湖南長界橄欖石礦床地質(zhì)特征及開發(fā)利用

鄧會娟，高鵬鑫，孔令湖

（國土資源實物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201）

長界橄欖石礦床位于湖南省通道縣甘溪鄉(xiāng)長界村境內(nèi)，礦體為出露地表的橄欖巖巖體，易于開采。礦山原作為尋找銅鎳礦對象進行過勘查工作，但一直未取得找礦突破性進展。根據(jù)以往地質(zhì)資料進行二次開發(fā)，重新認識橄欖巖資源，把廢棄的橄欖巖充分利用起來，可走出一條節(jié)約資源，經(jīng)濟健康發(fā)展之路。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

通道長界橄欖石礦區(qū)位于江南古陸構造的南端[1]，該區(qū)板溪群、寒武系地層最為發(fā)育，震旦系次之，泥盆系地層僅在少量地區(qū)殘存。板溪群地層總厚5400m以上，由一套淺變質(zhì)的千枚狀板巖、黑色板巖、粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖及粗砂礫巖等組成。

區(qū)域構造以甘溪—涼亭界深大斷裂為主導，包括長界—垅城基性巖帶延長達百余公里，是區(qū)域性的一級構造。

本礦區(qū)為加里東構造運動引起的長界—垅城深大斷裂巖漿侵入所形成的基性、超基性巖體。基性-超基性巖包括輝石巖相、橄欖巖相、輝石橄欖巖相，其中含MgO的橄欖巖達到工業(yè)品位的為橄欖石礦體[2]。

2 礦山地質(zhì)概況

2.1 地層

本礦區(qū)出露地層，從老至新有板溪群下亞群加榜組(Pt1)、板溪群上亞群拉欖組(Pt2)和第四系(Q)，現(xiàn)由老至新分述如下：

(1)板溪群下亞群加榜組(Pt1)：該組分上、下兩段，即溪腦段(Pt11)和南天門段(Pt12)。溪腦段(Pt11)：分布在本礦山范圍。為灰綠色千枚狀板巖，風化后呈紅色，常見石英細脈。該段厚大于1500m。南天門段(Pt12)：為灰白色變質(zhì)砂巖、長石砂巖、見有較多的石英脈。該段厚大于230m。

(2)板溪群上亞群拉欖組(Pt21)：為黑色板巖、千枚巖、千枚狀板巖、粉砂質(zhì)及砂質(zhì)板巖，間夾變質(zhì)砂巖。上部變質(zhì)淺，板巖為薄層狀，具紋層和條帶狀結構；下部變質(zhì)較深，為千枚巖和千枚狀板巖，具揉皺構造和明顯的鈉長石化，下部見有大理巖透鏡體。超基性巖墻(橄欖巖礦)侵入在本組中上部，圍巖接觸交代較弱。該組厚770m。與上覆清水江組灰綠色板巖為整合關系，與下伏加榜組溪腦段砂礫巖為角度不整合接觸。

(3)第四系(Q)：為棕黃色、黃褐色亞砂土、亞粘土殘坡積層，厚1～8m。

2.2 構造

本礦山地質(zhì)構造復雜程度屬中等類型。區(qū)內(nèi)巖層走向北東—南西，傾向北西，傾角30～87°，呈單斜狀產(chǎn)出，構造以斷層為主。巖墻(橄欖巖礦)平行地層走向侵入。巖體中間的走向斷層以及巖層中的揉皺或小構造多為陡傾角。

本礦山內(nèi)晚期次一級平推斷層構造發(fā)育，尤以南北向斷層為主，北西向次之。

(1)南北向斷層。

F1正斷層：分布于礦區(qū)中部，走向南北，長約1500m，礦區(qū)內(nèi)長255m，傾向西，傾角65～75°，破碎角礫巖寬2～13m，在礦區(qū)北側被其北西向F2平推正斷層錯斷，平面斷距15m，它控制橄欖巖體的發(fā)生和發(fā)展。

F3正斷層：分布于礦區(qū)西部，走向南北，出露長270m，傾向西，傾角60～70°，破碎角礫巖帶寬1.5～7m,該斷層位于西部橄欖巖體西面邊緣，對橄欖巖體沒有破壞。

(2)北西向斷層。

F2平推正斷層：分布于礦區(qū)北側，走向北西—南東，推測地表出露長410m，傾向293°，傾角63°，其切割破壞了南北向F1正斷層和基性、超基性巖體，平面錯距14～21m。

2.3 巖漿巖

本區(qū)基性、超基性巖體可分為三種巖相,屬基性巖的為輝長輝綠巖相,屬超基性巖的有輝石巖相、橄欖巖相。

本礦床基性、超基性巖體侵入在一個“N”字形的裂隙系統(tǒng)中，形成西、東兩個巖體，呈陡傾斜狀，與圍巖多為不整合接觸，它的上、下盤具有破碎現(xiàn)象(見右圖)。

西部基性、超基性巖體全長1800m，地表寬20～182m，傾向北西(300°)，傾角70～80°。

東部基性、超基性巖體全長400m，地表寬15～325m，傾向北西(300°)，傾角60～70°。

以上兩個巖體在104線以南至99線以北平行重疊800m，最為寬闊，深部經(jīng)磁測剖面計算，距地表700～800m以下，連接成單一巖體。

橄欖巖呈深綠色，具粒狀結構、反應邊結構、包含結構、海綿隕鐵結構。致密塊狀構造。

3 礦床(體)特征

3.1 礦體賦存部位、產(chǎn)狀、形態(tài)及規(guī)模

長界橄欖石礦區(qū)地質(zhì)圖

長界礦區(qū)的橄欖石礦賦存于基性、超基性巖體里，根據(jù)產(chǎn)出的位置進行劃分為Ⅰ號礦體和Ⅱ號礦體。Ⅰ號礦體位于礦區(qū)西南部位置，呈北北東走向，傾向北西西，傾角65～82°，礦區(qū)范圍內(nèi)出露長約1200m，寬15～80m；Ⅱ號礦體位于礦區(qū)中東部，并向北東方向延伸出礦區(qū)范圍，走向北東，傾向北西，傾角60～70°，礦區(qū)出露長度超過1800m，并順北東走向延伸出礦區(qū)。

3.2 礦石礦物特征

礦物成分主要為橄欖石，次為輝石、蛇紋石，透閃石、滑石、角閃石、綠泥石、菱鎂礦、鉻鐵礦。少量的黃鐵礦、鎳黃鐵礦、磁鐵礦等。巖石具蛇紋石化等蝕變，還有的變?yōu)榛蚧怄V礦等。

橄欖巖是超基性侵入巖的一種，主要由橄欖石和輝石組成。橄欖石含量達40%～90%，輝石大致可占相等數(shù)量，輝石為斜方輝石或單斜輝石。有時含少量角閃石、黑云母或鉻鐵礦。顏色呈深綠色，具粒狀結構、反應邊結構、包含結構、海綿隕鐵結構。在一定溫度、壓力下，受熱液影響發(fā)生蝕變，如經(jīng)水化作用后橄欖石變成蛇紋石和水鎂石；硅化作用后橄欖石變成蛇紋石；碳酸鹽化作用下鎂橄欖石變成蛇紋石和菱鎂礦等。

3.3 礦石質(zhì)量

經(jīng)取樣分析(包括原239地質(zhì)隊鉆孔中分析的11個樣)，礦體MgO含量一般為25%左右，分析結果見下頁表。從化學分析情況看，礦區(qū)橄欖巖MgO含量不高，屬于較貧品位礦產(chǎn)。MgO含量較高的礦石可作為農(nóng)業(yè)上所用的鎂質(zhì)磷肥。

長界礦區(qū)橄欖巖體化學分析結果

3.4 礦石加工技術性能

目前，礦山橄欖石礦僅用于生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥原料，用量較少，急需開發(fā)新的利用途徑。橄欖巖礦MgO含量＞25%的礦石作為生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥原料，在熱法加工生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥中，在向低品位磷礦石(P2O5品位13%～16%)中加入能形成硅酸鹽或硅酸鹽網(wǎng)絡的物質(zhì)。向磷礦中加入含MgO(12%～15%)的物質(zhì)，在熔體中，周圍含有Ca2+，同時又含有Mg2+，則由于不對稱電場作用，將使磷礦的熔融溫度降低，而橄欖巖(含輝石橄欖巖、蛇紋石、滑石等)就成了最佳熔劑。一般加工純磷礦的熔融溫度在1750～1800℃，而與橄欖巖礦一起加工時，可使熔融溫度降至1400～1450℃。

4 開發(fā)利用

4.1 現(xiàn)狀

20世紀30年代初期，橄欖石作為一種工業(yè)礦物在挪威和美國最先用來制造耐火材料，后來用磨細的橄欖石與氧化鎂混合制成耐火磚用于玻璃熔窯和平爐中，堿性爐襯的搗打料或噴射混合料也利用橄欖石。到20世紀50年代初期美國和日本等一些國家把橄欖石用在鑄鋼工業(yè)中，近年來又將其用在鑄銅、鑄鉛、鑄鎂和鑄鋁工業(yè)中。

我國橄欖石開發(fā)利用與國外相比有一定差距，主要表現(xiàn)為：一是尚未有規(guī)?；拈_發(fā)利用；二是開發(fā)利用產(chǎn)品較為單一，國內(nèi)豐富的橄欖石資源處于開發(fā)初級階段。目前，國內(nèi)開發(fā)利用橄欖石資源主要有以下用途：

(1)耐火材料。

20世紀80年代中期，以河南橄欖石為主，加入鎂砂細粉、纖維等，經(jīng)一定的工藝生產(chǎn)的鎂橄欖石絕熱板，用于合金鋼連鑄中間包內(nèi)襯，為橄欖石用于耐火材料提供了有效途徑[3]。

(2)鑄造行業(yè)。

橄欖石作為新型的堿性造型材料，已較廣泛地應用于鑄鋼件，特別是高錳鋼件及精密合金鑄件等，屬環(huán)保型造型材料。

(3)農(nóng)用肥料。

橄欖巖蝕變后生成蛇紋巖。Mg和Si是蛇紋巖的主要成分，是農(nóng)作生物生長的必需元素。將蛇紋巖用作肥料經(jīng)農(nóng)田施用試驗，取得了好的效果[4-6]。

(4)其他應用。

制取硫酸鎂就可以把碎橄欖石溶于25%的稀硫酸，除去鐵質(zhì)結晶而成。橄欖石還可用作冶煉金屬鎂的原料，并和磷酸鹽在電爐中熔化后，可生產(chǎn)MgO含量為12%～15%、P2O5含量為20%的鈣鎂磷肥等。

4.2 建議

20世紀60年代冶金地勘單位對長界礦區(qū)基性—超基性巖進行了以尋找銅鎳礦為主的評價工作，經(jīng)多年勘查找礦無重大進展，發(fā)現(xiàn)鎳礦體零星，不成規(guī)模，無法計算儲量。2007年，礦山又出資進行了鎳礦的勘查工作，探查到少量的鎳礦資源(平均品位0.4%)，目前礦山正在做開發(fā)工作。橄欖石礦產(chǎn)僅少量用于生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥，尚未得到充分利用。

本礦床作為橄欖石礦床雖屬低品位礦床，但礦床厚度大，且在走向上延伸距離長，儲量巨大、易于開采，交通便利，市場潛力有待挖掘。建議當?shù)卣右砸龑?，在開發(fā)鎳礦的同時一并開發(fā)橄欖石，鼓勵投資進行橄欖石礦床開采、開發(fā)，使這一寶貴的礦產(chǎn)資源變廢為寶。

[1]湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.湖南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1988:469-478.

[2]全國礦產(chǎn)儲量委員會辦公室.礦產(chǎn)一般工業(yè)手冊[M].北京:地質(zhì)出版社,19 87.

[3]霍素珍.具有發(fā)展前景的耐火原料—鎂橄欖石[J].國外耐火材料,2003(2):16-19.

[4]王雪萍.淺談青海省化肥用蛇紋巖的資源概況及開發(fā)應用前景[J].青海科技,2009(3):37-38.

[5]萬樸,李和玉.蛇紋巖直接用作礦質(zhì)肥料的前景[J].非金屬礦,1991(1):41-42.

[6]李典.吉林某地橄欖石礦可選性研究[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊,1988(2):47-48.