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蛇紋巖(Serpentinite)

壹、概述

蛇紋巖是壹種主要由蛇紋石組成的變質巖石。是由橄欖巖經中低溫熱液交代作用或中低級區域變質作用,原巖中的橄欖石和輝石發生蛇紋石化而形成的,因外觀像蛇皮的花紋,故名蛇紋巖。蛇紋巖是壹種重要的建築裝飾材料和工藝雕刻材料,著名品種有大花綠、丹東綠、岫巖玉等。其中,岫巖玉是我國傳統的玉石品種。

二、礦物巖石學特征

蛇紋石是壹種層狀矽酸鹽礦物,其結構層是由壹層矽氧四面體與壹層氫氧鎂八面體結合成的雙層。其化學式為Mg6[Si4O10](OH)8,其中含MgO 43.6%,SiO243.3%,H2O13.1%,有時混入少量的FeO、Fe2O3、NiO等成分。壹般為隱晶質塊狀,常呈暗綠、黃綠至黑綠色,顏色不均勻,顏色的深淺由磁鐵礦等金屬礦物的含量和粒度而定,風化後顏色變淺,可變為灰白色土狀。硬度2.5~4,密度2.5~2.62g/cm3,有較好的熱穩定性和化學穩定性。

蛇紋石主要以造巖礦物形式產出,形成蛇紋巖。主要礦物為各種蛇紋石,包括葉蛇紋石、纖維蛇紋石、利蛇紋石等,其次有磁鐵礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦、水鎂石、鎂鐵碳酸鹽礦物,有時含有少量透閃石、金雲母、滑石等。

工業級的蛇紋巖,主要利用其所含的蛇紋石礦物,故其化學、物理性質主要由蛇紋石本身的性質所決定。

三、用途

蛇紋巖類礦物由於具有耐熱、抗腐蝕、耐磨、隔熱、隔聲、較好的工藝特性及伴生有益組分,因而應用前景廣闊,目前主要用於以下幾個方面。

1)農業肥料,蛇紋石與磷灰石或磷塊巖壹起煆燒,可制成鈣鎂磷肥。蛇紋巖粉是壹種含多種礦物的復合肥料,亦有壹定肥效,特別是用於玉米、薯類、豆類和塊根、塊莖類作物,效果較好。

2)作耐火材料,蛇紋(石)巖與MgO混合,可制成蛇紋石磚。如唐山鋼鐵廠用蛇紋石制成蛇紋石焦爐磚,重慶、太原等鋼廠用蛇紋石制成鎂橄石磚,作為堿性耐火材料,效果很好。

3)醫藥工業用,蛇紋石可作為制造瀉利鹽的原料。

4)蛇紋石是高鎂礦物,含鎂較高的,可以提煉金屬鎂。從含鈷、鎳較高的蛇紋巖中還可提煉鈷和鎳。

5)蛇紋巖具有特有的墨綠色,質地細膩,可加工性好,是良好的建築裝飾材料。鮮艷透明、半透明、質地致密堅硬的蛇紋巖也可作為玉石工藝品的原料。中國蛇紋巖玉已有十余種,例如遼寧的岫巖玉載譽國內外。

四、地質特征

蛇紋巖礦床類型有三種分類方法。按成因將其劃分為自變質和他變質兩種類型。按用途也可把蛇紋巖礦床分為兩類,壹是蛇紋石質玉的特種巖體;二是蛇紋巖大理石,飾面石材的總稱。按原巖類型分兩類,壹類為碳酸鹽巖型;另壹類為超鎂鐵質巖型。碳酸鹽巖型蛇紋巖礦空間上主要和菱鎂礦、滑石礦***生;超鎂鐵質蛇紋巖型礦空間上主要和溫石棉礦床***生。

遼寧岫巖玉和丹東綠是碳酸鹽巖型蛇紋巖礦床的代表。此類礦床的成因壹般認為是在區域變質作用過程中富SiO2的熱液交代高鎂碳酸鹽礦物而成。如遼寧省岫巖縣前震旦系下遼河群大石橋組區域變質白雲石大理巖中強蛇紋石化巖性段,礦體的直接圍巖是蛇紋巖。礦體呈透鏡狀、扁豆狀、似層狀,產狀和圍巖壹致,長幾百至幾千米,延深幾十至幾百米,厚幾米,形成時代為古生代、震旦紀。礦體呈水平波狀起伏,適宜露天開采。此類礦床在遼寧的寬甸、鳳城、丹東和海城都有分布,開發潛力很大。

超鎂鐵質巖型蛇紋巖礦床在許多溫石棉礦床中均可發現。礦床分布在巖體的頂部呈帽蓋狀或較大巖體的邊部,較小的巖體往往全部蝕變成蛇紋巖。青海祁連玉就是這類礦床的代表,主要產於祁連山玉石溝超基性巖體中,在蛇綠巖套等構造環境中,是由超基性巖經中低溫熱液交代或中低級區域變質作用發生蛇紋石化而形成的。礦體似層狀、透鏡狀、不規則帶狀,長幾百至幾千米,寬幾百至幾千米,厚幾米至幾十米,常與溫石棉***生。成礦時代為元古宙和古生代。

五、礦床分布

我國超基性巖體較多,蛇紋巖成礦主要與超基性巖的分布有關,受構造及巖石類型的控制。蛇紋巖礦床是橄欖巖受蝕變的產物,所以橄欖巖礦床和蛇紋巖礦床的成礦母巖是壹致的,只是蛇紋巖由巖漿期後熱液交代所形成,形成於熱液蝕變期。同時,根據構造特點、巖石類型及礦床分布等情況,分為兩大成礦區域,以東經 105°為界,西部成礦區以富鎂質超基性巖、富鎂鐵質超基性巖為成礦特征,東部則是以鐵質、鈣鎂鐵質超基性巖為主的成礦區域。超基性巖體的分布特點基本表明了蛇紋巖礦床的分布特點,具有成帶成群分布的特征。我國超基性巖體分布較廣,巖石化學、構造條件、蛇紋石化條件較好,均是形成蛇紋巖礦床的有利條件。另外,有些地區的地質工作不多,有待於發現新的蛇紋巖礦區。總之,超基性巖的分布區即是蛇紋巖的成礦遠景區。

六、可供資源

我國蛇紋石(巖)礦產資源豐富,質地良好,分布廣泛。據2005年國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,我國化肥用蛇紋巖主要礦產地有江蘇省東海縣行溝、江西弋陽樟樹墩、河南省信陽臥虎和陜西省寧強縣黑木林、略陽縣煎茶嶺、勉縣安子山等。飾面用蛇紋巖礦床主要礦產地為湖北、甘肅和青海3處。熔劑用蛇紋巖礦床主要產於江蘇、安徽,***有礦山地4處(見表2-60-1至表2-60-3)。目前我國蛇紋巖的開發利用尚處於初級階段,開發利用水平低。大多數礦山主要靠出售原塊礦和簡單加工的粗產品,價值為幾十元壹噸。

表2-60-1 中國飾面用蛇紋巖礦床查明資源儲量的情況

(據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,2005)

表2-60-2 中國化肥用蛇紋巖礦床查明資源儲量的情況

(據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,2005)

表2-60-3 中國熔劑用蛇紋巖礦床查明資源儲量的情況

(據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》,2005)