宋曉媚，張修龍

(1.山東省自然資源資料檔案館(山東省地質(zhì)博物館)，山東 濟南 250014；2.中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟南 250014)

0 引言

徐公硯石即制作徐公硯的巖石，因其產(chǎn)于山東省沂南縣青駝鎮(zhèn)徐公店村而得名，是魯硯中的重要品種，早在唐宋時期即負盛名。

徐公硯石因其色澤及紋理豐富，純樸雅觀，具有形奇、色美、質(zhì)潤、石溫之特點[1-2]，成為制硯優(yōu)良材質(zhì)；以其制作的徐公硯曾被稱“中華第一自然硯”；又有以徐公硯石雕刻成的鎮(zhèn)紙、朗石、筆筒等藝術(shù)品，與徐公硯搭配成趣，相得益彰。用其制硯叩之清脆，其聲如磬，下墨如挫，發(fā)墨如油，色澤鮮潤，且不損毫，堪稱硯石材中之上品。

徐公硯石典型產(chǎn)地位于徐公店北硯臺溝，另有廬山西頭坑、仙子峪坑、柴胡山坑、石崗嶺坑、李官坑等[3]。前人對徐公硯石的研究大多是從歷史、文化、工藝性能、鑒賞方法、評價等方面，缺少對徐公硯石礦床地質(zhì)特征及其成因的研究。該文對山東省沂南縣青駝地區(qū)徐公硯石的成礦地質(zhì)條件、礦物組成、巖石學特征及其成因進行研究，豐富徐公硯石的地質(zhì)內(nèi)涵，為硯石資源的進一步勘查工作提供參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位于華北板塊東部魯西隆起區(qū)魯中隆起的東緣，靠近沂沭斷裂帶(郯廬斷裂帶山東段)[4-6]。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層屬華北地層大區(qū)、晉冀魯豫地層區(qū)魯西地層分區(qū)。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育比較齊全，從新元古代至第四紀地層皆有分布，地表出露以古生代地層為主，其次為中、新生代地層，元古宙地層分布局限，太古宙地層零星出露(圖1)[7-11]。新元古代土門群分布于沂沭斷裂帶西側(cè)，為未受變質(zhì)的淺海相碎屑巖、泥巖建造，地層旋回性清楚。寒武紀—奧陶紀地層主要為一套灰?guī)r夾白云巖、頁巖及砂巖的海相沉積巖，總厚度約2074m。巖石地層自下而上可劃分為長清群、九龍群和馬家溝群，其中長清群包括李官組、朱砂洞組、饅頭組，九龍群包括張夏組、崮山組、炒米店組和三山子組，馬家溝群包括東黃山組、北庵莊組、土峪組、五陽山組、閣莊組和八陡組。白堊紀地層主要為一套陸相碎屑巖夾火山巖、火山碎屑沉積巖。巖石地層主要為青山群八畝地組和方戈莊組，大盛群馬朗溝組。古近紀地層主要為一套陸相含膏鹽、碳酸鹽碎屑沉積巖，巖石地層僅發(fā)育官莊群。第四紀地層較發(fā)育，主要分布于河流階地和山麓、山前沖積平原上。

1—第四系；2—新近系；3—白堊系；4—奧陶系；5—寒武系；6—土門群佟家莊組；7—蒼山序列；8—沂南序列；9—銅石序列；10—傲徠山序列；11—嶧山序列；12—新甫山序列；13—泰山序列；14—實測、推斷斷層；15—角度、平行不整合界線；16—徐公硯石產(chǎn)地圖1 山東省沂南縣青駝地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

9.上覆地層：寒武紀李官組，灰紅色—灰白色中厚層中細粒石英砂巖

-----平行不整合-----

佟家莊組(Zt)

總厚度：240.92m

頁巖段

總厚度：213.89m

8.灰綠色與灰紫色鈣質(zhì)頁巖成互層，偶夾灰黃色薄板狀泥灰?guī)r

25.25m

7.灰綠色鈣質(zhì)頁巖偶夾灰色薄板狀泥灰?guī)r，發(fā)育水平層理

121.46m

6.灰綠色鈣質(zhì)頁巖與灰色薄板狀泥灰?guī)r互層，以頁巖為主，灰?guī)r單層厚1～6cm，由頁巖—灰?guī)r組成韻律性基本層序，徐公硯石產(chǎn)出層位

根據(jù)用戶間的相似度可以獲取目標用戶的最近鄰居集合，并將其相似性作為權(quán)重預測目標用戶對未評分項目的評分，故目標用戶Ui 對項目i 的評分Put,i 預測如式（3）所示：

34.71m

5.灰色薄板狀泥灰?guī)r，巖石風化面呈淺灰色，發(fā)育水平層理

12.38m

4.灰綠色鈣質(zhì)頁巖

20.09m

砂巖段

總厚度：28.03m

3.灰紫色中薄層鈣質(zhì)粉砂巖，風化后常呈1cm左右的板狀，發(fā)育水平層理

16.52m

2.黃褐色含礫粗砂巖、中厚層細粒長石砂巖、灰色薄層鈣質(zhì)粉砂巖組成3個向上變細的基本層序，發(fā)育交錯層理、水平層理

10.51m

～～～～角度不整合～～～～

1.下伏：新太古代花崗巖類中粒二長花崗巖

新元古代土門群為未受變質(zhì)的淺海相碎屑巖、泥巖建造，地層旋回性清楚，區(qū)內(nèi)僅發(fā)育土門群底部的佟家莊組。剖面上厚度240.92～45.20m，向北西變薄至尖滅(圖2)。與下伏新太古代花崗巖類沉積不整合接觸，與上覆寒武紀李官組平行不整合接觸。

1—灰?guī)r；2—微晶灰?guī)r；3—二長花崗巖；4—鈣質(zhì)粉砂巖；5—中細粒石英砂巖；6—泥質(zhì)灰?guī)r；7—含礫粗砂巖；8—細粒長石砂巖；9—鈣質(zhì)頁巖；10—礫巖；11—徐公硯礦層；12—土門群佟家莊組；13—寒武紀長清群李官組；14—新太古代二長花崗巖；15—產(chǎn)狀圖2 沂南縣青駝地區(qū)土門群佟家莊組地質(zhì)剖面圖

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以脆性斷裂為主，NW向、NE向斷裂比較發(fā)育，主要斷裂有沂水-湯頭斷裂、蒙山斷裂、新泰-垛莊斷裂、孫祖-銅冶店斷裂、沂南斷裂等。區(qū)內(nèi)節(jié)理、裂隙構(gòu)造較發(fā)育，節(jié)理、裂隙主要為NW向、NE向及近EW向3組。巖石節(jié)理、裂隙受巖石埋深影響明顯，近地表節(jié)理、裂隙發(fā)育，其規(guī)模以數(shù)十厘米居多，數(shù)米以上者較少；地下5m以下節(jié)理裂隙明顯減少。部分節(jié)理裂隙充填方解石脈。節(jié)理、裂隙的發(fā)育有利于溶蝕作用的進行，控制著徐公硯石自然溶蝕邊的分布。

1.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖十分發(fā)育，空間上與殘存的泰山巖群組成基底隆起，構(gòu)成一系列呈NW—SE方向展布的山系。巖石類型從超基性—基性—中性—酸性皆有，以中酸性為主，形成時代主要為新太古代、古元古代及中生代，以新太古代最為發(fā)育[12-17]。主要有新太古代泰山序列、嶧山序列、新甫山序列、傲徠山序列及中生代蒼山序列等(1)王立法，許克民，1∶25萬臨沂市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告,2007年。。巖脈主要為煌斑巖脈。

2 徐公硯石礦體特征

徐公硯石產(chǎn)于沂南縣青駝鎮(zhèn)盧山西頭-徐公店硯臺溝至蘭山區(qū)汪溝鎮(zhèn)石崗嶺-柴胡山一帶，呈NW—SE向條帶狀展布，NW—SE向延長約3km，寬200～300m，面積約0.75km2。

徐公硯石礦體賦存于新元古代土門群佟家莊組頁巖段，含礦巖系為灰綠色鈣質(zhì)頁巖夾深灰色薄層狀—透鏡狀微晶灰?guī)r，厚約35m。其下伏地層為佟家莊組頁巖段灰色薄板狀泥灰?guī)r，上覆地層為佟家莊組頁巖段灰綠色鈣質(zhì)頁巖偶夾灰色薄板狀泥灰?guī)r。含礦巖系多為向NE傾斜的單斜巖層，礦層沿走向和傾向延伸較穩(wěn)定，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，含礦巖系地層產(chǎn)狀50°～65°∠18°～30°。

本次工作共發(fā)現(xiàn)1條礦帶，含徐公硯石的礦化層呈層狀、似層狀或透鏡狀與灰綠色鈣質(zhì)頁巖不等厚互層，在35m厚的含礦巖系中，共賦存礦化層15～25層。每一礦化層厚一般為1～6cm，個別層厚度可達15cm。徐公硯石單層呈似層狀、透鏡狀賦存于礦化層中，單層不連續(xù)，在礦化層中往往斷續(xù)出現(xiàn)。徐公硯石多為自然形扁平石餅，大者直徑30cm，小者10cm，厚一般3～6cm。硯材周邊有呈石乳狀、縱橫交錯和垂直、變幻無窮的石紋，又稱“花芽”。

3 徐公硯石特征

3.1 硯石礦物成分及主要物理特征

徐公硯石的巖石學名稱為微晶灰?guī)r，青灰、暗綠或褐黃色，微晶結(jié)構(gòu)，薄層狀、透鏡狀構(gòu)造，主要由方解石微晶和少量長英質(zhì)砂粒、絹云母、鐵質(zhì)等組成。微晶方解石多呈他形微晶狀，礦物粒徑大小一般為0.004～0.03mm(微晶)，含量85%～95%；長英質(zhì)礦物呈砂礫狀，主要是石英和長石，礦物粒徑多小于0.03mm，粒徑較小很難區(qū)分石英和長石，多呈棱角狀，零星分布，含量1%～3%；絹云母多呈鱗片狀，片徑多小于0.1mm，多呈不均勻條帶狀集合體分布，含量1%～2%；不透明礦物多呈他形粒狀，礦物粒徑大小一般為0.06～0.2mm，少數(shù)呈粉末狀，發(fā)生氧化呈褐色薄膜狀分布在方解石顆粒之間，可能為一些鐵質(zhì)，含量1%～2%。巖石局部發(fā)育脈體，脈體多呈網(wǎng)脈狀，脈體寬為0.02～3.3mm，脈體多充填亮晶方解石，含量2%～8%，偶見有黃鐵礦等金屬氧化物。硯石摩氏硬度為3～4，密度為2.67～2.70g/cm3，具不平塊狀斷口，質(zhì)地細膩。

3.2 徐公硯石的色系和品級

通過野外調(diào)查和硯石市場調(diào)研，徐公硯石既有純色色系，又有共生色系。純色色系主要為灰色、青色、綠色、黃色、褐色；共生色系主要為青灰色、暗綠色、褐黃色等等。徐公硯石的色澤中，以青灰色為主，其他顏色為輔。

徐公硯石因其具自然溶蝕邊而聞名，多為不規(guī)則扁平狀，形態(tài)各異，大多為異形硯。根據(jù)徐公硯石花芽發(fā)育情況、石質(zhì)、塊度、厚度、色差等因素，可將徐公硯石進行大致的品級劃分。

青駝地區(qū)的硯石品級可大致分為特等品、一級品、二級品、三級品4個品級(表1)。

表1 徐公硯石品級分類一覽表

3.3 徐公硯石巖石化學特征

研究樣品采自徐公店硯臺溝坑(XGY01)、石崗嶺坑(XGY02)和柴胡山坑(XGY03)，樣品巖性為深灰色薄層狀—透鏡狀微晶灰?guī)r，巖石致密均一，微晶結(jié)構(gòu)，薄層狀、透鏡狀構(gòu)造。樣品主量元素化學成分分析結(jié)果如表2所示。

表2 徐公硯石樣品的主量元素測試結(jié)果 單位：%

徐公硯石的主量元素分析結(jié)果顯示：SiO2含量的變化范圍為6.49%～9.02%，平均為7.54%；Al2O3含量的變化范圍為1.62%～1.84%，平均為1.70%；TFe2O3含量的變化范圍為1.19%～1.48%，平均為1.37%；CaO含量的變化范圍為46.79%～48.78%，平均為48.06%；MgO含量的變化范圍為0.88%～1.12%，平均為0.99%；K2O含量的變化范圍為0.26%～0.50%，平均為0.35%；LOI含量的變化范圍為38.32%～39.74%，平均為39.05%。

徐公硯石化學成分基本符合石灰?guī)r的一般化學成分[18-19](石灰?guī)r的一般化學成分為CaO占42.61%，CO2占41.58%，MgO占7.90%，SiO2占5.19%，其他氧化物僅占2.72%)。徐公硯石樣品的CaO含量較高，約為48%，而MgO含量較低，不同于普通石灰?guī)r的化學成分。

4 徐公硯石礦床的成因淺析

古元古代以來至震旦紀以前青駝地區(qū)結(jié)晶基底在經(jīng)過造山隆升后，長期處于風化、剝蝕、準平原化作用的風化剝蝕狀態(tài)，為震旦紀的沉積提供了充足的物質(zhì)來源。震旦紀佟家莊期該區(qū)地殼沿現(xiàn)在的沂沭斷裂帶附近被拉開，形成裂陷海槽，迎來首次海侵，海水從南東向北西逐漸侵入。早期水體較淺，處于濱?！獪\海環(huán)境，陸源沉積物豐富，形成了佟家莊組底部砂巖段沉積(礫巖、含礫長英質(zhì)砂巖、石英砂巖及少量頁巖)，中期快速海侵，容納空間進一步增大，構(gòu)造沉降作用加劇，處于半深海環(huán)境，陸源沉積物供應(yīng)不暢，導致了盆地內(nèi)形成相對較饑餓期沉積(黃綠色頁巖)[9-10]，水體中的碳酸鈣在適當?shù)沫h(huán)境條件下沉淀，夾雜在沉積軟泥中，爾后成為頁巖中的微晶灰?guī)r夾層，即徐公硯石最初的物質(zhì)聚集。隨著地殼的升降變動發(fā)生海陸變遷，物質(zhì)聚集反復發(fā)生。

深埋于地下的佟家莊組地層，在中生代發(fā)生的地殼運動中，受到NW向斷裂和NE向斷裂的擠壓變形，發(fā)生破碎，產(chǎn)生節(jié)理、裂隙，部分呈網(wǎng)脈狀，并有后期方解石細脈充填。早侏羅世晚期由于地幔上隆，巖石圈開始處于伸展狀態(tài)，魯中南地區(qū)形成穹隆，長期遭受剝蝕，青駝地區(qū)土門群佟家莊組地層也被逐漸抬升到地表。處于地表或近地表發(fā)育原生層理及次生裂隙的薄層狀微晶灰?guī)r，在地下水的長期循環(huán)、流動和溶蝕作用下發(fā)生不均勻溶蝕，而頂?shù)装妩S綠色頁巖不發(fā)生溶蝕，薄層狀微晶灰?guī)r沿節(jié)理裂隙逐漸溶蝕為大小不等具自然溶蝕邊的不規(guī)則透鏡狀微晶灰?guī)r，即徐公硯石原石。

綜上所述，沂南縣徐公硯石礦床成因類型為沉積型層控礦床，其形成受特定的沉積地質(zhì)環(huán)境和后期溶蝕作用條件的制約。

5 結(jié)論

(1)徐公硯石礦賦存于新元古代土門群佟家莊組頁巖段中，巖性為薄層狀—透鏡狀微晶灰?guī)r，受時代、層位、巖相古地理等控制，為沉積型層控礦床。

(2)通過對硯石花芽發(fā)育情況、石質(zhì)、塊度、厚度、色差等的分析，區(qū)內(nèi)硯石可劃分為兩大色系、四個品級。兩大色系分別為純色色系和共生色系；四大品級分別為特等品、一級品、二級品、三級品。

(3)徐公硯石樣品的主量元素分析結(jié)果顯示，徐公硯石的CaO含量為48.06%；MgO含量為0.99%；SiO2含量為7.54%；LOL含量為39.05%。CaO含量較高，高于普通石灰?guī)r的化學成分。因此，徐公硯石為CaCO3含量較高的碳酸鹽巖。