绩溪县洪坑板岩砚石矿的岩性、成分、物理化学性能特征分析.pdfVIP

第2 3 卷第2 期 2 0 1 3 年 6 月 安徽地 质 Ge o lo g y o f An h u i V0 I _ 2 3 No 2 J u n e 2 0 1 3 文章编号： 1 0 0 56 1 5 7( 2 0 1 3 )0 2 1 0 85 绩溪县洪坑板岩砚石矿的岩性 成分 物理化学性能特征分析 程金华 ，马冬 ( 1华东冶金地质勘查局屯溪地质调查所，安徽黄山2 4 5 0 0 0 ；2安徽省地质矿产勘查局3 2 6 地质队，安徽安庆2 4 5 0 0 0 ) 摘要：赋存于中元古代大谷运组上段地层中的绩溪县洪坑板岩类砚石，通过与歙砚石 一歙县龙头石 及江西龙尾石、九江石、大畈石、玉山石的物理化学参数测试资料对比分析，歙砚石其原岩均为泥砂 质构造沉积岩，但岩性、成分、物理化学性能特征存在一定差异，与歙砚石一龙尾石属于不同成因机 制的砚石。 关键词：砚石矿 ；板岩；成分；物理化学性能；绩溪县 中国分类号 ：P 6 1 9 2 2 7 文献标识码 ：A O引言 砚 是研 墨和掭笔 的用具 ， 与笔 墨纸合称文房四宝。砚石即制砚之 石。好砚加上精工制作 ， 便成为具 有收藏价值的艺术品。以其独特的 实用和收藏价值， 历来受到众多人士 的青睐。中国板岩砚石资源十分丰 富， 主要产于1 O 亿年前形成的江南 古陆上面覆盖的一套区域变质岩系 中， 以端砚石 、 歙砚石为代表。本文 主要对歙砚石一绩溪县洪坑板岩砚 石的特征进行分析、 研究( 包括岩性 、 成分 、 物理机械 l 生 能等基本特征的研 究 ) ， 通过与歙县龙头石及江西龙尾 石 、 九江石、 大畈石 、 玉山石的物理化 学参数测试资料对比分析， 从而得出 洪坑地 区板岩砚石质量好 于其他板 岩类砚石 ， 但纹饰 、 色泽及雕琢 I生能， 尚不及龙尾石的初步结论。 1砚石岩性特征 洪坑砚石( 以下简称“ 洪坑石” ) 的岩石类型都为板岩类， 按其岩性划 分为三种类型 ： 灰黑色板岩砚石 ， 灰 黑色含粉砂质板岩砚石， 灰黑色斑点 千枚状板岩砚石 。矿物成分主要为 绢云母、 绿泥石 、 石英， 其次为石英粉 砂 、 酸陛斜长石 、 金属硫化物( 黄铁矿 为主 ， 少量闪锌矿) 、 有机质 ， 一些砚 石中还可见细小的黑云母 、 绿帘石。 1 1 灰黑色板岩砚石 矿物成分 ： 绢云母 ： 细小鳞片状 ， 长0 0 1 5 0 0 3 mm， 厚 0 0 0 2 0 0 0 3 mm， 半定向 排列 ， 含量 5 5 一 5 7 。 绿泥石 ： 细小鳞片状， 粒状， 粒度 以0 0 2 mm为主 ， 半定 向排列 ， 含量 5 一1 5 。 石英 ： 细小粒状 ， 粒度 0 0 0 5 0 0 3 ra m， 分 布均 匀 ， 含 量 1 0 2 0 。 钠长石： 细小粒状 ， 粒度0 0 0 5 0 0 3 m m， 分布均匀， 含量 5 。 变余石英砂： 粒状， 磨圆度不一， 粒度O 0 3 0 0 6 m m为主， 星散状分 布， 含量 1 5 。 有机质： 呈粉末状分散分布， 或 收稿 日 期：2 0 1 3 0 1 0 7 作者简介：程金华 ( 1 9 6 1 一 ) ， 男 ， 高级工程师，现主要从事矿产地质勘查及技术管理工作。 聚集成 小条带状 ， 定 向分布 ， 含量 2 4 。 金属硫化物 ： 以黄铁矿为主 ， 少 量为闪锌矿， 它形晶， 星散状分布， 含 量 l3 。 矿石具显微粒状鳞片变晶结构 ， 矿物粒度 N a ：O， C a O较少 ， 属 于特纳( T u r n e r ) 变质岩五大化学类 型中的富铝系列， 其相应的原岩为 泥质沉积岩及部分 中性凝灰质岩 。 这些特征决定了此类变质岩的最主 要矿物组合为绢云母 、 绿泥石、 黑云 母 、 石英 以及少量酸I生斜长石。 ( 4 ) 洪坑石均有F e S 存在， 镜下 鉴定显示 ， 这些砚石都含有 3 以下 的黄铁矿 ， 黄铁矿特征为细小它形 晶， 星散状分布， 为原岩成分经重结 晶而成 。黄铁矿分布与原岩性质有 关 ， 灰黑色板岩 、 含粉砂质板岩的原 岩为灰黑色泥岩 、 含粉砂质板岩 ， 沉 积形成于波基面 以下 的陆棚环境 ， 水深、 安静 、 还原条件 ， 有机质聚集 ， 易形成 细分散状 黄铁矿 、 白铁 矿 。 这些矿物经低温变质作用 ， 重结晶 为粒度不 大 、 它形 的黄铁矿 晶体 。 灰绿色岩性 中有机质含量低 ， 原岩 成岩阶段不富含 H： S ， 不利于黄铁矿 形成 ， 变质 后 黄 铁矿 含 量就 比较 少。也反 映了三类岩石 的原岩形成 于适于硫化铁矿物形成的还原 、 封 闭、 滞 留的沉积环境。 将洪坑 三类砚石 的 S iO 、 A 1 O 平均值作比较， S i O ： 含量： 含粉砂质 板岩砚石高于板岩砚石， A 1 ： O ， 含量 则相反， 斑点千枚状板岩介于两者 之 间。表明石英质矿物 ( 石英和石 英砂 ) 在含粉砂质板岩砚石 中的含 量要高于在板岩砚石 中的含量 ， 而 绢云母 的含量则相反。 根据岩石的化学成分计算出其 尼格里系数值然后投影到 ( a l f m) 一 ( c+ a lk ) 对 S i图上 ( 图 1 ) ， 结果全部 投影点落在泥质沉积物与砂质沉积 物之间的砂泥质沉积物 区， 说 明变 质原岩为沉积岩。 3 砚石的物理机械性能 3 1 颜色和光泽 洪坑石主要呈灰黑色 ， 黑色 ， 有 些砚石 中夹有灰 绿色 的微 层和条 带 。遇水或潮湿情况呈青黑色 ， 色 素主要是有机质致黑色 ， 其次是绿 泥石， 为暗绿色， 两者结合显示出歙 砚独特的灰黑色( 青黑色) 。灰黑色 板岩 ， 含粉砂质板岩砚 石的板理面 呈现弱丝绢光泽。灰黑色斑点千枚 状板岩为明显的丝绢光泽。 3 2 密度和硬度 亨 立 I 喜 洪坑 石 密度 在 2 7 2 22 7 5 2 g cm 之 间( 表 2 、 图 2 ) ， 大于世界各地 所产板岩密度 2 7 0 g cm ， 板岩砚石 密度 在 2 7 2 2 2 7 4 5 g cm 间 ， 平 均 为 2 7 3 5 g cm 。含粉砂质板岩密 度 在 2 7 3 2 7 4 g cm 间 ，平 均 为 2 7 3 4 g cm 。 斑 点 千 枚 状 板 岩 ( G1 0 6 8 ) 密度 最 大 ， 为 2 7 5 2 g cm 。 砚石的密度除了与其紧密程度有关 外， 主要决定于其矿物组成， 砚石的 密度主要与绢云母和石英( 包括石 英粉砂 ) 的含量有关。绢云母 的密 度 为 2 7 72 8 8 g cm ， 大 于 石英 的 密度 2 6 5 g cm ， 也就是说 ， 绢云母含 量与砚石 的密度呈正相关关系 ， 而 石英则相反 。绢云母在板岩砚石中 的含量为 5 5 7 5 ， 大于在含粉 砂 质 板 岩 砚 石 中 的 含 量 4 0 图例= 一 洪坑砚石 -：_围岩 = 一 其他砚石 ( 1 龙尾石 2 大畈石 3 九江石 4 龙头石 ) 图 1 ( a l+ f m)一( c+ a 1 k ) 对 s i图解 F i g 1( M + f m) 一 ( c+ a lk ) v s S i d ia g r a m 表2 砚石的密度和硬度 Ta b le 2 De n s it y a n d h a r d n e s s o f a n in k s t o n e 第 2 3 卷 第2 期 程金华，等：绩溪县洪坑板岩砚石矿的岩性、成分、物理化学性能特征分析 1 1 1 6 5 ， 而石英( 包括石英粉砂) ， 则相3 3 吸水性 反 ， 在板岩砚石 中的含量为 1 3 2 7 ， 在 含 粉 砂 质 板 岩 的 含 量 为 2 5 一 4 0 ， 可 推测板 岩砚 石密度 大于含粉砂质板岩砚石密度， 测试 结果也证 明了这点。 砚石 摩氏刻划硬度均在 3 。 H5 。 之 间 ( 表 2 )， 维 氏 硬 度 在 1 9 2 7 64 4 7 3 4 k g mm 之 间。 板 岩 砚 石 摩 氏 计 算 硬 度 在 3 9 2 一一 4 9 9 间， 平均值4 3 5 。含粉砂 质板岩摩 氏计算硬度在 4 6 2 5 1 6 间 。平均值 4 8 8 ， 相对 于板岩砚石 硬度要高。 在歙砚硬度一密度 图释 中( 图 2 ) ， 洪坑石 、 龙头石 ( 大谷运石 ) 、 九 江石 ， 均位于世界板岩密度线之 上 。密 度 值 介 于 2 7 22 7 6 5 g cm 之间 ， 摩 氏硬度 ( 维 氏硬度换算值 ) 介于 3 85 2 之间 ， 即B区范围内。 而江西龙尾石 、 大畈石的密度、 硬度 则与上述砚石有明显差异 ， 以摩 氏 硬度 小于 4 5 ， 密度 大于 2 7 6 5 g cm 。 ( 有文献报道最高可达2 9 0 g cm 。 ) 。 即落人 A区范围内。 从化学成分来看 ， 其原岩均为 泥砂质构造 ( 图 2 ) ， 鉴 于上述特征 及岩石岩性特征 的差异 ， 推测 以龙 尾石为代表 的千枚状板岩砚石 和 以龙头石为代表的板岩砚石 ， 可能 存在不同的成因机制 ， 洪坑板岩砚 石是弱变质弱变形的物质 ， 龙尾石 是弱变质强变形的产物。 说明 ：1 、A 龙尾石 ；2 、 B 龙头石 区：3 、 摩 氏硬度值系根据 维氏 硬度值 ( 维氏压惟 压人硬度测定 法 ) 通过计算公 式t g , g t 而成 ： 4 、密度测试 单 位 ：桂林矿产地 质研究院 ； 5 、硬鹰测试单位 ：桂林矿产地 质研究院。 金牛场 到溪 + 茗堂庵 龙头石 ( 大各运) 九江石 龙尾石 大胖石 图2 歙砚硬度一密度图解 F ig 2 Ha r d n e s s d e n s it y d ia g r a m o f t h e 1 ne lnKS t One 洪坑 石 由于变 质程 度不 是很 高， 原生的岩石孔隙并没有完全封 闭 ， 砚石还具有一定的吸水性。 对 洪 坑石 进行 了吸水性 测定 ( 表 3 )， 灰 黑 色 板 岩 吸 水 率 为 0 1 9 ， 灰 黑 色含粉砂 质板 岩吸水 率 为 0 0 5 一0 2 5 ， 与江 西 婺 源 砚 山的龙尾砚 0 1 2 江西玉山干坑 罗纹砚 O 1 l相当， 略小于与其他 歙砚砚石 ， 如歙县双河口吸水率为 0 0 2 0 3 7 ， 歙县渔案吸水率为 0 3 3 ， 这 与灰黑色板岩 、 灰黑色含 粉砂质板岩岩石结构微细、 变余石 英粉砂含量较少有关， 岩石结构均 匀 、 石质细腻， 其矿物成分聚结紧 密， 所以不吸水 ， 不透水。 4 结论 绩溪县洪坑砚石矿赋存于中 元古代大谷运组上段地层 中， 岩 石 类 型都 为 板 岩类 ， 变 质原 岩 为 沉积岩 。 ( 1 ) 按岩性特征划分 为三个类 型 ： 灰黑色 板岩砚 石 ， 灰黑 色含粉 砂 质 板 岩砚 石 ， 灰黑 色 斑 点状 板 岩砚 石 ， 灰 黑 色板 岩 砚 石 和灰 黑 色含粉砂 质板 岩砚石 是在水 动力 条 件 比较稳 定 ， 相 对 还 原环 境 下 形 成 ， 并 经 过 区域 浅 变质 作 用 改 造 的产物 。灰 黑色斑点 状板岩 砚 石 ， 为 区域 浅 变质 和 热接 触 变 质 作用叠加改造的产物。 ( 2 ) 洪坑地 区板岩砚石密度在 2 7 2 22 7 5 2 g cm 。 之 间 ， 大 于世 界 各地所产板岩密度 2 7 0 g cm 。 ； 砚石 摩 氏刻 划 硬度 均 在 3 。 H5 。 之 间 ， 维 氏 硬 度 在 1 9 2 7 64 4 7 3 4 k g m m 之间 ， 其 中： 板岩砚石摩氏 计算硬度在 3 9 2 4 9 9 间， 平均值 4 3 5 。含粉 砂 质板 岩 摩 氏计 算硬 度 在 4 6 25 1 6间 。平 均值 4 8 8 ， 相对于板岩砚石硬度要 高。 ( 3 ) 洪坑地区板岩砚石与歙县大 谷运砚石( 龙头石) 及江西龙尾石 、 九 江石、 大畈石、 玉山石的测试资料对 比分析， 歙砚石其原岩均为泥砂质构 造沉积岩， 但岩陛、 成分、 物理化学性 能特征存在一定差异 ， 江西龙尾石 、 大畈石为浅变质强变形的千枚岩类 表 3 砚石的吸水率对比表 T a b le 3 C o mp a ri s o n o f w a t e r a b s o r p t io n o f i n k s t o n e s 分析编号 野外编号 砚石名称 岩石名称 砚石产地 吸水率( ) 0 7 0 4 2 9 0 1 4 G 1 0 6 0 洪坑砚 灰黑色含粉砂质板岩 绩溪金牛场 0 0 5 O 1 0 5 B T 4 一 D K1 1 洪坑砚 灰黑色板岩 绩溪金牛场 O 1 9 8 G1 0 6 4 2 洪坑砚 灰黑色含粉砂质板岩 绩溪到溪 0 1 2 91 0 B T 1 洪坑砚 灰黑色含粉砂质板岩 绩溪到溪 0 0 7 0 0 9 1 1 1 2 T C 0 1 洪坑砚 灰黑色含粉砂质板岩 绩溪到溪 0 1 1 0 1 9 1 3 B T 3 一 D K 8 洪坑砚 灰黑色含粉砂质板岩 绩溪到溪 0 2 5 8 3 5 0 1 7 8 Xl- 1 2 龙尾砚 含粉砂板岩 婺源砚山 0 1 2 8 1 1 5 歙砚 含粉砂板岩 休宁县前坦 0 1 6 8 3 5 0 1 6 77 3 X1 1 7 歙砚 含粉砂板岩 歙县双河口 0 0 20 3 7 8 4 5 O O O 91 O 苏 X1 X 2 歙砚 含粉砂板岩 歙县苏川 0 0 2O 1 7 8 3 5 0 1 7 9 X1 一 l3 歙砚 含粉砂板岩 歙县渔案 0 3 3 8 4 5 o 0 0 6 8 岔X1 歙砚 含粉砂板岩 歙县岔口 0 0 2O 3 2 1 1 东X1 歙砚 含粉砂板岩 歙县洽河 0 O 7 引用1 9 8 2 年安徽省地质局3 3 2 地质队编制的 安徽省徽州地区砚石普查报告 ( 下转P 1 1 5 页) 第 2 3 卷 第2 期 祁轶宏 ，等：因子分析与地统计学在化探数据分析中的应用 l1 5 地质 与勘探 ， 2 0 0 3 ， 3 9 ( 3 ) ： 1 4 3 】 刘少 明， 母 丽娟用化探 方法在 黑龙江砂 宝 斯金矿 区找矿 的效果f J 1 黄金地质 ， 2 0 0 2 ， 8 ( 2 ) ： 4 1 4 7 【 4 J 成秋 明多重分形与地质统计学方 法用 于勘 查地球化学异常空间结构和奇异性分析 f J 地球科学一 中国地质大学学报， 2 O O l， 2 6 ( 2 ) ： 1 61 1 6 4 【 5 肖斌， 侯景儒 归来庄金矿床综合化探金异 常 的地 质统计 学研 究叨 北 京大学学报 ： 自 然科学版 ， 2 0 0 0， 3 6 ( 4 ) ： 5 3 1 5 3 8 6 】 姚 玉增 ， 金成洙 ， 肖向军因子分析在辽 南卧 龙 泉地 区化 探次 生晕 异常 优 选 中 的应 用 【 J 】 物探 与化探 ， 2 0 0 5 ， 2 9 ( 1 ) ： 1 01 2 7 】 张玉恒， 刘应平， 张海 因子分析在化探上的 应用一 以 四川九 龙县 李伍 预 测 区为例 J 四川地质 学报 ， 2 0 1 2 ， 3 2 ( 1 ) ： l1 21 1 5 8 侯景儒 ， 黄竞先 地质统计学及其在矿产储 量计算 中的应用【 M 】 北京： 地质出版社， 1 9 8 2： 1 1 9 3 9 K r i g e ， D A s t a t i s t ica l a p p r o a ch t o s o me b a s i c min e e v a lu a t io n pr o b le ms o n t h e W it wa t e r o u n d J J C h i m Mi n S o c S o u t h -A f r i ca ， 1 9 51 ， 5 2 ： 1 1 93 9 1 0 Ma t h e r o n ，G P r in ci p l e s o f g e o s t a t i s t i cs J E co n o mi c g e o l o g y ， 1 9 6 3 ， 5 8 ( 8 ) ： l1 2 4 6 1 1 张长波， 李志博， 姚春霞等 污染场地土壤重 金属含量的空间变异特征及其污染源识别 指示意义 J 土壤， 2 0 0 6 ， 3 8 ( 5 ) ： 5 2 6 5 3 3 1 2 王政权 地统计学及在生态学中的应用【 M 】 北京： 科学 出版社 ， 1 9 9 9 ： 1 1 9 7 1 3 】 张仁铎 空间变异理论及应用【 M 】 北京： 科学 出版社， 2 0 0 5 ： 1 1 8 8 1 4 伊燕平， 卢文喜， 辛欣等 因子分析法在金泉 工业园区地下水水质评价中的应用【J 中 国环境监测， 2 0 1 2 。 2 8 ( 1 ) ： 1 0 1 2 1 5 E 庆杰， 马民涛 因子分析在环境科学与环 境工程中的应用 J 】 北京工业大学学报 ， 2 0 0 0， 2 6 ( 增刊) ： 7 27 6 Applica t ion of f act or a na lys is a nd ge os t at is t ics t o g eoche mica l dat a an al y s is QI Y i- h o n g ， L I Xia o - h u i2 , HUO L i- x in ( 1 Mi n e r a lRe s e r v e s As s e s s me n t Ce n t e ro fAn h o iP r o v in ce ， He f e i， An h u i2 3 0 0 0 1 ， C h i n a ； 2 S ch o o l o f Re s o u r ce s a n dEn Hmn me n t ME n g i n e e rin g ， He f e i U n iv e iCyo f T e ch n o lo g y , H e f e i， A n h u i2 3 0 0 0 9 ， C h n a ) Ab s t r a ct ： Ba s e d o n s o il g e o ch e mica l d a t a of t h e To ng li n g mi ni n g ca mp， t his pa p e r o b t a i ne d t h e in f o r m a t io n o f a n u mbe r o f ma j o r f a ct o r s f r o m t h e g e o ch e mica l d a t a u s in g f a ct o r a n a l y s is 。 a n d ma d e s p a t ia l v a r ia t io n a n a ly s is f o r e a ch ma j o r f a c t o r a n d i n t e r p o la t io n s t u d y u s in g g e o s t a t is t ic me t h o d ， in d ica t in g t h a t e a ch ma j o r f a ct o r a cq u i r e d f r o m f a ct o r ana l y s is co r - r e s po nd s t o d iffe r e n t o r e f o r m i n g i nf o r ma t io n， a n d co mb in e d u s e o f f a ct o r an a ly s is ， g e os t a t is t i c an a l y r s is a n d i n t e r p o la t io n m e t h o d ca n b e R e r d is p l a y t h e s p a t i a l d is t r ib u t io n t r e n d o f e a ch ma j o r f a ct o r s co r e and i t s co r r e l a t i o n wi t h k n o w n mi n e r a li z a t io n in form a t i o n， f u r t h e r s e r vi n g me t a llo g e n ic pr o g n o s is an d min e r a l e x pl o r a t io n Ke y wo r d s ： g e o s t a t is t ics ； f a ct o r a n a ly s is ； s oi l； g e o ch e mis t r y； T o n g lin g ( 上接 P 1 1 1 页) 砚石。以密度大、 硬度适中均优于其 他已知的歙县砚石。而以洪坑为代 表的其他砚石 ， 包括龙头石 、 九江石 ， 属于浅变质弱变形的板岩类砚石密 度相对较低， 硬度分布较分散 。说明 龙尾石 、 洪坑石属于两类不同成因机 制的砚石。 ( 4 ) 洪坑石从成 矿条件及工艺 性能与歙县龙头石 、 江西九江石基 本相 同。比较而言 ， 洪坑 地区板岩 砚 石石质 细腻 、 结 构均匀 、 硬度适 中 ， 要好于其他板岩类砚 石。但 与 婺源“ 龙尾石” 相比， 从纹饰 、 色泽及 雕琢性能 ， 尚不及龙尾石。 参考文献 ： 1 贺 同兴 ， 等 变质 岩岩 石 学 M 北 京 ： 地 质 出版 社 1 9 8 8 2 】刘宝琚 沉积岩石学 M 】 北京： 地 质出版 社 1 9 8 0 。 3 安徽 省 地矿 局 3 3 2队 七都 幅 H 5 O E 0 1 2 O 1 8 歙 县 幅 H5 0 E 0 1 3 0 1 8大 阜 幅 H 5 0 E 0 1 3 0 1 9 1 ， 5 万 区域地 质调 查报 告【 R 】 1 9 9 6 4 安徽 省地 质矿 产局 安徽 省 区域 地 质 志 M 】 合肥： 安徽科技出版社， 1 9 8 7 【 5 华东 冶 金 地勘 局屯 溪地质调 查所 安徽省 绩溪县 洪坑地 区( 金 牛场 、 到溪 矿段 ) 板岩 砚石矿普查地质报告 R 2 0 0 7 Lit h o lo g y， co mpo s it io n a n d p h y s io ch e mical pe r f o r ma n ce o f t he Ho ng ke n g s la t e inks t one depos it ， Jixi Count y CHENG Jin-hua ， MA Dong 。 ( 1 T m L i G e o lo g ica l S u r v e y , E a s t c b in a Me t a llu r g ica lB u r e a u o f G e o lo g y a n dE x p lo r a t io n ， Hu a n g s h an ， Aa hni2 4 5 0 0 0 ， C h i n a i2 N o 3 2 6