁翎關(guān)組；2—水牛山單元晶洞中粒二長花崗巖；3—調(diào)軍頂單元細(xì)粒二長花崗巖；4—松山單元中粒二長花崗巖；5—上港單元中粒奧長花崗巖；6—西店子單元陽起石片巖；7—閃長玢巖脈；8—礦體及編號；9—地質(zhì)界線；10—片理產(chǎn)狀；11—片麻理產(chǎn)狀；12—勘探線位置及編號圖1 萊蕪房干地區(qū)地質(zhì)圖

2.1 Ⅰ礦體

礦體由0，4，8等3條勘查線控制，施工探槽4條，鉆孔4個。礦體出露地表，賦存標(biāo)高345～508m，平面呈彎曲透鏡狀，垂向呈似板狀，控制長度157m，斜深40～165m，厚度1.16～63.27m，平均22.24m，變化系數(shù)83%，厚度不穩(wěn)定，沿走向中間厚兩端薄，西北端被松山單元侵入彎曲尖滅，東南端呈分支尖滅。傾向上向深部變窄(圖2)，總體走向315°，傾向NE，傾角52°～60°，北陡南緩。礦石平均組分：MgO 33.22%，CaO 2.10%。礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有夾層1～2處，巖性為陽起石片巖和二長花崗巖，厚度1.0～3.9m。礦石類型為蛇紋巖型(綠泥蛇紋巖、綠泥透閃蛇紋巖、透閃綠泥蛇紋巖)墨玉[8]，呈分散狀分布于礦體內(nèi)，含玉率21.2%。透閃陽起片巖分布于礦體邊部、南部及深部[9]。

圖2 Ⅰ礦體聯(lián)合剖面圖

2.2 Ⅱ礦體

位于東南部，由3條勘查線控制，施工探槽4條，鉆孔2個。礦體產(chǎn)于陽起片巖中，賦存標(biāo)高282～406m，由5～6個細(xì)脈狀分礦體組成(圖3)，長度150m，斜深69～96m，厚度2.79～26.91m，平均15.80m，變化系數(shù)69%，厚度較穩(wěn)定。礦體總體走向315°，傾向NE，傾角60°～61°。礦體局部傾向SW，傾角49°。礦石平均組分：MgO 27.10%，CaO 3.97%。礦體具分支復(fù)合現(xiàn)象。64線有5個分支薄礦體，礦體間夾層厚度2.9～12.3m；72線有6個分支薄礦體，礦體間夾層厚度1.5～9.8m。夾層巖性主要為陽起石片巖，局部為二長花崗巖、花崗巖。

礦石類型為透閃陽起片巖型(綠泥蛇紋透閃片巖、綠泥陽起片巖)和蛇紋巖型(金云母蛇紋巖、綠泥透閃蛇紋片巖)墨玉[8，10]，呈分散狀分布于礦體內(nèi)，含玉率4.9%。墨玉以前者為主，后者主要分布于64線和TC6801中東側(cè)。

圖3 Ⅱ礦體聯(lián)合剖面圖

3 礦石特征

3.1 物理性質(zhì)

3.1.1 外觀特征

(1)顏色。礦石一般為黑色、灰色、綠色的組合色(如灰黑色、灰綠色、綠黑色、黑色夾綠斑等)，部分呈較純的黑色，少量呈白色、褐色等色調(diào)。墨玉以黑色、綠黑色為主，顏色越純正越好[11]。

(2)質(zhì)地。質(zhì)地是指玉石的細(xì)膩、滋潤程度，分為細(xì)潤、細(xì)、粗3級。墨玉質(zhì)地為細(xì)潤級[12]，玉石細(xì)膩油潤無顆粒感。

(3)凈度。凈度是指玉石的干凈程度，分為好、中、差3個等級，墨玉凈度一般較好。

3.1.2 光學(xué)性質(zhì)

(1)透明度。透明度是指玉石允許可見光透過的程度[13]，大致劃分為透明、亞透明、半透明、微透明、不透明5個級別。墨玉顏色深，在5mm厚度下觀察，主要為不透明和微透明。在強(qiáng)光照射下，透過厚度達(dá)2mm(照片1)。

照片1 在2mm厚度下強(qiáng)光透射性

(2)折射率。折射率與礦石的組成成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)。采用CR-5型折射儀對樣品測試，蛇紋巖型礦石折射率1.543～1.576，平均1.560；透閃陽起片巖型礦石折射率1.610～1.645，平均1.628；墨玉折射率1.542～1.572，平均1.560。

(3)光澤。光澤是指玉石表面對可見光的反射能力。影響光澤的因素主要為玉石的顏色、表面平整程度、集合體結(jié)合方式、對光的折射率、吸收率等[14]。該礦石為玻璃光澤和蠟狀光澤，其中，墨玉中玻璃光澤占65%，非玉蛇紋巖礦石中玻璃光澤占30%，透閃陽起片巖中玻璃光澤占19%。礦物顆粒越細(xì)、拋光面越平整，越可能為玻璃光澤。

(4)其他光學(xué)性質(zhì)。礦石呈非均質(zhì)礦物集合體。無多色性，無熒光光性特征，不具有特征譜線。

3.1.3 力學(xué)性質(zhì)

(1)硬度。礦石摩氏硬度2.5～6，平均4.18。墨玉硬度3～5，平均4.15。非玉蛇紋巖硬度平均4.05。透閃陽起片巖硬度平均4.26。

(2)抗壓強(qiáng)度。蛇紋巖型礦石抗壓強(qiáng)度67.16～86.84MPa[15]，平均79.42MPa；透閃陽起片巖型礦石抗壓強(qiáng)度49.56～96.03MPa，平均73.53MPa。

3.1.4 其他性質(zhì)

(1)密度。礦石密度[16]2.47～3.69g/cm3，平均2.84g/cm3。墨玉平均密度2.70g/cm3，非玉蛇紋巖平均密度2.67g/cm3，透閃陽起片巖平均密度2.96g/cm3。

(2)放射性。對5件礦石進(jìn)行了放射性檢測(表2)。內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.004～0.048，平均0.025；外照射指數(shù)Ir為0.013～0.044，平均0.030。

表2 放射性檢測結(jié)果

根據(jù)《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)規(guī)定[18]，照射指數(shù)均未超標(biāo)。

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石主要呈顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)和纖狀—片狀變晶結(jié)構(gòu)。

顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)：礦石內(nèi)主要礦物蛇紋石多呈顯微鱗片狀變晶，粒徑一般在0.1mm以下，廣泛分布，構(gòu)成礦石主體。

纖狀—片狀變晶結(jié)構(gòu)：礦石內(nèi)主要礦物透閃石、陽起石多呈纖狀變晶，綠泥石多呈片狀、纖狀變晶，粒徑一般在0.3mm以下，極個別可達(dá)0.5mm。晶體間常常緊密接觸，構(gòu)成礦石主體。

3.2.2 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造有塊狀構(gòu)造和片狀構(gòu)造。

塊狀構(gòu)造：礦石內(nèi)主要礦物成分蛇紋石集合體雜亂排列、均勻分布，形成致密塊狀礦石。

片狀構(gòu)造：礦石內(nèi)主要礦物成分透閃石、陽起石集合體定向排列，構(gòu)成片狀構(gòu)造。

3.3 礦物成分

蛇紋巖型礦石主要礦物成分為蛇紋石，次為綠泥石、透閃石；透閃陽起片巖型礦石主要礦物成分為陽起石或透閃石，次為綠泥石、蛇紋石。微量礦物有水鎂石、金屬礦物、金云母、方鎂石、碳酸鹽礦物、石棉、橄欖石、輝石。

蛇紋石：無色透明，以顯微鱗片狀變晶為主，見少許纖狀、葉片狀變晶，構(gòu)成多種形態(tài)的集合體(照片2a，2b，3b)，可能為交代橄欖石、輝石而成，外形見輝石假象，正低突起，干涉色為1級灰。

照片2 綠泥、透閃蛇紋巖顯微照片(+)

透閃石：無色或淺褐色，柱狀、纖狀變晶，大小不等，呈分散狀或聚集狀分布于蛇紋石間隙中，或呈定向性排列構(gòu)成礦石主體(照片2b)。正中—正中偏高突起，偶見斷面上近于菱形相交的2組解理，干涉色2級以內(nèi)。

陽起石：與透閃石呈類質(zhì)同像，淡綠色，多色性微弱—明顯，顯微或細(xì)小纖狀變晶，晶粒間緊密接觸(照片3a)，集合體在礦石中略顯雜亂—半定向排列，長軸與礦石構(gòu)造方向略近一致，偶見斷面上近于菱形相交的2組解理，正中突起，干涉色2級以內(nèi)。

照片3 綠泥陽起石巖、金云母蛇紋巖顯微照片(+)

綠泥石：淡綠色，淺褐紅色，多色性微弱—明顯，細(xì)小片狀變晶，粒徑大小不等，最大0.5mm，呈聚集狀或分散狀分布于蛇紋石或陽起石間隙中(照片2、照片3a)，1級灰干涉色，部分呈銹褐色異常干涉色。

水鎂石：纖狀、葉片狀變晶，分布于蛇紋石間隙中(照片2)，不太均勻，局部稍稍明顯。正低—中突起，正交偏光鏡下近于全消光。

金云母：橙黃色—綠色，多色性明顯，片狀變晶，分布于蛇紋石間隙中(照片3b)，不太均勻，局部稍稍明顯，雜亂排列，干涉色可達(dá)3級。

方鎂石：白褐色，細(xì)小粒狀變晶，分布于裂隙或蛇紋石間隙中，不太均勻，局部稍稍集中。正高突起，正交偏光下全消光，具輕微蛇紋石化等蝕變。

碳酸鹽礦物：淺褐灰色，他形粒狀變晶，較細(xì)粒，分布于蛇紋石或陽起石間隙中及裂隙中，集合體局部呈脈狀，閃突起明顯，高級白干涉色。

石棉：無色，纖維狀變晶，呈細(xì)脈狀分布于蛇紋石間隙中或裂隙中，纖維體垂直于脈壁排列。正低突起，干涉色為1級黃。

橄欖石：無色透明，他形粒狀，交代殘留，分布于蛇紋石等間隙中，零星可見，長軸方向與礦石構(gòu)造方向略近一致，正高突起，干涉色較為鮮艷(照片4a)。裂隙發(fā)育，沿裂理常被蛇紋石等交代。

輝石：淺褐色，柱狀、粒狀變晶，為交代殘留，分布于透閃石間隙中，常與蛇紋石共伴生(照片4b)，多被蛇紋石交代，正高突起，斷面上偶見近于正交的2組解理。

照片4 綠泥透閃蛇紋、綠泥蛇紋透閃片巖顯微照片(+)

金屬礦物：主要為磁鐵礦，含極少量鈦鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦。

磁鐵礦：黑色不透明，斜照光下呈鋼灰色，多呈細(xì)小針狀、刺狀、粒狀，粒徑一般在0.15mm以下，不太均勻，局部集合體呈細(xì)紋狀或散亂狀，構(gòu)成星散浸染狀構(gòu)造(照片5a、照片5b)。

鈦鐵礦：他形粒狀，局部見到，灰色微帶淡棕色，非均性較為明顯。

黃鐵礦：極細(xì)粒，與磁鐵礦共伴生，局部見到(照片5a)。

黃銅礦：極細(xì)粒，常與磁鐵礦共伴生，局部見到(照片5b)。銅黃色，具極弱非均性。

照片5 透閃綠泥、金云母蛇紋巖顯微照片(-)

3.4 化學(xué)成分

根據(jù)全分析結(jié)果，礦石化學(xué)成分以SiO2，MgO為主；次為Fe2O3,Al2O3,FeO,CaO，詳見表3。

根據(jù)光譜分析結(jié)果(表4)，礦石中主要微量元素為Cr(2039.2×10-6)，Ni(1539.3×10-6)，Mn(1055.9×10-6)，Ti(625.1×10-6)，S(271.5×10-6)，Cl(233.5×10-6)，其在各類礦石中的變化趨勢見圖4。由圖3a可知，從墨玉→非玉蛇紋巖→透閃陽起片巖，Ni,Cl呈下降趨勢;Cr,Mn,Ti呈上升趨勢;S呈先上升后下降趨勢。房干墨玉與泰山墨玉[11]相比，其內(nèi)主要微量元素Cr,Ni,Mn,Ti,S,Cl含量均大，特別是Cl。

3.5 礦石類型

礦石類型劃分2種[5]，即蛇紋巖型和透閃陽起片巖型。

3.5.1 蛇紋巖型礦石

巖性有綠泥蛇紋巖、綠泥透閃蛇紋(片)巖、透閃綠泥蛇紋巖、金云母蛇紋巖。

綠泥蛇紋巖：綠灰色—灰黑色，纖狀、顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為蛇紋石綠泥(75%～90%)，次為綠泥石(5%～10%)、金屬礦物(5%～10%)，局部見水鎂石(10%)、石棉(<5%)。

表3 礦石化學(xué)成分

表4 礦石微量元素平均含量/10-6

圖4 不同礦石內(nèi)微量元素變化趨勢圖

透閃蛇紋(片)巖：綠灰色—綠黑色，纖狀、顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀、片狀構(gòu)造，主要礦物成分為蛇紋石(45%～80%)、透閃石(10%～35%)，次為綠泥石(5%～20%)、金屬礦物(5%)，局部見橄欖石(5%)、水鎂石(5%)、方鎂石(1%～2%)。

透閃綠泥蛇紋巖：綠灰色，片狀、纖狀、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為蛇紋石(50%～60%)、綠泥石(25%～30%)，次為透閃石(5%～10%)，另有少量碳酸鹽礦物、金屬礦物。

金云母蛇紋巖：綠灰色，片狀、顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為蛇紋石(75%～85%)，次為金云母(10%～15%)、磁鐵礦(5%～10%)。

3.5.2 透閃陽起片巖型礦石

巖性有綠泥陽起石(片)巖、綠泥蛇紋透閃片巖。

綠泥陽起石(片)巖：青綠色，片狀、纖狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀局部塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為陽起石(60%～90%)，次為綠泥石(5%～20%)，另有少量金屬礦物(<5%)，局部含碳酸鹽礦物(5%～10%)。

綠泥蛇紋透閃片巖：灰綠色，鱗片狀、纖狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成分為透閃石(65%～80%)，次為蛇紋石(10%～15%)、綠泥石(5%～10%)，另有少量金屬礦物(5%～10%)，局部含輝石(5%～10%)。

3.6 玉石類型

玉石類型為墨玉，達(dá)不到碧玉和花斑玉的要求[13]。顏色以黑色、綠黑色為主，局部夾少量細(xì)小的灰白色、綠色調(diào)斑點，微透明—不透明，質(zhì)地細(xì)膩油潤，凈度好—中，玻璃光澤—蠟狀光澤。硬度3～5，折射率1.542～1.572，密度2.60～2.94g/cm3。多呈顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。多數(shù)墨玉主要礦物成分為蛇紋石(75%～90%)，次為綠泥石、水鎂石、金屬礦物等。少量墨玉主要礦物成分為透閃石(65%～75%)，次為蛇紋石、輝石、綠泥石等。主要化學(xué)成分見表5，微量元素見表6。

表5 墨玉化學(xué)成分

據(jù)《山東省泰山玉分類標(biāo)準(zhǔn)及其特征研究報告》

表6 墨玉微量元素含量/10-6

與泰山墨玉相比，房干墨玉蛇紋石含量較少，而透閃石、綠泥石較多，因此貧MgO,SiO2;富Al2O3,Fe2O3,CaO(表5)。

房干墨玉和礦石相比，富MgO,Na2O;貧SiO2,CaO,Al2O3,FeO,Fe2O3(圖5)。

圖5 墨玉和礦石化學(xué)成分變化趨勢圖

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

2.6Ga前新太古代中期，該區(qū)陸殼發(fā)展為張裂環(huán)境，上地幔超基性巖漿沿著張裂構(gòu)造，以巖墻方式上侵形成輝石橄欖巖，在近地表富氧環(huán)境下，巖漿冷凝晚期析出大量熱水溶液，沿著巖體冷凝裂隙循環(huán)，與橄欖石、輝石發(fā)生蝕變交代作用，使原巖變質(zhì)為蛇紋巖或透閃陽起片巖。因此，礦床是由富鎂超基性巖受高溫氣液作用變質(zhì)而成，屬超基性巖變質(zhì)礦床[5]。具體依據(jù)如下：①巖體與泰山巖群雁翎關(guān)組呈明顯的侵入關(guān)系。②礦體受張裂構(gòu)造控制，呈脈狀線性排列。沿傾向和走向具分支復(fù)合現(xiàn)象。③礦體具有一系列巖漿階段和變質(zhì)階段形成的專屬性礦物組合和巖石類型，如輝石、橄欖石、磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、蛇紋石、陽起石、透閃石、滑石、石棉等。

4.2 找礦標(biāo)志

(1)巖體標(biāo)志：礦體賦存于西店子單元變輝石橄欖巖(蛇紋巖、透閃陽起片巖)內(nèi)。

(2)圍巖標(biāo)志：變輝石橄欖巖體多侵入雁翎關(guān)組中。

(3)磁異常標(biāo)志：正磁異常ΔT值一般200～700nT。

(4)風(fēng)化標(biāo)志：蛇紋巖風(fēng)化后呈灰白色，易于發(fā)現(xiàn)。

(5)地貌標(biāo)志：礦石抗風(fēng)化，地貌上形成正地形。

5 結(jié)論

(1)房干墨玉成礦地質(zhì)背景與泰山玉相似[5]，但其玉化程度較低，屬于廣義泰山玉類型[13]。

(2)礦區(qū)內(nèi)有2個礦體，呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)出，呈NW向“一”字形分布，總體走向315°，傾向NE，傾角52°～61°。Ⅰ礦體為主礦體，控制長度157m，斜深40～165m，平均厚度22.24m，厚度變化系數(shù)85%，厚度不穩(wěn)定。礦床規(guī)模為小型。

(3)房干墨玉具有黑綠色調(diào)，質(zhì)地細(xì)潤，透明度差，玻璃或油脂光澤，莫氏硬度平均4.18，平均密度2.84g/cm3，放射性內(nèi)外照射指數(shù)低。具鱗片變晶結(jié)構(gòu)、葉片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為蛇紋石或陽起石、透閃石。主要用于加工動物及山水的玉石工藝品[18]。

(4)礦床屬于超基性巖變質(zhì)礦床[5]。巖體與泰山巖群雁翎關(guān)組呈明顯的侵入關(guān)系。礦體嚴(yán)格受張裂構(gòu)造控制，呈脈狀線性排列，具分支復(fù)合現(xiàn)象[19]，具有巖漿階段和變質(zhì)階段形成的專屬性礦物組合和巖石類型，如輝石、橄欖石、磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、蛇紋石、陽起石、透閃石、滑石、石棉等。