四川米易棕樹灣輝長巖體纖維用玄武巖開發(fā)利用資源遠景

胡毅，張明勝，廖阮穎子，龍菊

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇六地質(zhì)隊，四川溫江 611130）

連續(xù)玄武巖纖維（Continuous Basalt Fiber，簡稱CBF）是一種綠色、環(huán)保材料，已在纖維增強復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。

四川攀西地位于峨眉山大火成巖省核心部位，玄武巖廣泛分布，但目前尚未發(fā)現(xiàn)規(guī)模連續(xù)優(yōu)質(zhì)纖維用玄武巖礦體。峨眉山玄武巖鈦、鐵含量背景值高，噴發(fā)旋回堆積成巖特征決定其缺乏穩(wěn)定的分異環(huán)境［1］，因此難以形成規(guī)模礦體，目前并未得到有效開發(fā)利用。四川米易地區(qū)分布大量輝長巖，分異充分徹底，形成著名的釩鈦磁鐵礦成礦帶［2］，而大量低鐵輝長巖尚未開展纖維用玄武巖的評價工作。開展輝長巖類纖維用優(yōu)質(zhì)玄武巖開發(fā)利用前景評價，可以為四川地區(qū)纖維用玄武巖找礦勘查提供新的途徑。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

棕樹灣輝長巖位于康滇地軸中段的安寧河斷裂帶、昔格-元謀斷裂帶所挾持的地塊內(nèi)、攀西含釩鈦磁鐵礦雜巖帶中部。安寧河斷裂帶大體呈南北向展布，古生代～中生代～新生代均有強烈活動，是晉寧旋回以來的長期構(gòu)造活動帶［3］。形成于早古生代背斜上隆作引起的脊部縱向張裂陷落活動，地幔上涌加速了張裂。地幔物質(zhì)侵位沿該斷裂帶形成了攀枝花、紅格、白馬、太和等含鐵鈦釩似層狀基性-超基性巖體侵入（2.65～2.52億年），晚二疊世時期發(fā)生玄武巖的噴溢，形成峨眉山堿性拉斑玄武巖，晚三疊世時期，則有堿性正長巖體為代表的中酸性巖侵入，構(gòu)成“雙模式火山巖套”（圖1）。

2 米易棕樹灣輝長巖巖體特征

巖體位于白馬釩鈦磁鐵礦區(qū)西側(cè)，屬白馬巖體的上部，呈南北向不規(guī)則帶狀形態(tài)，為華力西期巖漿巖，北側(cè)及西側(cè)為印支期的正長巖及花崗巖巖體。南北兩端傾角略陡，中部較緩（圖1）。巖體以黑色流狀含橄輝長巖、似斑狀嵌晶含長橄輝長巖為主，以灰色細粒橄欖輝長巖、灰黑色黑云母化輝長巖、綠灰色輝綠輝長巖次之［4］。巖體從白馬至棕樹灣一帶具明顯的韻律旋回特征，自下而上分為A、B、C三個旋回，每個旋回又可分為多個次級的旋回。棕樹灣輝長巖體屬上部C旋回，可分為三個次級的小旋回，每個小旋回又可細分為2～3個韻律層，在每個韻律旋回的中下部，由于鈦鐵金屬的富集，經(jīng)重力分異，多形成釩鈦磁鐵礦層，巖體的每個旋回有相對穩(wěn)定的巖相帶［5］。

圖1 四川米易棕樹灣巖體分布及區(qū)域地質(zhì)簡圖

3 棕樹灣輝長巖的化學(xué)成分

本次研究的輝長巖樣品采集自米易縣紹花坪（Hh1）、馬家院子（Hh2）、崔家店子（Hh3）和涼橋（Hh4）和麻栗坪（Hh5））等地。巖石類型包括以灰色細粒橄欖輝長巖、灰黑色黑云母化輝長巖、綠灰色輝綠輝長巖等三種類型。樣品主量元素化學(xué)分析在西南冶金測試研究院用PHILLIPSPW-2404型X熒光光譜儀進行分析，分析精度優(yōu)于2%，分析流程見文獻［6］，輝長巖化學(xué)分析結(jié)果見表2。其中SiO2含量46.89%～63.53%，平均值為51.88%；A12O3含量14.3%～18.71%，平均值為15.48%；FeO含量3.91%～7.84%，平均值5.78%；Fe2O3含量1.17%～6.81%，平均值3.36%；(FeO+Fe2O3)含量6.02%～11.41%，平均值為9.14%；K2O含量0.39%～4.54%，平均值1.75%；Na2O含量1.94%～4.32%，平均值2.96%；CaO含量3.69%～12.18%，平均值8.22%；MgO含量1.91%～8.4%，平均值5.44%；TiO2含量0.99%～2.34%，平均值1.54%。

表2 連續(xù)纖維用玄武巖化學(xué)成分指標(biāo)要求及參數(shù)功能

4 纖維用玄武巖資源開發(fā)利用前景評價

巖石可以作為玄武巖拉絲的巖石類型包括微晶玄武巖、斑狀玄武巖和輝綠巖等［7］。且要求樣品新鮮，風(fēng)化蝕變?nèi)?，結(jié)晶程度較低（隱晶質(zhì)或者微晶質(zhì)）［8］；選料時應(yīng)選取層厚的且成分穩(wěn)定的玄武巖層［9］。其次，玄武巖要成功拉絲，需要滿意一定的化學(xué)成分要求。評價連續(xù)用拉絲玄武原材料成分的主要考慮以下7個參數(shù)。

表1 棕樹灣輝長巖樣品主量元素及相關(guān)參數(shù)分析結(jié)果(ω(B)/10-2)

統(tǒng)計以上參數(shù)后發(fā)現(xiàn)有Hh1-8、Hh1-23、Hh4-12、Hh5-4、Hh5’-7五件樣品分析結(jié)果計算后符合所有7個參數(shù)，樣品位于巖體的南、北部和東部。統(tǒng)計20件樣品中，共有14件符合酸度系數(shù)標(biāo)準，9件符合粘度系數(shù)標(biāo)準，11件符合SiO2含量標(biāo)準，全部符合w(FeO)/w(Fe2O3)比值標(biāo)準、(Fe2O3+TiO2)含量標(biāo)準和(SiO2+Al2O3)含量標(biāo)準，19件符合CaO含量標(biāo)準。比對發(fā)現(xiàn)棕樹灣輝長巖元素含量與國內(nèi)外推薦值或成功拉絲數(shù)據(jù)區(qū)間基本吻合。僅馬家院子輝長巖SiO2含量全部低于50%，酸度系數(shù)整體較低。理想的拉絲玄武巖酸度系數(shù)Ma主要介于3～6之間，棕樹灣巖體Ma主要集中于3～7間，平均值5.69，與推薦值及成功值很相近。綜合分析表明馬家院子輝長巖質(zhì)量較差；紹花坪輝長巖最適合拉絲，其次是麻栗坪和涼橋地區(qū)的輝長巖，具有較好拉絲玄武巖制備潛力，應(yīng)安排部署下一步資源調(diào)查及拉絲實驗工作。

5 結(jié)論

根據(jù)棕樹灣輝長巖的地質(zhì)背景、巖石類型、化學(xué)成分特征得出以下結(jié)論：

（1）從區(qū)域地質(zhì)背景方面，峨眉山玄武巖和攀西釩鈦磁鐵礦雜巖體均屬同一地幔柱產(chǎn)物［15］，具有類似的地球化學(xué)背景值，含釩鈦磁鐵礦雜巖體分異良好，更易形成低鐵低鈦韻律層，因此其上部韻律層或后期淺成輝長巖體是良好的纖維玄武找礦靶區(qū)，白馬鐵礦輝長巖體在攀西釩鈦磁鐵礦區(qū)中含鈦最低，分異最為充分，其外圍輝長巖具有良好的纖維用玄武巖成礦潛力。

（2）巖石類型方面，棕樹灣輝長巖粒度細，呈致密塊狀，結(jié)構(gòu)構(gòu)造接近斑狀玄武巖和隱晶玄武巖，能滿足連續(xù)拉絲要求。

（3）原材料化學(xué)成分方面，從化學(xué)成分氧化物含量、酸度系數(shù)、粘度系數(shù)等參數(shù)的分析對比，棕樹灣巖體紹花坪地區(qū)輝長巖最適合連續(xù)拉絲；其次是麻栗坪和涼橋地區(qū)的輝長巖。