吉林省江源区松花石及奇石探讨

吉林省江源区松花石及奇石探讨

摘 要：松花石矿赋存在中元古界青白口系南芬组地层中，岩性为含硅质泥晶灰岩，颜色多呈绿色、黄绿色、紫色，因最早发现于松花江流域而得名。江源区为我省松花石矿的主产地，松花石主要用于板材的加工、工艺品的制造等，以其艳丽的色泽，细腻的质地，优美的外形，良好的打磨度倍受市场的欢迎。市场价格与日攀升，特别是在赏玩界的带动下，由松花石所衍生产物“松花奇石”市场渐入佳境。每块奇石价位不菲。

一、松花石矿的区域分布

（一）松花石的成因

松花石形成的古地理环境是浅海相，属较稳定的浅海相沉积，海水搬运来的沉积物中的石英颗粒平行规则排列，构成了松花石的骨架。在浅海中的藻类及菌类的遗骸以细小的微粒，充填到骨架中。海水中的还原环境和陆源的碎屑分解沉积，使得结构紧密。除带有横向、纵向丝状纹理外，一些金属矿物还形成了金线、金星、石眼、使得松花石颜色多样、绚丽，层理刷丝明显。

（二）青白口系南芬组地层在中国的分布情况

青白口系南芬组地层形成于中元古代后期，是处于古陆边缘海陆交替的独特的古地理环境下形成的，在中国是不多见的。从区域上看，吉林省青白口系南芬组岩性组合与辽宁南芬组、蓟县景儿峪组上部、淮南刘老碑组相同，上部均为紫色、黄绿色页岩；中、下部为紫色灰岩、泥灰岩。这四个区该层位中均含微古植物及宏观藻类化石(其同位素年龄为787－862Ma)，在大地构造上分属于华北地台北缘和南缘。从岩相古地理及岩石组合看，其它几个区亦具备“松花石”的形成环境。这种环境中形成的观赏石，在长白山附近及浑江流域叫“松花石”，辽东太子河流域称为“桥头石”。

（三）松花石矿在吉林省的产出现状

吉林省松花石矿主要分布于浑江流域及安图两江地区。目前在通化葫芦套、大安及白山市八道江区的库仓沟等地都发现松花石矿床；虽然在安图县两江地区松花江边上找到了松花石开采遗址，但由于被大面积玄武岩覆盖，含矿层南芬组也是零星分布，不具规模。

据董佩信资料浑江流域南芬组地层厚524米，沉积了17个沉积层，其中只有五层称为松花石，而且大多都在沉积层的下部。从青白口系南芬组剖面可以看出，在浑江向斜构造上，通化境内由于古盆地相对较小，沉积的厚度薄，松花石矿层少。江源区的大阳岔、八道江区的库仓沟一带南芬组厚度最大。从整体上看江源区松花石矿层分布广、层位稳定，矿体规模大。

二、江源区松花石矿床地质

（一）矿体特征

通过地质调查工作，在江源区共发现三处松花石矿产地，分别位于七星泉、外岔沟-爱民五队、小苇塘沟－新开岭一带。三处矿床均赋存在青白口系南芬组下部层位中。其特征如下：

1、七星泉松花石矿

矿体呈层状，单层厚几cm～20cm，近东西向，倾向南，倾角25°～35°。主要由地质观测点及采坑控制，出露宽度100～200米，长1.5公里，最宽处可达300米，松花石主要呈绿色、紫色、黄色，淡绿与紫色相间、黄绿相间等。

2、外岔沟～爱民五队松花石矿

矿体呈层状，单层厚几cm～20cm，最厚可达30cm、南东倾，总体走向北东40°，倾角30°～40°，宽度大约在100～200米，控制长4公里。松花石矿多呈绿色、蛋青色、紫色，有紫绿相间、紫黄相间的木纹石、紫中带绿雨丝等。

3、小苇塘沟-新开岭松花石矿

矿体呈层状，单层厚度一般几cm～20cm，最厚可达30cm、控制长8公里，出露宽度30～100米，最宽可达400米。总体呈35°走向，倾向南东，倾角20°～40°。该松花石矿层中，下部以绿色为主，中部以紫色为主，上部为绿色与紫色互层，并见有紫绿相间、黄中包绿、金眼等。

（二）矿石质量特征

（1）矿石结构

泥晶-微晶结构。

（2）矿石构造

层理构造，条带状构造。

2、矿石成份

（1）矿物成份

主要矿物为微晶方解石，并含有少量粘土矿物、石英等。

（2）矿石化学成份

松花石化学成分详见表1。本表中江源区松花石岩石全分析样品18件，同时列举了董佩信著《大清国宝－松花石砚》中的北京故宫（宫藏）、安图县古采场、白山市八道江区、通化市松花石化学成分全分析结果。对比结果如下：

二氧化硅（SiO2）江源区松花石含量11.27～44.68%，平均25.92%，与白山市八道江区、通化市大体一致，比故宫（29.63%）、安图古采场（30.12%）略低，更易打磨雕琢成形。

方解石（CaO）江源区松花石含量18.51～47.12%，平均33.15%，与白山市、通化市大体一致，与故宫（33.54%），安图古采场（32.25%）基本一致。

Fe2O2、Al2O2、MnO、MgO等成分与故宫、安图古采场相比基本一致。

另外，对江源区松花石矿的放射性及成色微量元素进行了分析。从表1中可以看出：放射性元素U、Th的平均值分别为16.24×10-6、6.55×10-6，与沉积岩普遍含量对比均在本底值，说明江源区松花石没有放射性。成色微量元素分析了Cu、Co、Ni、V、Cr五种元素。其中Cu平均值12.51×10-6，Co平均值为16.45×10-6，Ni平均值为39.28×10-6，V平均值9.61×10-6，Cr平均值13.07×10-6，均没有异常值出现，说明该区松花石的颜色与成色微量元素无关。

（三）物性特征

1、松花石颜色俏丽，层理明显

江源区松花石主颜色为绿色、紫色。颜色从深到浅又可分为褐黑色-紫色-灰紫色-灰绿色-黄绿色-绿色-浅灰色-灰白色等，颜色多样，色彩艳丽，构成了色彩斑斓的纹色。其成因主要有：

（1）在氧化与还原交替的浅海环境中，大量物质的带入带出，形成多物质、多颜色相互沉积。

（2）颜色与Fe离子含量及价位关系密切，一般地说，高价氧化物或氢氧化物时呈紫红色、褐或黄褐色；当在还原条件下，松花石粘土矿物成份中，铁离子有Fe2+和Fe3+两种价态，一般呈现绿色。

（3）松花石常呈多种过度颜色，如灰黄色、黄绿色等等，究其主要原因是松花石常含不等量的有机质，在成岩作用中，有机质因分解而减少，高锰氧化物或氢氧化物常呈泥级质点共存其间，一些带色的微细陆源碎屑也常侵入，是出现过渡色的主要原因。

因此，我们可以认为松花石的颜色与其形成的环境关系极为密切，有时还与其矿物成分有关，成因极为复杂。

松花石具有特有的层理结构，除带有横向、纵向丝状纹理外，一些金属矿物如黄铁矿等形成了金线、金星、石眼，层理刷丝明显。

2、硬度、光泽

松花石的维氏硬度（Vikevs）180.87～196.55，硬度中等。由于质地细腻、均匀，受力效果好，可以从各个角度进行雕琢。由于在不同层理中的成矿物质成分略有差异，水平打磨可以出现不同的水平层理、纹饰，垂直打磨会出现不同的纹理。

松花石的光泽均为油脂光泽，打磨后的松花石动感十足。

3、密度、吸水率

江源区松花石密度一般在2.64～2.74（g/cm3）,平均2.68g.cm3，高于普通岩石（密度平均为2.56g/cm3），用手握之显得厚重沉稳。吸水率一般在0.09～0.53%，平均0.28%，低于普通岩石吸水率（0.60%）。由此而做的松花石砚润色饱墨，是制砚的上佳材质。从化验分析结果看，绿色、黄绿色吸水率低，紫色松花石吸水率相对高些。绿色松花石可成为上乘砚料。

4、抗压强度、冻融压缩强度、防腐能力

江源区松花石干燥压缩强度（Mpa），一般为86.2～227.7Mpa，平均136.4Mpa。抗压强度高于普通岩石（其平均值为100Mpa）。受温度变化影响小，冬季温度低时不影响使用。