陜西白河構(gòu)扒—中廠一帶飾面用花崗巖地質(zhì)特征及開發(fā)前景分析

韓鵬飛，崔擁軍，金 凱，張曉龍，孔 明

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003)

花崗石是指以花崗巖為代表的一類裝飾石材，包括花崗巖、閃長巖、輝綠巖、輝長巖、片麻巖、變粒巖等，從外觀特征看，常呈整體均粒狀結(jié)構(gòu)，稱為花崗結(jié)構(gòu)。天然飾面花崗石石材耐磨、耐腐蝕、抗風(fēng)化、花色豐富、品質(zhì)優(yōu)良。花崗石作為內(nèi)外飾面裝飾的視覺效果美觀且耐久，主要應(yīng)用于大型公共建筑工程或室內(nèi)外裝飾工程。

陜西省石材資源豐富，種類齊全、品種繁多，目前已發(fā)現(xiàn)品種有20余種[1]。在巖漿構(gòu)造活動頻繁、變質(zhì)作用強(qiáng)烈、沉積環(huán)境多樣化的秦巴山區(qū)，更是廣泛分布著最具有代表性的花崗巖。本文總結(jié)了陜西省白河縣構(gòu)扒—中廠一帶飾面用花崗巖礦地質(zhì)特征，認(rèn)為區(qū)內(nèi)花崗石可分為三類，即輝綠巖、輝長巖和閃長(玢)巖[2]，礦石花紋獨(dú)特，裝飾性能優(yōu)異，加工技術(shù)性能良好，是優(yōu)良的飾面石材，是近幾年新發(fā)現(xiàn)的一處資源量大、花色品種多樣、礦石質(zhì)量好的花崗巖礦。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位于華南古陸塊中部，南秦嶺東段之武當(dāng)?shù)貕K西部，屬于揚(yáng)子板塊(I級)—南秦嶺邊緣海盆(II級)—留壩—旬陽晚古生代陸緣海盆(S-P)(III級)，長期處于構(gòu)造活躍區(qū)。伴隨著多期次、多形式的開合、升降運(yùn)動，發(fā)育了較大規(guī)模的巖漿巖。區(qū)域出露地層主要為中—上元古界武當(dāng)群、耀嶺河群，下古生界下志留統(tǒng)大貴坪組、梅子埡組。武當(dāng)群為一套變質(zhì)的酸性火山巖組合，耀嶺河群為一套基性火山巖組合。區(qū)域巖漿巖從中晚元古代、早古生代均有不同程度的發(fā)育，巖石類型主要有基性、中性巖?；郧秩霂r可分為中—晚元古代和早古生代兩期，巖性均為輝綠巖。中—晚元古代輝綠巖集中分布在雀兒寨、余家院等地，巖體主體侵入于武當(dāng)群和耀嶺河群一套淺變質(zhì)火山—碎屑巖之中，脈體邊界基體平直，產(chǎn)狀多數(shù)陡立。脈體巖石呈灰綠色，深灰色，細(xì)—中細(xì)結(jié)構(gòu)。中性侵入巖區(qū)內(nèi)出露較少，其侵入時(shí)代為中—晚元古代，巖性為閃長(玢)巖，集中分布在太平寨—侯家灣一帶，巖體主體侵入于武當(dāng)群。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)主要出露地層為中—上元古界武當(dāng)群酸性沉凝灰?guī)r組上段(Pt2-3Abt2)及中—上元古界耀嶺河巖群基性碎屑巖組(Pt2-3Bc)和基性熔巖組(Pt2-3Bl)。酸性沉凝灰?guī)r巖性主要以灰—灰白色變沉凝灰質(zhì)粉砂巖為主；基性碎屑巖組巖性以變灰綠色細(xì)碧—角斑質(zhì)含角礫凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、角礫巖、集塊巖為主；基性熔巖組巖性以變灰綠—綠色細(xì)碧巖、枕狀細(xì)碧巖、杏仁狀細(xì)碧巖為主。

礦區(qū)總體構(gòu)造線為北東—南西向，主要發(fā)育北東—南西向(F1、F3)和北西—南東向(F2)兩組斷裂。F1正斷層貫穿整個(gè)礦區(qū)，產(chǎn)狀330～350°∠80～90°，斷裂帶寬1～5m；F3逆斷層，產(chǎn)狀160°∠50°，斷面呈舒緩波狀；F2正斷層延伸長1.8km，走向北西—南東向，該斷層兼具走滑性質(zhì)。受區(qū)域構(gòu)造的影響，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育一組北西—南東向的剪節(jié)理，各斷裂構(gòu)造與礦體相距較遠(yuǎn)，未見錯(cuò)斷礦體現(xiàn)象，對礦石質(zhì)量影響較小。

礦區(qū)巖體主要為中—晚元古代輝綠(長)巖脈(βμ22-3)及閃長巖脈(δμ22-3)，為飾面用花崗巖礦賦礦巖體。輝綠(長)巖脈侵入于武當(dāng)群酸性沉凝灰?guī)r組上段、耀嶺河組基性碎屑巖組和基性熔巖組。主體巖性為細(xì)粒輝綠巖，巖石呈灰綠—灰黑色，具有典型輝綠結(jié)構(gòu)，嵌晶含長結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。閃長(玢)巖侵入于武當(dāng)群酸性沉凝灰?guī)r組上段，呈淺灰—淺灰綠色，礦物成分主要為鈉長石，其次為陽起石、綠簾石、綠泥石，此外含少量的磷灰石、赤鐵礦、榍石等。其中淺色礦物含量大于暗色礦物，局部見有少量的石英。巖石為變余半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6條巖脈，其中4條輝綠(長)巖脈，2條閃長(玢)巖脈(表1、圖1)。

表1 白河縣構(gòu)扒—中廠一帶飾面用花崗巖特征一覽表

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

輝綠巖脈(KI)：控制脈體長度約1 400m，北東—南西走向，脈體厚度約30～50m，脈體沿片理方向侵入，接觸面產(chǎn)狀355°∠55°。礦石呈灰黑—灰綠色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，對應(yīng)礦石品種為“白河黑”，礦體圍巖為石英角斑巖(出露寬度60～80m)、絹云石英片巖。礦體理論荒料率為34.94%[3]。

輝長巖脈(KIV、KV、KVI)：基本呈近東西向展布，沿走向控制脈體長度500～1 400m，出露寬約30～150m，其中KIV、KVI礦體規(guī)模較大，礦石整體為灰黑—灰綠色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，對應(yīng)礦石品種為“帝王青”及“白河綠麻”。脈體圍巖為變角斑質(zhì)含角礫凝灰?guī)r，礦體理論荒料率分別為31.27%、21.55%、29.84%。

閃長(玢)巖脈(KII、KIII)：KII走向近東西向，控制脈體長度＞600m，控制厚度30～80m。礦石呈灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，對應(yīng)礦石品種為“豹皮灰”。KIII礦體近南北向，北部窄，中部略寬，南部呈分枝狀，沿走向控制脈體長度＞1 500m，出露寬度約80～200m，控制脈體延深130～180m，礦石呈灰色—淺灰綠色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，對應(yīng)礦石品種為“芝麻灰”。脈體圍巖均為絹云母片巖，脈體沿圍巖片理方向侵入。礦體理論荒料率為28.80%、28.75%。

2.2 礦石質(zhì)量特征

(1)礦石類型。

根據(jù)野外觀察和巖礦鑒定結(jié)果資料，將礦區(qū)礦石劃分為3種自然類型。

輝綠巖：主要產(chǎn)出于KI礦體，礦石呈灰綠色，礦物成分為斜長石、單斜輝石等，具輝綠輝長結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斜長石鈉黝簾石化較強(qiáng)，普通角閃石呈半自形柱狀，石英呈他形粒狀、柱狀，黑云母呈片狀、彎曲狀，未見黃鐵礦等金屬礦物。主要石材品種為“白河黑”。

輝長巖：主要產(chǎn)出于KIV、KV、KVI礦體中，淺灰綠色，主要礦物成分為斜長石、普通角閃石等，金屬礦物含量＜1%，巖石具變余輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要石材品種為“白河綠麻”、“帝王青”。

閃長巖：主要產(chǎn)出于KII、KIII礦體，礦石呈淺灰色，主要礦物成分為斜長石、鈉長石、綠泥石、綠簾石等，具變余半自形柱粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。斜長石半自形晶。原巖暗色礦物可能為角閃石、黑云母，交代蝕變較強(qiáng)，基本由黑云母、白云母、綠泥石、綠簾石、方解石、榍石等蝕變礦物集合體替代，并充填在斜長石粒間，未見黃鐵礦等金屬礦物。主要石材品種為“芝麻灰”、“豹皮灰”。

(2)裝飾性能。

區(qū)內(nèi)礦石品種花色多樣，閃長巖以淺色基調(diào)為主，主要產(chǎn)品為“芝麻灰”(圖2a)、“豹皮灰”(圖2b)，輝綠巖、輝長巖主要為深色基調(diào)，主要產(chǎn)品為“白河黑”(圖2c)、“白河綠麻”(圖2d)、“帝王青”(圖2e)。此外，礦體圍巖變角斑質(zhì)凝灰?guī)r也可生產(chǎn)石材，品種為“古堡灰”(圖2f)。各類型石材質(zhì)地堅(jiān)硬，紋路細(xì)膩，色調(diào)鮮明，給人以莊重典雅的感覺。板材色調(diào)均勻性、拼接性均較好[4-5]。

圖2 飾面花崗巖品種

(3)礦石化學(xué)成分。

輝綠巖、輝長巖樣品SiO2含量49.50%～55.84%，整體偏基性；閃長巖樣品SiO2含量64.38%～70.46%，為中酸性。SO3等有害組分含量低，對礦石質(zhì)量無明顯影響[6-8](表2)。

表2 區(qū)內(nèi)花崗石化學(xué)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 (單位：%)

(4)放射線比活度。

礦區(qū)礦石放射性測試結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) DZ/T 0291-2015《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》A類產(chǎn)品質(zhì)量要求[9](表3)。

表3 區(qū)內(nèi)花崗石放射性測試結(jié)果表

(5)物理特性。

為了解礦石的物理性能，在礦體中采集具代表性的耐酸耐堿度、吸水率、耐磨性、光澤度和抗壓、抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)樣，通過對樣品的測試分析，其結(jié)果為：礦石具優(yōu)異的耐酸堿性能；平均吸水率為0.38%～0.49%；平均光澤度為73～75，光澤度較高；平均干燥抗壓強(qiáng)度為118.9～124.8MPa，水飽和抗壓強(qiáng)度為100.2～102.3MPa；平均干燥抗折強(qiáng)度為9.9～12.4MPa，平均水飽和抗折強(qiáng)度8.0～8.1MPa，均滿足標(biāo)準(zhǔn) DZ/T 0291-2015《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》要求[9](表4)。

表4 區(qū)內(nèi)花崗石物性測試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 礦床成因

礦區(qū)及周邊中—晚元古代花崗石均侵位于中上元古界武當(dāng)巖群和耀嶺河群一套淺變質(zhì)火山—碎屑巖之中，侵入時(shí)代為中晚元古代[10]。中性巖閃長巖及閃長玢巖侵位于武當(dāng)巖群，輝綠(長)巖主要侵入于耀嶺河巖群。由于巖體經(jīng)歷的地質(zhì)時(shí)期較長，受多期變質(zhì)使得巖體變質(zhì)較深，原生礦物被后期的變質(zhì)礦物所取代。輝綠巖中的斜長石經(jīng)過變質(zhì)鈉長石化后，與耀嶺河組地層中的鈉長石牌號接近，說明工作區(qū)及周邊中—晚元古代輝綠巖與晚元古界耀嶺河組形成時(shí)間相近。南秦嶺區(qū)域耀嶺河巖群中發(fā)育的輝綠巖脈Sm-Nd全巖等時(shí)線年齡為(805.8±36.5)Ma，εNd(t)=±3.7，耀嶺河群火山巖的鋯石U-Th-Pb和Pb-Pb年齡分別為730Ma和796Ma，表明輝綠巖基性巖墻群和耀嶺河群是同源異相的巖漿系列[11]。

區(qū)內(nèi)及周邊中—晚元古代輝綠巖脈體延伸方向呈近東西向，與該區(qū)同期構(gòu)造地質(zhì)體構(gòu)造線展布方向一致，該區(qū)花崗巖脈體的展布受區(qū)域構(gòu)造的控制，主要沿先期形成的斷裂(晉寧期)或晉寧期造山事件區(qū)域變形變質(zhì)形成的次生片理侵位。

4 開發(fā)利用前景

(1)白河縣地方政府為進(jìn)一步挖掘礦產(chǎn)資源對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用，加快推進(jìn)全縣石材產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。區(qū)內(nèi)輝綠巖礦已開采多年，主要產(chǎn)品為“帝王青”、“白河綠麻”、“古堡灰”，已形成品牌效應(yīng)，構(gòu)扒鎮(zhèn)一帶已建成數(shù)個(gè)石材加工廠，未來將建成陜西南部一帶具備一定規(guī)模產(chǎn)銷研一體的石材產(chǎn)業(yè)園。

(2)白河縣構(gòu)扒—中廠一帶飾面用花崗巖礦目前已發(fā)現(xiàn)6條礦體，主要巖性分為輝綠巖、輝長巖、閃長巖三類，花紋獨(dú)特，裝飾性能優(yōu)異，礦石加工技術(shù)性能良好，是優(yōu)良的飾面石材。初步估算區(qū)內(nèi)花崗石礦石量約4 000萬m3，荒料量約1 200萬m3(荒料率按30%計(jì))，資源儲量豐富。此外，礦體圍巖主要為石英角斑巖及細(xì)碧—角斑質(zhì)含角礫凝灰?guī)r，亦可作為石材進(jìn)行綜合利用。

(3)區(qū)內(nèi)未開發(fā)的閃長巖及輝綠巖飾面石材礦，礦石品質(zhì)好，是中高檔飾面石材，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值較大，開發(fā)利用前景較好。