北川羌族自治縣香泉鄉(xiāng)一帶飾面石灰石礦地質(zhì)特征及成因分析

高 言

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

北川羌族自治縣香泉鄉(xiāng)一帶飾面石灰石礦地質(zhì)特征及成因分析

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四川省是我國(guó)重要的石材產(chǎn)區(qū)之一，主要分布在寶興、雅安、石棉、南江、南桐等縣，但大多數(shù)礦山規(guī)模偏小，遠(yuǎn)未達(dá)到規(guī)?；?、規(guī)范化生產(chǎn)的要求。北川—江油一帶的米黃系列飾面石灰石礦是目前國(guó)內(nèi)適合上規(guī)模、規(guī)范化開(kāi)采的石材礦山之一，其米黃系列品種是市場(chǎng)上長(zhǎng)期以來(lái)為用戶(hù)所喜愛(ài)的裝飾材料經(jīng)典品種，也是未來(lái)市場(chǎng)上理想的飾面材料。

地質(zhì)特征；節(jié)理；荒料率；礦床成因

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西北邊緣，龍門(mén)山—大巴山臺(tái)緣坳陷，龍門(mén)山坳陷褶斷束，以“江油大斷裂”為界的龍門(mén)山前陸推覆—沖斷帶與四川陸盆的川西北前陸盆地交接部位牛星山背斜北西翼，南臨四川陸盆川西北前陸盆地舒緩褶皺區(qū)[1]。地層分區(qū)上屬揚(yáng)子地層區(qū)龍門(mén)山小區(qū)，系淺海相碳酸鹽巖沉積發(fā)育區(qū)，石灰石、白云石等礦產(chǎn)資源豐富。地層屬四川東部地層區(qū)，以香水—讓水?dāng)嗔褳榻?，北為龍門(mén)山分區(qū)，系區(qū)域主體，出露地層主要為古生界志留系(S)、泥盆系(D)、石炭系(C)；中生界二疊系(P)、三疊系(T)、侏羅系(J)等一套海相地層。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造具生成聯(lián)系的一系列傾向北西的疊瓦式?jīng)_斷層并伴隨軸面向北西傾斜的歪斜或倒轉(zhuǎn)褶曲等較為復(fù)雜的構(gòu)造形跡，是區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期多次構(gòu)造變動(dòng)的結(jié)果。區(qū)域內(nèi)褶皺發(fā)育，由北而南組成一系列軸線(xiàn)呈北東東方向展布的褶皺，兩翼傾角一般為30～70°，軸向一般為30～65°，長(zhǎng)度一般1～10km。該區(qū)巖漿活動(dòng)與變質(zhì)作用不發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造綱要圖見(jiàn)右圖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單，主要為中生界中三疊統(tǒng)雷口坡組上段(T2l2)、天井山組(T2tj)等。雷口坡組上段巖性為灰黃色、灰白色、淺紅色中厚層、巨厚層細(xì)晶—粉晶白云巖，夾薄—中層粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖、細(xì)晶白云質(zhì)灰?guī)r，底部與該組下段地層為整合接觸關(guān)系。天井山組呈北東、南西向分布于礦區(qū)內(nèi)，巖性為灰白、淺黃、乳黃、乳白色厚層狀細(xì)晶、微晶—粉晶灰?guī)r，與雷口坡組上段呈整合接觸關(guān)系。

區(qū)域構(gòu)造綱要圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)外圍構(gòu)造復(fù)雜，南部發(fā)育北東—南西向黃連橋逆斷層，距礦區(qū)約1.5km，北部發(fā)育北東—南西向巖灣逆斷層，位于礦區(qū)以北約400m之外。礦區(qū)位于牛星山背斜北西翼，為向北西傾斜的單斜構(gòu)造。地層的總體走向?yàn)楸睎|62～72°，傾向北西332～342°，傾角一般52～70°。由于在區(qū)域推覆構(gòu)造作用下，受一系列北東向斷裂的影響，礦區(qū)巖層中節(jié)理裂隙較發(fā)育，節(jié)理主要有四組，其中一組風(fēng)化裂隙為非構(gòu)造節(jié)理。

南北向節(jié)理組：該組節(jié)理為張節(jié)理，在平面上節(jié)理走向與區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)及巖層基本垂直發(fā)育，節(jié)理多不平直，壁面粗糙，裂縫寬窄變化較大，發(fā)育的節(jié)理被紅土等物質(zhì)充填，一般沿其走向及傾向延伸不遠(yuǎn)即行消失。

北西、南東向節(jié)理組：北西傾向、南東傾向構(gòu)成平行排列或不規(guī)則的節(jié)理組。其節(jié)理為剪節(jié)理，在巖層中多成群出現(xiàn)。節(jié)理面一般平直且光滑，呈緊密閉合狀，有的裂隙面充填鈣質(zhì)薄膜或方解石，節(jié)理沿走向及傾向延伸都較遠(yuǎn)，傾向北西的節(jié)理產(chǎn)狀為322～355°∠51～72°，傾向南東的節(jié)理產(chǎn)狀為135～190°∠35～47°，兩組節(jié)理為共軛節(jié)理，是地層受到北西南東方向擠壓作用下形成的兩組節(jié)理。北西傾向節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理面平直，延伸較遠(yuǎn)，該組節(jié)理和區(qū)域斷層產(chǎn)狀一致，南東傾向節(jié)理不發(fā)育，延伸較短。

風(fēng)化裂隙：在地表淺部，發(fā)育的風(fēng)化裂隙產(chǎn)狀各異，裂隙面大都不平直，多成楔狀，垂直向下延伸短，一般小于3m即尖滅，張開(kāi)部分充填有紅色粘土及腐植土。產(chǎn)狀不規(guī)則、不穩(wěn)定，有的是原生節(jié)理擴(kuò)大、有的為不規(guī)則碎裂紋。

2.3 巖溶

礦區(qū)內(nèi)分布的地層為可溶性碳酸鹽類(lèi)，容易被水溶蝕，通過(guò)化學(xué)作用、輔以機(jī)械作用等形成各種各樣的巖溶地貌，主要以溶蝕—侵蝕類(lèi)型為主的溶洞、蜂窩狀溶坑、溶溝、溶槽等。

2.4 巖漿巖及變質(zhì)巖

礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖分布。龍門(mén)山前緣沖斷帶的地層巖石基本未發(fā)生區(qū)域變質(zhì)，僅斷裂帶中的部分巖石發(fā)生動(dòng)力變質(zhì)，形成動(dòng)力變質(zhì)巖。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體賦存狀態(tài)

礦床賦存于中三疊統(tǒng)雷口坡組上段(T2l2)及天井山組(T2tj)中。礦體呈單斜層狀產(chǎn)出，其形態(tài)大致呈板狀?？傮w走向呈北東—南西向展布，傾向北西，礦層傾角51～72°。礦體的底板為中三疊統(tǒng)雷口坡組上段下部，礦體與底板界線(xiàn)較清楚。礦體的頂板為中三疊統(tǒng)天井山組第三段(T2tj3)，礦體與頂板界線(xiàn)清楚。

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物成分

通過(guò)野外觀察和巖礦薄片鑒定，雷口坡組礦石主要為細(xì)—粉晶白云巖，天井山組礦石主要為亮晶藻團(tuán)粒(塊)灰?guī)r、微—粉晶灰?guī)r、生物屑微粉晶灰?guī)r。雷口坡組細(xì)—粉晶白云石礦石結(jié)構(gòu)致密，質(zhì)地堅(jiān)硬，主要為粒屑—微晶結(jié)構(gòu)，白云石交代方解石形成交代結(jié)構(gòu)，白云石局部為重結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。天井山組藻團(tuán)粒(塊)灰?guī)r礦石結(jié)構(gòu)致密，堅(jiān)硬，主要為細(xì)晶結(jié)構(gòu)、亮晶藻團(tuán)粒(塊)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石灰?guī)r、白云巖中礦石礦物成分較簡(jiǎn)單，主要礦物成分為方解石、白云石?；屹|(zhì)白云巖，白云石含量80%左右，白云石呈菱形—近四邊形散布于巖石中；灰?guī)r礦物成分主要為方解石，含量＞90%，含少量白云石，含有孔蟲(chóng)、介形蟲(chóng)、藻類(lèi)生物碎屑。微—粉晶灰?guī)r礦石為乳白、灰白、淺黃色，主要由方解石組成，微—粉晶構(gòu)成巖石結(jié)構(gòu)特征，方解石含量＞90%，生物碎屑含量15%～40%，少量鐵泥質(zhì)，浸染脈狀。

3.3 礦層劃分及礦體規(guī)模

根據(jù)礦體賦存層位、礦層空間位置、礦體形態(tài)規(guī)模、分布規(guī)律、礦石自然類(lèi)型、顏色與花紋等，將礦區(qū)礦體劃分為2個(gè)礦層，即：1礦層、2礦層。1礦層由中三疊統(tǒng)雷口坡組上段(T2l2)和天井山組第一段(T2tj1)巖石構(gòu)成，為“雜米黃”賦礦層位，該層位還可以將條帶狀灰?guī)r定名“芙蓉米黃”，其他乳黃色白云巖、灰質(zhì)白云巖統(tǒng)稱(chēng)為“雜米黃”?！半s米黃”板面底色為淺黃色，板面結(jié)構(gòu)花色主要為灰白色不規(guī)則方解石團(tuán)塊、藻團(tuán)粒、生物碎屑集合體花紋，色澤均勻、質(zhì)地細(xì)膩。由于該層位僅部分在礦區(qū)出露，所以厚度不均。礦層呈層狀產(chǎn)出，礦層?xùn)|西長(zhǎng)度1 736m，平均厚度39.16m。2礦層由中三疊統(tǒng)天井山組第二段(T2tj2)巖石組成，為“米白石”、“象牙黃”互層賦礦層位?！懊装资卑迕娴咨珵槿榘咨迕娼Y(jié)構(gòu)花色由灰白色方解石團(tuán)塊組成隱現(xiàn)花紋，局部由淺紅色絲線(xiàn)和團(tuán)塊構(gòu)成紅霞狀花紋，色澤均勻、光潔明亮。構(gòu)成“象牙黃”品種的礦石為淺黃色厚層狀生物碎屑微—粉晶灰?guī)r組成，礦石致密細(xì)膩，板面底色為象牙色，板面結(jié)構(gòu)花色由淺紅或白色方解石脈形成色線(xiàn)或條紋，礦石色澤均勻、質(zhì)地細(xì)膩。礦層?xùn)|西長(zhǎng)度1 788m，平均厚度200.05m。

礦體厚度變化的基本特點(diǎn)是：礦體厚度最大272.69m，最小198.35m，全礦區(qū)平均厚度240.98m，厚度變化系數(shù)為9.81%。礦區(qū)主礦體厚度變化穩(wěn)定，變化系數(shù)小，屬于小變化程度。

3.4 物理性能

礦區(qū)共采集壓縮強(qiáng)度樣、彎曲強(qiáng)度樣各6組18件、巖石密度和吸水率樣7件、耐磨性樣6組18件，礦石主要物理性能測(cè)試結(jié)果及技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下頁(yè)表。

由表中所述的測(cè)試結(jié)果可知，該礦區(qū)礦石主要物理機(jī)械性能較好，質(zhì)量?jī)?yōu)良，符合優(yōu)質(zhì)飾面石材要求[2]。

3.5 礦體的完整性與荒料率

通過(guò)礦區(qū)地表調(diào)查、鉆探施工及試采統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為由淺部到深部，礦體的完整程度總體有增高的趨勢(shì)，荒料率相應(yīng)也高，下部巖礦層比上部巖礦層完整程度高。

礦區(qū)礦石主要物理性能測(cè)試結(jié)果

理論荒料率是通過(guò)在采場(chǎng)計(jì)算的圖解荒料率和試采荒料率的基礎(chǔ)上進(jìn)行校正并計(jì)算的，其計(jì)算公式：理論荒料率=圖解荒料率×(試采荒料率/采場(chǎng)加權(quán)圖解荒料率)。通過(guò)對(duì)6個(gè)節(jié)理裂隙點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，圖解礦石體積714.53m3，圖解截取荒料265.44m3，平均圖解荒料率為37.15%，Ⅰ類(lèi)荒料占22.64%。通過(guò)在采空區(qū)選定的試采區(qū)計(jì)算采出的礦石量，分別丈量已采出荒料以及剔除風(fēng)化層來(lái)統(tǒng)計(jì)試采荒料率，并將試采點(diǎn)計(jì)算出的試采荒料率(Hs)與試采區(qū)試采前的加權(quán)圖解荒料率的比值，作為圖解理論荒料率的校正系數(shù)[2]。該采場(chǎng)采面及采空周邊均已切割平整，試采區(qū)長(zhǎng)13m，寬10m，高7m，面積130m2。已采出礦石體積910m3，其中采出荒料53塊，荒料量202.6m3，試采荒料率為22.27%。通過(guò)計(jì)算，礦區(qū)理論荒料率為21.88%，理論荒料率作為估算礦區(qū)荒料資源量的參數(shù)。

4 成因分析

本區(qū)自中三疊世初以來(lái)，四川盆地周邊古陸逐漸抬升，地勢(shì)總的是東高西低，逐漸形成封閉—半封閉海灣型環(huán)境，盆地的東部及北部為沉積物質(zhì)組成的主要物源區(qū)，通過(guò)洋流的搬運(yùn)，以機(jī)械沉積作用疊加化學(xué)作用，在龍門(mén)山古陸前緣接受泥巖、灰?guī)r和白云巖沉積，形成了一套半咸化淺海白云巖及石灰?guī)r為主的含藻類(lèi)生物的碳酸鹽地層。在干熱氣候條件下的咸化淺海區(qū)，咸水中Mg2+離子交代置換底部CaCO3灰泥中一部分Ca2+離子，通過(guò)生物化學(xué)沉淀形成了以淺水臺(tái)地—潮坪、湖坪蒸發(fā)式建造雷口坡組白云巖相、瀉湖白云巖、灰質(zhì)白云巖和碳酸鹽臺(tái)地—潮坪藻礁碳酸鹽建造的天井山組灰?guī)r、藻屑灰?guī)r為主的巖相組合[1]。區(qū)內(nèi)白云巖、灰?guī)r中含有生物碎屑成分，與三疊紀(jì)中期局限咸化海類(lèi)過(guò)渡生物群相關(guān)。巖層中局部發(fā)育灰色或淺紅色等不同顏色的帶狀紋層，紋層的成分和結(jié)構(gòu)比較均一，是在靜水海盆地由于季節(jié)性的變化而引起的氧化還原環(huán)境的交替周期性沉淀沉積的特征。本礦床類(lèi)型屬大陸邊緣沉降帶淺海臺(tái)地—湖坪環(huán)境蒸發(fā)式建造和碳酸鹽臺(tái)地—潮坪環(huán)境藻礁碳酸鹽建造生物化學(xué)沉積成因的白云石、灰?guī)r飾面石灰石礦床。

[1]張?jiān)葡?郝子文,姚冬生,等.四川省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1991:206-241.

[2]楊風(fēng)辰,劉志學(xué),李登科,等.DZT0291-2015 飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015.

P619.263

A

1007-9386(2017)02-0052-03

2016-12-16