自然资源科普与文化, 2023, 0(1): 36-41 doi:

宝石世界

石之菊

文图/张超, 郝彧

第一作者单位/山西地质博物馆

责任编辑: 陈慧

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张超,地质矿产工程师,主要从事地质矿产、矿物学、岩石学研究以及相关科普工作。

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文图/张超, 郝彧. 石之菊. 自然资源科普与文化[J], 2023, 0(1): 36-41 doi:

> 菊之盛宴 湖北宜昌地质工艺厂/藏


“采菊东篱下,悠然见南山。”“此花开尽更无花”。人们寄情菊花,也有人将这种情感转移到了观赏石——菊花石。菊花石并非菊花,它是一种最为常见、最为著名的石种,也是我国独有的一种奇石品种,全球仅我国湖南、湖北、陕西、江西、广西等地有所发现,是一种稀缺的不可再生资源。

菊花石通常是指一类在黑色的岩石基底上“镶嵌”着形似白色菊花状花瓣的岩石。分布在岩石上的“花”,一般呈现乳白色,它们纹理清晰、大小不一、错落有致。正是因为独特的菊花图案,使其得以蜚声中外、享誉世界。

菊花石开发和利用历史悠久,《故宫博物院院刊》载文称:“清代内府中已藏有菊花石砚多方”。早在1915年,巴拿马万国博览会上,菊花石的最早发现产地湖南省浏阳市推送的菊花石制品“梅菊瓶”和“梅兰竹菊横屏”工艺品被誉为“全球第一”而荣获金奖,至今仍保存在联合国某博物馆;菊花石制品“菊花石假山”,号称“菊魁”,现陈列于人民大会堂湖南厅;“桃花源里”巨型菊花石,作为馆标石矗立在上海世博园湖南馆中,极具非凡艺术价值,令无数人驻足欣赏……

按照观赏石分类,菊花石归属于图纹类岩石,即图案石和纹理石,是以美妙的图案和纹理为主要特征和分类依据的一类观赏石种。我国通常按照产出地来命名菊花石,比如“地名+菊花石”,常见的知名品种有:湖南省浏阳市菊花石、北京市西山地区菊花石、新疆维吾尔自治区阿尔泰地区菊花石,台湾省花莲县菊花石,等等。

湖南省浏阳市菊花石

以湖南省产菊花石为例,这种菊花石主产于两亿多年前的二叠系栖霞组地层。岩石主体为一套灰黑色碳酸岩。菊花石整体呈块状,岩石致密坚硬,一般由灰黑色基底和白色菊花两部分组成,时而会看到白色方解石或石英脉体贯穿或伸入岩体之中。菊花石的岩石基底为泥晶灰岩和生物碎屑灰岩,部分层位古生物化石种类较多,有䗴类、腕足动物、双壳类等,基底成分主要为方解石,还有少量石英、白云石以及炭质、泥质成分,等等。菊花的白色“花瓣”“花蕊”部分成分为方解石、天青石、石英或者燧石。

> 岩石的黑色基底做了人工雕琢,构成菊花石的叶片,总体来看形似一株盛放的菊花,黑白相间,独具特色。该标本产自湖南省浏阳市,现藏于山西地质博物馆。


> 岩石基底色质黝黑,其上菊花异彩纷呈,花呈乳白色,花瓣由数个长条状晶体组成,纹理清晰、界线分明、神态逼真。藏品产于湖南省浏阳市,现藏于山西地质博物馆。


菊花的“花瓣”以“花蕊”为中心,向三维空间作放射状展开排列,“花瓣”为长柱状,这些晶体一个个紧挨或断续连接组成集合体,形成的图案类似菊花,故而被称为石菊花或者菊花石。

有研究表明,构成菊花“花瓣”和“花蕊”的矿物原本为天青石矿物(化学成分为硫酸锶)的柱状集合体。部分菊花石只有少量的天青石矿物集合体得以保留,是被方解石、硅质等后期交代的结果,但是仍然保留了天青石的结构而呈现出天青石假象。矿物受到后期地质作用改造成为新矿物后,在大多数情况下,原有矿物晶形也会受到破坏,但有时原来的晶形仍维持不变,这些仍保留原矿物晶体形态的现象称之为“假象”。

菊花石的具体成因目前尚未定论,但可以确定的是:菊花石是含锶高的碳酸岩在成岩阶段后期经重结晶—交代作用形成的。在成岩阶段中期,其所处环境含有大量的粒间水或层间水,这些水溶液中有较多的锶离子、钙离子、硅质、二氧化碳等物质。当温度和压力达到一定程度,锶离子与硫酸根离子结合生成天青石(主要成分为硫酸锶)晶体,之后经过一系列压实脱水、结晶等作用形成岩石,这些岩石就是最原始的菊花石。

之所以会形成菊花花瓣一样的形态与岩石形成之初所处的环境有关。菊花石是在碎屑物沉积后、成岩作用之前或初期的淤泥环境中形成的。天青石的晶体生长会受到周围淤泥环境的阻力作用,排开淤泥的力量和速度决定着晶体形状和大小:矿物会不断向外排开前部的淤泥,而淤泥受到空间的影响不可能均匀地向外扩散。这时就会在晶体成长面前堆积出一道屏障,这个阻力让矿物无法突破并且穿过淤泥,晶面也就停止了生长,在这种情况下不容易形成完整的大晶体和晶面。而柱状集合体的花瓣形态孔隙或裂缝较多,相对来说受到的阻力比完整生长要小很多。所以形成的晶体就好比手指伸到淤泥中一样,这是最容易实现、也是最省力的方式,此时淤泥会被推开,从而环绕包围柱体,这可能是菊花石形成这种特殊形态的主要原因。

> “硕菊”,产自湖南省浏阳市,其特点是岩石基底与花瓣色质对比鲜明,白色花瓣硕大无比,现藏于山西地质博物馆。


但是有些产地的菊花石在此基础上还会受到后期温度和压力条件变化的影响。当温压达到一定条件时,天青石会被菱锶矿(碳酸锶)交代,之后菱锶矿又被玉髓、方解石交代。这个过程可以是完全交代,也可以是部分交代,形成的菊花石“花瓣”的成分也就会有一定差异,存在多种组合方式。如果交代进行得很彻底,“花瓣”成分就只有方解石;如果没有发生交代作用,则“花瓣”的成分仍然为天青石;如果介于两种情况之间,“花瓣”的成分则会同时含有两种矿物。

总体来说,菊花石的形成是在浅海相对低温的环境中。这种环境有利于菊花石原生矿物天青石的析出。在形成天青石之后,所处的环境条件发生变化,天青石的溶解度增大,更容易与溶液中其他离子结合,形成新的矿物。而其中的硅质成分主要来源于硅质生物的碎屑,所以含硅质的菊花石与海洋生物(许多海洋生物外骨骼含有大量硅元素)也存在较为紧密的联系。

这种成因的菊花石,除湖南省浏阳市外,国内有名的产地还有湖北省宜恩县、陕西省宁强县、江西省吉水县等。它们虽然成因类似,但是“花蕊”和“花瓣”的矿物成分以及二者的组合却有较大不同。这些不同代表各自的地方特色,可以说是它们的身份证明。

湖南省浏阳市历来是优质菊花石的主产地,其产出菊花石的“菊花”部分成分主要是天青石,中心“花蕊”部分成分主要为黑色的燧石,花型纹理清晰,界限分明;湖北省宜恩县菊花石又称为三峡菊花石,其“花蕊”由较小的燧石组成,花体部分则主要由方解石和菱锶矿组成,其“花朵”较大,石质坚硬,该地区菊花石分布集中、储量丰富;广西省来宾县菊花石的矿物组成比较多样,有天青石、菱锶矿、方解石、玉髓和重晶石等;湖南省泸溪县菊花石则以重晶石矿物为主要成分。

北京市西山地区菊花石

有一种菊花石产于北京西山红山口菊花石沟和周口店等地,被称为京西菊花石,亦称为“北京红柱石菊花石”。《竹叶亭杂记》有这样的记载:“圆明园西北红石山麓旧有兰若宝藏寺,产菊花石,石性粗松不佳,其纹俨然菊花,故名。”文中提及的菊花石,外形虽粗糙、观赏性不佳,但“菊花”的花型非常清晰,该类型菊花石基底为灰黑色炭质板岩,质地松疏;“花朵”整体偏小,呈紧密放射状;“花瓣”由长条状、放射状红柱石矿物组成,呈灰白色、褐色或浅红色。

> 红柱石角岩,其中的放射形柱状矿物为红柱石,矿物产出形态密集,具有一定的观赏价值,现藏于中国地质博物馆。温庆博/摄


红柱石成分为铝的硅酸盐,是典型的低级变质作用形成的矿物,常见于泥岩接触变质带中,富铝岩石后期变质重结晶形成。晶体常呈柱状,横截面接近四方形,集合体多为放射状。北京西山产出的红柱石质地较好,集合体的放射状形似菊花,是一种奇特的菊花石。

新疆维吾尔自治区阿尔泰地区菊花石

新疆阿尔泰菊花石的主要成分为锂蓝闪石(角闪石矿物),它是一种变质成因矿物。如果用岩石类型来命名,新疆阿尔泰菊花石可以叫做锂蓝闪石绢云母石英片岩菊花石,因其通体为黑色,也有人称其为黑菊花石。锂蓝闪石呈放射状分布在绢云母石英片岩上,就像朵朵盛开的菊花。这种奇石发育于锂辉石矿脉的两侧蚀变带,其中锂的重要来源是矿体围岩。

> 中条菊花石是中条群大理岩中透闪-阳起石晶体聚集成放射状菊花而成,基质为白色大理岩,该标本产自闻喜石门村。现藏于垣曲奇石馆。


该类菊花石的岩石基底为片岩,总体为灰白色调,呈块状构造,主要的矿物成分有黑云母、白云母、石英等。“菊花”部分主要由蓝闪石组成,呈蓝黑色,花簇状。所以呈现出与其他“黑底白花”的菊花石不同的“白底黑花”形态。

锂蓝闪石菊花石产出的变质岩,经常发育大量裂理和片理,通常会密集发育许多伟晶岩脉。这些裂隙被后期热液充填,形成众多类型的细脉,比如石英脉、角闪石脉等。当裂隙宽度过大时,形成的角闪石脉的厚度也会较大,脉体的角闪石则呈集合体块状形式出现,难以形成放射状“菊花”。只有当裂隙宽度适中,热液矿脉呈薄层状或似层状,形成的锂蓝闪石可以形成晶体,并且呈长柱状、放射状集合体形式产出,才会形成菊花的形态。这种类型的菊花石目前只在新疆阿尔泰等少数地区有分布,是一种比较稀少的类型。 另一种类似的菊花石产于山西省中条山区,基底为变质类岩石,其上的“花瓣”由长条状的阳起石—透闪石矿物组成,颜色为灰白色或淡绿色,这些斑晶呈花朵状聚集,呈现出小菊花的图像特征。

台湾省花莲县菊花石

这种菊花石产于台湾省花莲、台东等地的海滩附近,是珊瑚、贝类化石被硅质交代后形成的。菊花石基底岩石为生物礁灰岩,石质坚硬。其菊花“花瓣”可呈现黄色、浅绿色、白色、灰色等多种颜色。“花瓣”的肌理清晰,“花瓣”直径一般只有数厘米大小。其原成分主要为贝类或珊瑚化石,后期被玉髓等二氧化硅类物质交代置换。该地区菊花石的形状和分布也因化石类型、大小和数量的不同而有所差异。

> 斑彩菊石化石,为头足纲动物,该标本经过了硅化交代,展现出多彩的光泽,如果菊石化石聚集在一起,可形成化石型菊花石。现藏于山西地质博物馆。


此外,在江苏省徐州市铜山区也有一种化石型菊花石,属于“螺旋菊花石”,它的基底岩石为紫红色或青灰色,菊花图案大多为圆形,为菊石类化石所形成。根据菊石化石的特征可以分为左旋菊花石和右旋菊花石两类。

“山缘石而奇,水缘石而清,人缘石而雅,石缘菊而珍。”人们对观赏石的喜爱,对菊花石的喜爱溢于言表,菊花石向来在赏石界都拥有着不可取代的地位。古人爱石,石文化艺术已经成为中华优秀传统文化中重要的组成部分,《云林石谱》《雨花石子记》《石友赞》等,都是古人对爱石的记载。赏石爱好者们赋文与石、赋诗与石、赋画与石,以石会友、以石抒情,蕴藏着深厚的文化底蕴和文化内涵。现今,人们对菊花石的喜爱丝毫没有减弱,菊花石仍然是众多“花石”(菊花石、牡丹石、荷花石等)中,既具欣赏价值又具艺术价值的工艺石石种。对菊花石的破坏式开采,导致资源越来越少,精品菊花石数量和品质都在走“下坡路”,若不加以保护,这种传承数百年甚至数千年的名石有可能在未来的中华文化长河中销声匿迹。

菊花石的形成经历了亿万年的地质历史,是不可再生资源,而能够被我们人类发现并利用的更是十分珍贵。对于现有的已开发的菊花石石种,我们必须加强对精品的保护。这种保护是全方位的,不仅要保护好历代遗存下来的名石,还要保护好主要产地,禁止私挖滥采,禁止无限制的粗放式采掘;同时还要加强对原产地生态环境的保护,将菊花石自身资源与产地生态资源结合在一起,建立常态化持久化的保护措施。只有这样,才能让未来的菊花石有“花”可赏,有“花”可鉴,有“花”可藏,有“花”可传。

参考文献

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