湖北隨縣震旦系飾面用大理巖特征

吳愧，陳擁軍，陳剛，廖毅，魏朋利

（湖北天地源勘查設(shè)計有限公司，湖北武漢，430061）

隨縣是湖北省重要的飾面石材產(chǎn)地之一，目前主要開采礦體為隨縣吳山-萬和地區(qū)的花崗巖礦體，研究區(qū)內(nèi)出露的震旦系大理巖僅有零星礦山企業(yè)作為建筑石料開采利用。作為飾面石材，大理巖較之于花崗巖，其在顏色、光澤度、放射性能等方面更具市場優(yōu)勢，常作為高檔裝飾材料，商業(yè)價值更大[1]。本次工作通過地表調(diào)查。鉆探、樣品采集測試等地質(zhì)手段，確定了礦石性能，并通過節(jié)理裂隙素描，計算了礦體荒料率[2]，為該地區(qū)震旦系大理巖作為飾面石材的開發(fā)利用提供了一定的依據(jù)[3-4]。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

研究區(qū)主要出露地層為震旦系下統(tǒng)過路灣組（Z1g）、上統(tǒng)尚家店組（Z2sh），由老至新分述如下：

(1)震旦系下統(tǒng)過路灣組（Z1g）

為一套黑云角閃斜長片麻巖夾白云母二長變粒巖，原巖為一套基性火山巖沉積，與上覆尚家店組地層呈平行不整合接觸，分布于刺溝向斜兩翼，北翼產(chǎn)狀正常，北端與花崗巖體直接接觸，出露寬度大于80m；南翼地層倒轉(zhuǎn)，出露寬度大于200m。

(2)震旦系上統(tǒng)尚家店組（Z2sh）

下段（Z2sh1）：該層分布于刺溝向斜兩翼，北翼產(chǎn)狀正常，出露寬度約30m，南翼倒轉(zhuǎn)，出露寬度約40m；該層與過路灣組呈平行不整合接觸。巖性以中厚層狀白色、灰色白云石大理巖為主，含少量灰黑色硅質(zhì)白云石大理巖，局部有灰綠色綠泥絹云片巖夾層。

中段（Z2sh2）： 出露于刺溝向斜軸部，為一套白色、灰白色厚層白云石大理巖。地層南側(cè)產(chǎn)狀170°～190°∠50°～60°，北側(cè)地層產(chǎn)狀180°～220°∠60～80°，平均出露寬度200m，研究區(qū)內(nèi)該組上段缺失。

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬秦嶺褶皺系東段，Ⅳ級構(gòu)造單元為鐵山復(fù)式背斜，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多期地質(zhì)構(gòu)造旋回，構(gòu)造線方向以北西向為主。

（1）褶皺。刺溝倒轉(zhuǎn)向斜：位于鐵山復(fù)式背斜北東翼，其軸線走向北西，傾向南西，傾伏角60°～80°；核部地層為尚家店組中段厚層白云石大理巖，產(chǎn)狀為170°～220°∠50°～80°，兩翼地層為尚家店組下段中厚層白云石大理巖及過路灣組黑云角閃斜長片麻巖。其北翼地層正常，產(chǎn)狀為200°～215°∠60°～80°，南翼地層倒轉(zhuǎn)，產(chǎn)狀為160°～210°∠50°～60°。

（2）斷層。研究區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育。

（3）節(jié)理。研究區(qū)節(jié)理較發(fā)育，多為壓扭性剪節(jié)理，節(jié)理面平直，節(jié)理縫小于0.02m，以硅質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)為主；延長一般小于30m。

2 礦體特征

研究區(qū)內(nèi)的飾面大理巖礦體主要賦存于尚家店組中段，整體產(chǎn)出于刺溝倒轉(zhuǎn)向斜，呈中厚-厚層狀產(chǎn)出，礦體南側(cè)產(chǎn)狀170°～190°∠47°～60°，北側(cè)產(chǎn)狀180～220°∠70°～80°。受多期地質(zhì)構(gòu)造作用及地形切割等因素影響，礦體沿走向厚度變化較大。

研究區(qū)內(nèi)礦體出露面積約0.068km2；礦體沿走向長約700m，平均出露寬度157m，地表礦體出露標(biāo)高203m～270m，賦存標(biāo)高170m～270m，礦石自然類型主要為白色～灰色白云石大理巖，局部為灰黑色含硅質(zhì)白云石大理巖。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖

3 礦石特征

3.1 礦石類型

研究區(qū)內(nèi)大理巖礦石按顏簡單分為三類，即白色大理巖、灰色大理巖及灰黑色大理巖。其中白色大理巖分布較廣，是研究區(qū)內(nèi)主要礦石類型；主要礦物成分為微晶-細晶白云石及少量方解石，含少量蛇紋石與綠簾石充填構(gòu)成的不規(guī)則淺綠色-綠色細網(wǎng)脈。

圖2 礦石特征照片

灰色大理巖礦物成分與白色大理巖一致，僅顏色稍暗，節(jié)理裂隙較少發(fā)育，少見各色網(wǎng)脈?；液谏罄韼r礦物成分由白云石、方解石、石英、炭質(zhì)等組成，節(jié)理較為發(fā)育，且各種石英、白云石及綠簾石網(wǎng)脈發(fā)育脈，形成較為復(fù)雜豐富的花紋圖案；但該類型礦石礦物成分差異較大。

3.2 顏色

（1）礦石顏色

礦石整體以白色為背景色，受色斑色線影響，部分點綴淡綠色、米黃色，局部含少量炭質(zhì)呈灰黑色。

（2）色斑

色斑整體分布零星，數(shù)量有限，主要由裂隙中充填的細-粗晶白云石、方解石構(gòu)成。呈白色，斑點狀，大小一般 1cm2～2cm2左右，個別稍大可達5cm2。少量色斑為充填于裂隙中的粗大綠簾石晶體，呈淡綠色，不規(guī)則狀，一般1cm2～4 cm2左右；另有少量炭質(zhì)色斑，呈灰黑色，數(shù)量較少，0.1cm2～2cm2大小。

（3）色線

礦石色線可分為4種，即白云石方解石細脈、綠簾石細脈、石英脈及泥質(zhì)條帶。

白云石方解石細脈：白色，礦體裂隙中填充后期結(jié)晶的白云石、方解石等礦物，脈寬1mm～2mm，多為不規(guī)則網(wǎng)脈狀，

綠簾石細脈：淡綠色-淡黃色，有綠簾石填充于節(jié)理構(gòu)成的細網(wǎng)脈，一般脈寬1mm～3mm，主要見于礦體北部，密度3～4條/m。

石英脈：白色～無色透明，形成于變質(zhì)作用后期，沿節(jié)理裂隙灌入，一般脈寬小于3mm，局部膨大部位可達2cm～3cm寬。

泥質(zhì)條帶：呈土黃色～淺灰色，充填于節(jié)理裂隙中，分布特征與白云石細脈較為相似，一般淺層礦體中較為發(fā)育，脈寬小于5mm。

3.3 物質(zhì)組成

白色、灰色大理巖主要礦石主要成分為白云石及少量方解石，二者占90%以上，多呈微晶-細晶狀，同時含有少量蛇紋石、透輝石、綠簾石等交代變質(zhì)礦物，含量小于10%。

灰黑色大理巖主要礦石成分為微晶狀白云石及少量方解石，含少量石英及炭質(zhì)，石英含量約5%～15%，炭質(zhì)含量約10%。

3.4 礦石化學(xué)成分

據(jù)化學(xué)分析結(jié)果，大理巖CaO含量24.88%～30.48%，MgO含量19.63%～22.39%，SiO2含量0.29%～21.78%；白色及灰色大理巖的化學(xué)成分較為穩(wěn)定，灰黑色大理巖礦物成分較為復(fù)雜，主要表現(xiàn)在SiO2含量差別較大，這與野外地質(zhì)調(diào)查中灰黑色大理巖存在大量石英細脈填充相佐證。

3.5 礦石物理性質(zhì)

本次工作對研究區(qū)內(nèi)3類大理巖礦石進行了系統(tǒng)采樣測試，對礦石主要物理性能樣品按品種類別各采取2組。其中塊體密度、吸水率、抗折強度及耐磨性樣每組采集5件，壓縮強度每組采集3件，其測試分析結(jié)果如下：

（1）礦石壓縮及干燥抗折強度

研究區(qū)大理巖礦石壓縮測試結(jié)果為61Mpa～98Mpa，平均值67Mpa；礦石干燥抗折強度為2.2Mpa～26.6Mpa，平均值13.12Mpa。

（2）礦石鏡向光澤度及耐磨性

大理巖礦石標(biāo)準(zhǔn)樣光澤度為63°～86°，基本觀察樣光澤度64.2°～85.8°，白色大理巖耐磨性為平均值為14.4cm3，灰色大理巖耐磨性平均值為14.5cm3，灰黑色大理巖耐磨性平均值25.6cm3。

（3）礦石塊體密度與吸水率

灰黑色大理巖平均塊體密度為2.77g/cm3，白色大理巖平均塊體密度為2.81g/cm3，灰色大理巖平均密度為2.84g/cm3；灰黑色大理巖平均吸水率0.227%，白色大理巖平均吸水率0.13%，灰色大理巖平均吸水率0.145%。

表1 大理巖化學(xué)成分測試結(jié)果

表2 大理巖壓縮強度和抗折強度測試結(jié)果

表3 塊體密度及吸水率測試結(jié)果

3.6 荒料率

圖3 體圖解荒料率豎直疊合圖

本次工作在研究區(qū)內(nèi)選擇了5處較為典型的節(jié)理露頭點進行了節(jié)理裂隙統(tǒng)計及素描圖繪制，采用豎直疊合圖法進行體圖解荒料率測定[6-8]，單個素描圖的面積50m2～70m2，統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

表4 體圖解荒料率統(tǒng)計結(jié)果

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)震旦系飾面用大理巖礦體賦存于震旦系上統(tǒng)尚家店組中段，賦存標(biāo)高170m～270m；礦石自然類型主要為白色～灰白色白云石大理巖，局部為灰黑色含硅質(zhì)白云石大理巖。

（2）研究區(qū)內(nèi)飾面用大理巖抗壓強度61MPa～98MPa，抗折強度2.2MPa～26.2MPa，鏡像光澤度63°～86°，耐磨性14.4cm3～25.6cm3，天然密度2.77g/cm3～2.84g/cm3，吸水率0.13%～0.227%，均滿足《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0291-2015）A類飾面石材的相關(guān)要求。（3）根據(jù)節(jié)理裂隙素描圖，以豎直疊合圖法進行計算，體圖解荒料率42.02%～51.03%。

（4）研究區(qū)內(nèi)的大理巖顏色花紋豐富，各項物理性能均滿足飾面石材性能要求，且體圖解荒料率較高，具有一定的開發(fā)利用前景。