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雨花石的成因之谜

雨花石的成因之谜

雨花石以其色彩斑斓、玉质天成、小巧玲珑、纹理奇妙、包罗万象、诗情画意著称于世。被称为“天赐国宝”、“石中皇后”,自古以来,深受人们的喜爱和珍藏。雨花石产自南京及周围六合、仪征的雨花台组砾石层中。雨花石的成因众说纷纭,但疑点很多,通过对化石雨花石的观察研究,笔者提出一个与前人完全不同的雨花石成因观点。

一、前人的雨花石成因观点

南京雨花石协会的第一任会长池澄在《中国南京雨花石收藏家精品大观》一书的绪论中,是这样叙述雨花石的成因的:

1、“火山成因论”,认为雨花石是火山爆发后的产物,雨花石是“火山弹”。

2、“远方来客论,”认为雨花石是长江水从长江上游搬运来的。

3、“远源论”与“近源论”,承认雨花石是长江搬运而来,但一说远在贵州、四川;一说近在秦淮河、滁河上游。

4、“并存论”认为上至贵州、四川,下至秦淮河、滁河流域,均有水冲而下的石子,沉积于南京及其周围地区。

30 年代著名的雨花石收藏家王猩酋在《雨花石子记》中这样论述:“长江发源青海,绕横断山脉,所经高山峻岭,所吸收之灵泉秀水,长川大瑚,纵横数千里间,包罗万象,最为宏富”。以故奇形异状之石子,随江流而东转,以富滞大江两岸者,盖不知其恒河沙数矣。金陵六合之间,为长江尾闾,全部精英荟萃,又近海气之滋润,故均是长江流域,而金陵、六合又特胜于上游。

王猩酋的观点是倾向“远源论”的,但也并未排除“近源论”。从近年来研究情况看,倾向于“近源论”的较多。当然这还是一个待进一步深入研究的课题。

南京雨花石文化研究所所长刘水在《自然、天趣、神韵石中皇后雨花石》一书中是这样介绍雨花石形成过程的。“雨花美人”来到人世间大致经历了如下三个阶段。第一为“孕育”阶段。如果把岩浆岩比作母亲的话,那么,雨花石就是母体中的胎儿。例如玛瑙砾石,最初是岩浆或火山中的岩液,在凝固分异时的空洞中形成原生玛瑙与母体共生在一起,是为了“孕育”。第二为“游子”阶段。孕育于母岩中的胎儿,经过催产婆的帮助,即内动力和外动力的作用,与母体脱离,暴露地表呱呱坠入尘世,从此开始了“游子”生涯。离别故土,历经沧桑,不知经历了几世几劫,风化破碎,又经流水搬运,将有棱有角的岩块磨砺成卵石,流落异乡为异客。第三为“落户”阶段,各个地质年代的各路“游子”,隧着江诃长途跋涉,不约而同,来到金陵宝地,与“土著居民”组成“雨花台砾石层”这个大家族,彼此和睦相处,直到地球上有了人类社会后,才开始抛头露面,走向人间。这三个阶段,用地质学的术语说,就是原生形成阶段,次生搬运阶段,沉积砾石阶段。这就是雨花石一生行踪,或可谓之“雨花三部曲”。

     南京大学地球科学系刘冠邦教授在《第六届中国赏石暨国际赏石展精粹》一书中发表的“雨花石神话传说与科学”的文章是这样叙说雨花石地质时代和成因问题的。雨花石在南京长江两岸的土地及江北六合地区广泛分布,它代表该地区地质历史一段时间的河流沉积层。除园滑的卵石之外,同时在卵石之间还夹有细的砂砾层。通过观察它的上覆和下伏岩层可知,它是夹在下伏的红色粉砂岩和上覆玄武岩之间。再和周围山区的沉积层的上、下关系对比,它在南京地区地质历史记录中的地位便可确定下来。再通过砂砾层中的化石研究可知,它是属于地球历史新生代较晚时期的中新世河琉沉积,形成于距今大约1200万年前。这里只是说雨花石最后成为沉积层的地质年代,不是所有雨花石岩石本身形成时代,也就是说各种不同的雨花石还有其自身各自不同的,更早的岩石形成时代。岩石形成之后,地壳上升成山,岩石破碎再被冲刷搬运再沉积,形成了广布于南京地区的雨花台砾石层每一块雨花石与周。围山区成层的沉积岩和火成岩相对比,都能找到它们的来源,确定它们各自在该地区地球历史中所占的地层层位及早先形成的时间。

南京师范大学地理系教授李立文在南京雨花石协会主办的2006年的第一期雨花石报中发表的“玛瑙雨花石与原生玛瑙”一文中是这样说明玛瑙雨花石的形成的。雨花台组砾石层内的玛瑙雨花石是原生玛瑙石经过流水搬运、磨园改造成卵石,称雨花石。因为是由原生玛瑙石形成的,所以称玛瑙雨花石或雨花玛瑙。

以上多种成因观点,均认为具有观赏价值的雨花石(玛瑙、玉髓,碧玉、蛋白石等)均是外地岩浆岩中原生玛瑙、蛋白石、玉髓等,经河流搬运到南京及周边地区沉积而形成的,这些雨花石形成均早于雨花台组砾石层。

二、多个疑点

前人雨花石的成因观点有许多疑点,均无法解答。

1、“火山喷发说”认为雨花石是“火山弹”,目前世界上还没有见到象雨花石一样的火山弹。玛瑙、蛋白石均为中低温、低温下形成的,而火山弹则为高温急剧冷却下形成的,并常有气孔,而雨花石基本上不存在气孔。笔者认为雨花石火山爆发成因说可能仅是一种猜测。

2、如果玛瑙雨花石是岩浆岩原生玛瑙经破裂,搬运、磨园而形成的话,应该存在一个或多个源头。我国玛瑙产地多分布于北方的辽宁,内蒙古、新疆等地。长江流域中新世以前的火山岩、岩浆岩中,除下游镇江白垩系碱性流纹质火山岩空洞产有和雨花石完全不一样的少量的原生玛瑙外,其他均未见原生玛瑙矿的存在。李立文教授在六合桂子山玄武岩中和米营砂矿中发现了原生玛瑙。玄武岩形成晚于雨花台砾石层,不可能成为玛瑙雨花石的源头;砂矿是雨花台组砾石层的一部分,也不是源头。可以说玛瑙雨花石的原生玛瑙的源头还没有找到。

3、长江流域,南京上游存在九江砾石层,安庆砾石层;下游存在上海砾石层。如果玛瑙雨花石是长江搬运而来的,为什么仅南京产雨花石,上下游的砾石层均不产雨花石呢?

4、玛瑙雨花石和岩浆岩中的原生玛瑙相比较,两者存在明显的差别。原生玛瑙质地纯净、透明度高、纹理、图案因颜色而变化,化学成分变化不大。玛瑙雨花石性质千差万别,透明如冰,不透如石,玛瑙泥质共生现象常见。至今未见玛瑙带岩浆岩石皮的报道。

5、长江流域震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系、三迭系等地层均为灰岩,泥灰岩、白云岩。但上覆玄武岩的雨花台砾石层中均未见灰岩砾石,但可见这些地层中产出的化石,而砾石层中大量出现的硅质岩砾石在长江流域的地层中也是找不到的。这也是单纯的搬运说无法解答的。

三、化石雨花石的启示

笔者收藏的雨花台组地层的化石有三趾马的带牙齿的下锷骨、可分出三趾的腿骨化石,乳齿象的带牙齿的下锷骨、带二根门牙的上锷骨化石,硅化柿子,硅化鸟。化石雨花石有来源于寒武系的古杯类、奥陶系的松旋螺、泥盆系的六方珊瑚、石炭系的大型单体珊瑚、笛管珊瑚、吸管珊瑚、多壁管珊瑚、二迭系的雅致早坂珊瑚、枝状中国喇叭孔珊瑚。亦见过其他人收藏的鹦鹉螺、菊石等化石雨化石。

古杯类、松旋螺、珊瑚这些海洋中的古生物均产于灰岩、泥灰岩、白云岩中,可是笔者用刀刻不动,滴盐酸不起泡,所有的这些化石雨花石均成硅质,包括古生物和赋存古生物的围岩。这说明两个问题,一是雨花台组砾石层沉积以后曾经受过强烈的硅化作用;二是灰岩、泥灰岩、白云岩可变成硅质岩。硅化柿子、硅化松果、硅化鸟的存在说明雨花台砾石层遭受的硅化是十分强烈的。受到化石雨花石成为硅质的启示,笔者认为既然一般的灰岩可变成硅质岩,那么质地纯净的方解石、钟乳石,大理岩的砾石硅化后不就成了玛瑙雨花石了。

雨花台组砾石层为什么会出现强烈硅化呢?笔者根据上覆地层为粘土的雨花台砾石层中存在较多的灰岩、泥灰岩砾石,而上覆地层为玄武岩则无灰岩砾石,含较多硅质砾石;产玛瑙雨花石的地方,都存在玄武岩;九江砾石层、安庆砾石层、上海砾石层因无玄武岩上覆,所以也不产玛瑙雨花石。从而得出硅化是与雨花台组砾石层形成以后的玄武岩喷发有关。

雨花石的色彩非常丰富。笔者对红、橙、黄、绿、青、兰、紫、白、黑等不同色彩的雨花石进行金属元素的测定,发现多种致色金属元素含量丰富,产生这种现象的原因,笔者认为长江流域是我国重要的金属成矿带,成矿时间都发生在雨花台组砾石层形成以前,河流带来各种砾石、卵石的同时,也会带来铁、铜、钒、铬、铅、锌、钴、锰等等致色元素,从而通过硅化形成的玛瑙、玉髓、蛋白石带有丰富的色彩,特别是含铬高的色彩可与鸽血红宝石、优质翡翠相媲美。

四、雨花石的成因

综上所述、雨花石成因过程概述如下:1200万年前新生代中新世,长江及其支流(例如秦淮河、滁河)将元古代晚期到白垩纪形成的片岩,片麻岩、灰岩、泥灰岩白云岩、石英岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、各种火山岩和侵入岩、脉石英以及夹杂的方解石、钟乳石、大理岩、含各种金属元素矿化岩被风化剥蚀的岩块带入河水之中,被磨园、搬运、最终沉积到南京、六合、仪征等地,形成雨花台组砾石层。时间到了上新世,南京地区火山活动加剧,六合、仪征大面积的玄武岩喷发、南京也有江宁方山玄武岩喷发。玄武岩喷发带来富含二氧化硅的岩浆热液,由于砾石层渗透性很好,富含二氧化硅的热液可以和砂、卵石、砾石直接接触,发生硅化交代作用。化学性质不活泼的岩浆岩,硅质、泥质沉积岩的卵石、砾石变化较小,含化石和不含化石的一般的灰岩、泥灰岩、白云岩卵石和砾石被硅化成各种硅质岩;而具有透明度的方解石、冰洲石、钟乳石、大理岩的卵石和砾石则被硅化交代形成玉髓、玛瑙、蛋白石,含金属元素的就会产生各种色彩。当然岩浆热液中一部分二氧化硅也会直接沉积形成原生的蛋白石、玉髓、玛瑙。

新的成因观点和前人成因观点不同之处在于诃流搬运来的是形成雨花石的材料,玄武岩岩浆热液活动把这些材料改造、加工形成“石中皇后”雨花石。新的成因观点解决了前人成因观点存在的疑点。南京地区特有的地质环境才使南京出产南京的特产----雨花石。

 


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