阿拉善盟左旗陶力礦區(qū)飾面花崗巖礦地質(zhì)特征及加工性能淺析

王曉明

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川 750021)

隨著城市化進程的加快，未來對建筑裝飾石材的需求量會越來越大。阿拉善盟左旗地區(qū)花崗巖石材資源儲量豐富，礦業(yè)開采較發(fā)達，開采加工成本相對較低，電力、用水等外部條件較齊備，交通運輸條件便利。當(dāng)?shù)亻_發(fā)的“諾爾紅”系列石材品牌，可與“印度紅”相媲美，頗受中外商家青睞。陶力地區(qū)作為阿拉善盟左旗花崗巖石材重要產(chǎn)地之一，其盛產(chǎn)的花崗巖石材花色主要以淺肉紅色、淺黃色為主，青灰色、灰白色為輔，石材品種多，開發(fā)前景良好。本文結(jié)合國內(nèi)外已有的研究成果，對阿左旗陶力礦區(qū)飾面石材用花崗巖礦地質(zhì)特征及加工性能進行探討，分析總結(jié)了該區(qū)域飾面用花崗巖礦體的礦床成因和找礦標(biāo)志。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陶力飾面石材用花崗巖礦區(qū)地處內(nèi)蒙古西部騰格里沙漠的東緣，地勢平坦，屬花崗巖構(gòu)成的剝蝕殘山丘陵區(qū)，總體地勢北高南低。礦區(qū)地貌特征多呈渾圓狀，覆蓋物零星分布，基巖出露良好，局部生長稀疏野草，生態(tài)環(huán)境較脆弱。

礦區(qū)區(qū)域地層古生界劃屬晉冀魯豫地層區(qū)(V4)陰山地層分區(qū)(V43)阿拉善左旗地層小區(qū)(V43-2)，中、新生界屬阿拉善地層區(qū)(2)潮水地層分區(qū)(22)[1]。出露地層缺失嚴(yán)重，古生界僅零星出露下二疊統(tǒng)大紅山組(P1d)，中生界地層缺失，新生界出露古近系漸新統(tǒng)清水營組(E3q)及第四系(Q)(圖1)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，古元古代—三疊紀(jì)(印支期)均有巖漿活動。古元古代以混合花崗巖為主，少量英云閃長巖；新元古代巖漿巖多為小型巖株，以閃長巖類居多，次為輝長巖類、混合花崗巖等；奧陶紀(jì)—志留紀(jì)(加里東期)巖漿侵入活動規(guī)模小，多呈巖株狀，但超基性巖、基性巖乃至酸性巖均較發(fā)育。石炭紀(jì)—二疊紀(jì)(華力西期)的巖漿活動強烈，以中酸性為主，花崗巖形成大型巖基，以巖漿侵入活動開始至巖漿噴溢活動結(jié)束。三疊紀(jì)(印支期)巖漿巖以花崗巖為主，多呈巖株、巖枝狀。

區(qū)域內(nèi)大地構(gòu)造位置位于華北板塊，華北地臺阿拉善臺隆中部，巴音諾爾公斷隆西部[2]。區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)巖漿活動頻繁，出露巖性以二疊紀(jì)花崗巖為主，其構(gòu)造特征表現(xiàn)為以北西走向為主作雁列式排列的斷裂構(gòu)造行跡，規(guī)模較大，多數(shù)為正斷層，次為平移斷層。其中達里克廟正斷層最具代表性，該斷層穿切本礦區(qū)，規(guī)模相對最大，走向320°，傾角50～80°，延伸長約17km，寬50～100m，斷層兩側(cè)巖石破碎，斷層角礫巖、碎裂巖較發(fā)育。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)大面積出露二疊紀(jì)中粗粒黑云母花崗巖(Pγβ1b)，為飾面石材用花崗巖礦賦礦巖體。呈巖基狀產(chǎn)出，局部被第四系覆蓋。巖性以中粗粒黑云母花崗巖為主，在地表和地下一定深度范圍，其礦物成分含量有一定的變化，局部過渡為中粗?；◢弾r、中粗粒二長花崗巖。中粗粒黑云母花崗巖(Pγβ1b)呈灰白色、青灰色、淺肉紅色，風(fēng)化面為灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為堿性長石、石英和斜長石，含少量黑云母、碳酸鹽礦物、綠簾石及金屬礦物，各礦物呈混雜無序狀鑲嵌分布，粒徑2～7.5mm。

礦區(qū)出露地層為第四系，分為全新統(tǒng)沖洪積層(Qhal)和全新統(tǒng)坡積層(Qhedl)，分布區(qū)域較小，約占礦區(qū)面積的10%左右。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，主要表現(xiàn)為二疊紀(jì)中粗粒黑云母花崗巖中分布的脆性斷層及節(jié)理裂隙，未見褶皺、韌性剪切帶等其他構(gòu)造[3]。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

陶力礦區(qū)飾面石材用花崗巖礦賦存于二疊紀(jì)中粗粒黑云母花崗巖(Pγβ1b)中(圖2)，主礦體平面形態(tài)呈不規(guī)則多邊形，南北向長755～870m，東西向?qū)?00～450m，地表相對高差最大為9m。經(jīng)剖面實測和鉆孔驗證，礦體控制寬度最小為133m，最大為442m，平均為252m，寬度變化系數(shù)為39%；風(fēng)化破碎層厚度0.4～5.25m，平均為2.5m；礦體厚度最小為17.22m，最大為100.50m，平均為54.44m，厚度變化系數(shù)為33%。

受構(gòu)造和風(fēng)化作用影響，本礦體中節(jié)理裂隙較為發(fā)育，通過礦體3個點節(jié)理裂隙統(tǒng)計(圖3)，礦體內(nèi)主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：其中一組走向15～46°，傾角70～75°；另一組走向101～140°，傾角80～85°。經(jīng)計算，其線裂隙率最高0.71條/m，最低0.42條 /m，平均 0.45條 /m；面裂隙率 0.1條/m2。礦體節(jié)理裂隙密度相對較小，走向較穩(wěn)定，傾角大，對石材的塊度、荒料率影響可控，荒料主要以Ⅰ、Ⅱ類為主。此外，受節(jié)理裂隙與風(fēng)化的相互作用，基巖自地表向下發(fā)育0.5～6m不等的風(fēng)化層，礦石局部產(chǎn)生風(fēng)化變色，礦體光澤度、均一性受到一定影響，主要表現(xiàn)為風(fēng)化過渡帶可用石材主色調(diào)不突出，色差不鮮亮，板材可能存在少許色差。

3.2 礦石質(zhì)量

圖3 觀測點節(jié)理走向玫瑰花圖

(1)礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物成分：礦石呈淺肉紅色、灰白、淺黃色及青灰色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要組成礦物有石英(25%～45%)、堿性長石(20%～55%)、斜長石(10%～35%)；次要礦物有黑云母(1%～5%)、金屬礦物(1%～2%)等；偶見綠簾石。石英呈他形粒狀，無色透明，碎裂紋發(fā)育；斜長石呈半自形板狀，弱泥化、絹云母化，表面渾濁，聚片雙晶發(fā)育；堿性長石呈他形粒狀，具負(fù)低突起，由條紋長石、微斜長石及正長石組成，局部被不規(guī)則狀及水滴狀石英交代；黑云母呈不規(guī)則片狀，具明顯多色性，淺褐—深褐，沿解理析出少量鐵質(zhì)；金屬礦物呈不規(guī)則粒狀及四邊形，零星可見；綠簾石偶見，顯淺褐色，正高突起。該類礦石對應(yīng)石材品種主要有諾爾沙漠紅、阿拉善金、諾爾金沙紅、桔黃鉆和阿拉善紅等。

(2)礦石化學(xué)成分：據(jù)礦區(qū)采集的10件礦石化學(xué)分析樣測試結(jié)果，礦石化學(xué)成分如下：SiO272.96% ～ 76.72%、Al2O311.99% ～ 13.71%、Fe2O30.35% ～ 0.83%、FeO 0.58% ～ 1.03%、CaO 0.91% ～ 2.11%、MgO 0.13% ～ 0.35%、K2O 2.61% ～ 4.74%、Na2O 3.06% ～ 3.59%、TiO20.06% ～ 0.21%、MnO 0.03% ～ 0.08%、 燒 失 量0.55%～1.25%。巖石化學(xué)成分以SiO2、Al2O3為主，K2O、Na2O次之。

(3)物理性能：在礦體每個鉆孔中采集具代表性物性試驗樣，進行干燥抗壓強度、干燥/水飽和抗折強度、吸水率和體積密度的測試(表1)。礦石的主要物理性能指標(biāo)，符合GB/T18601-2009《天然花崗石建筑板材》的質(zhì)量要求。

(4)放射性檢測：采集的18件放射性樣品測試分析結(jié)果表明，礦石中放射性比活度CRa為=6.1 ～ 38.3Bq/kg，＜ 200Bq/kg；內(nèi)照射指數(shù)IRa=0.13 ～ 0.19，＜ 1.0；外照射指數(shù)Ir=0.43 ～0.92，＜ 1.3。按照 GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的要求，屬于A類裝飾裝修材料。

3.3 荒料率

(1)面圖解荒料率：假定開采臺段高1.2m、采掘帶寬度1.40m、開采長度為15m、寬度7m，截取荒料的類別和塊度。采用面圖解荒料率測定法對礦區(qū)3個節(jié)理裂隙統(tǒng)計點統(tǒng)計，計算面圖解荒料率平均值為48.6%，其中荒料塊度規(guī)格≥3m3的約占57%，荒料塊度規(guī)格3～1m3的約占39%，荒料塊度規(guī)格1～0.5m3的約占4%。

(2)試采荒料率：首采區(qū)采用新型雙盤電動切機垂直雙向切割、風(fēng)鉆平排劈裂和起重移動的方法進行試采，采坑長20m，寬5.6m，平均深1.2m，體積為134.4m3。在采坑中共采出較大塊度的荒料21塊，其中Ⅰ類荒料(≥3m3)5塊，體積為18.82m3；Ⅱ類荒料(1～3m3)12塊，體積為26.26m3；Ⅲ類荒料(0.5～1m3)4塊，體積為3.32m3。總計荒料量為48.40m3，荒料率為 36.01%。

表1 礦石物理性能測試結(jié)果統(tǒng)計

礦區(qū)石材面圖解荒料率與試采荒料率較接近，且均＞18%，滿足DZ/T0291-2015《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》中荒料率一般不小于18%的要求。

3.4 礦體圍巖和夾石

礦體與圍巖沒有嚴(yán)格的界線，主要依據(jù)節(jié)理、裂隙、色斑的密度及風(fēng)化層來區(qū)分，即礦體頂板為中粗粒黑云母花崗巖風(fēng)化層，底板為鉆孔工程沒有控制的中粗粒黑云母花崗巖，圍巖及夾石為節(jié)理裂隙發(fā)育或捕擄體、色斑含量較多的中粗粒黑云母花崗巖[4]。

4 礦石加工性能

4.1 礦石可加工性能

為查明礦區(qū)內(nèi)花崗巖石材礦的加工性能，共采集3件樣品進行鋸、切、磨等石材加工工藝測試(表2)，礦石各項加工技術(shù)性能指標(biāo)均值分別為：鋸切性1.41m2/h、磨拋性2.03m2/h、光澤度90、板材率(板材厚2.5cm)21.33m2/m3，均符合飾面石材的質(zhì)量要求。礦石在鋸割、切邊過程中不崩邊，不斷角，無裂紋，板材厚度穩(wěn)定，在磨光、拋光過程中不斷裂，無裂紋。礦石經(jīng)加工拋磨后，顏色、花紋一致，拼接性能好，具一定光澤度?；牧系谋砻骖伾疽恢拢V石礦物顆粒分布均勻，無裂紋，無色斑、色線等缺陷。

表2 礦石加工技術(shù)性能指標(biāo)統(tǒng)計

4.2 裝飾性能

花崗巖石材為天然飾面石材，礦區(qū)礦石自然類型主要為灰白—淺肉紅色中粗粒黑云母花崗巖，經(jīng)鋸切成型的板材總體顏色為灰白—淺肉紅色，質(zhì)地堅硬，礦物顆粒鑲嵌嚴(yán)密均一，組成的花紋自然和諧，無裂紋，無色斑、色線；顏色、光澤、花紋渾然一體，可拼性良好。

經(jīng)拋光基本樣的組拼與標(biāo)準(zhǔn)樣對比，礦石的色調(diào)及花紋在水平方向和垂直方向上沒有明顯變化，顏色自然純正，裝飾效果自然莊重，比照目前同類飾面石材市場行情，該飾面石材應(yīng)屬中—高檔花崗巖類飾面石材。

5 礦床成因及找礦標(biāo)志

受晚華力西期運動影響，阿拉善盟地區(qū)在該期地槽全面回返，并伴隨劇烈的構(gòu)造運動，巖漿活動劇烈，所形成的侵入巖十分發(fā)育，以中酸性侵入巖為主，常成巨大的巖基廣泛分布于地槽區(qū)和地臺北緣[5]。侵入巖體具有一定分異現(xiàn)象，流動構(gòu)造不明顯，外接觸帶熱變質(zhì)明顯，巖石中鉀長石為微斜長石，斜長石具環(huán)帶構(gòu)造，巖體為中深成相，剝蝕程度中等。陶力礦區(qū)花崗巖礦體即屬于二疊紀(jì)晚期中酸性侵入巖，巖性為中粗粒黑云母花崗巖，呈灰白色、青灰色、淺肉紅色，風(fēng)化面為灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙、色斑、色線、條痕發(fā)育較少，顏色較均一是其主要的標(biāo)志特征。

6 結(jié)論

阿左旗陶力礦區(qū)飾面石材用花崗巖礦床穩(wěn)定，礦石質(zhì)量較好，荒料率和板材率較高，容易加工，具有良好的裝飾性，加工后的石材成品能形成品牌效應(yīng)，市場潛力巨大。二疊紀(jì)中粗粒黑云母花崗巖是該區(qū)域主要的目標(biāo)礦體，其主要標(biāo)志為巖體節(jié)理裂隙、色斑、色線、條痕發(fā)育較少，顏色較均一。