简论青金石的成矿特点及勘探找矿要点——宝玉石矿研学札记

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          简论青金石的成矿特点及勘探找矿要点
                    ——宝玉石矿研学札记
                      郑州地象科技有限公司   寇伟

    青金石（英文：lazurite）在中国古代称为璆琳、金精、瑾瑜，青黛等，颜色为深蓝色、紫蓝色、天蓝色、绿蓝色等，通常为集合体产出，呈致密块状、粒状结构。青金石还是天然蓝色颜料的主要原料。
    青金石是碱性铝硅酸盐矿物。通常化学式为[Lazulite，(Na,Ca)8(Al,SiO4)6(SO4,S,Cl)1-2]，其中部分的钠经常为钾所置换，部分的硫被硫酸根、氯和硒所替代。青金石矿石是一种矿物集合体，除含有蓝色的硅酸盐矿物青金石外，还可有黄铁矿、透辉石、方解石、透闪石、云母等矿物，并且其含量还有可能超过矿石中的青金石矿物。青金石为玻璃至油脂光泽，其硬度为5.5左右，折射率N=1.502—1.505，相对密度2.7—2.9。
    青金石矿床的成因类型均为接触交代矽卡岩型。青金石的主要产地分布在阿富汗（萨雷散格矿床）、俄罗斯（小贝斯特拉矿床和斯柳甸矿床）、智利（安第斯山脉Ovalle）、加拿大（巴芬岛南端）等。其中，阿富汗所产的青金石呈深蓝色、天蓝色和浅蓝色，细粒结构或隐晶结构，是世界上历史最悠久最优质的青金石原料产地。其他各地所产青金石伴生矿物较多，颜色一般较浅，质量上逊于阿富汗青金石。
    从网上所能搜集的资料来看，基本上都是介绍青金石的历史、分类、鉴赏等常识性的文章和报道，介绍青金石矿的成矿、矿体、矿床及其勘探采矿等情况的资料确很少。现将搜集到的资料及分析的成果，对青金石矿的成矿特点总结如下：
    1、青金石矿床在矽卡岩矿中所属类型
    矽卡岩泛指由中酸性侵入岩与碳酸盐岩在接触带形成的一套蚀变硅酸盐矿物组合。矽卡岩按矿物成分多划分为钙矽卡岩和镁矽卡岩：钙质矽卡岩是通过交代石灰岩形成的，主要矿物有石榴子石和辉石，有时含有符山石、硅灰石、方柱石、绿帘石、磁铁矿、碳酸盐类矿物和石英。镁质夕卡岩是交代白云岩或白云岩化灰岩形成的，主要矿物有透辉石、镁橄榄石、尖晶石、金云母、硅镁石、蛇纹石、韭闪石、硼镁铁矿、磁铁矿和白云石。从青金石矿所含除青金石以外的矿物质来看，阿富汗萨雷散格、俄罗斯贝加尔湖南部和加拿大芬岛南端的青金石矿床的矿物组合主要为含镁矿物质，应该都属于镁矽卡岩青金石矿床；只有智利的属于钙矽卡岩青金石矿床。
    2、青金石矿体的成矿特点
    按照前苏联的柯尔仁斯基于提出的矽卡岩化作用的接触反应交代理论，矽卡岩的生成是由于两种化学性质不平衡的介质——碳酸盐岩石和铝硅酸盐岩石在高温岩浆期后溶液作用下，通过接触反应交代而生成。当热液沿着碳酸盐岩石和铝硅酸盐岩石接触带运移时，发生了钙向铝硅酸盐岩石方向扩散、而SiO2和Al2O3向碳酸盐岩石方向扩散的双交代作用，形成以某种矿物质为主的矽卡岩带。青金石就是碱性铝硅酸盐矿物，完全符合接触交代成矿的特征。
    3、青金石矿体成分与围岩的关系
    围岩岩性对矽卡岩型矿床的形成有重要影响。石灰岩、白云质灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石以其化学性质活泼、脆性较大、渗透性强和富含CaO 或MgO 而易被交代，在热液的作用下形成各种类型的矽卡岩。由于镁质夕卡岩是交代白云岩或白云岩质灰岩形成的，从青金石矿所属类型来看，阿富汗萨雷散格、俄罗斯贝加尔湖南部和加拿大芬岛南端的青金石矿体的围岩应该是白云质灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石，智利青金石矿体的围岩应该是以石灰岩为主的碳酸盐类岩石。
    4、青金石矿的矿体分布特征
    热液上侵在与围岩的接触面上发生淬火反应、通过交代蚀变作用成矿，若在矿体一侧是热液缓慢冷却之后形成的侵入岩、另一侧是围岩时，侵人岩与围岩的接触关系为整合接触；若是矿体两侧都是围岩、且与邻近的侵入岩非并行关系时，侵人岩与围岩的接触关系为不整合接触。从可查到的资料和图片上来看，仅在阿富汗就都存在这两种接触类型的矽卡岩青金石矿。从花岗岩到结晶较好的青金石、再到结晶差且杂质多的青金石矿及围岩的，属于整合接触型的青金石矿体；两侧均为围岩、矿体形态复杂多变的，属于不整合接触型的青金石矿体。所谓的“老料”和“新料”之分，一是所取得的青金石矿石所属矿体的接触关系类型不同，二是矿石在同一矿体中所处的部位不同，即在淬火反应中距离热液的远近及条件不同所形成的，淬火结晶好的就是“老料”或“熟料”，淬火结晶差的就是“新料”或“生料”。
    5、不同青金石矿的矿物组成及特点
    由于矽卡岩青金石的成矿特点和影响因素的多样性，热液内矿物质成分差异较大，成矿方式有扩散与渗滤两种明显不同的作用形式，成矿围岩的岩性也各不相同，导致各地的青金石矿石的结构构造多种多样，有块状构造、浸染状构造、条带状构造、晶洞构造等，所含青金石和其它矿物质的成分及含量各不相同。阿富汗巴达赫尚的青金石为细粒和隐晶结构，矿石中青金石含量占25—40%，其它主要为透辉石和方柱石，黄铁矿含量很少，是世界上质量最好的青金石。俄罗斯滨贝加尔南部青金石属于扩散与渗滤两种作用下分别在大理岩体形成的带有青金石颗粒及其堆积体的矽卡岩矿体，矿物成分中青金石约为36%，其它为透辉石、金云母、方解石、白云石、黄铁矿等，质量较好。加拿大巴芬岛青金石矿是在透辉石、斜长石和金云母共生的斑点-侵染状青金石成矿带中形成的矿巢和透镜状杂青金石体，青金含量约为42%，但所含其它矿物质较杂，青金石色调及品质不一。智利安第斯山脉的青金石，一般含有较多的白色方解石并常带有绿色色调，价格较便宜。
    在巴达赫尚省的科克恰河流域的山脉中，有多个青金石矿，其中最古老最有名的矿区位于Sar-e-Sang村落附近，当地人将几个矿硐命名为MADAN 1—5。只是这里能够采到的优质青金石越来越少，十年前大约还能采到50%，现在能够采到的恐怕不到10%了，剩下的都是价值很低的垃圾料。因此，若是要在阿富汗拯救采掘殆尽的青金石矿，首先要进行卓有成效的地质勘探工作，找到新的青金石矿体、成矿带，根据探明的实际储量，再谋求以恰当的方式开发青金石矿产资源。
    根据以上总结的青金石矿成矿特点，提出在青金石产区勘探找矿的要点：
    1）在现有矿区、矿点进行详细勘查，查明青金石成矿带、地质条件、矿体规模、矿石构成及品位等情况。虽然青金石矽卡岩以复杂的多矿物成分为特点，但都是因热液与围岩发生淬火反应、在接触面通过交代蚀变作用形成的，根据重结晶后形成的矽卡岩与围岩及侵入岩有着明显的区别，进入矿硐内勘查即可一目了然。
    2）垂直于现有青金石矿带上进行多剖面探测，点间距可以设定为1米，查明现有矿体的形态、厚度、倾角及延伸情况。一是搞清楚现有矿体的分布、走向，看看深部是否还有矿；二是将剖面图与矿硐内矿脉对照分析，掌握青不同品位（成熟度）、不同层次青金石矿脉在剖面图上反映的测值大小；三是根据已知矿体情况及探测剖面图，建立在该区域勘探找矿的分析模式和研判模型。
    3）在现采掘殆尽的矿区开展详细勘探工作，按照原有找矿物探设备的技术水平和阿富汗国家地质勘探的能力，在地形复杂陡峭不平的山区很难开展有效的物探工作，只能顺着原有矿体前行及向下开采，对于矿体的分布形态、长度、深度等情况缺乏整体性的认知。在现有矿体基础上向两端进行延展性勘探，全面掌握现有矿体的真实情况，搞清楚现有矿体在深部和两端究竟还有多少余矿可供开采，这是在矿区范围开发青金石矿的最简单、最经济的做法。
    4）接触交代型矽卡岩形成的青金石矿床与大范围内的地质构造运动有关，其成矿地质环境一是要有热液上侵形成的侵入岩地层，二是要有古生代以来的碳酸盐岩地层做围岩，只有在两者的接触面上或近处构造内才能形成矽卡岩。虽然以这种接触面为成矿带的长度较大，但由于各种地质因素不均衡的原因，非金属矽卡岩型矿床大多规模不大、矿体连续性较差。因此，可以已有矿床、矿点为基础开展地质勘查工作，通过现有青金石矿体的分布形态和走向，查明其所在成矿带整体分布情况，沿成矿带逐段布设探测剖面进行勘探找矿工作。
    5）由热液与围岩作用形成的接触交代型矽卡岩，其成矿构造主要取决于所在区域的断裂构造。从以往众多案例分析可知，往往是在大规模的主断裂带内成矿的不多，而大多是在主断裂带两侧的次级断裂上形成各种类型的成矿带。因此，要根据现有青金石矿床所在成矿带的地质构造环境及位置，在大范围内勘查寻找类似断裂构造带，分析选择靶区进行初步勘探查找工作。

    参考文献
[1]青金石，快懂百科词条
[2] 扶修锋等，青金石产地探源，自然科学史，2006（3）
[3] 田建涛等，矽卡岩成因及成矿作用研究进展综述，工程论坛，2005（23）
[4] 寇伟,寇通. 对于矿脉、矿体、矿床及找矿的初步认识， [J]工程技术，2020(4)
[5] 寇伟，寇通，热液“淬火”变晶成矿喻说——兼论矿脉在MT-VCT成像剖面图上的物性反映，工程技术，2020(7)
[6] 腾民强，寇通，初论金属矿成矿特点与物探找矿方法，工程技术，2021(7)

    （郑州地象科技有限公司愿与在国外有勘探找矿项目的公司合作，应用自研生产的MT-VCT大地电磁镜像测深法找矿仪共同开展找矿业务。所用探矿仪的探测深度为800米，400米之上的纵向分辨率为20cm、400—800米为50cm，单测点采集数据时间1分钟。）

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