陳 剛，柳藝鑫，吳冬妹

(湖北省地質(zhì)科學研究所，湖北武漢 430034)

0 引言

京山廠河疊層石是前寒武紀碳酸鹽沉積中常見的有機沉積結(jié)構(gòu)。由于藍藻及菌類的生物作用和無機沉積作用相互影響而形成的一種生物沉積構(gòu)造體。由富含有機質(zhì)的暗層和細粒沉積物組成的亮層構(gòu)成基本層，基本層向上凸起疊覆而成疊覆體。因縱剖面上呈向上凸起的弧形或錐形疊層狀，如扣放的一疊碗而得名。疊層石對生物缺乏的早前寒武紀的地層劃分對比十分重要，其美麗的天然飾紋，既可作觀賞石，也可雕刻成工藝品。具有很高的觀賞及收藏價值。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層屬揚子地臺區(qū)上揚子地層分區(qū)，主要出露中元古代—早古生代地層。即由中元古界薊縣系打鼓石群，新元古界青白口系花山群與南華系、震旦系及下古生界沉積蓋層組成。區(qū)內(nèi)所見巖性主要有白云巖、硅質(zhì)巖、含硅質(zhì)白云巖，整體傾向南東，傾角一般20°～50°。疊層石白云巖賦存在薊縣系打鼓石群陳家沖組的中下部。

1.1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)為大洪山復式背斜的重要組成部分，主要位于復式背斜核部。復式背斜軸呈北西向反“S”狀彎曲。大洪山復背斜軸面走向約320°，背斜核部常見輝綠巖體(脈)侵入，尚見大量的變細碧巖及玄武巖分布。區(qū)內(nèi)還發(fā)育一系列次級背斜構(gòu)造。其中南部老檔河次級背斜控礦作用明顯。該背斜軸面走向北西，核部地層為薊縣系打鼓石群羅漢嶺組;其北東翼依次出露薊縣系打鼓石群陳家沖組、李家咀組、當鋪嶺組及青白口系花山群六房咀組。而南西翼受北西向斷層破壞，地層出露不完整。礦層則主要賦存于該背斜北東翼陳家沖組地層之中。

區(qū)內(nèi)斷層十分發(fā)育，主要分為北西向和北東向兩組。北西向斷層:呈北西向緊密平行排列，其中最具代表性的是北界的襄樊—廣濟斷裂和南界的青寨子斷裂。此外，規(guī)模較小的北西向斷層十分發(fā)育，斷面傾角多在30°左右，多為逆斷層，形成時間較早，該組斷層對礦層的完整性造成嚴重破壞。北東向斷層:該組斷層較為發(fā)育，但規(guī)模較小，走向北東，傾向南東或北西，傾角較陡，多在50°以上，多為正斷層或平移斷層。北東向斷層形成時間較晚，明顯切割了早期北西向斷層。該組斷裂影響礦層走向上的完整性，但對礦石破壞較小。

1.1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要發(fā)育基性侵入巖和基性噴出巖，在大洪山北坡尚發(fā)育中酸性侵入巖，一般規(guī)模不大。

1.2 地質(zhì)特征?? 湖北省地質(zhì)科學研究所，湖北省京山縣廠河疊層石白云巖觀賞石資源地質(zhì)調(diào)查報告，2009。

根據(jù)野外地質(zhì)填圖、工程揭露及部分樣品試驗結(jié)果，區(qū)內(nèi)初步圈定有一定工業(yè)價值的疊層石白云石礦體及礦化體共有5個。從北西至南東依次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ號礦體，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為礦化體，Ⅳ、Ⅴ為礦體。

Ⅰ號礦化體 分布在區(qū)內(nèi)中部陳家沖一帶，僅見礦化體一層，礦化體賦存于打鼓石群陳家沖組第一段(Jx ch1)，巖性為灰白色含疊層石白云巖，巨厚層狀，以白云石為主，局部夾有硅質(zhì)條帶，疊層石含量較低，一般5% ～10%，疊層石個體較小，一般5 cm×15 cm。

Ⅱ號礦化體 分布于區(qū)內(nèi)中部大堰角西側(cè)，礦化體賦存于打鼓石群陳家沖組第二段(Jx ch2)，僅見礦化體一層。巖性為灰白色疊層石白云巖。疊層石含量10%～30%，疊層石大小為5 cm×15 cm～7 cm×20 cm。

Ⅲ號礦化體 分布于調(diào)查區(qū)中部彭家沖一帶，僅見一層礦化體，礦化體賦存于打鼓石群陳家沖組第二段(Jx ch2)。巖性為含疊層石白云巖。疊層石含量為10% ～30%，下部疊層石含量很低，為5% ～15%，個體小，多在5 cm×15 cm左右，向上疊層石含量明顯增加，為20% ～30%，個體也增大，可達7 cm×20 cm。

Ⅳ號礦體 分布于區(qū)內(nèi)南部劉關(guān)一帶，僅見一層礦，礦體賦存于打鼓石群陳家沖組第二段(Jx ch2)。礦體呈層狀產(chǎn)出，走向北西，傾向北東，傾角較緩為18°～20°，可見長＞300 m，厚7 m左右，巖性為紫紅—淺肉紅色疊層石白云巖，微—細晶結(jié)構(gòu)，厚—巨厚層狀產(chǎn)出，主要礦物成分為白云石，次為方解石，尚見少量粘土、鐵質(zhì)，疊層石含量很高，一般70% ～80%，疊層石個體也比較大，一般7 cm×20 cm，部分可達10 cm×30 cm以上。

Ⅴ號礦體 分布于區(qū)內(nèi)南部劉家灣—王家河一帶，礦體賦存于打鼓石群陳家沖組第一段(Jx ch1)。礦體呈層狀產(chǎn)出，走向北西，傾向北東，傾角20°～49°，可見長＞400 m，可見兩層礦，單層厚2～3 m，巖性為疊層石白云巖，淺肉紅色，微—細晶結(jié)構(gòu)，厚—巨厚層狀構(gòu)造，主要礦物成分為白云石。疊層石含量較高，一般50%～70%，其個體也較大，一般為5 cm×15 cm～7 cm×20 cm，少數(shù)個體可達10 cm×30 cm。

1.3 礦石特征

1.3.1 礦石分類

區(qū)內(nèi)可分為疊層石白云巖和含疊層石白云巖兩類礦石，其中疊層石白云巖中疊層石含量＞30%，呈肉紅色;含疊層石白云巖疊層石含量＜30%，呈灰白色?，F(xiàn)分述如下:

疊層石白云巖 主要分布于區(qū)內(nèi)南部劉關(guān)—王家河一線，走向北西，傾向北東，傾角18°～49°，斷續(xù)長約2 km，厚度變化大，在劉關(guān)西部Ⅳ號礦體處見其發(fā)育一層厚達7.5 m。而分布于劉家灣至王家河一線的Ⅴ號礦體，則發(fā)育兩層，間距10～35 m，單層厚2～3 m。巖性為疊層石白云巖，呈淺肉紅色，中厚層—巨厚層狀產(chǎn)出，主要礦物成分為白云石(98%以上)，次要礦物為鐵質(zhì)、有機質(zhì)(2%)，具微—細晶結(jié)構(gòu)。巖石由大量的藻白云石組成，呈疊層構(gòu)造，表現(xiàn)為泥晶白云巖成環(huán)帶紋層分布，在環(huán)與環(huán)之間，有的是因為自身鐵質(zhì)含量引起的顏色深淺，或彼此間有一線狀亮晶白云巖線條而分開。巖石中疊層石含量較高，一般50% ～70%，局部可達80%以上。疊層石個體亦較大，大小一般為5 cm×15 cm～7 cm×20 cm，少數(shù)可達10 cm×30 cm。

含疊層石白云巖 主要分布于區(qū)內(nèi)北西部陳家沖—大堰角—彭家沖一線，產(chǎn)狀多變，總體走向北西，局部北東，傾向北東，南東，傾角30°～50°，厚度一般2～10 m，局部達20 m以上。巖性為含疊層石白云巖，呈灰色，微—細晶結(jié)構(gòu)，厚—巨厚層狀構(gòu)造，質(zhì)地較純，礦物成分多為白云石，層理不發(fā)育，巖石表面廣泛發(fā)育刀砍紋，巖石中疊層石含量較低，一般在10%左右，局部可達30%左右，疊層石個體較小，多在5 cm×15 cm～7 cm×20 cm之間。

1.3.2 礦石化學組分

根據(jù)本次所采送的疊層石白云巖化學樣分析結(jié)果可知，其化學成分見表1。

1.3.3 礦石物性

疊層石白云巖新鮮者多呈淺肉紅色、灰白色，質(zhì)地較純，堅硬，抗壓、抗剪性能較好，體重為2.84。

1.3.4 礦石裂隙度

區(qū)內(nèi)疊層石白云巖節(jié)理裂隙不發(fā)育，多呈厚—巨厚層狀產(chǎn)出，礦石塊度大小完全可由人工控制。從部分開采面上清晰可見順層理開鑿極為有利，進度快，荒料率高(＞80%)。

表1 疊層石白云巖化學成分表Table 1 Chemical composition of stromatolites dolomite

2 疊層石形成條件與成礦規(guī)律

2.1 疊層石成因分析

2.1.1 疊層石結(jié)構(gòu)

基本層又叫生長層，是構(gòu)成疊層石的基本單元。它通常由暗層和亮層兩部分組成，藻類生活狀況及自然條件周期性變化形成疊層石的原生亮暗層理。疊層石的基本層形態(tài)有兩種主要類型:拱形基本層和錐形基本層。

柱體形態(tài)主要受基本層的形態(tài)控制，同時受環(huán)境影響。根據(jù)柱體自上而下的直徑變化，柱體可分為圓柱狀或杯狀，前者上下變化不大，后者則基部窄，上部寬。

2.1.2 疊層石基本特點

疊層石具有特殊的層紋狀的生物沉積結(jié)構(gòu)，是生物作用和無機化學沉積作用的共同產(chǎn)物，其主要特點有:

(1)疊層石主要由藍藻、少數(shù)細菌及其他真核藻類和真菌等共同形成，不是單一物科的群體。

(2)疊層石的層紋由藍藻層和礦物交互沉積形成。

(3)疊層石的形態(tài)結(jié)構(gòu)既受生物組成的影響，也受生態(tài)因素的控制。

2.1.3 疊層石生長條件

現(xiàn)代疊層石主要生長于濱岸相潮下帶及潮間帶，生活于水下，局部可露出水面。水體可以是正常水，也可以是咸化或淡化瀉湖(圖1)。

(1)藍藻、藻叢的生長發(fā)育。

(2)有一定數(shù)量的細小沉積顆粒供藍藻的膠鞘黏附。

(3)水底的底流不太強烈，水底物質(zhì)的位置相對穩(wěn)定。

(4)疊層石增長速度大于它的剝蝕速度。

圖1 疊層石成因示意圖Fig.1 Cause schematic diagram of stromatolites

(5)疊層石在生長過程中應迅速得到固結(jié)，否則就會垮塌，不能保持形態(tài)學特征。

(6)疊層石多保存于石灰?guī)r、白云巖中。

3 疊層石白云巖的觀賞價值評價及開發(fā)利用前景分析

3.1 觀賞價值評價

3.1.1 橫切面觀賞價值

該面為垂直柱狀疊層石切面，其橫切面可見疊層石呈大小不等的圓形、橢圓形花紋，紋層十分發(fā)育，輪廓清晰，給人以奇特之感，且色澤鮮艷、光滑、圓潤，具有一定的觀賞性。

3.1.2 縱剖面觀賞價值

該面為柱狀疊層石縱剖面，其縱剖面可見疊層石呈弧形、拱形紋層疊置，紋層清晰，千姿百態(tài)，且色澤鮮艷，表面光滑圓潤，具有一定的觀賞性。

3.1.3 自然形態(tài)觀賞價值

從整體觀賞價值來看，疊層石不但形神兼?zhèn)?、科研價值較高，而且還形成了規(guī)整生動的花紋，天然石塊反映出不同切面上的紋飾變化。顯得更加稀有和神秘，仔細觀賞還會讓人對已經(jīng)滅絕的史前生命產(chǎn)生無限的好奇和遐想。

3.1.4 工藝美術(shù)價值

利用疊層石白云巖不同切面上的紋飾花紋，經(jīng)過精心的設計，可以雕塑出千變?nèi)f化的精美藝術(shù)品。因其具有很高的藝術(shù)價值，黨和國家領導人曾以疊層石雕件作為饋贈國際友人的高級禮品。

3.2 開發(fā)利用前景分析

3.2.1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

區(qū)內(nèi)已有多個采石場對上述巖石進行開發(fā)利用，主要是用做飾面石材，但作為觀賞石和工藝石材進行開采利用的工作還基本沒有開始，特別可惜的是優(yōu)質(zhì)疊層石白云巖也作為一般石材進行開采，造成資源的浪費。

國內(nèi)疊層石開發(fā)利用處于起步階段，最大的疊層石加工地在天津薊縣，加工產(chǎn)品主要有建筑裝飾材料和工藝禮品。

目前加工疊層石工藝品當屬最佳時期，也是市場的需要，它可以使有限的礦產(chǎn)資源得到更合理的開發(fā)和利用，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.2.2 開發(fā)利用前景分析

調(diào)查區(qū)疊層石白云巖地質(zhì)特征及成礦時代與前述天津市薊縣東營房疊層石灰?guī)r礦基本相同，且礦石中疊層石含量高、厚度大、節(jié)理不發(fā)育，礦石整體質(zhì)量好，適宜露天開采，交通方便，且礦石呈肉紅色，色澤美觀。目前雖然開發(fā)利用處于起步階段，但是開發(fā)利用前景可觀。

雖說目前疊層石白云巖作為觀賞石開采還是起步階段，但隨著社會發(fā)展進步，人們物質(zhì)文化水平提高，疊層石白云巖將逐漸得到觀賞石界的認可和欣賞，湖北省為中國中部崛起的中心，城市建設和經(jīng)濟發(fā)展，人們的生活水平、文化品位也逐漸提高。在做好宣傳工作和市場調(diào)研的基礎上，尋找進入市場的切入點和時機，掌握開采技術(shù)和加工工藝，疊層石白云巖作為觀賞石和工藝石材的開發(fā)利用前景是樂觀的。

［1］湖北省鄂東北地質(zhì)大隊.1∶5萬三陽店域地質(zhì)報告［R］.孝感:湖北省鄂東北地質(zhì)大隊，1987.

［2］張瑞華，肖飛.天津市薊縣東營房疊層石礦的開發(fā)利用研究［J］.地質(zhì)找礦論叢，2009，24(3):226 －229.