邱偉，翟彬，魏斌，張進(jìn)忠，張道勇

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊(duì)，山東 泰安 271000）

0 引言

蛇紋石類玉石礦床主要有兩種成因類型（鄒天人等，1996），一類是蛇紋石化基性、超基性巖變質(zhì)成因礦床；一類是白云質(zhì)碳酸巖變質(zhì)成因礦床。在現(xiàn)在板塊俯沖帶、縫合帶附近，或深斷裂帶內(nèi)超基性巖發(fā)育（黃宣鎮(zhèn)，2001），有十分強(qiáng)烈的蛇紋石化，是主要的蛇紋石玉成礦遠(yuǎn)景區(qū)（黃宣鎮(zhèn)，2005）。賦存于超基性巖建造中的蛇紋石玉礦床在我國(guó)分布甚是廣泛，秦嶺-大別造山帶、昆侖造山帶、阿爾金-祁連造山帶、喀刺昆侖-三江造山帶、魯中隆起區(qū)、康滇隆起帶等主要構(gòu)造單元均有分布。比較有名的這類玉石礦床有甘肅武山縣鴛鴦?dòng)竦V床（葛云龍等，2011）、青海烏蘭縣墨綠玉礦床、河南西峽黑綠玉礦床（周世全和丁莉，2004）、山東泰山玉礦床等。作者主持開展了泰山玉礦床的詳查、分類研究等工作，并在主持泰山玉產(chǎn)地特征研究期間對(duì)上述地區(qū)典型礦床進(jìn)行了考察研究，對(duì)泰山玉的礦床特征進(jìn)行了詳細(xì)研究。泰山玉礦山開采揭露，使蛇紋巖玉化成因和特征認(rèn)識(shí)進(jìn)一步清晰，通過總結(jié)其成因特征，認(rèn)為與其他產(chǎn)地礦床成因相似，泰山玉成因特征對(duì)提高人們對(duì)超基性巖成因蛇紋石玉的認(rèn)識(shí)具有重要意義。

1 泰山玉礦床地質(zhì)概況

泰山玉礦床位于泰山西麓，距泰安市城區(qū)西北約9 km的石臘村西側(cè)，是2009年勘查發(fā)現(xiàn)的一個(gè)大型玉石礦床，共探獲泰山玉礦石量752.6萬(wàn)t，玉石量270.5萬(wàn)t（李宗成，2018）。該礦床過去曾作為鈣鎂磷肥的原料進(jìn)行開采，為了進(jìn)行山體恢復(fù)治理，現(xiàn)已由地方政府主導(dǎo)進(jìn)行限量開發(fā)和環(huán)境恢復(fù)。

玉礦賦存于新太古代五臺(tái)期超基性巖變質(zhì)成因蛇紋巖巖體中（全巖變質(zhì)為蛇紋巖，經(jīng)原巖恢復(fù)，原始巖石成分主要為斜方輝橄巖，少量純橄欖巖和二輝橄欖巖），巖體既是礦體，直接出露于地表。礦體呈脈狀侵位于新太古代泰山巖群雁翎關(guān)組和阜平期英云閃長(zhǎng)巖體內(nèi)。礦體內(nèi)又有后期侵入的輝綠巖脈、斜長(zhǎng)巖脈、二長(zhǎng)花崗巖脈、煌斑巖脈及石英脈等巖體（脈）穿插其中，將礦體大致分割為4段（張厚生和張希雨，1989；李宗成等，2012；程佑法等，2015；邱偉，2018）。后期脈巖的侵入對(duì)蛇紋巖的進(jìn)一步玉化產(chǎn)生了重要作用，其中以輝綠巖和石英脈與蛇紋巖的接觸帶蝕變最強(qiáng)，表現(xiàn)為含透閃石金云母滑石片巖→滑石片巖→含滑石石棉碧玉→墨玉→未玉化蛇紋巖的由強(qiáng)到弱的變化特征。

泰山玉玉石種類有碧玉、花斑玉、墨玉3類主要玉石（圖1）（程佑法等，2011；張念鵬等，2014；張念鵬，2016），碧玉呈墨綠、深綠、翠綠、黃綠、青綠等綠色調(diào)，半透明—亞透明，個(gè)別為不透明（黃綠或淺綠），質(zhì)地細(xì)潤(rùn)，玻璃—蠟狀光澤，常具有細(xì)小的黑色斑點(diǎn)；墨玉以黑色調(diào)為主，不透明—微透明，質(zhì)地細(xì)潤(rùn)，玻璃—蠟狀光澤；花斑玉是有雜色的碧玉或墨玉。

圖1 泰山玉玉石種類及其原巖光面照片

玉石礦物成分以蛇紋石為主，含少量綠泥石、磁鐵礦、滑石、石棉、碳酸鹽等礦物；玉石摩氏硬度2.5～6.0，以＞5為主，綠色玉石多比黑色玉石硬度高；密度2.48～2.71 g/cm3，平均2.60 g/cm3。

2 玉石產(chǎn)出特征

玉石賦存于蛇紋巖體內(nèi)，玉化程度主要受后期巖漿及熱液活動(dòng)影響控制在巖體中分布。對(duì)蛇紋巖玉化起主要作用的是后期侵入的輝綠巖和石英脈（圖2），玉石主要賦存于這兩類巖體（脈）及其影響范圍內(nèi)。這兩類巖體（脈）發(fā)育的部位是碧玉、墨玉和花斑玉的重要產(chǎn)出部位。

圖2 礦體內(nèi)侵入的脈巖

輝綠巖體在礦床內(nèi)僅發(fā)育一條，規(guī)模比較大（長(zhǎng)800 m，最寬處40 m），呈大的巖墻狀斜切穿透礦體及其兩側(cè)圍巖，輝綠巖呈中細(xì)粒輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由輝綠巖侵入變質(zhì)形成的玉石整體沿它的兩側(cè)分布（圖3），變質(zhì)帶最寬處可達(dá)3～10 m。蛇紋巖靠近輝綠巖體一側(cè)的局部可見到由強(qiáng)到弱（由綠泥透閃片巖→玉石）的蝕變過渡現(xiàn)象。玉化以原始切割成的蛇紋巖塊體為單元由外向內(nèi)玉化，靠近巖脈一側(cè)玉化厚度比遠(yuǎn)側(cè)明顯加厚。在此脈體兩側(cè)形成的玉石普遍質(zhì)感細(xì)膩油潤(rùn)，透明度也相對(duì)較好，是礦床內(nèi)最優(yōu)質(zhì)玉石的產(chǎn)出部位。

圖3 輝綠巖與玉石接觸關(guān)系

石英脈在礦床內(nèi)部分布較多，脈體規(guī)模較小，寬度幾厘米至幾十厘米不等，有的部位只見相應(yīng)蝕變見不到脈體，脈體中石英呈顆粒狀，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。這類脈體沿蛇紋巖體內(nèi)原始裂隙充填分布，是影響整個(gè)礦床玉化的主要因素（圖4）。石英脈侵入部位及其附近蛇紋巖除了有蛇紋石質(zhì)玉化，還見有蛭石化、金云母化、滑石化、石棉化等蝕變產(chǎn)物，玉石產(chǎn)出在蝕變產(chǎn)物的外層。和石英脈有關(guān)的玉石普遍質(zhì)感較粗糙。

圖4 石英脈與玉石接觸關(guān)系

玉化除受以上巖體影響外，還受蛇紋巖體內(nèi)早期構(gòu)造作用形成的裂隙控制。礦體內(nèi)裂隙發(fā)育，將蛇紋巖體分割成大小不同的塊體，后期巖漿與熱液影響到的塊體，中心玉化弱或?yàn)槲从窕呒y巖，外部玉化好（圖5）。玉化強(qiáng)度和巖脈或蝕變帶的寬度成正相關(guān)。

圖5 玉石與蛇紋巖的過渡關(guān)系

3 化學(xué)成分特征

3.1 主量元素化學(xué)成分特征

玉石中主量元素化學(xué)成分（邱偉，2017）主要為SiO2和MgO，兩種化學(xué)成分占了總量的70%～85%；其次為TFe和LOI（燒失量），二者之和為15%～25%；其他成分含量甚少。

在碧玉中SiO2平均含量42.79%，MgO 平均含量40.25%；墨玉中SiO2平均含量41.23%，MgO平均含量39.01%；未玉化蛇紋巖中SiO2平均含量35.74%，MgO平均含量38.71%。總體SiO2和MgO含量隨著玉化程度的提高表現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

在碧玉中TFe 平均含量3.71%；墨玉TFe 平均含量7.39%；未玉化蛇紋巖TFe 平均含量10.1%；隨著玉化程度的提高，TFe 含量呈逐漸減少的趨勢(shì)。

碧玉LOI平均含量12.45%；墨玉LOI平均含量11.88%；未玉化蛇紋巖LOI平均含量 14.38%。在玉化進(jìn)程中LOI成分呈減少的趨勢(shì)。

統(tǒng)計(jì)玉石特征與化學(xué)成分的關(guān)系，玉石硬度與SiO2含量存在正相關(guān)性，隨著含量增加玉石硬度增加，碧玉的硬度普遍比實(shí)際蛇紋石礦物硬度大很多，能達(dá)到莫氏硬度6左右，且油潤(rùn)度有顯著提高；玉石的顏色和透明度與TFe含量有一定的負(fù)相關(guān)性，隨著含量的減少蛇紋巖顏色變淺并逐漸變的透明。

3.2 稀土元素特征

對(duì)泰山玉稀土元素含量（表1）統(tǒng)計(jì)，碧玉稀土元素總量（∑REE）2.88×10-6～6.83×10-6，平均值4.65×10-6，∑LREE/∑HREE為4.67～6.69；墨玉∑REE0.77×10-6～4.32×10-6，平均值1.91×10-6，∑LREE/∑HREE為0.9～4.33；蛇紋巖∑REE0.71×10-6～3.03×10-6，平均值1.81×10-6，∑LREE/∑HREE為1.55～2.65。數(shù)據(jù)顯示碧玉比其它兩類的稀土元素總量偏高。

以球粒隕石稀土元素（Taylor and McLennan，1985）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的分玉石種類平均稀土含量配分蛛網(wǎng)圖顯示（圖6），碧玉呈右傾并有負(fù)Eu異常特征，墨玉和蛇紋巖蛛網(wǎng)圖特征基本一致，呈近水平狀下凹特征，無(wú)Eu異常。碧玉稀土配分蛛網(wǎng)圖右傾的特征和稀土總量的增加，推測(cè)應(yīng)該是進(jìn)入到玉石中的外來(lái)稀土成分引起的，使其含量相對(duì)未玉化蛇紋巖有所增加，其配分特征可能與外來(lái)稀土配分特征一致（還需進(jìn)一步確定后期熱液證據(jù)）。

圖6 玉石樣品稀土元素平均值配分特征

4 礦床成因

泰山玉原巖具有幔源特征（張躍峰等，2015），推測(cè)是來(lái)自于地幔的超基性侵入巖，礦床全巖均變質(zhì)為蛇紋巖，僅見橄欖石或輝石的變余假晶，說明超基性巖漿侵入后首先發(fā)生了早期的蛇紋石化自變質(zhì)作用或區(qū)域變質(zhì)作用（白文吉，1964；賈炳文，1976；魏君奇，2000；黃瑞芳等2013），這一過程在礦體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)有玉化現(xiàn)象；后期有了新的巖漿或熱液侵入到蛇紋巖體中，使早期的蛇紋巖進(jìn)一步玉化。

玉化過程中化學(xué)成分與巖漿或熱液進(jìn)行了物質(zhì)成分交換，化學(xué)成分SiO2、TFe、LOI（燒失量）及REE等在玉化進(jìn)程中的含量變化佐證了后期地質(zhì)作用對(duì)蛇紋巖的玉化與化學(xué)作用過程的關(guān)系是密不可分的，存在物質(zhì)的置換過程。置換過程中，起明顯作用的是SiO2帶入和Fe的帶出。SiO2帶入使玉石硬度增加，并且變得更加油潤(rùn)；Fe的帶出使玉石由墨色逐漸變淺成為綠色，并使透明度增加。

泰山玉形成過程包括幔源巖漿物質(zhì)上侵→自蛇紋石化→后期玉化改造（存在多期次過程）這一完整的成因鏈。幔源巖漿提供了主要物質(zhì)基礎(chǔ)SiO2和MgO；自蛇紋石化過程是巖漿成巖過程后期分異出的熱液促成了輝石、橄欖石等礦物轉(zhuǎn)化為蛇紋石；后期玉化是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用中由侵入蛇紋巖體中的巖漿或熱液對(duì)蛇紋巖的物質(zhì)成分進(jìn)行的帶入和帶出置換作用的過程。

石之美者稱之為玉，泰山玉的油潤(rùn)與適宜的綠色和透明度造就了其厚重的特有泰山玉特色，與泰山厚重的文化特色相輔相成，似是有緣相生。

5 討論

泰山玉礦床成因特征提供了超基性巖成因蛇紋巖玉礦成因的一個(gè)范例，它的成因過程具有這類礦床一致的特征，只是不同產(chǎn)地的礦床在蛇紋石化到玉化的過程和程度上有所差異。在超基性巖自變質(zhì)階段，斜輝橄欖巖、純橄欖巖幾乎全部蝕變?yōu)樯呒y石巖（玉），原巖保留的很少，在薄片中甚至橄欖石的殘晶也很難發(fā)現(xiàn)，其蛇紋石化的強(qiáng)度也是由純橄欖巖、斜輝輝橄巖、橄欖巖、斜方輝石巖至單斜輝石巖的順序依次減弱（于慶文和李樹才，2017），這一階段也不乏形成的優(yōu)質(zhì)玉石；后期的巖漿或熱液對(duì)蛇紋巖的玉化程度還受這些外來(lái)物質(zhì)的物理、化學(xué)條件限制，如與泰山玉礦床有接觸的后期脈巖，除提到的輝綠巖和石英脈對(duì)玉化起到了積極的作用，其它斜長(zhǎng)石巖脈、二長(zhǎng)花崗巖脈、煌斑巖脈等也有玉化作用，但可能因其物理、化學(xué)條件的差異，對(duì)蛇紋巖的玉化貢獻(xiàn)較少。

泰山玉玉質(zhì)硬而油潤(rùn)，且隨著鐵元素的減少，透明度可達(dá)半透明—透明。這些玉化特征使泰山玉變的耐磨而厚重，提高了玉石的可雕刻性和觀賞價(jià)值及收藏價(jià)值 。泰山玉這一特征改變了人們認(rèn)為的蛇紋石質(zhì)玉石普遍質(zhì)軟不耐磨而造成的價(jià)值不高的印象。

我國(guó)許多賦存在超基性巖中的石棉礦副產(chǎn)品就是蛇紋巖玉，如青海省茫崖石棉礦、四川石棉縣石棉礦等都有大量的蛇紋巖玉產(chǎn)出，曾有石棉縣石棉礦中發(fā)現(xiàn)蛇紋石質(zhì)貓眼玉的報(bào)道（盧保奇和馮建森，2012）。這些礦由于開發(fā)者長(zhǎng)期以來(lái)沒有認(rèn)識(shí)到玉石資源的價(jià)值，多當(dāng)作廢石丟棄了。泰山玉的勘查開發(fā)與研究為這些類似成因礦床提供了發(fā)現(xiàn)資源價(jià)值的先例，值得借鑒。

超基性巖蛇紋巖玉是極賦開發(fā)價(jià)值的玉石礦，礦床規(guī)模大（如甘肅鴛鴦?dòng)竦V），適宜開采，且容易形成幾噸重的玉石荒料，適合加工大件的玉石產(chǎn)品。因此，深入開展超基性巖成因蛇紋巖玉礦的勘查與研究，對(duì)于保護(hù)這一不可多得的資源，發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。

6 結(jié)論

泰山玉是超基性巖變質(zhì)成因蛇紋巖玉礦，玉石礦床規(guī)模大。研究認(rèn)為接觸交代作用使蛇紋巖的主要化學(xué)成分SiO2、TFe、LOI（燒失量）及稀土元素等含量發(fā)生變化，是蛇紋巖玉化的主要因素。玉化使蛇紋巖硬度變大且油潤(rùn)，透明度提高，深受人們喜愛，被泰山人贊譽(yù)稱泰山玉承載了泰山文化的厚重。超基性巖成因的泰山玉礦床規(guī)模大，且玉石硬度大而厚重的特色，足以說明超基性巖變質(zhì)成因的玉石具有極高的開發(fā)利用價(jià)值。

我國(guó)超基性巖成因蛇紋巖玉分布廣泛，但由于人們對(duì)這類成因玉石的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足，嚴(yán)重忽視了它的開發(fā)利用價(jià)值。這類礦床普遍規(guī)模比較大，玉石硬度大，顏色厚重，加強(qiáng)對(duì)這類礦床的研究，以充分發(fā)掘其開發(fā)利用價(jià)值意義重大。

致謝“泰山玉與相似玉種特征比對(duì)研究”項(xiàng)目是泰山玉產(chǎn)業(yè)發(fā)展管理中心委托的基金項(xiàng)目。在研究過程中，該中心及泰山玉礦山給予了極大的支持和幫助，項(xiàng)目組成員付出了大量的辛勤勞動(dòng)；審稿老師為本文提出了寶貴的提升建議，在此一并感謝！