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巴林石的成因及其地质特征

一、巴林石的成因) l- b9 R. a, R7 J: Y- j0 ]

6 }( ]9 X6 ^* k" g* r4 i4 X$ |4 v

/ a$ B; F$ G* ?  L 巴林石的产地位于白音沙那火山盆地南部边缘的化石山中心式火山中,该火山的形成距今1.37亿年,基底为上二叠统林西组,出露于中心式火山外围。火山岩围绕火山通道呈半环形分布,呈围斜外倾分布于火山通道西、南侧,三个喷发旋回共用一个通道。该火山发育有爆发相、溢流相、火山通道相、潜火山岩相及火山沉积相。6 y4 g( \; P5 _( o" v9 M

爆发相:由流纹质含角砾晶屑岩屑熔结凝灰岩,流纹质晶屑玻屑凝灰岩,英安质角砾凝灰岩构成。

8 U; y/ ]9 `* t2 l* v: y3 l( |溢流相:由流纹岩、英安岩,安山岩等构成,近层状围绕火山通道分布。

! i9 n" Z3 s0 T/ R5 F火山通道相:由流纹岩构成,与周围的火山岩呈侵入接触关系,化石山顶峰即为火山通道。

1 Q: r+ q1 d" S9 ?! X5 l7 P1 m0 H潜火山岩相:由碎斑流纹岩,花岗斑岩、石英二长斑岩、安山岩等构成,多数呈条带状分布于火山通道周围。0 u% j1 v2 [* O8 @7 T# `

火山一沉机相:由凝灰砾岩、凝灰质中粗粒砂岩,沉凝灰岩等构成,呈层状夹于溢流相之间。

0 q5 @$ Y: w" C7 Y* A8 G  {5 `! g化石山中心式火山经历了满克头鄂博、玛尼吐、白音高老三个旋回。

& ]6 |+ ?: x: C+ v3 M& `满克头鄂博旋回:堆积了厚度较大,岩性单一的流纹质含角砾晶屑岩屑熔结凝灰岩,凝灰砾岩等。

; c! M9 v. k/ w1 F" L$ b+ x8 P  c玛尼吐旋回:火山活动以溢流——间歇交潜方式,堆积了以火山岩,英安岩与凝灰砾岩互层的堆积,其间不时伴有小规模火山喷发。

( O( \4 \9 j" e/ c" c9 {白音高老旋回:火山活动表现为以喷发相堆积为主夹火山沉积相的特点,爆发相以流纹质含角砾凝灰岩为主,火山沉积相为沉凝灰岩。白音高老旋回火山活动不甚强烈。该旋回停止活动后,化石山中心式火山活动即告结束。7 j% M% b, u) Q/ X# s% x1 `% V+ X

在该火山的喷发过程中,围绕火山通道形成了一系列半环状裂隙,尤其是火山通道北部的白音高老酸性火山岩,从一采区的南北向,二、三采区的北东向、东西向,四、五采区的北西向、南北向形成了原始含矿构造形迹。后来的火山期后热液使白音高老旋回的火山岩发生了强烈的次生石英岩化作用,形成了次生石英岩类岩石,呈面状分布于矿区内,构造发育部位交代蚀变更加强烈。由于潜火山岩相——碎斑流纹岩的侵入,该侵入体的期后热液沿断裂破碎带运移,边上升边交代围岩,使之次生石英岩类岩石进一步蚀变,同时也形成了脉状蚀变岩石,这次的蚀变叠加使之高岭石化,地开石化、伊利水云母化、明矾石化和汞矿化作用更加强烈,也是该矿的主要成矿作用。沿火山作用形成的环状、半环状和放射状裂隙,形成了高岭石、地开石、明矾石脉,伴随着含汞热液的上升,在已形成的高岭石或地开石脉上,又叠加了一次变代成矿作用,从而形成了色彩斑斓的巴林石矿脉,伴有辰砂的巴林石脉体就形成了“鸡血石”。

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发表于 2010-5-15 21:24 |只看该作者

二、巴林石的地质特征:9 G7 n8 Y& B+ z- `

7 z# r: E" |+ L( K* j  W# |

f  }( p, \) B3 ]! @" z( O6 R2 s- p

巴林石矿(高岭石一地开石质)均产于上侏罗统白音高老组蚀变火山岩中,严格围绕化石山中心式火山通道呈半环状分布。目前发现的巴林石矿脉上百条,其规模大小不一,长的250米,短的仅几米,矿脉宽窄变化更大,窄的仅几厘米,多为十几厘米一几十厘米,最宽处达2—3米,沿走向和倾向上的变化均较大,尖灭再现现象明显。矿脉的最大延深150米,在各矿脉中由于矿物成分不均一,形成矿石的工业品位工业类型也不同。含辰砂的巴林石为鸡血石;地开石含量高而高岭石石含量低,则矿石透明度好,称之为冻石;高岭石和其他粘土矿物较多时,则透明度不好,为彩色石雕石。在各矿脉中仅局部含辰砂,因此鸡血石矿量较少。从矿脉看,地开石含量相应较低,冻石在矿脉中也较少,大部分为彩色石雕石,矿区内含“鸡血石”矿体近十条,但大多数近地表已采空。“鸡血石”是含辰砂的巴林石,辰砂是中—低温气成热液矿物,汞元素在成矿裂隙中向上运移,由于近地表处次生石英岩的遮挡形成了一个较封闭的环境,使汞元素不易溢出地表而挥发,从而在巴林石脉体上部富集了辰砂—即形成了鸡血石,这就是为什么“鸡血石”多分布在距地表10—30米之间的原因。 根据巴林石的矿物成分和化学成分,大致把巴林石划分成五种自然类型:

6 t: [5 D. J; |2 W: g第一种:高岭石质巴林石,高岭石占90%以上,灰一灰白色彩色石雕石即为此。! a+ Z" R+ m6 w$ [" L

第二种:地开石高岭石质巴林石,高岭石大于60%,地开石30%,有较明显花纹的彩色石雕石,如红花石、多彩石等。1 y" R& j5 y2 M! `4 _0 m8 L

第三种:地开石质巴林石,地开石占90%以上,各类冻石、鸡血石。

% \! l# D* J8 N3 T: d第四种:伊利水云母高岭石质巴林石,高岭石82%,伊利。水云母少量,脆性的冻石、彩石。0 d" G2 [# {# H2 e

第五种:高岭石水铝石质巴林石,水铝石62%,高岭石30%,黄色的巴林石,如福黄石。0 T: i( i. r, i

巴林石均为火山热液形成的粘土矿物,其矿物颗粒非常细小,肉眼很难看出单矿物的晶体形态,但在电子显微镜下可见其多为片状,高岭石多在0.2—5um,地开石0.1--0.5mm,均为显微鳞片变晶结构。构造多以致密块状为主。其他还有角砾状,如湘竹冻、米穗冻、角砾状鸡血石等;条带状,如木纹石;浸染状,如虎皮黄、文穗冻;细脉状:三彩红、多彩红等;斑点状,鱼子冻、豹子点,满天星等。

# ~& b7 D4 S8 U/ A7 t巴林石的化学成分:

* c3 A- U  [2 z0 ?" D3 f黄色一青灰色巴林石:Si02 47.54%  AL2O3 37.41%  Fe2O3  0.44%   FeO 0.00% TiO2 0.07%  MnO 0.03%  CaO 0.18%  MgO 0.03%  烧失量13.59%。" J8 J1 p: R( S! Q6 i. c! k

黑灰一红花巴林石:SiO2 46.94%  AL2O3 37.41%  Fe2O3 0.55%  FeO 0.12%  Ti02 0.11%  MnO 0.02%  CaO 0.17% MgO 0.55%  烧失量13.83%3 N- M1 S/ b6 v3 i5 k  j

灰白一浅灰巴林石:SiO2 44.94%  A12O3 39.7%  Fe2O3 0.1%  FeO 0.00   Ti02 0.06%  MnO 0.01%  CaO 0.04% MgO  0.37%  烧失量 14.3%

7 ~* E4 M" x9 M0 T) i9 q) O- A/ q与高岭石(地开石为高岭石的多型变体)理论化学成分:AL2O3 41.2  SiO248.0  H2O 10.8相比,SiO2成分较接近,AL2O 3较理论值低,这与巴林石不是单一矿物有关,其含杂质的多少决定其质量和颜色。比如含锰较多时,巴林石往往呈深灰一黑色,含铁钛较高时多呈红色,较纯净时多为灰白色。另外还与混入其他矿物的种类和多少不同而呈各种颜色,比如:混如辰砂则呈鲜艳的红色(鸡血石),混如赤铁矿则形成红花石,混入褐铁矿则形成黄皮石、金银石、山黄石等,混入绿帘石呈兰绿色,混入绿泥石呈绿色等。

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发表于 2010-5-15 21:24 |只看该作者

三、巴林石的表生风化作用和特殊品种的形成

: h4 j) e. ^3 k. @. M

+ h8 G  z0 F- w4 X2 p

$ `4 E1 P% B* C% M  R& y+ k由于巴林石是内生的脉状矿体,产于岩石的裂隙中,经过1亿3千多万年的风化剥蚀,顶部的盖层—次生石英岩已经风化剥蚀掉,下部的含巴林石矿的高岭石次生石英岩和明矾石次生石英岩剥蚀出地表并把上部矿体剥蚀掉,使其在原生矿体上部残坡积物中形成较多的巴林石碎块(俗称跑卧)。根据这一线索发现了原生矿脉。跑卧经过了较长时间的表生风化作用,使其适应了表生环境,因此性能比较稳定也易于保存。然而,其数量较少,工业价值不大。最具工业价值的是原生矿,由于它埋藏于地下,四周所受围岩的静压力均等,其温度和湿度基本保持恒定,也不遭受阳光的照射,因而在开采过程中是必要打破原有的平衡,造成矿石静压减少,失水和遭受光照,在开采过程中还要受到机械力的冲击,使矿石的完整性遭到破坏,而决定巴林石的工艺性能和经济价值的一个重要因素是矿石块度,为此在开采和保存过程中有一些不利因素。

! R: _" x: H0 u8 }& w1、近地表开采应减少机械冲击,放炮要离开矿体,否则矿石将形成一些很多的暗裂,影响工艺价值。

. R1 K. \+ j/ a" u6 o2、地下开采:由于高岭石(地开石)矿物颗粒细小,比表面大孔隙较大,吸水性很强,且其质地柔软,突然失去静压力多变形或开裂,如果马上拿到地表造成其快速失水,大部分矿石均形成肉眼较难看到的裂纹,久而久之裂纹不断扩大而使大块矿石碎裂,轻者大块碎裂成小块而降低工艺价值,重者碎成无工艺价值的小碎块。. e& l! h% _, k( n* ~

3、由于受光照作用使巴林石普遍褪色,这与巴林石的性质有关。高岭石(地开石)矿物结构疏松,孔隙较大,易于混入杂质,形成各种色彩的石料,在光照和空气介质中易于流失或氧化,使深色石料变浅变淡。

% c+ z( q" p3 g( f7 R4、“鸡血石”中的“血”是汞的硫化物辰砂(HgS),在表生条件下,受温度变化,光照等影响,在H2O、O2、CO2等参与下,易于氧化,形成汞的氧化带矿物—橙红石,使其鲜艳的红色,粉色变成暗红橙红、褐红至褐色,造成失“血”现象,影响其观赏价值和工艺价值。* T2 u7 e; f6 V! m3 d

在巴林石的众多品种中,有些品种较稀少也较有研究意义,从其自身特点和结构构造分析,都能不同程度地说明各品种巴林石的形成经历了较漫长的地质演化过程。, b5 O! v3 _/ t4 Y" g

巴林鸡血石,有些品种辰砂的分布和构造有较特殊意义,如辰砂是细脉浸染状者,角砾状者,面状者等都说明辰砂的形成晚于高岭石或地开石。在高岭石或地开石脉形成以后,由于后期的构造运动使含有丰富汞元素的热液上侵,在高岭石或地开石脉体的裂隙中充填并交代了周围的矿物而形成了“鸡血石”。有些交代彻底的就形成了面状的鸡血石,沿裂隙充填的就形成了细脉状“鸡血石”,在一些碎裂状高岭石(地开石)周围充填或交代而成的就成为角砾状鸡血石。

& X1 p6 m. ^& A) K水草花:沿巴林石脉的羽状裂隙充填一些铁、锰、钛、辰砂等物质而形成,说明巴林石的形成具有多期次的特点。

" ]4 g1 j5 ~, H# B$ g 流沙黄、鱼子冻、米穗冻、湘竹冻等品种,说明先期形成高岭石被后期热液交代不充分,保留下了原来矿物的假象。& U, `  ]# I# U

金银石、黄皮石等品种,是由于高岭石脉形成后,地表含有褐铁矿的水溶液渗透到地下,而高岭石结构疏松,有较强的吸水性使其与水溶液的接融处而形成了黄色,后期的构造运动而使其不均匀受热,就象给瓷器上釉子相似而形成了黄皮石。红花石是含有不均匀的赤铁矿和其他杂质而形成。


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