翡翠矿床成因

翡翠矿床的成因机制探讨

摘要：本文总结了世界上各地区翡翠矿床的地质特征，评述了国内外前人的翡翠成因观点和假说，指出各种翡翠成因假说都具其局限性。本文通过全面深入的理论研究，提出翡翠矿床成因是多样性的。因此在解释不同地区翡翠矿床成因时，应该结合翡翠本身结构和各地的实际地质特点，采用不同的假说模型，才能成功的解释各地区翡翠成矿机理。

关键词：翡翠；成因；成矿机理

绪论：

翡翠由于受到中华民族传统玉文化的影响，博得“玉中之王”的美称，并且其产地稀少，更为其增添了一道神秘的面纱。翡翠的主要产地是缅甸，其次是日本、俄罗斯、哈萨克斯坦、美国和危地马拉等，其中缅甸占世界总产量的95%以上，而且缅甸是惟一出产高档优质翡翠的地区。翡翠以其诱人的绿色,历来受到国人的喜爱,需求量一直居高不下。然而,时至今日,具有商业开采价值的翡翠原生矿却仅在缅甸境内有发现。因此,对翡翠原生矿床成因机制的深入研究不仅具有现实意义,也具有深刻的理论研究价值。虽然针对这一课题国内外有不少学者都作了研究,然而基于不同的资料及对资料的不同理解,各学者提出了多种成因模式,至今没有一个令人信服而公认的解释。因此,本文拟通过对翡翠矿床成因研究历史的简短回顾, 综合分析总结各家观点,并分别指出这些模式中存在的问题,提出本人自己的观点。

1. 翡翠的矿物学特征

1.1翡翠的矿物组成

翡翠是由多晶和隐晶质的复杂矿物集合体构成，其主要组成矿物为硬玉，钠铬辉石、绿辉石，次要矿物有角闪石族、长石族、非晶质等矿物，副矿物有锆石、石榴石、磷灰石和绿帘石等，还可能存在一些金属矿物和表生矿物等

[1]。

表1：翡翠的矿物组成

1.2翡翠矿石的结构

翡翠矿石结构较为复杂,是翡翠矿石形成过程中复杂成矿地质作用的综合反映。近年来陈志强(1995)、奥岩(1997)、欧阳秋眉(2000)对翡翠结构进行了研究,其类型基本相同。杨尽等根据组成矿石的矿物颗粒大小、形态特征及空间上的分布特征,再结合成矿的物理化学条件及成矿作用,将缅甸翡翠矿石结构划分为以下类型[8]：

表3：翡翠矿石的结构

2.翡翠的产地及其主要地质特征

2.1翡翠的主要产地

世界上已知的翡翠矿床产地极少,仅发现于缅甸西北部帕敢硬玉岩带(包括Longkin和Tawmaw)、日本的Kotaki地区和Oosa-cho、美国加州的San

Benito、俄罗斯的PolarUral和Pay-Yer地块、哈萨克斯坦Nea

Balkhash的北部地区以及危地马拉的Motagua断裂两边[3]。

2.2各产地地质特征

俄罗斯的卡什卡拉克翡翠矿体—硬玉岩体出现于博鲁斯超基性岩体(长150 km，宽5~15 km)的西南部，该超基性岩体与西萨彦岭寒武纪早期巨大的蛇绿岩套有关。在有翡翠出现的地区，分布着大鳞片状叶蛇纹石岩，该蛇纹石岩被一些脉状钠长岩、绿泥石叶蛇纹石岩、钠沸石岩和硬玉岩岩体所切穿

[10]。缅甸纳莫翡翠原生矿体产于北部雾露河中段的纳莫坑口内，矿体呈透镜状侵入于蛇纹石化超基性岩中，翡翠矿体的围岩为蛇纹石化橄榄岩,在侵入接触部位的围岩常发育有强烈的片理化、糜棱岩化,局部有小褶皱,接触带附近的围岩中可见混染现象。矿区内蛇纹石化橄榄岩又侵入在具强烈褶皱的透闪石绿泥石片岩以及具有明显片理化的绿钠闪石云母片岩[4]。缅甸帕敢硬玉矿体产于蛇纹岩化橄榄岩和角闪石橄榄岩内,硬玉质量较好的地段退色现象明显。度冒矿体的剖面显示一定的对称带状特点,从矿体向两侧为钠长石岩—蚀变角闪片岩—弱硅化蛇纹岩—蛇纹岩化橄榄岩,蚀变带内有花岗岩脉侵入。哈萨克斯坦境内的伊特穆隆德翡翠矿床产于伊特穆隆德——秋尔库拉姆蛇绿岩带西侧的混杂岩中，该矿床中的翡翠产于伊特穆隆德-秋尔库拉姆蛇绿岩构造带的混杂岩中,以一种无根的滚圆状包体或岩块形式出现,大小从几米至几十米,以白色翡翠为主体,少量的黑色、绿色及杂色品种[7]。

3.现存翡翠矿床成因模式假说

3.1岩浆学说

岩浆学说认为翡翠是酸性熔融体在高压条件下侵入到超基性岩中的脱硅产物。例如，Lacraix(1930)认为缅甸翡翠矿石是在高压条件下侵入到超基性岩中的残余花岗岩浆发生脱硅作用的产物[18]。M.拉克鲁瓦(1930)等人认为:翡翠是在高压条件下,酸性熔融体(残余花岗岩浆)侵入到超基性岩中与之作用失去了二氧化硅,富集了镁、钙、铁和铬,从而形成了具有接触反应边缘(角闪石、绿泥石)的带状翡翠钠长石岩[9]。E.格别林(1965)认为翡翠只是形成岩体的花岗岩浆脱硅的中间反应产物

[3]。张良钜（2004）研究了缅甸纳莫翡翠原生矿体，认为该地区的翡翠矿床是围岩超基性岩浆结晶演化后期分异出的富钠碱性岩浆在后期构造应力作用下侵位于早先形成的蛇蚊石化超基性岩中并逐步结晶演化形成的[2]。崔文元等认为翡翠是由来源于地幔硬玉质硅酸盐原始岩浆结晶形成,相当于含水硬玉组成的硅酸盐熔融体,是一个略贫Si的碱性岩浆,有别于过去拉克鲁瓦提出的花岗岩浆脱硅而形成翡翠的岩浆成因说[5]。

3.2变质学说

变质学说认为翡翠是在区域变质作用时原生钠长石分解为硬玉而形成或者认为是在板块碰撞产生的压扭性应力和低温作用下,钠长石先变形成变质程度较低的蓝闪石片岩,进一步变质成硬玉而成。例如，W.P.罗弗(1955)认为翡翠矿体都是在区域变质时原生钠长石分解为硬玉和石英而形成的:NaAlSi3O8=NaAlSi2O6+SiO2[3]。奥岩认为翡翠矿床是在板块碰撞过程中，在压扭应力和低温作用下，由钠闪石变成蓝闪石片岩，然后由蓝闪石进一步变质形成的。欧阳秋眉（2000）认为翡翠是一种特殊的变质岩，是在一定温度和较高压力条件下，经过变质结晶作用形成的，在其形成之后可能还发生了不同类型的后期改造[17]。欧阳秋眉经过深入研究还得出翡翠的原岩是蛇绿混杂岩中的浅色组分(斜长岩、花岗岩和角斑岩等),在高温高压条件下经过去钙长石化或钠长石化作用后形成钠长石岩,

然后钠长石分解形成翡翠。这种观点跟W.P.罗弗的变质成因观点是比较类似的，均认为

翡翠是由钠长石分解成硬玉和石英形成的[1]。

3.3交代学说

交代学说认为翡翠是在高温高压作用下在超基性岩的溶液中交代形成。例如，柯尔仁斯基(1953)提出双交代成因：翡翠是由于花岗岩类岩石与超基性岩发生接触交代作用形成的,因而产出在花岗岩类岩石与超基性岩的接触带上[11]。多勃列佐夫等(1964)提出:翡翠是花岗岩类岩脉和淡色辉长岩类岩脉,在1.2GPa

~1.4GPa压力下,并在钠的化学势高的热水溶液作用下发生交代作用而形成的[9].

欧阳秋眉（2000）提出翡翠中存在交代结构，而且交代结构多半形成在变质结晶作用之后，是在叠加变晶结构之上的结构，并且与流体的交代作用有关[17]。

3.4小结

可以看出，国内外学者对翡翠矿床的成因机制观点主要有三种：岩浆学说、变质学说、交代学说。其中，M.拉克鲁瓦、崔文元、张良钜等人支持岩浆学说；E.格别林、欧阳秋眉、W.P.罗弗等人支持变质学说；多勃列佐夫、柯尔仁斯基等支持交代学说。

4.翡翠研究新思路

4.1翡翠中包裹体的研究

W.Htein(1995)等发现缅甸硬玉中的固体包裹体有硬玉、黄铁矿、金红石等[15]。崔文元(2000)等通过对翡翠两相、多相流体包裹体进行激光拉曼测试,得出硬玉硬玉是由含H2O和CH4富Na贫Si的硅酸岩熔融体结晶而成，这种熔体来自上地幔

[5]。彭卓伦(2002)通过傅立叶红外光谱对包裹体测试,同样得出流体包裹体为H2O和CH4及子矿物硬玉，并发现了锆石包裹体,在一定意义上可以作为熔体来源的指示剂,锆石的定年也能为确定翡翠形成的地质年代起重要的作用,从而更好地解释缅甸翡翠的成因问题[6]。张位及(2002)继承了翡翠的熔体成因,认为缅北地区首先是超基性岩的入侵,其后是翡翠(硬玉)熔浆的入侵,最后是钠长岩浆的入侵,并指出纯橄岩→硬玉岩(翡翠)→钠长岩的演化过程符合鲍温反应系列[4]。麦智强(2003)也发现了翡翠中的熔融包裹体及两相、三相包裹体[13].

张位及、彭卓伦、崔文元等人通过对翡翠中流体包裹体的研究，合理地解释缅甸翡翠矿床的地质特征，给后续研究者提供了一个研究翡翠成因的新思维，但没有成功解释熔体来源问题。

4.2变质深熔观点

李兆麟(2001)提出变质深熔的概念，翡翠矿床的物源应该是多样性的，可以是岩浆成因、变质成因或者交代成因形成，成功的解释了熔体来源问题。严格的说来，熔体学说并不是一种新的翡翠矿床成因观点，而是一种研究翡翠成因的一种新思维，通过对翡翠中流体包裹体的研究来揭示翡翠的成因机制[12]。于波通过对前人资料的深刻综合研究，也认为把包裹体的方法用于翡翠成因研究之后提出的熔体成因的观点比较合理[16]。

5.各种成因假说的局限性

岩浆学说认为翡翠是在高压条件下，酸性熔融体与超基性岩作用失去二氧化硅富集了镁、钙、铁和铬从而形成了具有接触反应边缘的带状翡翠钠长石，其矿体特征应为花岗岩浆中心结晶的岩石→翡翠→反应边缘(角闪石、绿泥石)→围岩,显然这种模式无法解释翡翠矿体成条带状对称分布的特征。变质学说认为翡翠是由钠长石分解为硬玉和石英而形成的，但这种反应必然使矿体体积变小而产生各种空隙,而从现实中的翡翠的结构及矿床特征上很难发现空隙的存在或各种后期充填或压实。交代学说认为翡翠是花岗岩脉和淡色辉长岩类岩脉在

12kPa-14kPa压力下,在钠离子化学势高的热水溶液作用下发生交代而成，但是没有说明这种热水溶液的来源问题。而且如果是交代成因的话,热液在运移的过程中必然会在两种矿脉间形成交代晕圈,但实际情况却不存在这个晕圈。双交代成学说认为,翡翠是由于花岗岩类岩石与超基性岩发生交代作用形成的,因而产出在花岗岩类岩石与超基性岩的接触带上，很好地解决了石英的缺失问题，但根据双交代说,钠长石脱硅形成硬玉,硅进入围岩,而围岩中的镁、铁进入硬玉岩形成绿泥石带和碱性角闪岩带。因此,应该是接触带上也就是钠长岩的两侧首先脱硅,这与实际情况正好相反。熔体学说认为翡翠是由近硬玉硅酸盐熔体结晶而成,并认为这种熔体来源于300km~400km处地幔中广泛存在的含碱辉石层。如果这种假说成立,那么只要条件适当(如存在切穿地壳的深大断裂带),硬玉岩在地表的出露应相当普遍,这显然与现实情况并不相符。但李兆麟提出的变质深熔观点，认为熔体的来源具有多样性，熔体可以是岩浆成因、变质成因和交代成因，揭示了翡翠成因机制的多样性，同时也解决了翡翠成矿的物质来源问题。同时，彭卓伦等在翡翠中发现有锆石包裹体,在一定意义上可以作为熔体来源的指示剂,锆石的晶形、锆石常量、微量元素、稀有元素的地球化学特征可以更好的解释翡翠的成因机制。

6.结论

关于翡翠成因的某一种假说都只能解释部分地区的翡翠成矿原因，这只能说明各地区翡翠成矿的机理是不尽相同的或者是由多种地质作用综合形成的。例如，张良钜等对缅甸纳莫翡翠原生矿体进行实地考察，认为纳莫翡翠原生矿体是岩浆成因的[2]；张金富等对缅甸帕敢玉石矿山进行了实地考察，认为帕敢地区的翡翠为动力变质成因的。狄敬如等对哈萨克斯坦境内的伊特穆隆德翡翠矿床进行了研究，得出该地区翡翠具不等粒变晶结构,局部或边部具网格状结构及变形结构，其翡翠成矿反应可能为：钠长石+氧化钠→硬玉和阳起石[7]。各种成因假说在解释翡翠成因时，都具有其局限性。但变质深熔观点揭示了翡翠成因机制的多样性，在解释翡翠成因时具其合理性，而且熔体学派对翡翠中锆石包裹体的研究也为后续研究者提供了一种研究翡翠成因机制研究的新思维。其中，欧阳秋眉通过对翡翠结构的研究来揭示其矿床成因的观点，也值得大家借鉴。因此，本文通过全面深入理论研究，认为翡翠的成因应该是多样性的，即岩浆作用、变质作用和交代作用都能形成翡翠，或者是由三种机制共同作用形成的，这与翡翠中存在变晶结构和交代结构是非常吻合的。例如，杨尽等结合缅甸翡翠矿床分布的大地构造环境,认为缅甸翡翠矿石是在印度板块与欧亚板块持续碰撞过程中,岩浆作用、热液交代作用的前提下,发生变质作用的产物[8]。综上所述，翡翠矿床的形成过程是相当复杂的，其形成经过了多期和复杂的地质作用，所以不同产地的翡翠矿床成因可以根据其本身结构和当地野外地质特征进行具体分析，采用上述理论假说模型进行综合解释。