濟南市萊蕪區房干墨玉礦床特征

李宗成

(山東省第五地質礦產勘查院，山東 泰安 271000)

中國素有“玉石之國”之稱[1]。所產玉石品種繁多，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]產自泰山山脈東麓，位于濟南市萊蕪區雪野旅游區西北約11km，房干村東。

1 地質背景

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

區域地層發育泰山巖群雁翎關組，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]。

區域構造主要為韌性剪切帶[6]，其為區域基底巖系的重要構造形式，走向與區域構造線一致?？傮w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個強變形域，一般寬幾米至十幾米，構造巖達到超糜棱巖或片巖。

區域侵入巖廣泛分布，巖性復雜，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軍頂單元細粒二長花崗巖。中生代燕山晚期侵入巖發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，分布于區域中部羊頂附近，呈細長透鏡狀、扁豆體狀，走向NW，傾向NE，傾角60°左右，斷續出露長約3km，寬約10～60m(圖1)。

2 礦體地質

礦區圈定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—雁翎關組；2—水牛山單元晶洞中粒二長花崗巖；3—調軍頂單元細粒二長花崗巖；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—地質界線；10—片理產狀；11—片麻理產狀；12—勘探線位置及編號圖1 萊蕪房干地區地質圖

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83%，厚度不穩定，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%。礦體內部結構較復雜，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，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。礦體產于陽起片巖中，賦存標高282～406m，由5～6個細脈狀分礦體組成(圖3)，長度150m，斜深69～96m，厚度2.79～26.91m，平均15.80m，變化系數69%，厚度較穩定。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%。礦體具分支復合現象。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，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。

圖3 Ⅱ礦體聯合剖面圖

3 礦石特征

3.1 物理性質

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。墨玉以黑色、綠黑色為主，顏色越純正越好[11]。

(2)質地。質地是指玉石的細膩、滋潤程度，分為細潤、細、粗3級。墨玉質地為細潤級[12]，玉石細膩油潤無顆粒感。

(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 光學性質

(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。在強光照射下，透過厚度達2mm(照片1)。

照片1 在2mm厚度下強光透射性

(2)折射率。折射率與礦石的組成成分、結構有關。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、拋光面越平整，越可能為玻璃光澤。

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

3.1.3 力學性質

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

3.1.4 其他性質

(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件礦石進行了放射性檢測(表2)。內照射指數IRa為0.004～0.048，平均0.025；外照射指數Ir為0.013～0.044，平均0.030。

表2 放射性檢測結果

根據《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)規定[18]，照射指數均未超標。

3.2 結構構造

3.2.1 礦石結構

礦石主要呈顯微鱗片變晶結構和纖狀—片狀變晶結構。

顯微鱗片變晶結構：礦石內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，構成礦石主體。

纖狀—片狀變晶結構：礦石內主要礦物透閃石、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0.5mm。晶體間常常緊密接觸，構成礦石主體。

3.2.2 礦石構造

礦石構造有塊狀構造和片狀構造。

塊狀構造：礦石內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。

片狀構造：礦石內主要礦物成分透閃石、陽起石集合體定向排列，構成片狀構造。

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，構成多種形態的集合體(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。

陽起石：與透閃石呈類質同像，淡綠色，多色性微弱—明顯，顯微或細小纖狀變晶，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。

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3級。

方鎂石：白褐色，細小粒狀變晶，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，長軸方向與礦石構造方向略近一致，正高突起，干涉色較為鮮艷(照片4a)。裂隙發育，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，局部集合體呈細紋狀或散亂狀，構成星散浸染狀構造(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：極細粒，與磁鐵礦共伴生，局部見到(照片5a)。

黃銅礦：極細粒，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 化學成分

根據全分析結果，礦石化學成分以SiO2，MgO為主；次為Fe2O3,Al2O3,FeO,CaO，詳見表3。

根據光譜分析結果(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、顯微鱗片狀變晶結構，塊狀構造，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 礦石化學成分

表4 礦石微量元素平均含量/10-6

圖4 不同礦石內微量元素變化趨勢圖

透閃蛇紋(片)巖：綠灰色—綠黑色，纖狀、顯微鱗片狀變晶結構，塊狀、片狀構造，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、鱗片狀變晶結構，塊狀構造，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、顯微鱗片狀變晶結構，塊狀構造，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、纖狀變晶結構，片狀局部塊狀構造，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、纖狀變晶結構，片狀構造，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，局部夾少量細小的灰白色、綠色調斑點，微透明—不透明，質地細膩油潤，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構，塊狀構造。多數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。主要化學成分見表5，微量元素見表6。

表5 墨玉化學成分

據《山東省泰山玉分類標準及其特征研究報告》

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 墨玉和礦石化學成分變化趨勢圖

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

2.6Ga前新太古代中期，該區陸殼發展為張裂環境，上地幔超基性巖漿沿著張裂構造，以巖墻方式上侵形成輝石橄欖巖，在近地表富氧環境下，巖漿冷凝晚期析出大量熱水溶液，沿著巖體冷凝裂隙循環，與橄欖石、輝石發生蝕變交代作用，使原巖變質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而成，屬超基性巖變質礦床[5]。具體依據如下：①巖體與泰山巖群雁翎關組呈明顯的侵入關系。②礦體受張裂構造控制，呈脈狀線性排列。沿傾向和走向具分支復合現象。③礦體具有一系列巖漿階段和變質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 找礦標志

(1)巖體標志：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。

(2)圍巖標志：變輝石橄欖巖體多侵入雁翎關組中。

(3)磁異常標志：正磁異常ΔT值一般200～700nT。

(4)風化標志：蛇紋巖風化后呈灰白色，易于發現。

(5)地貌標志：礦石抗風化，地貌上形成正地形。

5 結論

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

(2)礦區內有2個礦體，呈透鏡狀、脈狀產出，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85%，厚度不穩定。礦床規模為小型。

(3)房干墨玉具有黑綠色調，質地細潤，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，放射性內外照射指數低。具鱗片變晶結構、葉片變晶結構，片狀構造、塊狀構造。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礦床[5]。巖體與泰山巖群雁翎關組呈明顯的侵入關系。礦體嚴格受張裂構造控制，呈脈狀線性排列，具分支復合現象[19]，具有巖漿階段和變質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。