李玉娟

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福建 福州 350013)

田黃享譽(yù)國內(nèi)外，被尊稱為“石帝”，是福建壽山石中最為珍貴的品種，素有“一兩田黃三兩金”之說。田黃主要產(chǎn)于福建省福州市壽山村高山下壽山溪里及兩側(cè)的水田里，因呈現(xiàn)濃烈黃色而得名。由于田黃在印章石中的獨(dú)特地位，眾多學(xué)者開展了諸多的研究工作[1-14]。研究表明，田黃的礦物組成主要為地開石、珍珠石以及少量伊利石，以地開石為主。任磊夫[1]最早通過XRD測試及紅外光譜研究認(rèn)為，田黃凍成分主要為珍珠石，銀裹金田黃是純色半透明的地開石包裹著金黃色的凍狀珍珠石，田黃是珍珠石與地開石呈不同比例的混合物；劉云貴等[10]通過XRD、紅外光譜和拉曼光譜測試，認(rèn)為田黃有地開石質(zhì)、珍珠石質(zhì)與伊利石質(zhì)。關(guān)于田黃顏色研究的主要觀點(diǎn)認(rèn)為是：Fe3+致色，為次生色；武新逢等[4]認(rèn)為 Fe3+是壽山溪南北兩側(cè)壽山石的主要致色離子；李平等[7]認(rèn)為田黃的黃色是在酸性溪水作用下形成的褐鐵礦均勻分布所致；劉云貴等[11]通過LA-ICP-MS和全鐵化學(xué)分析表明Fe3+致田黃呈黃色，電子順磁共振測試表明Fe離子在田黃中以游離態(tài)存在，認(rèn)為是壽山地區(qū)的水田環(huán)境中鐵(氫) 氧化物吸附于田黃的層狀硅酸鹽礦物顆粒表面而呈黃色。除礦物和顏色以外，田黃還具有石皮、蘿卜絲紋和紅筋(格)等鑒定特征，有的學(xué)者認(rèn)為“蘿卜絲紋”的礦物成分是地開石、伊利石或是硫磷鋁鍶石，但總體研究表明蘿卜絲紋在成礦過程中形成，非次生形成[7,11]。

清代毛奇齡《后觀石錄》(1)高兆.觀碌.清康熙七年(1667年).提出“三坑”分類法，“以田坑為第一，水坑次之，山坑又次之”，而田黃即是田坑石的典型代表，而壽山石中的高山石類、芙蓉石類等屬于山坑石。用地質(zhì)語言來說，山坑石類是原生礦，而田坑石類屬于次生礦。顯然，田坑石來源于山坑石，沒有山坑石就沒有田坑石。盡管前人對(duì)田坑石中珍品田黃開展了眾多的研究工作，但主要集中于田黃的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及致色原因等，關(guān)于其地質(zhì)成因的論述或過于粗略模糊，交代不清，或是強(qiáng)調(diào)其次生成因，本末倒置。筆者團(tuán)隊(duì)長期在壽山地區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查和研究工作，本文中試圖從地質(zhì)作用與成礦特征來討論田黃形成的獨(dú)特性，闡明其形成條件及形成過程。

1 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)概況

壽山-峨嵋早白堊世火山噴發(fā)盆地(以下簡稱壽山盆地)位于中國東部浙閩粵火山活動(dòng)帶的中部，福安-平和火山噴發(fā)帶中北段，戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造東北緣。壽山火山盆地平面形態(tài)呈不規(guī)則狀，盆地長軸總體呈北東向展布，長約25 km，寬6～18 km不等，總面積約220 km2(圖1)。

盆地地層為早白堊世小溪組，以盆地型式疊置于下伏晚侏羅世南園組火山巖之上，由一套陸相的淺灰、紫紅色火山碎屑沉積巖及灰白、淺灰、灰紫色酸性火山巖組成，區(qū)內(nèi)未見其與上覆地層直接接觸，總厚度大于1 200 m。壽山盆地火山作用強(qiáng)烈，火山巖相發(fā)育齊全?？苫謴?fù)和圈定Ⅴ級(jí)古火山機(jī)構(gòu)27個(gè)，其中破火山3個(gè)、錐狀火山2個(gè)、穹狀火山3個(gè)、火山噴發(fā)中心19個(gè)?；鹕絿姲l(fā)物相互疊置，火山機(jī)構(gòu)以鑲嵌式或串殊式空間組合樣式為主?；鹕綑C(jī)構(gòu)進(jìn)一步組合為峨嵋、貴洋、貓頭山、高山、剃刀山、旗山、黃巢山、天牛山、金山頂?shù)然鹕饺?。Ⅴ?jí)古火山機(jī)構(gòu)主要沿北西向呈串殊狀產(chǎn)出。其中山仔瀨-東雁、壽山-峨嵋兩條北西向斷裂尤為重要，壽山-峨嵋斷裂由金獅公山、柳坪、虎口-猴柴譚等壓(扭)性斷層組成，各斷層平面呈右行斜列，剖面呈疊瓦狀?？傮w上，區(qū)域斷裂具有“北東向控盆(壽山盆地)、北西向控巖(火山巖)”的特點(diǎn)[15-19]。

壽山盆地是中國東部晚中生代火山巖區(qū)重要的非金屬礦產(chǎn)分布區(qū)，盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的具有經(jīng)濟(jì)意義的礦產(chǎn)主要有工業(yè)用葉蠟石、明礬石及工藝用壽山石(礦物組合包括高嶺石族多型礦物地開石、珍珠石、高嶺石及葉蠟石、伊利石，工藝用，以下統(tǒng)稱“壽山石”)等。

壽山石按產(chǎn)出狀態(tài)和位置、質(zhì)地和顏色等劃分，品種繁多不下百余種；壽山石按照礦物組成進(jìn)行分類相對(duì)簡單，高天均等[2]將其分為地開石型、地開石-葉蠟石型和葉蠟石型；湯德平等[20]按代表性產(chǎn)地及礦物，將壽山石分為田黃石類、高山石類、芙蓉石類和汶洋石類，高山石類以高嶺石族礦物(地開石、珍珠石和高嶺石)為主要礦物，芙蓉石類以葉蠟石為主，汶洋石類以伊利石為主，田黃石類則是以地開石、珍珠石和伊利石為主要礦物，與高山石類礦物組成相似。

依據(jù)成礦作用，壽山石成礦一般認(rèn)為與火山熱(氣)液作用有關(guān)，屬于內(nèi)生礦床。依據(jù)成礦方式和產(chǎn)出的差異，又可進(jìn)一步分為熱液交代型、熱液充填型及熱液交代-充填型。

2 高山火山構(gòu)造特征及控礦條件

高山錐狀火山是壽山-峨嵋早白堊世火山噴發(fā)盆地中比較知名的Ⅴ級(jí)火山構(gòu)造，位于火山盆地的中部。圍繞該錐狀火山產(chǎn)有壽山石中的精品—高山石類(原生礦)，此外它還是田黃石類(次生礦)的主要物質(zhì)來源，是田黃的母礦(圖2)。次生礦是由原生礦經(jīng)分化、剝蝕、搬運(yùn)等作用而來的，因此對(duì)原生礦—高山石類的成礦地質(zhì)條件研究尤其關(guān)鍵。

2.1 高山火山構(gòu)造特征

高山錐狀火山總體受區(qū)域上壽山-峨嵋斷裂控制，平面形態(tài)呈北西向展布的不規(guī)則橢圓狀，長軸約4 km，短軸約2.5 km，面積約10 km2。東北側(cè)、南東側(cè)與717.4高地、芙蓉山等2個(gè)火山噴發(fā)中心相鄰，西北部被旗山破火山的噴發(fā)物所覆蓋，西南部為貓頭山穹狀火山的噴發(fā)物所覆蓋。由小溪組中段的酸性火山碎屑巖組成，主要出露巖性為淺灰、灰紫、紫紅色流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含角礫酸性粒狀碎斑熔巖等，厚度大于710 m。

該錐狀火山的火山巖相有碎屑流堆積相、空落堆積相和火山通道相。碎屑流堆積相的流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r呈環(huán)狀分布于火山中心的內(nèi)部，空落堆積相的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r呈扇形分布于錐狀火山的外部，火山通道相的含角礫酸性粒狀碎斑熔巖僅見于高山山頂?；鹕阶灾行南蛲庖来螢榛鹕酵ǖ老嗟暮堑[酸性粒狀碎斑熔巖、碎屑流堆積相的流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、空落堆積相的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，巖性呈環(huán)狀、半環(huán)狀分布，產(chǎn)狀整體圍斜內(nèi)傾，傾角20°～35°?；鹕酵ǖ罏楹堑[酸性粒狀碎斑熔巖，平面狀態(tài)為近圓狀，直徑100 m。

高山錐狀火山環(huán)狀斷裂和放射狀斷裂非常發(fā)育，主要發(fā)育兩組環(huán)狀斷裂和七條放射狀斷裂。環(huán)狀環(huán)裂控制次生石英巖化帶，其圍繞高山錐狀火山呈環(huán)狀展布，環(huán)狀次生石英巖化帶直徑約1.5 km；放射狀斷裂延伸0.5～2.0 km，其收斂端指向匯集與高山錐狀火山中心部位，在放射狀斷裂中盛產(chǎn)脈狀的高品質(zhì)壽山石(高山石類)。

該火山活動(dòng)表現(xiàn)為酸性巖漿強(qiáng)烈爆發(fā)，早期表現(xiàn)為普林尼型噴發(fā)為主，形成分布火山外圍空落堆積相的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，晚期表現(xiàn)為噴氣式噴發(fā)為主，形成了火山中心周圍碎屑流堆積相的流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，由于巖漿房中氣液的大量逸出，殘余的巖漿無力噴出地表而堵塞火山通道，形成火山通道相的含角礫酸性粒狀碎斑熔巖。其后，殘存的火山氣液沿火山斷裂帶或火山通道活動(dòng)，形成火山熱液蝕變。

2.2 控礦條件分析

2.2.1 火山構(gòu)造條件

火山構(gòu)造對(duì)礦床的定位控制特別重要，火山噴發(fā)盆地、破火山等與長期活動(dòng)的基底斷裂復(fù)合部位往往控制了壽山礦田和礦床。而中心式火山機(jī)構(gòu)的環(huán)狀、放射狀斷裂，或者是二者的交匯部位是壽山石成礦的有利地段，往往控制了礦體的產(chǎn)出與分布。

在高山礦區(qū)，高山石類礦體主要位于高山錐狀火山的火山通道或近火山通道的環(huán)狀、放射狀斷裂部位，容礦次生石英巖體在空間分布上都與火山構(gòu)造密切相關(guān)。高山礦區(qū)的環(huán)狀斷裂控制的次生石英巖化帶，其圍繞高山錐狀火山呈環(huán)狀展布，環(huán)狀次生石英巖化帶直徑約1.5 km,放射狀斷裂延伸0.5～2.0 km，其收斂端指向匯集與高山錐狀火山中心部位，主要發(fā)育7組方向的放射狀斷裂(圖1)，高品質(zhì)的高山石主要充填于放射狀斷裂之中，高山西坡的幾十條礦脈受北西向斷放射狀斷裂控制，走向?yàn)楸蔽?，多?0°～30°，傾向南東，傾角60°～80°，寬度1～30 cm，多呈張扭性，斷續(xù)延伸幾十米或百米以上；高山南坡為受北西向放射狀斷裂控制的礦脈，走向300°～320°，傾向北東，脈寬10～20 cm，膨脹處可達(dá)30～60 cm。高山東部東側(cè)可見東西向放射狀斷裂控制的一組礦脈，脈寬10～20 cm。在坑頭一帶，礦脈也受北東向的放射狀斷裂控制，總體以北東向?yàn)橹?，脈寬1～50 cm，礦石呈灰黑色、灰白色，透明度好。

1.第四系殘積層；2.旱白型世小溪組中段；3.殘積層；4.流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r；5.流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r；6.含角礫酸性粒狀碎斑熔巖；7.流紋巖；8.壽山品種石產(chǎn)地；9.水系；10.高速公路；11.公路；12.壽山火山噴發(fā)盆地范圍；13.硅化/黃鐵礦化；14.葉蠟石化/伊利石化；15.明礬石化/地開石化；16.高嶺土化；17.產(chǎn)狀；18.正斷層；19.正斷層(剖面)；20.斷層； 21.地質(zhì)界線；22.巖相界線；23.巖性界線；24.剖面線圖1 福州高山錐狀火山的火山構(gòu)造巖相圖及實(shí)測剖面圖Fig.1 Lithofacies map and measured profile of volcanic structure of Gaoshan conical volcano from Fuzhou

2.2.2 火山巖性巖相條件

前已述及，高山錐狀火山由小溪組中段組成，火山巖相以碎屑流堆積相、空落堆積相為主，次為火山通道相。碎屑流堆積相的流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r呈環(huán)狀分布于火山中心的內(nèi)部，空落堆積相的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r呈扇形分布于錐狀火山的外部，火山通道相的含角礫酸性粒狀碎斑熔巖僅見于高山錐狀火山的中心，地貌上處于高山山頂。從火山巖相來看，普林尼型火山活動(dòng)最為強(qiáng)烈，碎屑流堆積相、空落堆積相有利于次生石英巖化的發(fā)生，火山通道相是熱液上升的通道，是熱液活動(dòng)最強(qiáng)烈的地方，流體作用規(guī)模較大和時(shí)間較長。相較于其它如溢流相流紋巖等熔巖、涌流相泥巖更有利于熱液交代。

高山錐狀火山總體巖石組合類型相對(duì)簡單，為酸性的流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r-晶屑凝灰?guī)r等火山碎屑巖組合，該類巖石是形成壽山石的理想巖石組合類型：一是這類酸性火山碎屑巖富硅、富鋁，蝕變后易形成次生石英巖與高鋁系列礦物組合；二是這些酸性火山碎屑巖具(熔結(jié))凝灰結(jié)構(gòu)，由火山灰膠結(jié)相對(duì)疏松、孔隙度較高、其中的裂隙發(fā)育和滲透性好。因此有利于成礦溶液的流動(dòng)和循環(huán)，可以更好地促進(jìn)水-巖反應(yīng)。

2.2.3 蝕變礦化特征

酸性或中酸性(以酸性為主)火山巖在受到熱氣液作用之后常產(chǎn)生蝕變巖石，該類巖石常以次生石英為主，伴生礦物富集可形成葉蠟石、高嶺石、伊利石、明礬石、紅柱石等礦床，這些類型的礦床屬高鋁非金屬礦床系列，是典型的次生石英巖石組合。次生石英巖化不同蝕變礦物組合構(gòu)成蝕變礦物相。

高山礦區(qū)主要蝕變主要有硅化、地開石化、明礬石化(圖2a)、黃鐵礦化(圖2b)，局部葉蠟石化、伊利石化等。高山礦區(qū)礦脈及蝕變?cè)诖怪狈謳в忻黠@的特征：下部的地開石礦物主要為無色-白色-灰黑色，部分含有黃鐵礦顆粒而呈灰白-灰黑色，黃鐵礦十分細(xì)小，以呈點(diǎn)狀分布在地開石基體之間(圖2c,樣品號(hào)D8004-1)；在高山上部地開石礦物為白色-紅色-黃色，部分含赤鐵礦等呈紅色。明礬石蝕變多見于高山的頂部，明礬石肉眼呈淺紅色，隱晶質(zhì)，干涉色為二級(jí)藍(lán)綠色，以脈狀產(chǎn)出，沿火山斷裂充填(圖2d,樣品號(hào)D8002-2)；黃鐵礦多見于高山底部，則以團(tuán)塊狀產(chǎn)出，在偏光顯微下，黃鐵礦為他形粒狀結(jié)構(gòu)。視域內(nèi)礦物(圖3)幾乎全為明礬石,半自形板狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)，干涉色為二級(jí)藍(lán)綠色-紫紅色。

高山礦區(qū)以硅化、地開石化為主，蝕變礦物組合為硅化+地開石化，但在接近于火山通道相(火山中心)出現(xiàn)了明顯的明礬石化(高硫型)，蝕變礦物組合為硅化+地開石化+明礬石化?？傮w由火山中心向外圍表現(xiàn)為由中高溫的明礬石蝕變相向中溫地開石相的蝕變礦物組合及分帶特征。此外，蝕變與火山斷裂的關(guān)系也相當(dāng)密切，沿環(huán)狀或放射狀斷裂，其中的蝕變相對(duì)較強(qiáng)，主要由蝕變巖石組成，原巖的面貌已完全改變，這是在面狀蝕變的基礎(chǔ)上，又沿?cái)嗔训木€狀蝕變疊加。這些蝕變巖石實(shí)質(zhì)上就是壽山石(高山石類)。

圖3 蝕變標(biāo)本D8004-1(a)、D8002-2(b)及顯微特征Fig.3 Altered specimens D8004-1(a),D8002-2(b)and microscopic characteristicsa.反射鏡下金屬礦物為黃鐵礦， + 100×；b.明礬石共生，干涉色二級(jí)藍(lán)綠色-紫紅色的為明礬石， + 40×

2.3 礦床成因

(1)物質(zhì)來源。從高山石類的礦體產(chǎn)狀、礦石特征及蝕變礦物分帶等特征來看，高山石類與眾多的壽山石礦床一樣，成礦原巖主要為上述的酸性火山碎屑巖。在次生石英巖化蝕變帶中，巖石雖經(jīng)強(qiáng)烈的硅化、地開石化等蝕變作用，但往往還殘(保)留有火山碎屑巖的原生結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，火山碎屑巖石是形成高山石類的主要“礦源層”。此外，在高山礦區(qū)中，還有較多的黃鐵礦、明礬石等礦物出現(xiàn)，組合為硅化+地開石石化+黃鐵礦、硅化+地開石化+明礬石化等地開石相-明礬石相。

(2)水的來源。根據(jù)對(duì)高山地開石的氫氧同位素的測定，從H-O同位素組成看，δD介于-68%～-64%，δ18介于5.2%～6.6%[14]，以大氣降水為主的循環(huán)地下水是成礦熱液中介質(zhì)水的主要來源。

(3)成礦過程。早白堊世時(shí)期(約1.3億年)，高山錐狀火山大規(guī)?；鹕阶饔弥螅捎诖罅繋r漿噴發(fā)而使巖漿房騰空，致使火山塌陷而形成破火山(口)，火山周圍產(chǎn)生放射狀、環(huán)狀斷裂系統(tǒng)。大氣降水沿火山通道、斷裂等構(gòu)造滲流循環(huán)。早期，較高溫的氣水作用階段，在酸性還原環(huán)境下火山噴氣S2開始與水作用形成H2SO4，并交代淋濾火山碎屑巖，并形成黃鐵礦、明礬石及少量的葉蠟石等高硫蝕變礦物；晚期，循環(huán)熱液向圍巖逐漸擴(kuò)散，溫度下降，并消耗H+使pH升高，轉(zhuǎn)化微酸性氧化環(huán)境。于是，這種富含水和鋁離子的微酸性成礦熱液蝕變交代酸性火山巖，形成了地開石。與此同時(shí)，由于K+、Na+、Ca2+淋失，SiO2等帶出而伴隨有硅化蝕變。高山火山機(jī)構(gòu)有別于壽山地區(qū)其他火山機(jī)構(gòu)，中心式火山強(qiáng)烈噴發(fā)，火山斷裂裂隙發(fā)育，后期熱液蝕變多次反復(fù)交代，因此出產(chǎn)礦石質(zhì)量好，透明度高，結(jié)晶程度高，多見各種凍石。

3 田黃成因討論

3.1 原生優(yōu)質(zhì)高山凍石是基礎(chǔ)

高山錐狀火山中心是壽山主峰，是壽山石主要品種高山石類的主要產(chǎn)區(qū)。圍繞高山礦區(qū)(錐狀火山中心)產(chǎn)出的知名品種有荔枝、坑頭、雞母窩、瑪瑙、太極、大洞、大健洞、水洞等十余種，本質(zhì)上均是產(chǎn)于錐狀火山的放射狀斷裂中。這些高山石類有不同的命名方式，一部分直接以礦洞為名，如太極頭、荔枝凍、雞母窩高山石等，而大部分則根據(jù)色澤、紋理和質(zhì)地的不同特征而取名，以色澤命名者如紅高山、黃高山、紅黃高山、烏姆高山、白高山石等，以紋理和質(zhì)地命名者如朱砂紅、桃花紅、瑪瑙紅高山石等。高山石中還有少量結(jié)晶體，依據(jù)其不同的特征分別名為：高山晶、高山凍、天藍(lán)凍、牛角凍、環(huán)凍高山石等。

高山石主要礦物為地開石[2,13,20-30]，在雞母窩等品種還可見珍珠石。從副礦物特征上來看，高山石主要分為含鐵和不含鐵兩種類型，而含鐵類型又分為含黃鐵礦類型(還原鐵)和含針鐵礦、赤鐵礦(氧化鐵)兩種類型?？宇^石牛角凍中則有大量灰黑色微粒黃鐵礦存在，為含黃鐵礦類型代表[26]；朱砂等紅色品種的高山石可見大量微粒針鐵礦、赤鐵礦礦物[29]，為含針鐵礦、赤鐵礦類型代表。在高山石中含鐵礦物與地開石等粘土礦物為共生關(guān)系，F(xiàn)e離子對(duì)高山石的致色起到關(guān)鍵的作用。

高山石類，特別是高山錐狀火山西北側(cè)到坑頭出產(chǎn)的高山石類如坑頭石、荔枝凍、太極頭等，是田黃的物源，即所謂的山坑石與田坑石之分(類似于和田玉的山料與籽料)，可以說，沒有高山石就沒有田黃。一些學(xué)者[2]將田坑石歸為外生風(fēng)化沉積型礦床，但究其本質(zhì)是內(nèi)生作用加上次生作用的結(jié)果，是由原生礦經(jīng)分化、剝蝕、搬運(yùn)等作用而來。因此，田黃的品質(zhì)、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等與高山石密切相關(guān)。優(yōu)質(zhì)田黃來自于優(yōu)質(zhì)的高山石，前人研究認(rèn)為田黃的礦物組成主要為地開石、珍珠石，及少量黃鐵礦等，但以地開石質(zhì)為主，這與高山石類的礦物組成完全一致。這種礦物組成和品質(zhì)特征可以與同受次生作用影響的壽山牛蛋石、溪蛋石(葉蠟石質(zhì))等快速鑒別。

3.2 地形及保存條件

如上所述，高山石類，尤其是高山錐狀火山西北側(cè)到坑頭一帶的坑頭石、荔枝凍、太極頭等高山石類品種，在風(fēng)化剝蝕、重力崩塌和流水作用下，沿著北部山坡向下匯入到溪流之中(壽山溪)，這就形成了所謂的田坑石。因此，地形及保存條件對(duì)田黃的形成也至關(guān)重要。

已知的田黃主要產(chǎn)于壽山溪溪溝和兩側(cè)的水田中。從地形上看(圖1)，發(fā)源于高山錐狀火山往北有兩條小的溪流，東側(cè)的稱之為坑頭溪，西側(cè)稱之為大段溪，二者匯合后稱之為壽山溪。西側(cè)的大段溪因切割較深，地形較陡，沉積物易于被流水沖蝕而難以保存，溪底及兩側(cè)均出露小溪組的火山巖石。而東側(cè)的坑頭溪溝底及兩側(cè)沉積物(圖4)堆積。此后，壽山溪由壽山村外洋繞過，沿曲地下來，與從旗山發(fā)源的大洋溪交匯。兩溪交匯之處有一塊巨石，溪面驟然變窄，水流湍急。田黃石產(chǎn)區(qū)按照沿溪流沉積及兩側(cè)地形情況劃分為上坂田、中坂田、下坂田等。

上坂田，又稱溪田，指壽山溪上游的坑頭溪段，兩側(cè)為低山丘陵，為狹長的山間谷地，坑頭溪總體呈北西向展布，上部靠近坑頭。坑頭溪地形坡度0°～5°左右，水流速度較快，水質(zhì)清澈，河道以第四系沖洪積砂礫石層為主，厚數(shù)米至十余米不等，礫石分選、磨圓較差。上坂田主要來源為坑頭的礦脈，崩落和掩埋距離最短，因而保留坑頭石的特征，多棱角，透明通靈，顏色偏嫩而清淡，帶有蘿卜絲紋理，有黃鐵礦晶體的殘留等。田黃中的白田和銀裹金田黃出自上坂。

中坂田是坑頭溪之下到大洋溪交匯處這一段的水田，稱壽山溪。中坂田位于溪流的中段周邊區(qū)域，該處地勢平坦，河道突然變寬，為相對(duì)開闊的山間盆地。盆地由第四系沖洪積、沖積物組成，可分上、下兩層，上層厚約2～3 m，從上到下可進(jìn)一步分為泥質(zhì)層(耕作層)(厚約20～30 cm)、細(xì)砂礫石層、中砂礫石層、粗砂礫石層，砂礫石層厚度變化較大，礫石分選中等，磨圓較好，上層是現(xiàn)在田黃主要開采層；下層厚度較大，未見底，主要為礫石、卵石層，鮮有田黃在該層發(fā)現(xiàn)。該段第四系堆積物的厚度、結(jié)構(gòu)等與上坂田有較大差異，礫石的分選、磨圓較上坂田好。從地形上看，高山西側(cè)和北側(cè)崩塌的礦脈經(jīng)大段溪與坑頭溪共同匯聚掩埋于此，可能礦脈有西側(cè)的雞母窩礦洞和北側(cè)太極頭、荔枝凍以及坑頭(圖1)。其中出產(chǎn)田黃由于搬運(yùn)距離較上坂田更遠(yuǎn)，因而磨圓度更高，顏色石質(zhì)溫潤，這里出產(chǎn)的田黃質(zhì)溫潤，色澤穩(wěn)重，蘿卜絲紋理清晰，許多經(jīng)典的田黃就產(chǎn)于此，如黃金黃田黃、枇杷黃田黃、桂花黃田黃，田黃凍石、金裹銀田黃。

圖5 高山石和田黃樣品：a.白色高山石；b.淡黃色高山石；c.田黃Fig.5 Gaoshan stone and Tianhuang samples：a.White Gaoshan stone；b.Light yellow Gaoshan stone；c.Tianhuang

上坂和中坂是田黃主要出產(chǎn)地，到碓下的水田為下坂田，因土質(zhì)黝黑，所產(chǎn)田黃表皮有一層黑皮，如黑田，下坂田流經(jīng)距離更遠(yuǎn)，田黃少見。

在田黃的形成過程中受撞擊、摩擦、水蝕等作用，原生礦發(fā)生解體、棱角圓化，有雜質(zhì)裂隙的礦石容易發(fā)生崩開與剝蝕，保留下來往往石結(jié)構(gòu)緊密，結(jié)晶程度高的高品質(zhì)礦石。壽山石硬度低，如經(jīng)歷長距離的搬運(yùn)和撞擊則使得壽山石粉身碎骨，這就使下坂田田黃少見，而高山下相對(duì)開闊的地形條件，有利于礦石迅速掩埋。在部分田黃中有發(fā)現(xiàn)黃鐵礦顆粒[7]，黃鐵礦顆粒存在是高山坑頭石的典型特征，可見部分坑頭礦脈崩塌，經(jīng)過短距離搬運(yùn)埋藏是田黃形成的重要的因素。在高山石多見紅色品種而在田黃少見紅色品種，可見高山上部稍遠(yuǎn)距離搬運(yùn)則可能導(dǎo)致壽山石風(fēng)化和解體。經(jīng)過短距離的搬運(yùn)后，使得礦石棱角圓化，并迅速掩埋下來，后不斷受到流水滋潤，從而成就了田黃。如果未被掩埋地開石等礦物則發(fā)生高嶺土化，在高山剖面上就可見；掩埋后因位于潛水面以上的原生礦及殘、坡積礦石如未受到流水作用，鐵質(zhì)沁染作用就不能持續(xù)。因此地形條件以及流水作用是形成田黃重要的因素。大多數(shù)次生作用形成的掘性石，如鹿目田、牛蛋石、溪蛋石等除了自身品質(zhì)不同于高山石類之外，外部地形、搬運(yùn)距離和保存條件不同，水巖作用程度遠(yuǎn)不如高山，因此與田黃品質(zhì)有明顯差異。

3.3 致色因素討論

田黃有黃色、紅色、白色、黑色等不同顏色，其中最尊貴的是黃色，民間大致將枇杷黃、黃金黃、橘黃視為上品，桂花黃、雞油黃為中品；熟栗黃、桐油黃、蜜黃為普品；皂黃等為下品(圖5)。田黃的顏色已有眾多研究，武新逢等[1]認(rèn)為Fe3+是田黃的主要致色離子；李平等[7]認(rèn)為是由于壽山溪水呈酸性，褐鐵礦均勻分布所致而呈黃色；劉云貴[10]通過ICP-MS和EPR測試表明田黃的黃色為游離態(tài)鐵化合物引起。鐵離子進(jìn)入粘土礦物吸附膠結(jié)在層狀硅酸鹽礦物晶粒上，從而形成次生色。因?yàn)檫@些層狀硅酸鹽礦物顆粒非常細(xì)小，這些鐵礦物不斷向粘土礦物顆粒內(nèi)部擴(kuò)散移動(dòng)，直至內(nèi)部形成均勻的次生黃色。

前已述及，高山礦區(qū)蝕變主要有硅化、地開石化、明礬石化、黃鐵礦化，特別是在坑頭可見大量黃鐵礦蝕變，黃鐵礦風(fēng)化后形成易溶于水含鐵礦物，這些易溶于水的含鐵礦物隨著流水作用流入溪中或田間，靜水條件下含鐵的溪水顏色則呈紅褐色(圖6)，這是田黃中Fe離子的來源。這些Fe離子則在水作用不斷滲透地開石礦物顆粒層間，根據(jù)滲透程度程度從弱到強(qiáng)可以形成白田、金裹銀、黃色等品種。由此可見，田黃的黃色主要為次生色。

圖6 坑頭溪靜水(a)和流水(b)野外實(shí)景圖Fig.6 The field view of still water (a) and running water (b) of Kengtou Creek

4 結(jié)論

(1)高山錐狀火山是壽山-峨嵋早白堊世火山噴發(fā)盆地Ⅴ級(jí)火山構(gòu)造，該錐狀火山由碎屑流堆積相、空落堆積相和火山通道相火山碎屑巖組成，火山環(huán)狀斷裂和放射狀斷裂發(fā)育，酸性火山碎屑巖和火山斷裂是形成高山石類的主要成礦因素；高山礦區(qū)蝕變礦物組合為硅化+地開石化、硅化+地開石化+明礬石化，總體由火山中心向外圍表現(xiàn)出由中高溫的明礬石蝕變相向中溫地開石相的蝕變礦物組合分帶特征。

(2)高山石類，特別是高山錐狀火山西北側(cè)到坑頭出產(chǎn)的高山石類，如坑頭石、荔枝凍、太極頭等是田黃的物源，優(yōu)質(zhì)的田黃來自于優(yōu)質(zhì)的高山石，原生優(yōu)質(zhì)高山凍石是形成優(yōu)質(zhì)田黃的基礎(chǔ)。

(3)壽山開闊平坦的地形條件與水流作用對(duì)田黃形成及品質(zhì)提升起到重要作用。田黃黃色形成與易溶于水含鐵礦物密切相關(guān)，而這些易溶于水含鐵礦物來源于與高山火山機(jī)構(gòu)廣泛發(fā)育黃鐵礦化。

本項(xiàng)目得到福建地勘科研費(fèi)項(xiàng)目的資助，是項(xiàng)目組工作的成果，項(xiàng)目過程中陳潤生教授級(jí)高級(jí)工程師給予了指導(dǎo)，林敏高級(jí)工程師，楊仲工程師，湯建榮工程師在論文撰寫過程給予的幫助，中國壽山石館瞿恒陽主任和黃應(yīng)強(qiáng)的野外提供了幫助，在此一并表示感謝。