中国云锦石的成因及形成过程分析

三、云锦石的成因试析

含二氧化碳的地下水及地表水的水蚀作用，及地表由植物所产生的有机酸和其他矿物所衍生出来的无机酸，共同在富含碳酸盐的岩石上进行腐蚀性化学作用，把岩石冲刷和腐蚀成千奇百怪的形态及各种各样的空洞或披麻状的沟纹；或因水蚀作用将矿物质溶解在水中后又沿岩石裂隙或表面在合适的条件下重新沉积、结晶，形成新的岩石形态。

云锦石母体的水蚀作用是淹水状态下以富含二氧化碳的河水及其中的衍生无机酸把母岩溶蚀，而不溶物质残留在母体的外层；又因特殊的地形、水文地质条件重新沉积、结晶，形成新的岩石形态。

归纳上述云锦石的化学成分、矿物组成及其形成的环境条件和形成过程，我们认为:云锦石母体是河流从上游冲刷搬运而来的泥-粉晶灰岩、白云岩类卵砾石。在河床相对稳定的河漫滩中，淹水期间，母体被富含二氧化碳和碳酸盐的水溶蚀，可溶物进入溶液，不溶物残留；水位下降时，溶蚀停止，滞留在残留物内的钙、镁、硅等凝聚，以方解石、白云石和石英晶体析出，以方解石结晶析出为主。经过反反复复的间歇性溶蚀-残留-凝聚-再结晶，泥-粉晶灰岩类卵砾石逐步被溶蚀，残留物形成粘土层，凝聚结晶物在粘土中形成花纹层，未溶蚀完的部分成为石心。如果全部溶蚀，则只剩下残留物粘土层和花纹层。在漫长的岁月中，母体逐步演变成云锦石。当然，这一过程实际上是一系列十分复杂而又十分漫长的物理化学演变过程。

由云锦石母体演变成观赏的云锦石，必须同时具备以下三个条件:

（1）有可被淡水溶蚀的母体，即有含硅质泥-粉晶灰岩或白云岩类砾石。它是形成云锦石的物质基础。

（2）有反反复复的淹水-落干的干湿交替过程，即具备间歇性溶蚀、残留、凝聚、再结晶的水文地质条件。

（3）有相对稳定的河床。

没有含硅质泥-粉晶灰岩或白云岩类砾石（形成云锦石的母体），就没有形成云锦石的物质基础;没有河漫滩中季节性淹水、落干的水文地质条件，就没有间歇性的溶蚀-凝聚条件;河床不稳定，溶蚀-凝聚过程就不可能持续。前者是基础，后者是特定的环境条件，缺一不可。(www.xing528.com)

在实地调查中:①未发现河漫滩上的粘土岩、石英砂岩、白云岩、石灰岩及其他岩石类卵砾石形成云锦石；②大龙潭以上和五峰山以下峡谷的清江河漫滩中未见到原生云锦石产点；③盆地中各级阶地上洪积、冰碛泥砾层中相同的硅质灰岩砾石也未发现云锦石。由此可见，前述三个条件必须同时具备。

湖北省第二地质大队王洪发高工从地质年代演变脉络和区域地质发展史的角度，对云锦石的成因与形成条件作了较全面、深入的分析:根据对云锦石产出分布的地质条件以及云锦石的结构和物质组成的初步分析，目前野外勘察所发现的原生云锦石都无例外地产于第四纪全新世砂砾层中，沿清江河床分布，并严格地受曲流河边滩微地貌的控制。含云锦石的砂砾层的成分主要为硅酸盐岩、碳酸盐岩及碎屑岩类。平面上的砂砾体呈宽窄不同的条带状，剖面上砂砾体呈透镜状产出，厚0～4m。沉积剖面具有二元结构，下部为砾砂沉积，上部为粉砂、泥屑沉积。剖面上呈不完整的半韵律旋回结构。云锦石是由含硅质泥晶-粉晶灰岩、白云石的卵石、砾石，在特定的地质构造、地形、气候、岩石、埋藏深度及水文地质条件下，经过地壳长期的间歇、差异性升降，造成清江河流在垂直方向上下蚀，使河床加深；在水平方向上侧蚀，使河床加宽。当地壳上升或侵蚀基准面下降时，河流侵蚀作用突然加强，促使多级阶地形成。河水及其携带的泥砂、砾石对河床进行磨擦破坏。同时，砂、砾本身也渐趋圆化。当河水由大峡谷进入恩施盆地的大龙潭一带，由于河道由窄变宽、流速减小、河曲发育等因素，搬运能力不足以克服被搬运物的重力和摩擦力时，便在曲流河边滩的一、二级阶地上堆积，属再沉积产物。此处亦为当地的最低侵蚀面之上的渗流带，风化作用较活泼，气候属潮湿的亚热带地区。地表水、地下水补给较为充分，为云锦石的形成孕育了良好的空间。在自然界的营力作用下，其中的碳酸岩的砾石、卵石，通过水解溶蚀—凝聚—再结晶的过程而形成云锦石。

云锦石的原岩（母岩）来自清江上游，它可能形成于距今约5.0～2.27亿年的古生代寒武纪至中生代三叠纪中世沉积的海相碳酸盐岩建造地层。岩石的主要矿物成分为方解石、白云石，次有粘土矿物及陆源碎屑（如石英、长石、云母、黄铁矿等）；岩石化学成分主要是CaO、MgO及CO₂,常见的杂质有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等。岩石具微晶-泥晶级结构；岩石具均匀层状、块状构造。此类岩石在清江上游分布最广泛，且易溶蚀。

云锦石的母岩从古生代至中生代，经历了加里东、华里西两个造陆构造演化旋回，地壳表现形成都是徐缓地垂直升降，升时暴露出海面成陆,遭受不同程度的风化剥蚀；降时发生海侵接受沉积，日积月累，交替发展和变化着。它主要造成地壳大规模的隆起和坳陷，引起地势高低变化及海陆变迁等。然而影响最深、变化最大的是中生代的末期，云锦石的母岩又遭受印支、燕山、喜马拉雅三个水平构造运动的强烈改造，它使沉积的海相地层（母岩）受到挤压、拉伸或平移，甚至旋转扭动，产生褶皱或断裂，在地表形成山脉或盆地。

新生代第四纪更新世距今约300～1.15万年，地球上发生了一次规模巨大的冰川事件。整个鄂西山区被山原冰盖和山谷冰川所覆盖，其中齐岳山山原的冰盖沿山原边缘山谷往下运移，形成清江冰川。清江冰川遗迹除冰蚀地貌外，尚留有大量冰碛物及冰碛地貌。第四纪全新世冰后期距今约数千至1万年的新构造运动，才是云锦石从母岩演变为具有观赏、收藏和科研价值的云锦石。

云锦石形态结构特征图表明，原生云锦石的外貌形似一个完整不规则的椭球体（卵石或砾石），解剖后它的截面具有同心三层结构的特点。由表及里:外层（A）为粘土层，松软，但其成分确为钙质硅酸盐岩类；中间过渡层（B）为图纹层（花纹），成分为含硅质碳酸盐岩类，具粉晶结构，岩石较坚硬；核心层（C）为石心，成分为含硅质白云质碳酸盐岩，岩石具泥晶-粉晶结构，致密、细腻、坚硬。（A）、（B）、（C）三者的界限往往参差不齐，呈过渡关系，但是由于成分含量变化，结晶程度、硬度、花纹的差异，其界线仍十分清楚，这种奇特的结构和物质组成的变化，说明云锦石形成过程实质上就是云锦石母岩经极其复杂的地质作用的演变过程的结果。即母岩的物质组成、内部结构和表面形态不断地运动、变化和发展的过程。毫无疑问，碳酸盐岩的溶蚀与自然界地质作用的能量密切相关。

总之，云锦石的形成过程，实质上就是云锦石母岩被清江河水搬运到一个特定的地质构造背景环境下，又经过大气、水、风和生物的作用，在太阳辐射能、重力和日月引力的影响下，水化、水解、溶蚀母岩成分所产生的含矿水溶液经凝聚、再结晶而形成的。

以上是对云锦石产地的自然环境条件（地形、气候、地质、水文等）、云锦石的三层结构和五种类型主要层次的物理化学检测结果所进行综合分析研究后得出的初步结论。