湖南凤凰县猴子坪汞矿床地质特征及辰砂晶体的观赏价值

陈明辉1，孙际茂1，彭学勤1，鲍振襄2，鲍珏敏2

（1.湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007；[1]

2.湘西矿产资源综合研究发展中心，湖南 吉首 416007）

摘 要：猴子坪汞矿床主要赋存于中寒武统敖溪组上部微粒细晶层纹状、微细粒状白云岩内，产于轴向120°平缓开阔的半背斜轴部，延伸深度大于1100m，是湘黔汞矿带诸矿床中矿体延伸深度最大的汞矿床。而作为独具特色的观赏石辰砂晶体，以其迷人的色泽和玲珑剔透且多彩多姿的形态，在观赏石矿物的晶体中独领风骚，价值不菲。研究表明，汞矿与古油气藏有着密切的空间关系，形成于油气藏演化的湿气阶段，二者具有同源同储的特点，在成矿机理上有许多相似之处。矿床最终就位于有利的沉积相区。

关键词：汞矿；地质特征；辰砂晶体/观赏石；古油藏；湖南凤凰县

猴子坪汞矿床相传在1628年即有开采[2]，历经300余年。历史上曾以盛产独特的辰砂晶体著称。经多年勘查工作，证实该矿床仍有一定的规模，尤其是矿体沿倾斜方向的延伸深度，可谓湘黔汞矿带之最。当前，在湘黔汞矿带大型矿山资源日渐紧张的形势下，其矿产资源及经济价值日益凸显。

1 区域及矿区地质概况

猴子坪汞矿床位于湘黔汞矿带北东段，保（靖）铜（仁）向斜西翼，保（靖）铜（仁）深断裂东侧的次级NE向乌巢河逆冲断层上盘，产在次级SEE向猴子坪半背斜构造带内。成矿的构造控制极为明显。矿体具多层性，无论水平方向或垂直方向，成矿均表现出与构造的相应性及对称性。

区域及矿区出露地层主要为寒武系碳酸盐岩建造，汞矿主要赋存于中寒武统敖溪组中上部的薄层状粉晶—细晶白云岩内，该层位为区域性的汞矿容矿层位，系台地边缘斜坡相，也是有利和较有利的生油层。上覆岩层为透水性弱、具塑性特征的中厚—厚层状不纯的碳泥质白云岩和泥晶灰岩，它使在常温下仍具有高挥发性的Hg元素被封闭在该“屏蔽层”之下，是区域性的汞矿成矿盖层。区域及矿区内未见岩浆岩出露。

2 矿床地质特征

2.1 地层划分

根据地层、岩性、含矿性及其成矿的空间关系，从找矿勘探角度出发，将本区寒武纪地层划分为容矿层和上覆层。

容矿层：按湘黔汞矿带传统划分为10层，在本区自下而上出露层如下。

（1）∈2a3层：深灰色层纹状隐晶质含粉砂质或粉砂质白云岩，厚约17m，是本区出露层位最低者。

（2）∈2a4层：本层岩性及厚度变化较大。矿床中部及南部以变晶白云岩为主，北部以条纹状白云岩为主，厚63.4m。

（3）∈2a5层：灰白色微粒—细粒层纹状白云岩、结晶白云岩、微晶白云岩，上部有时见汞矿化和锌矿化，为矿床的次要容矿层，厚47.8m。

本区未见湘黔汞矿带南段划分典型的“∈2a6”层岩性。

（4）∈2a7层：下部为深灰色微粒白云岩，见锌矿化与汞矿化，厚4.7～6m；上部为灰白色中—细粒变晶白云岩和结晶白云岩，晶洞发育，充填有水晶晶簇、白云石晶簇，层间裂隙及高角度切层裂隙发育，被石英、白云石、方解石等细脉充填、交代，为矿床主要容矿层，厚0.4～2.2m，最厚5.8m。

上覆地层寒武系中统花桥组（∈2h）：灰黑色含大量线理状黄铁矿的泥晶白云岩，泥晶结构，层纹状构造，厚15～20m；其上为薄层石灰岩、厚层角砾状灰岩，厚135～160m。

2.2 控矿构造

矿区构造为一向SE延伸的平缓开阔的半背斜构造或横跨褶皱，宽5km，长7km。北东翼岩层走向NE，倾向SE，倾角6°～10°；南西翼岩层走向近EW，倾向S，倾角10°～15°。断层构造主要为NE—NEE、NW向2组高角度正断层，个别为逆断层，其中以NE向断层规模较大，长600～1900m（图1）。

图1 猴子坪汞矿构造与矿体分布略图

1.寒武系中统花桥组；2.寒武系中统敖溪组；3.半背斜；4.断层；5.含矿层露头线；6.主矿体；7.次矿体

猴子坪汞矿床以产于∈2a7层矿体为主，主要受猴子坪半背斜轴部的层间滑动断裂、剥离构造及虚脱部位控制，由于该半背斜向深部的稳定延伸，从而形成了与之相适应的沿倾向延伸很大的层带状矿体。

2.3 矿体形态产状

探采资料表明，猴子坪汞矿床∈2a7层主矿体，宽40～70m，厚0.40～1.80m，呈缓倾斜的伸长透镜状、扁豆状沿半背斜轴部延伸，深部钻探工程控制的倾斜延伸深度超过1100m，其延伸深度是其走向长度的16～27倍，是湘黔汞矿带单个矿体延伸深度最大者，其品位在浅部含Hg0.012%～0.221%，最高0.532%，深部见矿钻孔含Hg0.068%～0.3008%，厚0.65～1.61m，其品位和厚度变化均较稳定。

位于∈2a7层两侧的∈2a5层顶部及上部的矿体，往往呈透镜状、扁豆状产出，宽5～40m不等，延深仅20～60m，最大延深70～110m；厚1.6～1.8m，品位较∈2a7层高，但变化较大，个别出现特高品位，含Hg 25.7%，深部钻孔在∈2a5层多为矿化，也有矿体者，如92-ZK7见矿厚1.10m，含Hg0.135%。

2.4 矿石矿物成分及结构构造

矿石矿物成分简单。金属矿物主要为辰砂；少量锌黑辰砂、闪锌矿以及方铅矿、雄黄、黄铁矿等。非金属矿物有石英、白云石、方解石、重晶石等。矿石自然类型属单一辰砂矿石，细粒（粒状）结构，浸染状、晶洞状、角砾状构造，少量为细脉状及团块状。辰砂呈深红色，自形—半自形晶，粒径1～3mm，少数5～10mm，大多嵌布于白云石颗粒间或充填于石英晶簇、白云石晶簇中，亦有沿白云石解理充填交代以及生于石英细脉及方解石细脉中者。

2.5 围岩蚀变

以白云石化为主，硅化、方解石化次之。

（1）白云石化。蚀变围岩中白云石脉发育程度就是白云石化及其强度的标志。产于∈2a7层内的矿体，以条带状白云石脉和白云石晶簇（或晶洞）为主，有时伴有硅化；而产于∈2a5层内的矿体，则以发育层带状白云石细脉和角砾岩化白云石脉为主，前者与层间剥离构造带有关，后者乃是在构造作用下使围岩破碎成大小不等、形状不一的“角砾状”，经含矿热液充填交代而形成的一种特殊地质体，当其与硅化叠加时矿化更为富集。

（2）硅化。据镜下观察，矿化的蚀变围岩一般都有程度不同的硅化发生，特别是矿化较富集的部位硅化显著。硅化与白云石化叠加并有交代白云石现象，以产生隐晶、微晶质石英为主，少数呈网状、不规则状及细脉状产出。

（3）方解石化。常与白云石化相伴，方解石多呈乳白色脉状及团块状产出，在∈2a7层内往往在其溶洞或晶洞内有结晶完好的方解石及团块出现。

3 作为观赏石的辰砂晶体特征及价值

辰砂（Hg S），是汞的主要矿物，古称丹砂、朱砂或硃砂。我国开发利用辰砂的历史早在3000多年前，由于辰砂多呈暗红色、深红色，故古代多用于颜料，尔后在炼丹和医药方面得到应用。而作为观赏石，据载[1]，北宋书法家米芾在其“宝晋斋”中设有盈尺余的朱砂石，堪称世界之最。

3.1 辰砂晶体特征

猴子坪汞矿盛产辰砂晶体，尤其产在∈2a7层内矿体中的辰砂晶体独具特色。根据历年采矿过程中的观察和记载[1][3]，猴子坪汞矿曾经采到过的辰砂晶体有下述几种。

（1）“水晶”砂。辰砂晶体与水晶伴生组成，比较常见。一般由数枚或十余枚大小不等的柱状水晶呈放射状生长，其形如菊花，巧似白玫瑰，而在水晶簇心或近旁，长着一颗或多颗一至几厘米长的辰砂晶体，被称作“宝石花”。相传该矿曾在一巨大石英晶簇（晶洞）采到一颗（或一簇）重达1500g的巨大“宝石级”辰砂矿物晶体。

（2）“白云”砂。辰砂晶体与白云石相伴而生，主要见于层层叠叠的鞍状白云石晶簇组成的晶洞（或溶洞）中，有时还有柱状石英与之共生。通常在白云石晶簇上生长着一颗或数颗一至几厘米长的辰砂晶体，好似一株含苞待放的莲花，使人充满无限遐想。

（3）黑辰砂。具有观赏石价值的黑辰砂极为罕见，为猴子坪汞矿所独有。黑辰砂晶体闪亮，而与之相伴的石英或白云石洁白晶莹，黑白交相辉映，犹如一幅朴素无比的立体水墨画，让人爱不释手。

3.2 辰砂晶体的价值

作为观赏石的辰砂晶体，其价值主要体现在规整如画的几何晶形美、高雅耀目的色彩美，明澈通透与极高折射率组成的质地美[1]。完美的辰砂晶体观赏石，以其迷人的色泽和玲珑剔透且多彩多姿的形态，其在观赏石矿物晶体中价值不菲。

3.3 辰砂晶体产出的地质背景

猴子坪汞矿历年探采资料表明，具有观赏石价值的辰砂晶体，主要产于该矿床规模最大的∈2a7层的缓倾斜整合层带状矿体内。其原因主要是其所处构造有利部位（开阔平缓的半背斜轴部中发育的虚脱构造带），构造作用在背斜轴部的虚脱空间形成大量孔隙、裂隙构造，加之容矿地层岩性较脆且质地纯净而易于溶蚀交代，以及白云石化（硅化）角砾岩化呈层带状发育等，导致围岩溶洞、晶洞广泛发生（发育），从而为辰砂晶体的形成提供了极其有利的地质条件，而独产多种辰砂晶体。

4 矿床成因雏议

湘黔汞矿带汞矿床的成矿活动，通过包体测温被认为是在90～167℃的低温水体中进行的[2]。其汞矿物以辰砂占绝大多数。一般而言，矿体的形成除其特定的控矿条件外，首要的是物源问题。物源实际可以分为汞源、硫源、水源、热源几部分，其中汞源占主导地位。

有关湘黔汞矿床的成因问题众说纷纭。有认为汞物质源于地幔深处或岩浆岩内生观点，也有持沉积或渗流成矿及热水隐爆成矿[3]等观点。但它们讨论的仅是汞的富化作用，所以，目前汞矿成因论的分歧根本是物源——汞源的分歧。

资料表明，湘黔汞矿带的汞矿床富含有机质，主要表现在矿体顶部或周围的碳酸盐围岩中聚集碳沥青，形成“沥青化”蚀变。同时在汞矿体周围的灰黑色硅化蚀变带中，含较高的有机碳，汞矿石中的辰砂单矿物亦普遍含有机碳等。据测定[4]，碳沥青含C64%～72%，H2.2%～2.3%，Hg0.03%～0.1%；δ13C为-25×10-3～27×10-3，属生物成因碳。它表明在古油气藏演化的终端——沥青中含有较高的Hg。蚀变程度不同的岩石有机碳分析结果表明，靠近矿体的硅化、碳沥青化、蚀变白云岩的有机碳含量最高，Corg平均0.36%（29件），弱的硅化、碳沥青化、蚀变白云岩Corg平均0.09%（7件），未蚀变白云岩含Corg0.08%（4件）；辰砂单矿物样品一般含Corg0.03%～0.14%。平均0.06%（5件）。此外，脉石矿物中含有机质液态包裹体及甲烷（CH4）气态包裹体，经色谱分析含CH40.064～0.07mg。由此可见，有机质与汞矿化的关系密切，而汞矿中此类有机质的形成很可能与石油天然气的生成、破坏有关。

汞矿与石油、天然气的关系早已引起国内外汞矿地质工作者的注意，成为汞矿地质工作的一个重要研究课题。根据前苏联学者奥泽罗娃的资料[4]，石油和天然气矿产中含Hg十分普遍，且具有较高的Hg量。据前苏联10多个石油天然气矿区含Hg量统计，一般Hg量为n×10-7g/m3，个别样品达n× 10-5g/m3，在西欧，荷兰格罗宁根天然气中Hg平均含量达2×10-4g/m3，波兰雅尔科波尔斯卡石油、天然气Hg量为1×10-4～4×10-4g/m3。据此奥泽罗娃还将划出1个新的汞矿带——西欧汞矿带。这些具有高Hg量的石油和天然气矿床大多具有相同的构造背景，它们都分布在巨型大地构造的部位，即板块盆地中，与深大断裂有关。在空间上，汞、油气和深大断裂往往是三位一体的。因此认为石油和天然气矿床中的Hg是以喷气作用通过深大断裂从深部进入石油和天然气层的。

在我国，汞矿和石油、天然气之间的关系，特别是汞的成矿作用与石油、天然气之间的关系研究也取得了相当的进展。就湘黔汞矿带而言，容矿层（∈2a5-7）本身有可能就是古油气藏的储集层。据凤凰县中寒武统环境指标测定[5]，敖溪组等K的含量为0.27%～0.49%，S2-的含量为0.05%～1.21%，属弱还原—还原亚相，是生油有利的环境；有机碳含量分析结果，Corg在碳质页岩含量为0.87%～2.18%，碳酸盐岩为0.01%～0.22%，其中石灰岩为0.17%～0.22%，白云岩为0.01%～0.03%；表明石灰岩和泥质岩均具有生油能力，属于有利和较有利的生油层，这是因为该区从震旦纪—寒武纪的古地理环境一直处于斜坡相的沉积中，生油物质大量存在，在容矿层（∈2a3-7）中施工的钻孔内，曾经发现有天然气苗和其他油气显示，含有大量沥青，而沥青中含Hg0.01%～0.053%。沥青是石油在热分解过程中的1种产物。由此可以推断，汞矿的形成可能发生在油气演化的破坏阶段。

研究表明，汞和石油、天然气在成矿机理上有许多相似之处。首先，在板块盆地中，无论是有机物还是无机物都沉积下来，为油、气及汞的生成奠定了物质基础。其次，地球板块运动形成沉积盆地，造就了良好的圈闭构造，为油气及汞的储存提供了良好的空间。尽管石油的成因有有机成油论和无机成油论，但目前不少学者还是倾向于有机成油论。天然气矿产的来源是油田气和气田气。其中油田气的形成无疑是在石油生成过程中，含在碳氢化合物的气体，从石油中分离出来的。而气田气的形成也与有机物有关，其油藏构造与气藏构造中的有机物都来源于古生物。

总之，与汞矿共生的石英包裹体测温结果显示，与湘滇黔桂地区油气演化的生油结束阶段——凝析油湿气阶段相当，其包裹体成分中，既有甲烷，还有重烃和异构烷烃存在[6]，说明成矿时油气的演化达到了湿气阶段。在空间上具有“上油下矿”现象，并具有同源、同储特点。汞矿的聚集和油气的聚集相似，它们都具有良好的生、储、盖的岩石（性）组合；汞矿和油气藏成矿都有相同的构造条件，它们都富集在穹隆、短轴背斜和背斜等构造的上部、顶端或转折部位；汞矿和油气藏都具有类似的低湿成矿温度和成矿环境等。可以认为，汞矿和油气藏具有密切的空间关系，在油气演化的湿气阶段成矿，并且有同源同储的特点。矿床最终就位于有利的沉积相区和沉积界面中。

5 开发应用前景

汞（水银）是自然界在常温下唯一的液态金属。汞的用途很广，据统计有3000多种，在工业、农业、交通运输、军工、科学技术、医药卫生等领域中汞都得到了应用，加之，汞还有许多具有特殊性质的金属化合物，其应用更加广泛。因此，开发利用汞矿资源具有十分重要的意义。

随着人们返璞归真，崇尚自然之风的兴起，这类不经人为的加工和修饰、保持其天然美、自然美的辰砂晶体，尤其是宝石级辰砂晶体，一直受到古往今来的收藏家、鉴赏家和赏石爱好者的青睐。

近年来汞矿石及汞矿产品销售渠道畅通，价格不断攀升，尤其是朱砂价格更是猛涨，市场形势看好。目前，贵州万山汞矿年产汞仅200t，贵州雾川汞矿年产汞在100t，湖南新晃汞矿（包括凤凰茶田汞矿在内）年产汞在100t以下。在湘黔汞矿带资源日渐枯竭的形势下，猴子坪汞矿的矿产地位及经济价值日益浮出水面。鉴于此，对于猴子坪汞矿前景必须重新进行认识和评估。

根据前述猴子坪汞矿地质特征及作为观赏石辰砂晶体的开发价值，可以看出，从某种意义上来说，猴子坪汞矿可以考虑作为“观赏石”矿山建设，在开采辰砂晶体的同时，大量的汞矿石可以兼收价值很高的朱砂，余下的尾砂（矿石），还可作为炼汞原料使用，其开发应用前景十分诱人。

参考文献

[1]罗献林，刘文龙.中外奇石[M].北京：北京科学技术出版社，1999：148.

[2]贵州省地质局.贵州区域地质[M].贵阳：贵阳人民出版社，1983：58.

[3]何江，马东开，刘英俊.湘西茶田汞矿床成矿地球化学及热水陷爆成矿模式[J].桂林工学院学报，1995，15（4）：319-327.

[4]程敦模.有机质在层控汞矿床成因中的应用[J].沉积学报，1984，2（2）：239-245.

[5]陈水平.湘西北中晚寒武世沉积相特征及其与油气的关系[J].湖南地质，1986，5（3）：37-48.

[6]胡煜昭，韩润生，毛小贤.黔东地区下古生界地层中金属成矿与油气成藏的关系[J].地质与勘探，2007，43（5）：51-56.

[1]文章来源：《地质与资源》，2009年第1期。作者简介：陈明辉（1973—），男，湖南龙山人，高级工程师，主要从事矿产地质勘查研究与管理工作。

[2]湖南凤凰县志，1989.

[3] 鲍振襄，等.湖南省凤凰县猴子坪汞矿评价地质报告，1978.