湖北省?？悼h荊山玉地球化學特征及其成因分析

向祥輝， 張維江， 李立鋒， 牛志勇， 李麗華， 王家杰， 王 球

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊，湖北 襄陽 441002)

荊山玉是湖北省?？悼h新發(fā)現(xiàn)的一個玉石品種，位于?？悼h城關鎮(zhèn)劉家坪村南尚家溝、毛家溝—關鳳溝埡口一帶，南北長約3 km。荊山玉顏色艷麗，質(zhì)地堅硬細膩，具美麗的紋理和獨特的角礫，依當?shù)孛角G山而得名。

1 荊山玉地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

荊山玉礦區(qū)區(qū)域上位于揚子陸塊區(qū)上揚子古陸塊大巴山—大洪山前陸褶沖帶陽日灣—京山前陸褶沖帶，張家凹向斜西段，晚震旦世、早寒武世等地層在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，未見有巖漿巖分布。區(qū)域上該區(qū)晚震旦世—早寒武世處于上揚子陸塊及其東南被動大陸邊緣，經(jīng)歷了晚震旦世—早寒武世早期由拉張向熱沉降的轉換，晚震旦世發(fā)育了從碳酸鹽潮坪、開闊臺地、淺灘、臺緣斜坡及臺緣盆地等相區(qū)的各種沉積，巖相古地理的總體格局呈臺盆相間的格局，早寒武世早中期主要是潮坪、細碎屑巖與碳酸鹽巖組成的混合型陸棚及盆地沉積[1]。礦區(qū)晚震旦世—早寒武世早期主要表現(xiàn)為開闊臺地、臺緣斜坡及盆地的沉積特征。

1.2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為晚震旦世—早寒武世燈影組(Z2∈1d)白云巖、含硅質(zhì)條帶白云巖、白云巖夾硅質(zhì)巖條帶，局部見硅質(zhì)角礫巖；早寒武世牛蹄塘組(∈1n)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和頁巖與白云質(zhì)灰?guī)r互層；石牌組(∈1s)鈣質(zhì)(砂質(zhì))泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖，間夾多層薄層灰?guī)r。

礦區(qū)內(nèi)構造主要為張家凹向斜，軸面產(chǎn)狀5°∠60°，呈波狀起伏，軸線近東西向展布，延伸長約10 km，寬約4 km；核部地層為牛蹄塘組，兩翼為燈影組地層，北翼倒轉，產(chǎn)狀為350°～10°∠40°，南翼正常，產(chǎn)狀為355°～15°∠45°～65°。其次為斷裂構造，根據(jù)斷層走向可分為近南北向、北西向和近東西向三組，其均對荊山玉及其周邊地層破碎改造。

1.3 礦體地質(zhì)特征

荊山玉礦體產(chǎn)于晚震旦世—早寒武世燈影組上部的硅質(zhì)巖層中，主要呈條帶狀、似層狀、透鏡體狀、結核狀整合于白云巖中，顏色以淺色為主，見有少量暗色硅質(zhì)巖，產(chǎn)狀與地層一致，與地層同步褶曲、變形變質(zhì)(圖1)；礦體走向北西—南東，斷續(xù)延伸長約1 000 m，厚度約10～25 m，不同部位厚度有一定變化，荊山玉僅在硅質(zhì)角礫巖發(fā)育地段小范圍產(chǎn)出，礦體周邊常見有風化剝蝕后散落的大小不等的荊山玉滾石。

荊山玉圍巖為燈影組灰色中—厚層白云巖、含硅質(zhì)條帶白云巖、殘余內(nèi)碎屑灰質(zhì)白云巖，具有塊狀、紋層狀、條紋條帶狀、結核狀、網(wǎng)脈狀或浸染狀構造及晶洞構造等沉積構造，具微晶粒狀、粉晶狀、微晶膠狀等結構；層序上礦體與圍巖為正常的沉積接觸過渡關系，二者之間總體上未見有構造改造。

圖1 劉家坪荊山玉礦地質(zhì)簡圖
Fig.1 Geological sketch of Jingshan jade mine in Liujiaping
1.天河板組；2.石牌組；3.牛蹄塘組；4.燈影組上段；5.燈影組中段；6.荊山玉礦體及編號；7.推測礦體及編號；8.正斷層；9.逆斷層；10.地層產(chǎn)狀。

1.4 礦石特征

荊山玉依其產(chǎn)出形態(tài)，可分為角礫狀和塊狀，顏色以黃色和紅褐色為主。塊狀荊山玉主要由膠結物構成，外觀上無角礫，包含極細小的碎屑，呈不均勻的雜色、黃褐色或均勻的黃色分布；角礫狀荊山玉角礫主要呈灰白色—白色、深灰色—黑色和黃色，膠結物呈黃色、紅褐色及兩者混染色。色調(diào)與鐵質(zhì)有關，黃色部分致色礦物為針鐵礦和纖鐵礦，致色元素與Fe2+有關， 紅色部分的致色礦物以赤鐵礦為主，由致色元素Fe3+致色。

1.4.1化學成分

本次工作分別挑選了7件不同顏色和品種的樣品(黃色礦石：DX1；紅褐色礦石：DX2；黃色礦石：DX3；黃色礦石：DX4；黃色礦石：ZG1；紅褐色礦石：ZG2；紅色礦石：ZG3)對荊山玉角礫和膠結物分別進行能譜元素分析測試，確定荊山玉角礫和膠結物物質(zhì)成分的組成、典型樣品重點區(qū)域的測試結果(表1)。角礫和膠結物元素智能定量測試顯示：角礫中的主要元素為硅元素(Si)、氧元素(O)，未見有其它雜質(zhì)礦物；膠結物中的主要元素為硅元素(Si)、氧元素(O)和鐵元素(Fe)，DX2紅褐色膠結物礦物元素組成主要為石英和赤鐵礦，ZG1黃色膠結物礦物元素組成主要為石英和針鐵礦，紅褐色膠結物鐵元素(Fe)含量高于黃色膠結物。

表1 角礫和膠結物元素智能定量結果與氧化物結果Table 1 Intelligent quantitative results and oxide results ofbreccia and cement elements

1.4.2礦物組成

本次工作分別挑選了7件不同顏色和品種的樣品(與能譜元素分析測試為相同樣品)對荊山玉膠結物和角礫進行掃描電鏡分析和偏光顯微巖礦鑒定。掃描電鏡分析結果(圖2)顯示：角礫成分主要為石英硅質(zhì)、少量片狀粘土礦物，膠結物成分主要為石英硅質(zhì)、少量片狀粘土礦物和鐵氧化物。

巖礦鑒定結果表明：巖石成分簡單，主要由硅質(zhì)角礫、碎屑和膠結物組成。角礫礦物成分主要為玉髓，少量顯微粒狀石英；膠結物主要礦物成分為微晶、細中晶石英，其充填于角礫之間和巖石微裂隙中，一部分干凈，另一部分被鐵質(zhì)交代混染，晶內(nèi)常見有碳酸鹽巖礦物的殘余，其部分可能為交代碳酸鹽巖礦物所致；針鐵礦、赤鐵礦、纖鐵礦等呈針點狀、粉末狀主要與膠結物混染或沿構造裂隙處浸染；偶見有白云石或碳酸鹽巖殘留物呈塵點狀散布于角礫或膠結物中；構造裂隙和孔隙多被次生石英呈細脈狀、毛細管狀斷續(xù)充填，偶見有與重晶石、石英伴生。顯微鏡觀察結果發(fā)現(xiàn)黃色、紅色這兩種顏色的膠結物中的雜質(zhì)礦物不同，黃色膠結物中致色礦物為針鐵礦,紅色膠結物中的致色礦物為赤鐵礦[2]。

王芳等(2018)[3]等對荊山玉不同樣品的鏡下鑒定和X射線衍射分析表明：荊山玉主要礦物成分為石英和玉髓(>95%)，次要礦物為針鐵礦、赤鐵礦、磷灰石及白云石等。角礫成分單一，主要由玉髓和微、細晶石英組成。膠結物主要由微晶、細中晶石英碎屑和碎基組成，充填于角礫之間和巖石微裂隙中，另一部分被鐵質(zhì)渲染；次生石英沿破碎裂隙貫入充填。

圖2 荊山玉掃描電鏡分析測試結果
Fig.2 Analysis and test results of Jingshan jade by SEM

1.4.3結構構造

荊山玉主要的結構為晶粒結構、鑲嵌結構等，根據(jù)晶粒的大小分為隱晶質(zhì)結構、微晶結構和中晶結構，鑲嵌結構由隱晶—微晶石英基質(zhì)組成，隨機發(fā)育成較大的石英晶體、石英碎屑、碎基及鐵質(zhì)膠結；主要的構造包括角礫狀構造、愈合裂隙浸染狀—脈狀構造和鞘管晶洞構造；后期構造對荊山玉起破壞作用，如細脈穿插、切割等。

角礫呈棱角狀—次棱角狀，局部有些角礫可拼接，主要呈≤0.005～0.01 mm隱晶質(zhì)結構，顆粒均勻，無定向性；次為0.02～0.04 mm顯微粒狀結構，粒狀均勻，具弱定向性。

膠結物以碎屑和碎基為主，充填于角礫間和巖石微裂隙中，以隱晶質(zhì)結構、微晶結構為主，巖石微裂隙中石英以中晶結構為主；碎屑粒徑一般為0.20～0.40 mm，其與角礫成分結構近似，碎基粒徑一般為0.02～0.04 mm；一部分碎基干凈，另一部分碎基被鐵質(zhì)交代混染。沿構造裂隙和孔隙分布的石英以中晶結構為主，見有重晶石呈柱狀與鑲嵚粒狀石英相伴生。

角礫狀構造是荊山玉最常見、最具特色的構造。角礫大小一般2～15 mm不等，呈棱角狀、次棱角狀被硅質(zhì)碎屑、碎基和鐵質(zhì)膠結，局部可見因后期的構造作用壓碎次生的石英脈穿插角礫現(xiàn)象；愈合裂隙浸染狀—脈狀構造十分常見，呈帶狀產(chǎn)出，該構造是受后期動力作用所致，微裂隙和開發(fā)狀裂隙呈細脈狀穿插、部分切穿角礫。枝杈狀裂隙往往分布于角礫和膠結物之間，或切穿角礫，滲入鐵質(zhì)呈黃色或褐紅色；鞘管晶洞構造中鞘管構造表現(xiàn)為蠕蟲形態(tài)的管狀孔穴，大致具有定向性，晶洞構造表現(xiàn)為較寬大空隙被后期石英充填。這兩種構造推測與富硅質(zhì)后期熱液流體沸騰時產(chǎn)生的氣泡有關。

2 地球化學特征

2.1 主要元素

樣品采自不同類型的荊山玉，測試結果(表2)顯示：荊山玉角礫(原巖)的SiO2含量高，其它組分低，ω(SiO2)：98.42%～98.62%；膠結物的SiO2含量較高，并含有一定數(shù)量的鐵質(zhì)，ω(SiO2)：93.742%～95.38%，ω(SiO2)角礫高于膠結物。膠結物(TFe)較高，ω(TFe)：2.25%～6.03%；角礫ω(TFe)：0.51%～0.57%，ω(TFe)角礫明顯低于膠結物，鐵質(zhì)礦物是決定荊山玉顏色的重要因素。

表2 荊山玉主要元素化學成分分析表(單位：10-2)Table 2 Chemical composition analysis of main elements of Jingshan jade

總體上，荊山玉角礫和膠結物的主要元素化學成分基本一致，但略有差異。ω(SiO2)角礫高于膠結物，ω(MgO)、ω(CaO)、ω(Al2O3)、ω(P2O5)、ω(K2O)、ω(TFe)、ω(TiO2)角礫低于膠結物。而Al2O3、TiO2具有指示陸源組分來源的意義，F(xiàn)e2O3被用作為洋中脊熱水活動的指標，且在成巖過程中相對穩(wěn)定不易變化，荊山玉Al2O3、TiO2含量低，基本不受陸源組分的影響，膠結物Fe2O3含量高，顯示其受洋中脊熱水活動影響強烈，成巖物質(zhì)具多期、多源、成分被改造的特點。

2.2 稀土元素

荊山玉稀土總量ΣREE為0.89～4.42(個別樣品稍高，20.49)；膠結物除XF6樣品ΣREE(20.49)稍高外，其ΣREE(1.44～3.69)與角礫ΣREE(0.89～4.42)基本相當(表3)，LREE/HREE值為3.81～5.06；δEu：1.24～3.19(膠結物XF4達39.07)，呈正異常；δCe:0.48～1.16，表現(xiàn)為弱的負異?；蛘惓?；(La/Yb)N=0.44～0.97。

表3 荊山玉稀土元素分析結果(單位：10-6)Table 3 Analysis results of rare earth elements in Jingshan jade

稀土元素采用北美頁巖值進行標準化，稀土配分特征表明：荊山玉角礫、膠結物的稀土配分曲線總體相似度較高，為中部向上凸起且略向左傾型的配分曲線(圖3)，輕重稀土分餾不明顯，具重稀土富集趨勢和中稀土富集型；稀土配分曲線部分不一致，反映了稀土元素的來源的多樣性。

圖3 荊山玉稀土元素分配圖解
Fig.3 Distribution diagram of rare earth elements in Jingshan jade

2.3 微量元素

本次工作對荊山玉的26個微量元素進行了測試分析，分析結果(表4)顯示：荊山玉微量元素含量較低，與地殼元素豐度值相比基本上處于“虧損”狀態(tài)，尤其是V、Rb、Sr、Zr、Nb、Hf、Th、Ta等不相容元素；角礫微量元素或單個元素含量都低于膠結物。

表4 荊山玉微量元素分析結果(單位：10-6)Table 4 Analysis results of trace elements in Jingshan jade

2.4 氧同位素特征

氧同位素采取了三個荊山玉樣品和一個圍巖樣品，分別對荊山玉中的角礫、膠結物和圍巖中白云石、硅質(zhì)團塊進行氧同位素測試分析，氧同位素分析結果(表5)顯示：荊山玉角礫δ18O值為22.29‰～23.61‰，膠結物δ18O值為18.00‰～19.18‰；圍巖中的硅質(zhì)團塊和白云石的δ18O值分別為22.36‰和22.41‰。荊山玉角礫δ18O值與圍巖近一致，說明其形成環(huán)境相似；而膠結物δ18O值與角礫δ18O值存在差異，說明膠結物石英與硅質(zhì)巖共源外，還有新的物質(zhì)的參與。

圍繞學科用戶對文獻資源建設的共性與個性化需求分析，筆者認為在“雙一流”背景下的學科化資源體系（見表1）建設，不僅要涵蓋基礎性文獻資源和系統(tǒng)化的學科專業(yè)資源［9］，還要結合不同層次學科的特點與發(fā)展定位，提供評估及應用型資源保障，從而滿足用戶多層次的信息需求。在資源載體選擇上，一方面可以遵循e-first的訂購原則，同時也要適當結合學科特點與資源屬性綜合考慮。

表5 荊山玉氧同位素測試分析結果Table 5 Results of oxygen isotope analysis of Jingshan jade

2.5 流體包裹體

本次工作共選取3件荊山玉樣品、1件圍巖樣品，分別對圍巖、荊山玉中的角礫和膠結物進行了測試分析,測試礦物為石英、方解石(表6)。

荊山玉角礫、膠結物及圍巖中流體包裹體僅有1種類型：富液相LH2O+VH2O兩相水溶液包裹體(L型)，LH2O主要為水溶液，VH2O主要為水蒸氣；主要為長橢圓形、紡錘形、麥粒形和不規(guī)則形，長軸長度一般為2～12 μm，加熱后均一成液相；不同顏色的荊山玉及其圍巖中流體包裹體特征各具特色、又有相似。

荊山玉流體包裹體均一溫度以低中溫為主，分布區(qū)間119～340 ℃。荊山玉膠結物均一溫度分布區(qū)間121～340 ℃，角礫的均一溫度分布區(qū)間119～188 ℃，圍巖中石英、方解石均一溫度分布區(qū)間142～191 ℃。鹽度(wt%NaCl)=0.71%～8.19%，在低鹽度區(qū)1%～10%范圍內(nèi)；角礫鹽度范圍：5.68%～8.19%，膠結物的鹽度范圍：0.71%～1.06%，圍巖鹽度范圍：5.51%～6.03%。

荊山玉角礫、膠結物及圍巖流體包裹體中均存在有鹽度、均一溫度、氣液比數(shù)據(jù)一致，吻合度較高的特征，同時又各具不同的特點。

3 荊山玉成因分析

荊山玉賦存于特定的層位，屬震旦紀晚世—寒武紀早世燈影組的一種特殊的硅質(zhì)角礫巖，僅在硅質(zhì)巖層中局部地段發(fā)育，角礫部分可拼接，由先期形成硅質(zhì)巖組成；硅質(zhì)巖與荊山玉有著直接關系，硅質(zhì)巖的成因研究是荊山玉成因分析的重要途徑。

3.1 荊山玉(地層)巖性成因

震旦紀晚世—寒武紀早世燈影組上部的硅質(zhì)巖為荊山玉的含礦巖系，其圍巖主要為白云巖、含硅質(zhì)條帶白云巖、殘余內(nèi)碎屑灰質(zhì)白云巖，表明其為開闊臺地相區(qū)、臺緣斜坡及臺緣盆地相區(qū)的沉積物。荊山玉礦區(qū)硅質(zhì)巖與現(xiàn)代熱水沉積中典型的熱水沉積組構(塊狀、紋層狀、條紋條帶狀、網(wǎng)脈狀或浸染狀構造及晶洞構造，微晶粒狀、粉晶狀、微晶膠狀、鑲嵌等結構)相對應、見有未被硅質(zhì)完全交代的白云石等，說明荊山玉礦區(qū)硅質(zhì)巖為熱水沉積、成巖交代成因，硅質(zhì)來源主要為深部富含硅質(zhì)的熱水流體，形成環(huán)境主要為臺地邊緣斜坡帶—大洋盆地過渡帶。

礦區(qū)硅質(zhì)巖與熱液硅煙囪(硅質(zhì)巖)形成時間((536.3±5.5) Ma，即晚震旦世—早寒武世)相當[4]，其形成機制與現(xiàn)代大西洋正在進行的煙窗噴流口爆炸機制相似，可以用J.W.來登等提出的“煙窗—丘提”堆積模式來說明其形成，在噴流口處存在有“煙窗—丘提”堆積，一部分硅質(zhì)進入熱鹵水，運移至噴流口較遠處沉積形成塊狀—紋層狀硅質(zhì)巖，在海洋徑流作用強烈時硅質(zhì)運移到更遠處與鈣鎂質(zhì)一起沉積形成硅化白云巖。荊山玉硅質(zhì)巖巖石學特征、結構—構造特征顯示：硅質(zhì)巖首先具有熱水沉積巖石學特征，硅質(zhì)角礫巖具特殊的構造成因——原地震碎角礫巖，角礫、膠結物均為硅質(zhì)巖破碎的產(chǎn)物，并被后期的微晶硅質(zhì)、鐵質(zhì)物質(zhì)充填和沉淀，膠結物中后期充填和沉淀物質(zhì)相對富集。

表6 荊山玉流體包裹體測溫、鹽度統(tǒng)計表Table 6 Statistics of temperature and salinity of fluid inclusions in Jingshan jade

3.2 荊山玉化學成分成因、形成環(huán)境分析

3.2.1主要元素

荊山玉的巖石化學組分是硅質(zhì)巖成因判別的重要參數(shù)，Bostrom[5]等提出用TFe/Ti>20，Al/(Fe+Al+Mn)<0.35，(Fe+Mn)/Ti>25作為熱水沉積的判別參數(shù)；荊山玉角礫狀硅質(zhì)巖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，與熱水沉積特征一致，為熱水沉積的產(chǎn)物。

Al2O3-SiO2巖石熱水成因模式圖解(圖4)顯示：荊山玉及其圍巖樣品均投影在熱水區(qū)，表明荊山玉在熱水沉積作用下形成。

圖4 荊山玉樣品Al2O3-SiO2巖石成因圖解
Fig.4 Genetic diagram of Al2O3-SiO2rocks from Jingshan jade samples

硅質(zhì)巖中MnO2一般作為來自大洋深部熱液的標志，而TiO2與陸源泉碎屑的介入有關，MnO/TiO2可以區(qū)分硅質(zhì)巖形成的古地理：離陸源較近的大陸坡和邊緣海沉積的硅質(zhì)巖MnO/TiO2<0.5，開闊大洋中的硅質(zhì)巖MnO/TiO2可達于0.5～3.5[6]；荊山玉MnO/TiO2=0.5～4.0，處于開闊大洋中的硅質(zhì)巖范圍內(nèi)。

Al2O3、TiO2含量具有指示陸源組分來源的意義，F(xiàn)e2O3被用作洋中脊熱水活動的指標，且在成巖過程中相對穩(wěn)定不易變化，荊山玉Al2O3、TiO2含量低，基本不受陸源組分的影響，膠結物Fe2O3含量高，受洋中脊熱水活動影響強烈，說明其形成于開闊大洋環(huán)境或臺地邊緣—開闊大洋環(huán)境過渡帶。

3.2.2稀土元素

稀土元素含量特征及δCe異常是區(qū)分熱水沉積和非熱水沉積的主要標志，總體上熱水沉積硅質(zhì)巖具有稀土總量低，δCe虧損較明顯(總體上從大洋中脊向大陸邊緣環(huán)境δCe異常值漸增)，δEu虧損不明顯，更趨向于出現(xiàn)正異常，且重稀土有富集趨勢；而非熱水沉積則以稀土總量高，δCe正異常和重稀土元素不富集為特征[7]。荊山玉稀土總量低(0.89～20.49)，δEu正異常(1.24～39.07)，角礫δCe虧損(0.60～0.995)，膠結物δCe虧損至弱正異常(0.48～1.26)，(La/Yb)N=0.44～0.97，說明輕稀土弱虧損；荊山玉以上特征與熱水沉積特征一致，膠結物中δCe正異常的出現(xiàn)說明熱液中Ce的增加和沉積環(huán)境由氧化條件向相對還原條件的轉變。

研究資料表明硅質(zhì)巖中的稀土元素可分成三種：第一種是洋脊硅質(zhì)角礫巖沉積環(huán)境;第二種是大陸邊緣硅質(zhì)角礫巖沉積環(huán)境;第三種就是介于上兩者之間的正常大洋盆地硅質(zhì)角礫巖沉積環(huán)境。

① 擴張洋中脊區(qū)(距洋中脊脊頂400 km以內(nèi))，δCe=0.30±0.13，(La/Ce)N≈3.5。

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

③ 大陸邊緣區(qū)(距大陸1000 km以內(nèi))，δCe=1.09±0.25，(La/Ce)N=0.5～1.5，∑REE非常低。

荊山玉角礫δCe=0.60～0.995，(La/Ce)N=0.98～1.42；膠結物δCe=0.48～1.16，(La/Ce)N=0.77～1.76，且硅質(zhì)巖角礫、膠結物稀土總量極低。說明荊山玉形成于大陸邊緣—洋盆區(qū)。

3.2.3微量元素

荊山玉微量元素含量較低，Zr、Nb、Hf、Th、Ta等主要來源于陸源物質(zhì)且不溶于海水的不相容元素與地殼豐度值相比均處于“虧損”水平，說明荊山玉受陸源物質(zhì)的影響較小。

微量元素的特征比值常用作熱水沉積巖的判別標志，典型熱水沉積物中Sr/Ba<1、U/Th>1，荊山玉Sr/Ba=0.01～0.24<1，U/Th=1.34～7.16>1，說明荊山玉具備熱水沉積作用的特征。

荊山玉沉積水體氧化—還原環(huán)境微量元素的判別指標顯示出不同的氧化—還原環(huán)境，Ni/Co=5.04～10.96>7、U/Th=1.34～7.16>1.5顯示為缺氧、還原環(huán)境，V/Cr=0.22～0.89<2.0顯示為富氧、氧化環(huán)境，V/V+Ni=0.46～0.81，除角礫中1個樣品(0.46)處于水體弱分層的氧化環(huán)境外，其余均介于0.6～0.84間，水體分層中等的貧氧、過渡環(huán)境，說明荊山玉沉積古水體為不穩(wěn)定、動蕩變化的環(huán)境。

3.3 荊山玉氧同位素

不同成因石英的δ18O值存在差異。Clayton(1986)[8]和Savin等(1970)[9]認為不同成因的石英其δ18O值不同，火成石英的δ18O值為8.3‰～11.2‰，平均9‰；變質(zhì)石英的δ18O值主要在13‰～14‰；熱泉華石英的δ18O值為12.2‰～23.6‰；成巖石英的δ18O值為13‰～36‰，平均22‰；現(xiàn)代海灘石英的δ18O值10.3‰～12.5‰，平均12‰。

荊山玉δ18O值(18.00‰～23.61‰)與火成石英、變質(zhì)石英、現(xiàn)代海灘石英有明顯的差別，主要分布在熱泉華石英、成巖石英的范圍內(nèi)，荊山玉角礫δ18O值與圍巖近一致，說明硅質(zhì)巖主要是在富含深溶解硅的水體直接沉淀成巖或交代早期白云巖而形成；荊山玉角礫δ18O值與膠結物存在差異，說明膠結物中石英與硅質(zhì)巖同源，同時受稍晚充填于角礫間、裂隙、孔洞或交代圍巖、硅質(zhì)巖后期活化產(chǎn)物的影響。

3.4 荊山玉流體包裹體

荊山玉流體包裹體只有富液相LH2O+VH2O兩相水溶液包裹體(L型)一種類型，依據(jù)其大小、氣液比、鹽度、均一溫度特征可分為三個階段：第一階段包裹體個體較大，氣液比中等(15%～35%)，均一溫度中等(150～225 ℃)，鹽度中等(5.68%～8.19%)，代表早期硅質(zhì)巖的形成；第二階段包裹體個體中等，氣液比較大(20%～40%)，均一溫度較高(243～340 ℃)，鹽度極低(0.71%～1.74%)，與Fe3+形成相吻合；第三階段包裹體個體較小，氣液比較小(5%～10%)，均一溫度較高(116～127 ℃)，鹽度相對較低(5.68%～8.54%)，為Fe2+的形成期。

綜上所述，荊山玉的形成經(jīng)歷了硅質(zhì)巖沉積、破碎及后期熱液不同程度的改造等階段的演化過程。第一階段低溫(150～225 ℃)、弱氧化—弱還原條件下形成具熱水成因的硅質(zhì)巖，其保留了海水固有的稀土總量低、δCe虧損等特點，同時熱液使Eu元素富集；隨著熱液量的增加、海水溫度的升高進入第二階段，在熱力膨脹外力的作用下，已沉積的硅質(zhì)巖局部原地震碎形成硅質(zhì)角礫巖，角礫、膠結物原始成分均為破碎的硅質(zhì)巖，因膠結物較角礫的顆粒細小，裂隙更發(fā)育，膠結物的物質(zhì)成分受后期含硅質(zhì)、鐵質(zhì)熱液的影響變化程度比角礫明顯，這一階段熱水溫度(243～320 ℃)較高，為富氧氧化—貧氧過渡環(huán)境，F(xiàn)e3+在膠結物、裂隙中大量富集；隨著熱液量減少，第三階段熱水溫度(116～127 ℃)降低，在缺氧還原條件下，F(xiàn)e2+在膠結物、裂隙中富集；熱水對Eu、Ce的持續(xù)供給，δEu正異常增大，δCe由虧損減弱，向正異常轉變，至此，荊山玉形成過程結束。

4 結論

荊山玉屬震旦紀晚世—寒武紀早世燈影組的一種特殊的角礫狀硅質(zhì)巖，形成于大陸邊緣—洋盆區(qū)過渡帶的熱水沉積環(huán)境，主要由角礫和膠結物二部分構成，角礫、膠結物原始成分均為硅質(zhì)巖碎裂產(chǎn)物，但膠結物明顯受到后期含硅質(zhì)、鐵質(zhì)的熱液改造，角礫局部可拼接，為具特殊的構造成因——原地震碎角礫巖。

荊山玉角礫、膠結物化學成分基本相似，但膠結物較角礫的顆粒細小、裂隙更發(fā)育，其化學成分易被后期熱液交代、改造，故存在一定的差異。荊山玉色調(diào)與鐵質(zhì)有關，黃色部分致色礦物為針鐵礦和纖鐵礦，致色元素與Fe2+有關， 紅色部分的致色礦物以赤鐵礦為主，由致色元素Fe3+致色；鐵質(zhì)來源與熱液有關。

荊山玉的形成主要經(jīng)歷了三個階段：第一階段低溫(150～225 ℃)、弱氧化—弱還原條件下形成熱水成因的硅質(zhì)巖，保留海水固有的稀土總量低、δCe虧損等特點，Eu元素更富集；第二階段熱水溫度持續(xù)升高，在熱力膨脹外力的作用下，硅質(zhì)巖局部原地震碎形成硅質(zhì)角礫巖(荊山玉)，熱水溫度(243～340 ℃)較高，富氧氧化—貧氧過渡環(huán)境，紅褐色Fe3+主要在膠結物、裂隙中富集；第三階段熱水溫度(116～127 ℃)降低，在缺氧還原條件下，黃色Fe2+主要在膠結物、裂隙中富集。