四川石棉縣河壩頭飾面大理巖礦床地質(zhì)特征

吳 波

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊，四川 成都 610000)

大理石是天然飾面石材的一大門類，常見的大理石、石灰?guī)r、白云巖等符合飾面石材工業(yè)指標(biāo)要求的均能形成大理石飾面石材[7]。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，在市場需求的刺激下，石材成為我國經(jīng)濟建設(shè)的重要消費品[6-8]。本文通過對礦區(qū)地質(zhì)資料的綜合研究整理，總結(jié)了礦區(qū)大理石礦的地質(zhì)特征。初步分析了飾面大理巖的礦石類型、化學(xué)組分、物理性能、荒料率等特征。對該礦山開發(fā)利用及后期尋找同類型飾面石材礦床具有一定的借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域處于揚子準(zhǔn)地臺康滇地軸瀘定—米易臺拱石棉臺穹[1]，緊鄰松潘甘孜地槽皺系(I3)。區(qū)域出露地層有古生代泥盆系(D)、二疊系(P)；中生代三疊系(T)及第四系(Q)(圖1)[2]。泥盆系巖性以變質(zhì)石英砂巖、大理巖、白云大理巖為主，厚＞1 000m；二疊系巖性以大理巖、變質(zhì)碎屑巖—泥質(zhì)巖—碳酸鹽質(zhì)巖、玄武巖、板巖及砂巖為主，厚＞4 000m；三疊系巖性以黑云母鈣質(zhì)綠泥石石英片巖、絹云母片巖、絹云母石英片巖與白色、淺灰白、深灰色厚至塊層狀細晶大理巖互層為主，厚＞2 199m。河壩頭飾面大理巖礦體賦存于中泥盆統(tǒng)標(biāo)水巖組(D2b)上部。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖

區(qū)域分布斷層主要有灣壩河斷層(F1)、西油房—子耳山斷層(F2)、麂子坪—大橋斷層(F3)、安順場—公益海斷層(F4)。

石棉縣河壩頭飾面大理巖礦區(qū)位于西油房—子耳山主韌性剪切斷裂帶東側(cè)，受該斷裂構(gòu)造的影響，對巖層的整體完整性具有較強破壞作用，對礦體的完整性影響較大，直接影響礦石的成荒率。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層簡單，主要有中泥盆統(tǒng)標(biāo)水巖組(D2b)、火木山組(D2h)(圖2)。

圖2 河壩頭大理巖礦地質(zhì)簡圖

標(biāo)水巖組(D2b)呈近南北向分布在整個礦區(qū)，根據(jù)巖性組合特征本組劃分為深灰色—淺灰色—淺灰色、白色整合過渡的三個巖性段。下部為深灰色薄層狀大理巖化灰?guī)r及灰綠色片巖，厚度大于300m；中部為淺灰—灰白色中—厚層狀白云大理巖與大理巖互層，厚約425m；上部為淺灰白、白色薄—中層狀大理巖，夾少量灰色白云大理巖及肉紅色絹云母片巖，厚度大于400m，為大理巖礦體含礦層位，大理巖礦體呈南北向分布礦區(qū)中部。

火木山組(D2h)呈近南北向分布在礦區(qū)西側(cè)，根據(jù)巖性組合特征本組劃分為含炭質(zhì)白云大理巖夾砂巖—細晶大理巖、硅質(zhì)白云大理巖兩個巖性段。下部為含炭質(zhì)白云大理巖夾砂巖；上部為細晶大理巖、硅質(zhì)白云大理巖厚733m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于西油房—子耳山主韌性剪切斷裂帶東側(cè)，地層總體為北西—南東走向的單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀210°～260°∠35°～70°，局部產(chǎn)狀較陡,近直立。斷裂活動使巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育。

經(jīng)分類統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有五組節(jié)理(表1)，大理石礦節(jié)理裂隙玫瑰花圖見圖3。

圖3 大理巖節(jié)理裂隙玫瑰花圖

表1 節(jié)理裂隙特征表

第五組裂隙在全礦區(qū)普遍存在，為礦區(qū)的主要裂隙，第一組及第四組裂隙較發(fā)育，第二組及第三組次之。幾組裂隙相互作用，加之礦體為薄層狀構(gòu)造，單層厚度為0.05 ～0.10m，對礦體的完整性影響較大，直接影響礦石的成荒率。

2.3 變質(zhì)作用

石棉縣河壩頭大理石礦位于揚子準(zhǔn)地臺康滇地軸瀘定—米易臺拱石棉臺穹[1]，緊鄰松潘甘孜地槽皺系(I3)，大地構(gòu)造環(huán)境具有地槽向地臺過渡的特征。礦體賦存于泥盆系，根據(jù)其變質(zhì)巖石組合及巖石類型原巖為碎屑巖—碳酸鹽建造夾基性巖—酸性(或堿性)火山巖建造[12]，經(jīng)歷早二疊世末的中壓型區(qū)域動力熱流作用以及印支期低壓型區(qū)域動力低溫作用的疊加下，使沉積形成灰?guī)r變質(zhì)重結(jié)晶為大理巖、白云質(zhì)大理巖，從而形成大理石礦床。

3 礦體特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于中泥盆統(tǒng)標(biāo)水巖組(D2b)上部，呈層狀單斜產(chǎn)出，以薄層狀大理巖為主，少量薄—中層狀大理巖。礦體總體產(chǎn)狀傾向210°～260°，傾角51°～68°，礦體(層)延伸長度＞500m，出露寬度＞200m，控制礦體厚度258 ～453m。礦體平面形態(tài)呈長條形；空間形態(tài)為板塊狀，在走向和傾向上礦層厚度基本穩(wěn)定。

礦體頂板為標(biāo)水巖組(D2b)深灰—黑色大理巖，礦體底板為標(biāo)水巖組(D2b)中部灰色白云大理巖，礦體頂?shù)装褰缇€較清楚。

3.2 礦石類型

根據(jù)礦石的礦物組成，結(jié)構(gòu)組分及構(gòu)造和飾面板材的表觀顏色、花紋、透明度等，將飾面石材大理巖分為淺灰白色大理巖、淺黃白色大理巖及白色大理巖三個品種。

淺灰白色大理巖(圖4a)：淺灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，薄—中層狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石，高級珍珠狀干涉色，含量≥99%，方解石粒徑0.06 ～1mm，另含少量次棱角—次圓狀石英、極少量星散粒狀、微晶鱗片狀鐵泥質(zhì)。方解石緊密鑲嵌構(gòu)成巖石基本結(jié)構(gòu)，部分方解石顆粒有輕微拉長定向排列現(xiàn)象(圖5)。

圖5 大理巖顯微鏡下照片

淺黃白色大理巖(圖4b)：淺黃白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，中層狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石，高級珍珠狀干涉色，含量≥99%，另含少量次棱角—次圓狀石英、極少量星散粒狀、微晶鱗片狀鐵泥質(zhì)。方解石緊密鑲嵌構(gòu)成巖石基本結(jié)構(gòu)，部分方解石顆粒有輕微拉長定向排列現(xiàn)象。

白色大理巖(圖4c)：白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，薄—中層狀構(gòu)造，礦物成分主要為方解石，高級珍珠狀干涉色，含量≥99%，另含少量次棱角—次圓狀石英、極少量星散粒狀、微晶鱗片狀鐵泥質(zhì)。方解石緊密鑲嵌構(gòu)成巖石基本結(jié)構(gòu)，部分方解石顆粒有輕微拉長定向排列現(xiàn)象。

圖4 飾面石材大理巖標(biāo)準(zhǔn)樣照片

與附近的四川寶興大理石礦相比，寶興大理石礦體主要賦存于前震旦系鹽井群鍋巴巖組中[7]，變質(zhì)程度更高；以純白色、白色厚層—塊狀大理巖為主，飾面石材產(chǎn)品為著名的“寶興白”，為高級板材[12]。石棉大理石色澤為淺灰白、淺黃白及白色三種，為薄—中層狀大理石，規(guī)格大部分為小料，少量中料。

3.3 礦石化學(xué)成分及物理性能

(1)化學(xué)成分。

通過對礦體地表及鉆孔所采化學(xué)分析樣品分析結(jié)果可知，礦石化學(xué)成分及含量基本相同(表2)，全區(qū)礦石主要化學(xué)成分：CaO 含量53.44%～55.77%，平均為55.26%；MgO 含量0.09%～0.17%，平均為0.14%；SiO2含量0.20%～2.41%，平均為0.73%；Al2O3含 量0.054% ～1.580%， 平 均 為0.38%；TFe2O3含 量0.027% ～0.140%， 平 均 為0.05%；K2O+Na2O 含量0.008%～0.202%，平均為0.032%。

表2 各類型大理巖化學(xué)分析結(jié)果表 (單位：%)

(2)物理性能。

物理性能是檢驗大理石類飾面石材質(zhì)量的核心指標(biāo)[5]。野外觀察大理巖顏色均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、光澤度好；根據(jù)物理性能測試結(jié)果，礦石平均白度91.0、光澤度97.8、密度2.64g/cm3、吸水率 0.15%、抗壓強度56.9MPa 和抗折強度干燥狀態(tài)17.1MPa、水飽和狀態(tài)13.9MPa、耐磨性能12.3 (l/cm3)、肖氏硬度49.7，礦石的物理性能指標(biāo)滿足飾面石材的要求[4](表3)。

表3 大理巖物理性能

依據(jù)放射性測試結(jié)果，礦石內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.1，外照射指數(shù)Iγ為0.1。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB6566-2010 規(guī)定，內(nèi)、外照射指數(shù)遠小建筑主體材料的限值≤1.0[3]，屬A 裝修裝飾材料[4]。

3.4 荒料率

礦山開采荒料一般形成以鋼絲繩鋸機、串珠鋸切割與排孔鑿眼組合開采系統(tǒng)、人工分離等工藝，后經(jīng)鋸石機、切機、多片薄板切割機切割成不同規(guī)格的板材，再經(jīng)打磨拋光等工藝形成最終產(chǎn)品[8-11]。飾面石材大理巖荒料按規(guī)格分三類，大料≥280cm×80cm×160cm、中料≥200cm×80cm×130cm、小料≥100cm×50cm×40cm[4]。

區(qū)內(nèi)裂隙較發(fā)育，對礦體的完整性影響較大，在礦體內(nèi)節(jié)理、裂隙、層理面、色斑、色線不同發(fā)育程度區(qū)進行圖解荒料率統(tǒng)計，體積加權(quán)平均后代表此類區(qū)域的圖解荒料率，據(jù)實地工作區(qū)內(nèi)飾面石材大理巖規(guī)格幾乎全為小料，少量中料，礦山理論荒料率為25.38%(表4)。

表4 圖解荒料率

4 開發(fā)利用情況

雅安市的大理石白度高、儲量豐富，其中寶興縣“寶興白”飾面石材成為著名品牌，享譽中外。但目前大部分礦山生產(chǎn)規(guī)模較小、資源利用水平較低，同時對生態(tài)環(huán)境影響也較大。

目前寶興大理石受大熊貓國家公園等自然保護區(qū)影響，限制開發(fā)范圍，存在資源開發(fā)利用與生態(tài)保護矛盾。在寶興縣資源開發(fā)與環(huán)境保護的平衡關(guān)系未得到改善前，是有必要大力開發(fā)石棉縣大理石礦來滿足大理石礦的消費市場。石棉河壩頭大理石礦位于四川石棉蟹螺—安順場—新民—草科—寶峰方解石、大理巖、礦泉水重點勘查區(qū)(KZ51180000001)內(nèi)，屬雅安市市級重點勘查區(qū)，后期將增加該區(qū)域勘查開發(fā)程度，同時該區(qū)已有超過十家礦山開采加工企業(yè)，通過當(dāng)?shù)氐V石資源帶動鄉(xiāng)村振興，對于促進石棉縣及雅安市經(jīng)濟社會發(fā)展起著重要支撐作用。