浅析吉林白山玄武岩中宝石矿床成矿特征

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[摘要]白山市矿产资源丰富，宝石矿床种类繁多，具有十分重要的研究价值及经济意义。本文仅对碱性玄武岩中宝石矿床产出的构造背景及相关联的蓝宝石、橄榄石矿床的形成条件、特征及成矿规律进行阐述。

[关键词]碱性玄武岩 宝石 矿床特征

[中图分类号] P61 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-77-1

1碱性玄武岩及宝石矿床产出的构造背景

白山地区位于华北地区北缘，区内发育多条走向东西、北东和北西方向的大型断裂带。东西向断裂带形成时代早，主要分布在基底变质岩中，呈断续的、残留的状态存在。北东及北北东向大型断裂非常发育，有碱性玄武岩分布，并在含橄榄岩包体的玄武岩中产有蓝宝石、橄榄石矿床。

2矿床地质特征

橄榄石宝石矿床呈北西向展布，矿区内出露的地层为三叠系、新近系和第四系。宝石矿床主要分布在新近系船底山组地层中。船底山组不整合覆盖在二叠系杨家沟组及燕山期花岗岩之上，厚达56 m，岩性主要为碧玄岩、碱性橄榄玄武岩和玄武质凝灰岩。 其上为新近系军舰山组地层。

3玄武岩的矿物组合及宝石矿物的化学成分

白山地区喜马拉雅期岩浆活动较强烈，表现为多期基性岩浆喷发，其主要岩石类型有船底山橄榄岩、巴厘气孔状橄榄岩、小椅子山橄榄玄武岩、大椅子山橄榄玄武岩、金龙顶子玄武岩。 研究表明，船底山玄武岩和小椅子山玄武岩与橄榄石、蓝宝石矿床有关。船底山、小椅子山橄榄玄武岩呈灰黑色，斑状结构，块状及气孔状构造。柱状节理发育。岩石中普遍含有橄榄岩包体，所含斑晶为橄榄石，偶见斜长石、辉石、尖晶石。橄榄石属单斜晶系，晶体沿 c 轴呈短柱状或板柱状。

本矿床中未见完好晶体，多呈粒状，粒度多为3～9 mm，少数可达20 mm以上。 具典型的玻璃光泽，不完全解理，贝壳状断口。肉眼观察多数橄榄石矿物纯净透明，无杂质。少数宝石中见有尖晶石、辉石和磁铁矿矿物包体，呈暗色不透明。 某些晶体内见有圆盘状的炸裂纹，中间为暗色矿物包体，宝石学中称为“海百合叶”，裂隙中充填有一些气液包体。在晶体的表面及沿裂纹处可见有黄褐色的铁染痕迹。

通过大量的自然重砂和人工重砂的分析工作，发现其主要重砂矿物为橄榄石、透辉石、尖晶石、次铬透辉石、铬透辉石、石榴石、锆石、磷灰石，次要重砂矿物有黄铁矿、锐钛矿、磁铁矿、金红石、角闪石、电气石、白钨矿、褐铁矿、辰砂、白钛矿、透闪石、独居石等。

3.1蓝宝石（刚玉）的矿物特征及化学成分

蓝宝石成分为 Al2O3，属六方晶系，其颜色为蓝色、浅蓝色、浅黄绿色、绿色、灰蓝色、灰色、棕色、乳白色等，有透明、透明―半透明、不透明。其中以蓝色的透明度最高，具玻璃光泽、金刚光泽。莫氏硬度 9，贝壳状或参差状断口。在砂矿中矿物呈碎块状、碎片状、六方柱状及不规则状产出，粒径一般为 2～8 mm。 矿物表面具有溶蚀坑。在少数样品上可偶见环带状构造。实测密度为 3.92～4.1。折光率大于1.760。

白山地区蓝宝石的主要化学成分为： Al2O367.38%～98.68%，MgO 7.85%左右，SiO25.99%左右，FeO1.41%～24.81%，另外还含有少量的 TiO2。与澳大利亚、中国山东及黑龙江的蓝宝石的化学成分相比，其主要成分Al2O3含量相近，但其 MgO、SiO2、FeO的含量比别处的要高。

3.2橄榄石的矿物特征及化学特征

对宝石级橄榄石 5 个样品进行化学成分分析。 橄榄石的化学成分变化很小，均含有稳定的致色元素 Ni、Cr、Fe，使其形成明亮的颜色。 Al、K、Na 的存在能增加宝石的透明度。橄榄石矿物中含有 MgO 45%～48%。据文契尔对橄榄石的分类，Mg2SiO4含量在 90%～70%之间为贵橄榄石。故可知本矿区的橄榄石属贵橄榄石。

4蓝宝石、橄榄石宝石矿床的形成条件及分布规律

在白山地区与碱性玄武岩有关的、具有一定规模的宝石级矿床主要为蓝宝石和橄榄石两种矿床。其中橄榄石宝石矿床为产于碱性玄武岩包体中的原生的橄榄石宝石矿床。蓝宝石矿床是产于河谷阶地和河漫滩中的蓝宝石砂矿床。

4.1蓝宝石矿床与橄榄石宝石矿床分布特征

蓝宝石砂矿是由地表碱性玄武岩或宝石矿床经风化作用而崩解为大小不等的碎块，在水介质条件下经搬运沉积形成。蓝宝石矿床的主要分布特点为：含矿层埋藏较浅，往往在接近地表处富集，产状平缓、沉积层松散而易于开发；砂矿床距矿源近，搬运距离较近，分布在河流分叉、拐弯及水流变缓处；分布在古河床及现代河流的阶地中；从浅井剖面发现，蓝宝石具有2个明显的沉积旋回，主要分布在含砂砾石的沉积层位中；蓝宝石砂矿分布于中、新生代火山盆地及河流附近，多为第四系沉积物所覆盖。

砂矿床附近的基岩及河流上游的山脉均为中、新生代玄武岩，说明砂矿床形成时间在中、新生代火山喷发（橄榄玄武岩）之后，经风化、剥蚀、搬运、沉积形成蓝宝石矿床。

4.2蓝宝石与橄榄石宝石矿床形成的构造条件及成矿规律

碱性玄武岩中超镁铁质包体及其中所含的蓝宝石、橄榄石形成于上地幔环境，主要依据是：

①碱性玄武岩浆来自地下80～100 km以下的上地幔，通过上地幔物质分熔而形成大量超镁铁质岩包体，其中绝大部分是玄武岩浆沿上升通道捕获上地幔中早期结晶物质而形成的。

②蓝宝石与辉石等矿物连生或伴生，其中辉石的生成温度在 1250℃左右，形成深度约 84.5 km，已超过莫霍面（33 km）达到地幔。

③根据87Sr/86Sr=0.705，确定为超镁铁质岩石，应属于地幔岩石。

④蓝宝石表面具有熔蚀坑，表明其生成后被玄武岩浆熔蚀。

蓝宝石、橄榄石在地下深处形成以后，在高温高压条件下，由玄武岩浆携带着宝石矿物急速上升，沿着喜马拉雅造山运动形成的断裂活动带喷溢至地表，冷凝后形成大面积的含宝石的玄武岩盖。蓝宝石和橄榄石在玄武岩中以副矿物、斑晶的形式存在，形成橄榄石宝石矿床。在以后的风化作用、搬运作用后，在河流砾石、砂质冲积物、松散冲积及坡积物中形成冲积物和残坡积砂矿。其中蓝宝石矿床主要以后者的形式存在。

白山地区的断裂构造非常发育，构造型式多样，岩浆活动频繁，其中东西向断裂带和北东至北北东向断裂带规模大，分布广，是产生碱性玄武岩的主要构造。特别在大型断裂带相互交切、叠加复合的部位往往是碱性玄武岩的分布地区。据此，我们可进一步在靖宇、抚松、长白山附近寻找到新的宝石矿床。

参考文献

[1]刘瑞.吉林省蛟河橄榄石宝石矿床地质特征及成矿条件研究[J].地质与勘探.2001（06）.