
Settlingstones 是英国一处重要的钡矿床地质地点之一:它位于诺森伯兰郡的一座矿井,尽管该矿最初是以铅矿闻名,但其收藏家声誉却来自于钡长石(BaCO3)——与钴碳酸盐的异常商业和标本产出。该矿在泰恩河谷以北的 Fourstones 和 Newbrough 附近的 Settlingstones 脉中开采,位于诺森伯兰陷窟的北部边缘的碳酸盐岩层中,在矿田的富钡外带的边缘地带,那里脉线切穿了石灰岩、砂岩、泥岩,并侵入了 Whin Sill 的辉长岩。Whin Sill 的这一相互作用是当地特征的核心:最丰富的钡长石区位于辉长岩形成一个或两个脉壁的地方,矿化流体使辉长岩转化为矿工称之为“白 Whin”的浅色粘土-碳酸盐岩。
收藏家珍视 Settlingstones 的稠密、光泽鲜亮、奶油色到棕褐色的钡长石外壳和堆叠的柜台板,通常由复杂的双晶拟六方晶体组成,而非单晶教科书式的独立晶体。在空腔中,钡长石可能呈现终端聚集体、圆润的结核表面,或更大块的晶质脉岩被揭露出闪耀的空腔。方解石家族中的另一标志性物种是重晶石,尤其是在钡长石的空腔中呈现透明到半透明、无色的晶片和尖锐晶体。经典标本的美感低调却清晰可辨:温暖的赭棕色或软焦糖色钡长石,玻璃般到蜡质的光泽,沉重的碳酸钡质感,以及边缘带有苍白色的重晶石或一些哈莫托石的颗粒。
历史上,Settlingstones 的意义在于它一度成为全球领先、且长期唯一的钡长石商业来源。铅最初被开采,但在某一交叉走向的脉内填充变化后,钡长石成为矿井存在的根本原因。从1870年代持续到1969年关闭,该矿供应化工行业,并同时大量释放出最优质的英国产钡长石标本。其存世材料不仅具有吸引力;它也是已知最为罕见的碳酸盐矿化体系之一的核心证据。
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该矿最好的标本是来自地下作业的老式件,而非现代地表发现。差异一目了然:矿时代的硬石英柱状晶体表面完整、深脉孔以及相对新鲜的光泽,而堆场的标本更常见为碎裂的脉石、氧化、风化,或在地表部分转化。即便如此,剩余的废石仍使该产地在科学上保持活跃,因为仍可在硬石英脉石中的晶体、独特的重晶石、含 Harmotome 的“白槭石”以及罕见晚期碳酸盐材料中记录到曾在地下可见的关系。

照片: Rob Lavinsky, iRocks.com / Wikimedia Commons

照片: Rob Lavinsky, iRocks.com / Wikimedia Commons
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Settlingstones Mine 位于 Haydon Bridge 采矿区的北部 Tyne 山谷一带,靠近 Northumberland 的 Fourstones 与 Newbrough。主要结构是 Settlingstones 藏脉,这是一条大致呈东北—西南向的脉线,穿过下石炭纪沉积岩和 Whin Sill。包围地层属于该地区交替分布的灰岩、砂岩和页岩;在局部地区,该脉线穿过石英辉绿岩岩墙与相关的热改变岩。此地质环境使 Settlingstones 位于北 Pennine 矿区的最北端的开采表达区,但在构造上属于 Alston 岩组之外、北安普敦壤槽的南部。该矿床通常被视为该矿区外部钡富集带的一部分,其矿物组成以石膏石(witherite)和巴路石(baryte)为主,而非更中心区常见的萤石丰富组合。
该脉线具有两种截然不同的经济特征。较早的开采区,位于 Settlingstones Burn 的脉线露头附近,属于铅矿带,伴随方铅矿、巴路石和炭酸铅矿(ankerite)。向西南偏西北—偏南东的横向走向穿过后,赋矿充填发生突然改变:witherite 成为主矿物,伴随的硫化物及其他尾矿量很少。以 witherite 为主的矿体在 Pennine 脉线中相对宽阔,通常宽约 2.5 至 3 米,局部甚至更宽,公开报道的极端宽度接近 9 米。高产 witherite 区域延伸约 1300 米,终止于 Grindon Hill Shaft 区域。脉线的分支和环路在某些地方也矿化足以开采 witherite。
最佳矿体与 Whin Sill 有关。硬辉绿岩形成的脉壁区域,矿体射线具备开采所需的稳定性;而矿化流体与岩架相互作用时,壁岩被转化为“白 Whin”,这是一种苍白的改变岩,日后因携带铵铁铝矿物 Harmotome 而为矿物学家所关注。witherite 不仅仅是脉线填充物的最简单形式。薄片观察和地下实测显示存在置换关系,尤其是 witherite 替代早期方状的巴路石。富含巴路石的脆堆岩材料中的方铅矿与闪锌矿条带延续至后续被 witherite 占据的空腔中,甚至横越到这些空腔,提供了一个复杂的伴生序列的证据,而非单一的晶化脉冲。
矿业起初是一项铅矿企业,记录可追溯至十七世纪晚期,文献记载从1687年到1692年。十八世纪出现出售通知,十九世纪时该财产进入 Frederick Hall 手中。现存的公司形式“Settlingstones Mines Ltd. 的所有者”源自1907年。铅的生产记录以1849年至1873年最为完整,当时提炼铅精矿总计18,902吨。魏特黑特(witherite)的生产始于1870年代初,并在1873年后成为独占性矿种;从那时起直至1969年关闭,Settlingstones 基本上就是一座魏特黑特矿。公开的总量因来源与会计方法不同而有差异,但地质保护评估(Geological Conservation Review)给出1873年至1969年间大约63万吨魏特黑特产品,而当时的区域记载则描述 Haydon 田区的产量略超过五十万吨。
收藏家在旧标签上常见的工作布局通常命名 Frederick Shaft 和 Ellen Shaft。矿石在 Frederick Shaft 开采,位于 Fourstones 与 Grindon Hill 路道以及 Stanegate 旁,而处理工作在 Ellen 通过 Settlingstones Burn 南岸的提升井厂进行。地下开采采用收缩开采法,Whin 岩层为其提供坚固的壁面。1960年代,矿工向上破碎矿石,将大部分留在开采台地作为工作层和地下储存,并通过木制滑槽将矿石引出,以确保地表选矿厂的稳定供料。F. Brook 于1965年的观察记录显示矿石通过矿车运送到 Frederick Shaft,然后由牵引索车运至 Ellen 工厂,在那里进行破碎、清洗和分级,产生可销售的小块碳酸钡。
关闭时,井口被封闭,建筑物被拆除或清理,大部分地下通道永久性地消失。现今没有原位矿化物暴露,地下工作应被视为无法进入的状态。剩余的采集兴趣在于废石与粗岩堆存,其中部分被列为“特定科学重要性研究场所”(Site of Special Scientific Interest,SSSI)并受到保护。大部分废石已经被景观化且逐渐生长出植被。因此,任何访问都需获得地地主人许可,并严格尊重受保护的特征;从 SSSI 材料中搬运或挖掘可能损害该地点所指定的地质资源。负责任的收藏者应将 Settlingstones 视为古董标本的典型来源地,而非随意挖掘的地点。
标本发现主要来自作业矿井中富有腔的石圈辉钙矿脉。晶簇辉钙矿中的晶洞产生了双晶、拟六方的辉钙晶体、圆形结聚体、方钡矿薄片镶嵌在腔洞内,以及辉钙矿覆层的细小 harmotome 晶体。该矿井记录中最不寻常的脉袋是70英寻深度的镍矿产现象,一条管状体内产出了镍铵矿和 Ullmannite,随后被鉴定为 Gersdorffite。该脉袋并不能代表该矿的常规产出,但对研究者而言,它是该地产最重要的矿物学脚注之一。
Settlingstones 的 Witherite 是该地点的定义性品种,通常呈现为白色、奶油色、淡米色、黄褐色或黄棕色的晶体团块,具光亮的双晶晶簇中空腔;典型的收藏柜样品是堆叠的伪六方晶面的密集聚集体,而非孤立的单棱柱。已发表的标本照片和古老的经销商描述显示,柜型样品大约为 14.5 x 7.0 x 5.9 cm,而地下记录则描述光亮的双晶晶簇装填在空腔中,更少见的还有球状、块根状和肉簇状材料,内部呈柱状结构。最丰富的 Witherite 地区位于十字回路以西的脉线处,当时矿脉从铅-重晶石-方解石矿化转变为 Witherite 主导充填,尤其是在 Whin Sill 岩壁包围矿体的区域。相关伴生矿包括重晶石、少量的方铅矿和闪锖矿、方解石、极少见的重晶碳酸盐、 Harmotome 覆盖层以及局部的方铀石。最佳标本具有新鲜光泽、完好圆整或伪六方晶面、开放的空腔,以及温暖的奶油色到焦糖色;普通样品多为块状、断裂脉石或风化堆料碎片,三维晶体发展较少。
Settlingstones 的 Barite 与 Witherite 礼物矿脉密切相关,最著名的是作为清晰终止的晶体和刀片状晶体沿着 Witherite 的空腔排列。最理想的样品呈现透明至半透明、无色的方解石刀片,具有明亮的玻璃光泽和清晰、有时锯齿状的边缘;一件古老拍摄的样品尺寸为 8.7 x 5.5 x 3.8 cm,最大晶体为 4.5 cm。在矿床的共生关系中,Barite 既以早期的硫酸钡相出现,后可被 Witherite 取代,也以与方解石阶段相关的腔内晶体出现,这使 Settlingstones 的标本尤具教育意义。优质样品的评判标准包括透明度、终止质量、与 Witherite 的对比、以及薄刀边缘不易受损;许多原本吸引人的样品因晶体偏浅且呈玻璃光泽而易出现小缺口,较易被忽视。
褐铅矿(在英国地质文献中最常用的拼写)并非与方解石不同的矿物,而是对大量经典 Settlingstones 材料所记录的名称。在该地点,它的变化范围从最初铅矿中的早期脉内方铅矿,到脉体西南部在 witherite 中发现的独特尖锐、空洞内衬晶体。地质描述中所强调的晶型为以棱柱面和顶尖体面为主导、在 witherite 的空腔中发育的典型尖锐形态,被认为是伴随碳酸钡存在于北潘尼恩山脉中的方铅矿矿物的一种典型特征。收藏者应留意旧标签、无色玻璃样薄片、方铅矿基质上的均衡覆盖,以及未被破坏的空腔结构;最令人满意的样品能够在视觉上再现地质故事,使方铅矿明显嵌入或附着在 witherite 上,而非作为无序的独立薄片出现。
Settlingstones 还记录有其他矿物,如辉铜矿、闪锌矿、黄铜矿、方解石、安克瑞石、锶铝矿、黄络矿、方钛矿、镍矿、赫斯多夫矿、布伦诺石、石英以及本区岩石类型如辉长岩和页岩等。Harmotome 在小型、无色十字形双晶涂覆 on witherite 的空腔中,或在改造后的 Whin Sill 的脉里填充时尤其典型。Barytocalcite 在这里是一种非常罕见的晚期碳酸盐矿物,报道为在小型空腔中与伪六方形 witherite 上的微小无色单斜晶棱柱。镍矿物则更加罕见:罗素于 1927 年的论文记录了来自单一管状产状的 niccolite 和 ullmannite,后续研究在同一不寻常的组合中识别出 Gersdorffite。Settlingstones 通常并未被引用为公认矿物种类的出产地,但它是 witherite 矿化的核心参考地之一,是北潘尼恩碱铷铝参与区的重要参考地之一,也是 Whin Sill 相关脉环境中含镍的脉洞的关键地点。
Settlingstones 蝕钡石在英国及国际收藏中广泛出现,但市场上顶级品相并不常见,因为该矿于1969年停产,最佳材料是在地下开采作业期间采集的。如今的供应多为早期收藏材料:橱柜级摆件、密集微型标本、带有空腔的脉状蝕钡石碎块、与重晶石-蝕钡石的组合,以及偶见的 harmotome 或重晶石方解石微晶标本。来源地很重要。旧标签上写着 Settlingstones、Fourstones、Newbrough、Haydon Bridge,或有时仅写“Hexham,Northumberland”的都值得与样品一同保留。
最主要的真实性问题并非蓄意伪造,而是产地漂移。英格兰北部出产蝕钡石的著名产地包括 Fallfield、Nentsberry Haggs、Brownley Hill、Rampgill 以及 Durham 煤区等,多年以前的商家标签可能被缩写或混淆。Settlingstones 材料通常看起来更密实,呈棕褐至奶油色,呈堆积状并具晶簇样的脉状结构,方解石-重晶石空腔衬里较为复杂;而 Fallowfield 蝕钡石常给人以更尖锐的淡色拟六角金字塔形晶体或放射状的结晶团块。这个区分有用,但当样品带有模糊的旧标签时,它不能替代来源地或分析。
品相是一个重要因素。蝕钡石脆弱、相对较软,且在同等体积下质量偏重;晶面边缘和凸起的高点容易受伤。Settlingstones 的重晶石晶 blade 在极薄的终端处更脆弱,细小的边缘缺口在浅色背景下可能在强光下转动时才显现。许多矿山时代的标本会有轻微挤压伤,若整体形态、光泽和空腔质量良好,适度的接触损伤是可以接受的。清洗后的标本不应在缺乏专业知识的情况下进行强碱性腐蚀处理:蝕钡石是碳酸盐,与酸会反应,粗心清洗可能腐蚀原本具有玻璃光泽到蜡状光泽的表面,影响收藏者的观感。
处理应予以尊重。蝕钡石是碳酸钡,若吸入或摄入粉尘会有毒性。固体陈列标本在普通矿物收藏卫生条件下是安全的,但切勿锯切、研磨、舐食、浸泡在未知化学药剂中,亦勿将碎粉暴露给儿童或宠物接触。处理瑕疵材料后请洗手。一些蝕钡石在紫外线下会呈现淡蓝色荧光,但荧光并非购买 Settlingstones 标本的主要原因;形状、表面质量、关联性与来源地等因素更为重要。
稀有度是分层的。对于耐心的人来说,大块的方沸石-铊(witherite)碎片和带小晶洞的碎片也能获得。具备良好光泽且损伤较少的吸引力强的微型标本和橱柜板要稀缺得多。细孔状的方沸石-方铅矿组合、富含 Harmotome 的晶洞、经过验证的方解碳酸盐,以及任何与镍脉相 credibly 相关的标本,都是专业材料。最受追捧的 Settlingstones 标本不一定是最大的;一块紧凑、具有清晰且无损的伪六方柱状方沸石、开放的晶洞以及旧标签的标本,往往能胜过一大团黯淡矿块的重量级。
在1969年3月28日星期五,最后一个班次从 Settlingstones 走出。F. Brook 将这被视为泰内代尔与海登田的金属矿的一个时代的结束,而且这句话并非感伤的夸张。当时该矿是世界上唯一仍在商业開采的威特石矿源。这个曾经开采铅矿的诺森伯兰小型矿区,已成为一种极为专门的矿物 commodity 的守护者,其关闭实质上结束了英国钡矿开采的一个分支。
Brook 1965 年的访问提供了这座矿仍然活着时最生动、最清晰的影像。矿工们并非像传统铅矿那样选择性地追逐细细的矿脉,而是开采整条威特石脉。这意味着空洞必须被填充。在坚硬的 Whin Sill 岩基上,缩短开采是可行的。矿工们从屋顶破采矿石,将大部分破碎的威特石留在原处,作为上升的工作地板,并通过木质料斗和底部的“磨坊”排出多余的矿石。实质上,矿区的储藏区成为一个地下库房:脚下是破碎的矿石,上方是工作空间,下降的流向受控以便给选矿厂供料。
矿石的移动呈现出一种较为缓慢的旧式采矿世界节奏。木桶由马拉着沿着巷道运至 Frederick Shaft 底部。 Brook 观察到他访问时,管理层正在试验一种改装以适应狭窄巷道的电池动力机车,但留下的印象仍然是骡道:在供行业近一个世纪的脉络中,重碳酸钡以小木桶的形式运输。矿石从 Frederick Shaft 通过缆绳牵引的货车沿着一条矿物铁路运往东北约半英里处 Ellen Shaft 的选矿厂。那里,近一个世纪的机械设备,由 Hexham 的 Davison’s 铁厂制造,将威特石粉碎、洗涤并整粒成约三分之八英寸的可销售块状物。
Trestrail 于1938年的记述显示这座矿是一个充满水、泵和坚硬岩石的地方。自然通风将空气通过 Ellen 和80海浬( fathom )水位区域,而 Frederick Shaft 则作为上升孔,必要时由风机辅助。水的流入是持续的,大约每分钟400加仑,矿井的排水坑小到只要停工数小时就可能使出工作区域被淹没。排水系统将水从 Frederick Shaft 引向80海浬水位,然后再汇向 Ellen,水流在那儿达到高峰。发电厂属于一个过渡时代:电网供电已经到来,但较旧的蒸汽发电设备仍在运行,包括 Belliss and Morcom 的发电机组与备用锅炉。
当地摄影记录中有非常具体的人类痕迹。大约在1920年,矿井忙碌到可以留下一些影像:弗雷德里克竖井井架、准备下降的桶、发电厂旁无穷绳平衡小车、一辆信赖蒸汽运输车在弗雷德里克竖井的料斗处装载方解石、选厂的赫茨分筛、以及正在工作的矿工姓名。汤姆·考克威尔及其儿子哈罗德被拍到在前端使用电钻钻孔,附近有一个桶;阿尔夫·安格斯和乔·霍奇森被展示在 near-surface 的脉中钻孔。这些名字之所以重要,是因为它们将标本重新带回人类尺度:现在抽屉和橱柜中的方解石板来自一个充满钻机、料斗、马、泵及在硬质惠恩·西尔岩地中工作的人们的工业场所。
即使矿井停止运营,Settlingstones也并未悄然消失。后来的记载提到厂房被出售、竖井被封顶,但在1971年 Ellen Shaft 附近的地面坍塌,摧毁了旧矿办公室,当时这些办公室仍被用作海顿打猎会的犬舍。这对一座地质始终与空隙相关的矿井来说,是一个颇为不安的后记:方解石中的空腔、在开采时破裂的腔洞、地下被水填满的空间,最终在处理厂老核心处的地表坍塌。