韓鵬飛，壽立永，劉少峰

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003）

陜西銅川陳爐石地質(zhì)成因淺析及保護(hù)開發(fā)建議

韓鵬飛，壽立永，劉少峰

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003）

陳爐石產(chǎn)于陳爐鎮(zhèn)東山一帶，賦存于上奧陶統(tǒng)趙老峪組上段，其巖性為內(nèi)碎屑灰?guī)r。通過對陳爐石的分布層位、產(chǎn)出特征、蓋層條件等綜合分析研究，認(rèn)為沉積層理、結(jié)核和生物碎屑、化學(xué)成因以及變形構(gòu)造等是形成陳爐石奇異紋理圖案的重要原因，差異風(fēng)化使陳爐石紋理從層理中顯現(xiàn)出來，構(gòu)成了高浮雕及凹洼等獨(dú)特結(jié)構(gòu)。目前陳爐石資源濫采亂挖現(xiàn)象嚴(yán)重，破壞了地質(zhì)環(huán)境及資源，如何在開發(fā)中保護(hù)，在保護(hù)中開發(fā)是亟待解決的問題。

陳爐石；地質(zhì)特征；成因；銅川

陳爐鎮(zhèn)，是宋元以后古耀州窯延續(xù)生產(chǎn)的唯一窯場，“陶爐陳列”，一脈相承。近些年來，陳爐鎮(zhèn)東山一帶又發(fā)現(xiàn)了一個新的觀賞石種——陳爐石，它是一種珍貴而稀有的自然資源，由于具有實(shí)用性、觀賞性，收藏價值日漸為世人所矚目。

1 陳爐石概況

陳爐石石質(zhì)堅(jiān)硬，油質(zhì)光澤，溫潤細(xì)膩。表面隆起的紋理清晰突出，極具高浮雕之感。有“皺、漏、瘦”的特點(diǎn)，色澤以青、黑、白為多；其性堅(jiān)而潤，其紋理呈空嵌、穿眼、婉轉(zhuǎn)、險怪之勢。和其他石頭相比，這里的石頭有太湖石之峻峭秀麗，有高原石之突兀渾厚，其中不乏瘦骨嶙峋之態(tài)。陳爐東山的磬石，石質(zhì)堅(jiān)硬發(fā)黑，入手沉重，扣之鏗然有聲，清脆悅耳，此石稱華原磬。對于陳爐石目前還沒有明確的分類，只是石農(nóng)石友們根據(jù)它的紋理、圖案、形狀稱其為磬玉石、珍珠石、紋理石、浮雕圖案石、象形石、窟窿石等，每一種都具有獨(dú)特魅力，是集形、質(zhì)、色、紋、聲、古、韻、雅于一身的古董型觀賞石(見圖1～4)。

目前，已出土的陳爐石大約有5萬多塊，有較高的欣賞價值和經(jīng)濟(jì)價值。2016年陳爐石在武漢、北京的兩次國家級大展上榮獲金獎(見圖5～6)。2017年初，陳爐石在太原“石頭苗”、石家莊“3.18”、洛陽賞石文化節(jié)上屢屢奪魁，喜獲金獎8枚，銀獎14枚，銅獎20枚。陳爐己成為遠(yuǎn)近聞名的“中國奇石之鄉(xiāng)”。

2 陳爐石形成的地質(zhì)環(huán)境

陳爐石分布區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺陜甘寧坳緣褶皺束，銅川—韓城斷褶帶的西南部邊緣。中生代至今地殼總體以上升為主，區(qū)域上形成渭河斷陷盆地以北的斷裂隆起帶，出露一套古生代地層。區(qū)域上褶皺、斷裂構(gòu)造較發(fā)育。

2.1 產(chǎn)出的地層層位

陳爐石產(chǎn)于上奧陶統(tǒng)趙老峪組上段地層中(O3zh2)，該層巖性為黑灰色薄板狀灰?guī)r，頁片狀灰?guī)r夾中—厚層狀灰?guī)r，角礫狀灰?guī)r，內(nèi)碎屑灰?guī)r，凝灰?guī)r薄層，上部夾泥質(zhì)灰?guī)r。產(chǎn)腕足類和牙形刺化石，該層位從陳爐向東一直延伸到富平趙老峪一帶。陳爐石的巖性主要為內(nèi)碎屑灰?guī)r，是沉積過程中，由沉積盆地內(nèi)未固結(jié)或弱固結(jié)的沉積物經(jīng)過破碎，搬運(yùn)，再沉積的產(chǎn)物。粒屑之間的填隙物主要為亮晶、泥晶和微晶方解石，其次尚有白云石、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等[1]。

現(xiàn)將富平傾峪趙老峪組剖面的層序自上而下介紹如下：

圖1 凹凸有致的陳爐石

圖2 陳爐石之紋理石

圖3 陳爐石之珍珠石

圖4 陳爐石在唐代被用作磬石

圖5 獲得北京全國賞石日金獎的《漢唐風(fēng)韻》

圖6 陳爐石驚現(xiàn)"中國龍"

未見頂

趙老峪組上段(O3zh2)

17、黑灰色薄層狀灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r中產(chǎn)腕足類化石 6.33m

16、頁片狀灰?guī)r夾褐黃色火山凝灰?guī)r，凝灰?guī)r單層厚約1cm 20.38m

15、灰黑色厚層狀角礫灰?guī)r 0.49m

14、灰黑色薄板狀灰?guī)r 16.98m

13、灰黑色中—厚層狀灰?guī)r 15.12m

12、灰黑色薄板狀灰?guī)r，產(chǎn)牙形刺化Plectodina sp, Ozarkodina sp. 43.98m

11、灰黑色薄板狀灰?guī)r夾內(nèi)外屑灰?guī)r，產(chǎn)牙形刺化石Panderodus compressus. Erismodus sp.Ozarkodina sp. 56.00m

——整合——

趙老峪組下段(O3zh1)

2.2 沉積環(huán)境分析

陳爐石形成的沉積環(huán)境屬于濱海—淺海相環(huán)境，巖石類型主要是深灰、黑灰色薄層灰?guī)r夾內(nèi)碎屑灰?guī)r和角礫狀灰?guī)r。紋層構(gòu)造及水平層理發(fā)育，局部含硅質(zhì)條帶或結(jié)核?？赡軄碜栽缙诔蓭r階段的蛋白質(zhì)生物，或由于石英粉砂被碳酸鹽的溶蝕交代而來，僅有少量的腕足類，產(chǎn)板足鱟化石，且保存完好，在水動力條件比較平靜、沉積物很細(xì)的環(huán)境下才能得以保存下來，其中角礫狀灰?guī)r則是滑塌構(gòu)造的反映，在斜坡邊緣由斜坡上重力流作用形成的。

2.3 區(qū)域構(gòu)造演化分析

該區(qū)在加里東期，晚奧陶世早期繼承了早奧陶世的海侵，發(fā)育一套巨厚的生物碳酸鹽巖沉積，直到晚奧陶世末期海水退出，整體上升成陸，長期經(jīng)受風(fēng)化剝蝕，缺失志留紀(jì)至早石炭世的沉積，形成一個明顯的不整合面；進(jìn)入印支—燕山期后，大陸內(nèi)部陸塊之間發(fā)生相對運(yùn)動，楊子陸塊和秦嶺造山帶先后向華北陸塊之下俯沖，使華北陸塊上隆，并產(chǎn)生強(qiáng)大的南北向擠壓，形成東西向擠壓帶，同時對早期構(gòu)造進(jìn)行擠壓改造；燕山運(yùn)動之后，擠壓應(yīng)力逐漸減弱并消失，相反，地殼出現(xiàn)了拉張陷落，汾渭斷陷盆地開始形成，同時在盆地邊緣，產(chǎn)生了一系列北東向構(gòu)造，渭河谷地北緣呈階梯狀下落的地貌形態(tài)，正是拉張陷落的結(jié)果。

3 陳爐石的主要特征

3.1 陳爐石產(chǎn)出環(huán)境特征

陳爐石多埋藏于第四系松散坡積層內(nèi)，多獨(dú)體石，呈淺灰—黝黑色。

3.1.1 形成的地貌部位

陳爐石的形成與碳酸鹽巖的巖溶作用密切相關(guān)，不同的地貌部位具有不同的巖溶作用。巖溶作用的發(fā)育程度，決定了陳爐石的形態(tài)。巖溶作用發(fā)育條件較好的地帶，如緩起伏的丘陵，土層不太厚的坡麓、巖層順坡傾斜的緩坡等地帶，地表水流相對緩慢，地下水以水平流動為主，植被茂盛，生物作用強(qiáng)烈，常形成強(qiáng)烈溶蝕帶[2]，是形態(tài)較好的陳爐石產(chǎn)出的主要地貌部位。陡峻的山坡部位，巖石裸露地表，地表水和地下水均不易留存，巖溶作用微弱，無形態(tài)較好的陳爐石產(chǎn)出。陳爐石分布的順向坡段，巖層的傾角一般在10～25°。

3.1.2 陳爐石蓋層條件

根據(jù)目前調(diào)查結(jié)果，陳爐石均分布于覆蓋區(qū)，而蓋層是陳爐石形成的重要條件之一。陳爐石的分布區(qū)均為第四系松散層所覆蓋，巖性為上更新統(tǒng)殘坡積的淺黃色粉質(zhì)粘土，該層粘性強(qiáng)，柱狀節(jié)理發(fā)育，厚度為0.1～10m，而陳爐石主要分布于覆蓋厚度為1.5～5m間的土—巖界面附近(圖7)，在雨水、地下水、粘土的綜合作用下形成各種形態(tài)、不同紋路的陳爐石。而灰?guī)r裸露區(qū)則無陳爐石的分布，松散層厚度＞5m的地段亦無陳爐石的分布。

圖7 陳爐石賦存層位

3.2 陳爐石地質(zhì)特征

陳爐石的主要巖性為上奧陶統(tǒng)趙老峪組上段內(nèi)碎屑灰?guī)r，該層在銅川東山—育寨—富平北部山區(qū)趙老峪一帶均有分布，延伸長度約十幾公里(圖8)，陳爐石主要分布于該區(qū)域第四系殘坡積物中。

3.2.1 結(jié)構(gòu)特征

陳爐石的巖性為內(nèi)碎屑灰?guī)r，方解石為巖石的主體組分，大部分呈細(xì)粒碎屑狀，少部分呈生物骨屑狀之集合體，另外，具微量蕩粒(團(tuán)塊及假鮞)，石英含量不高，呈碎屑狀，分布均勻，粒度與方解石相同，黃鐵礦大部分褐鐵礦化，有的品形已被破壞成點(diǎn)狀物，分布均勻。一般碎屑粒度在0.005～0.14mm，以0.1～0.2mm最為普遍?；啄笌r呈薄層狀構(gòu)造。

3.2.2 礦物及化學(xué)成分特征

陳爐石表面高浮雕與凹洼部分物質(zhì)成分存在明顯差異。通過X-衍射分析表明，陳爐石表面高浮雕的主要礦物成分為方解石、石英、黃鐵礦等。凹洼部分的主要礦物成分為方解石，含量在95%以上，另外含少量石英、伊利石、高嶺石等。

陳爐石表面高浮雕與凹洼部分的主要化學(xué)組分含量見下頁表。由表中可以看出，陳爐石表面高浮雕較凹洼部分化學(xué)成分硅質(zhì)、鐵質(zhì)及白云質(zhì)含量明顯增高，形成不易風(fēng)化溶蝕的堅(jiān)硬物質(zhì)。

陳爐石的放射性：γ照射量為0～3μR/h，低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)10μR/h。

3.2.3 硬度及密度特征

陳爐石的硬度一般在3～5之間，密度值在2.68～2.79g/cm3。

4 礦床成因淺析

在晚奧陶世，距今約4.5億年，是地史上海侵最廣泛的時期，該區(qū)處于濱海淺海相環(huán)境下，碳酸鹽巖發(fā)育，在板塊邊緣的活動地槽區(qū)，形成淺海碎屑沉積、化學(xué)沉積和火山噴發(fā)沉積。對早期形成的未固結(jié)或弱固結(jié)的沉積物經(jīng)過破碎，搬運(yùn)，再沉積的產(chǎn)物，沉積層理含有結(jié)核和生物碎灰?guī)r；經(jīng)印支期—燕山期強(qiáng)烈的造山運(yùn)動，地殼整體抬升露出地表，在地殼變動過程中，巖層發(fā)生強(qiáng)烈的褶曲變形；燕山運(yùn)動之后，擠壓應(yīng)力逐漸減弱并消失，地殼出現(xiàn)了拉張陷落，產(chǎn)生了一系列北東向構(gòu)造，碳酸鹽巖在構(gòu)造變形階段形成次生裂隙，經(jīng)風(fēng)化剝蝕，逐漸脫離母巖，沿斜坡滾落，后又經(jīng)黃土覆蓋掩埋形成坡積物，形成了陳爐石的“基體”。

圖8 銅川陳爐一帶區(qū)域地質(zhì)簡圖

陳爐石化學(xué)組分含量(%)

通過野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，陳爐石內(nèi)部為致密狀無紋理，其千姿百態(tài)的紋理均分布在其巖石表面，加之所有的陳爐石基本均是埋藏在第四系松散層(土體)之中，因此，認(rèn)為陳爐石表面凹凸不平的紋路與巖溶活動有關(guān)，風(fēng)化差異、風(fēng)化剝蝕、溶蝕作用，使陳爐石從基巖中剝離，構(gòu)成了高浮雕或凹洼等獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。陳爐石主要巖性為內(nèi)碎屑灰?guī)r，由于石灰?guī)r巖塊的硬度小，主要組成礦物除方解石外，還包括易風(fēng)化流失的粘土礦物(伊利石、蒙脫石等)，相對于較硬礦物碎屑(石英、鐵質(zhì)、白云石)的硬度低，因此，在巖塊表面形成一些不規(guī)則的紋理。在漫長的地質(zhì)年代中，在一定的氣候條件下，充足的地表水和地下水不斷吸溶大氣中的二氧化碳而成為酸性水，酸性水又不斷作用于石灰?guī)r(地表水有淋蝕作用，地下水有循環(huán)溶蝕作用和滲透溶蝕作用)，沿這些紋路的運(yùn)動過程中，又形成不均一的溶蝕作用、化學(xué)沉淀作用，從而形成復(fù)雜多樣、而且比較清晰的高浮雕或凹洼等結(jié)構(gòu)特征[3]，造就了今日巧奪天工的陳爐石。

5 保護(hù)開發(fā)建議

陳爐石多變的形態(tài)、高浮雕的圖案、多變的紋理使其具有觀賞性和收藏價值。受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，陳爐周邊資源濫采亂挖現(xiàn)象嚴(yán)重，嚴(yán)重破壞了珍稀礦產(chǎn)資源和當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境。如何科學(xué)合理開發(fā)陳爐石資源，發(fā)展陳爐石文化產(chǎn)業(yè)，將陳爐石打造為銅川市旅游文化名片，都是亟待解決的問題。根據(jù)以上問題提出如下建議：

(1) 制定相應(yīng)法規(guī)、條例保護(hù)陳爐石資源。

將陳爐石納入礦產(chǎn)資源統(tǒng)一管理，制定保護(hù)專項(xiàng)條例、建立特許經(jīng)營許可制度。既要加強(qiáng)保護(hù)不可再生的礦產(chǎn)資源，又要加強(qiáng)礦管力度，整頓開采陳爐石秩序，規(guī)范陳爐石經(jīng)營秩序，進(jìn)一步加強(qiáng)陳爐石資源的管理與保護(hù)。

(2) 開展陳爐石資源調(diào)查工作。

銅川陳爐石儲量大、種類多、開采潛力大，但尚未做過地質(zhì)勘探工作，建議委托專業(yè)地質(zhì)隊(duì)伍對銅川陳爐一帶陳爐石資源開展地質(zhì)調(diào)查工作，查明陳爐石的分布范圍、規(guī)模、產(chǎn)出特征，按不同礦石類型進(jìn)行詳細(xì)分類；同時要加大對陳爐石的研究力度，建立專業(yè)的研究隊(duì)伍，為陳爐石資源的開發(fā)與保護(hù)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。政府應(yīng)設(shè)立陳爐石專項(xiàng)基金，扶持和獎勵在陳爐石研究中做出突出貢獻(xiàn)的工作者；此外，對已經(jīng)出土的陳爐石也要展開調(diào)查，逐一登記，對其中的珍品應(yīng)通過政府收購或鼓勵民間自愿捐贈的方式，收歸國家所有，集中展藏，防止珍品陳爐石流失及損壞。

(3) 加大對陳爐石宣傳力度、發(fā)展地質(zhì)旅游產(chǎn)業(yè)。

充分利用陳爐古鎮(zhèn)的文化底蘊(yùn)，將再造耀州瓷的輝煌與陳爐石的崛起有機(jī)的結(jié)合在一起，積極籌劃和開展申報(bào)國家地質(zhì)公園工作。這樣，既能發(fā)展當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)，又能保護(hù)好陳爐石資源。銅川市是一個歷史悠久的城市，區(qū)內(nèi)既有豐富的自然景觀，又有眾多的人文景觀。如：國家第一批文物保護(hù)單位藥王山、國家4A級風(fēng)景區(qū)玉華宮，大香山寺，美女祠，耀州窯博物館等。陳爐石與這些景觀可以形成集聚效應(yīng)，提供豐富的旅游資源，帶動銅川市旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)局.銅川市幅地質(zhì)圖(1∶50000)說明書[M].1989.

[2]馬艷平，陳松.從巖溶作用看靈璧石的形成和分布[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，26(5)：33-34.

[3]谷豐，孫鳳賢.靈璧石形成的地質(zhì)環(huán)境及其主要地質(zhì)特征研究[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，31(4)：376-380.

Application and Protection Suggestion and Geological Genesis Analyses of Chenlu Stone in Tongchuan, Shaanxi Province

HAN Peng-fei, SHOU Li-yong, LIU Shao-feng
(Shaanxi Branch of China Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Xian 710003, China)

Chenlu Stone produced in Dongshan of Chenlu town, occurs in ordovician Zhaolaoyu formation, its lithology is intraclast limestones. After the comprehensive analysis and research of distribution of strata, output characteristics and caprock conditions, it holds that tuberculosis and bioclastic deposits, chemical formation and deformation structure is an important factor to form the singular texture pattern, differential weathering make texture emerge from the bedding, forming the unique structure of high relief and calices. Currently logging dig has seriously destroyed geological environment and resource, how to exploit in protection is a problem to be solved.

Chenlu stone; geologic feature; genesis; Tongchuan

TQ172.79

A

1007-9386(2017)04-0056-05

2017-04-21