連江口鎮(zhèn)銀坑礦區(qū)建筑用砂巖礦地質特征及礦床成因

曾漢云

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心廣東總隊，廣州 510403）

根據(jù)《廣東省區(qū)域地質志》的地質調查資料，英德市連江口鎮(zhèn)銀坑礦區(qū)大地構造位置屬南嶺中段，吳川-四會斷裂帶與佛岡-豐良斷裂帶交匯處北西側英德弧形褶皺（又稱英德?。┻B江口鎮(zhèn)一帶的前緣弧位置，其地質特征受區(qū)域構造等地質因素的影響。礦區(qū)巖礦體多被第四系覆蓋，僅局部有變質石英砂巖出露，從出露的巖層看，巖層中風化層節(jié)理裂隙較發(fā)育，節(jié)理面多與巖層層理面垂直發(fā)育。本文擬在現(xiàn)有調研結果的基礎之上，對礦區(qū)建筑用砂巖礦的地質特征和礦床成因進行分析。

1 礦床地質特征

區(qū)域地質調研結果顯示，本礦區(qū)出露的地層主要有下古生界未分層（P）、泥盆系（D）、侏羅系（J）和第四系（Q），出露的巖石主要為燕山三期花崗巖（γ）和花崗閃長巖（γ）。區(qū)域地質情況如圖1所示。

圖1 區(qū)域地質圖

礦區(qū)范圍內主要分布泥盆系桂頭群上亞群(Dgt ) 地層，根據(jù)以往本區(qū)地質調查資料，地層中、上部為中粒石英砂巖、塊狀石英粉砂巖互層，下部為礫巖、砂巖。礦區(qū)西南側地層中，燕山期花崗巖侵入作用相對強烈，地層巖性出現(xiàn)明顯的接觸變質現(xiàn)象，巖性多為灰白-灰色變質中細粒石英砂巖。變質石英砂巖為變余砂狀結構，呈塊狀構造，原巖碎屑物以石英為主，圍巖縫隙處的填充物已經出現(xiàn)不同程度的變質現(xiàn)象，結晶形成絹云母、黑云母等。對填充碎屑物的粒徑進行測定，結果顯示，其主要為中細粒物質。地層總厚度大于842 m，巖層仍保留原沉積巖產狀，巖層傾向為155°～195°，傾角為50°～70°，其為礦區(qū)賦礦層位。巖體上部的風化現(xiàn)象比較嚴重，其從上到下大致可分為全-強風化巖、中風化巖、微風化巖。礦區(qū)南部出露花崗巖位于侵入接觸帶，花崗巖總體變質作用強烈，重結晶作用明顯。其中，全-強風化層主要分布于礦區(qū)內桂頭群變質石英砂巖上部，原巖以粉砂巖為主，裂隙發(fā)育，風化現(xiàn)象嚴重，整體呈現(xiàn)松散結構，力學性能 較差。

礦區(qū)巖礦體多被第四系覆蓋，第四系（Q）主要為第四系殘坡積層（Q）和第四系沖積層（Q）。其中，第四系殘坡積層分布于礦區(qū)內絕大部分區(qū)段，由土黃色、黃白色、黃褐色砂質黏土、粉質黏土、粉土等組成。砂質黏土分布于礦區(qū)南側花崗巖分布區(qū)段上部，厚度為3.08 ～22.27 m；粉質黏土、粉土主要為砂巖風化土殘坡積物，厚度為0.58 ～47.80 m。整體而言，節(jié)理裂隙對礦體無明顯的破壞作用。

地質分析結果顯示，該區(qū)域礦物晶體顆粒粗大，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙間有充填蝕變礦物的現(xiàn)象，在暴曬、雨水沖刷等作用下，巖體有破壞、崩解的現(xiàn)象。深部鉆取的微風化巖石經2 個多月保存后，原本抗壓強度較高、能滿足建筑碎石用的巖心都出現(xiàn)不同程度的風化破壞，敲擊即碎裂。綜合分析巖體的結構構造、礦物成分、抗壓強度等，本礦區(qū)的花崗巖不能滿足建筑用花崗巖礦石對抗壓強度的要求。但由于礦區(qū)開采需要，本礦區(qū)南側花崗巖巖體的剝離量偏大，常規(guī)堆填方式的要求苛刻，處理不當容易增加地質災害風險，可破碎后用于項目土地平整、路基鋪設。

2 礦區(qū)建筑用砂巖礦地質特征

2.1 礦體形態(tài)、產狀及規(guī)模

礦體賦存于泥盆系桂頭群上亞群中，地表基本被第四系殘坡積層及該地層的全、中風化層覆蓋，地表僅溝谷及懸崖有出露，勘查過程中開挖道路亦有該層全、中風化層出露。礦體呈中厚層狀產出，傾向為155°～195°，傾角為50°～70°，主要巖性為灰白-灰色變質中細粒石英砂巖等變質石英砂巖。平面上，礦體整體呈似梯形狀，北西方向略窄，南東方向略寬。礦體控制總長度約為1 300 m，礦體寬度為598 ～836 m，分布標高為0.00 ～345.95 m，延深為232 ～321 m，最大埋深為361 m，礦體控制厚度為519 ～842 m。經核算，礦體規(guī)模為大型。相關數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 礦體各工程的規(guī)模參數(shù)

2.2 礦石質量特征

本礦區(qū)礦石類型簡單，自然類型為灰白-灰色變質中細粒石英砂巖、灰-深灰色變質中細粒長石石英雜砂巖。主要礦物成分基本相同，其統(tǒng)稱為變質石英砂巖，差別為礦物成分含量不同。

2.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物的主要成分為石英，其含量為60%～ 88%，其余成分主要有絹云母（3%～18%）、長石（1%～14%）等。

2.2.2 礦石的主要化學成分

采集7 件變質石英砂巖巖礦鑒定樣品，提取2 個基本化學測試樣進行化學成分分析。結果顯示，銀坑YS1 樣品中，SiO含量為65.18%，AlO含量為9.68%，CaO 含量為4.76%，TFeO含量為4.50%；銀坑YS2樣品中，SiO含量為72.90%，AlO含量為11.63%，CaO 含量為1.47%，TFeO含量為4.10%。具體情況如表2所示。

表2 變質石英砂巖的化學成分

2.2.3 礦石的結構構造

石英呈次棱角狀、次圓狀，粒徑為0.06～0.60 mm，主要為細中粒，個別可達到粗粒。長石呈次圓狀，粒徑為0.05 ～0.30 mm，蝕變強烈，大部分已絹云母化、泥化，邊緣模糊，局部可見殘留，主要為鉀長石。白云母呈碎片狀，片徑為0.02 ～0.50 mm，均勻夾雜分布。原巖填隙物、膠結物為泥質、鈣質及少許鐵質。其中，泥質多已變質結晶，形成鱗片狀絹云母及細小片狀綠泥石；鈣質呈膠結體粒狀，局部富集；鐵質呈黑色塵狀、粉末狀，部分可見氧化，呈褐紅色，均勻分布于巖石碎屑物間隙中。

2.2.4 礦石的抗壓強度

礦石飽和抗壓強度最低為60 MPa，最高為146.9 MPa，平均為81.0 MPa。根據(jù)工業(yè)指標，要將變質石英砂巖用于建筑施工，礦石的抗壓強度不應低于60 MPa，本礦區(qū)的變質石英砂巖基本符合上述要求，雖然個別樣品的測定結果顯示數(shù)值偏低，抗壓強度不足可能與局部裂隙發(fā)育、充填泥質有關，但這對礦體的質量影響并不會阻礙其在項目土地平整、路基鋪設等領域的應用。測試結果如表3所示。

表3 各勘探線礦石的平均飽和抗壓強度

2.3 礦體頂?shù)装逄卣?/h3>

礦體覆蓋層主要由第四系殘坡積層和全-強風化、中風化變質石英砂巖等組成。其分布于自然坡體表層，厚度為1.28 ～79.28 m，平均厚度約為30.79 m。礦區(qū)擬設置最低開采標高為±0 m，本次勘查中鉆孔未揭穿底板，礦體的直接底板仍為變質石英砂巖，其巖性與礦體一致。覆蓋層特征分析結果顯示，礦區(qū)南側花崗巖巖體、北側局部的第四系殘坡積層粉質黏土、砂質黏土以及全-強風化花崗巖呈松散土體結構，工程力學性質較差，遇水易軟化崩解，綜合利用的可能性偏低。圍巖特征方面，礦體南側有花崗巖圍巖出露，根據(jù)本次勘查成果，共有8 個鉆孔揭露到該層，有2 個鉆孔揭穿該層至 ±0 m 標高以下，其巖性主要為灰白色、淺肉紅色似斑狀-花崗結構細粒二長花崗巖、細中粒斑狀黑云母二長花崗巖，巖石礦物組成主要為長石類、石英和黑云母，以細粒為主。其節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙間多充填薄層綠泥石、綠簾石，巖體抗壓強度受影響。為進一步了解礦石的抗壓強度情況，地質勘探期間采集了84組樣品，通過單軸飽和抗壓強度試驗對礦石的強度進行檢驗，結果顯示，其抗壓強度介于10.80 ～105.40 MPa，因整體抗壓強度不符合建筑用砂巖礦的要求，故其不作為礦體圈定，但仍可以作為裝飾裝修材料使用，將其應用于Ⅱ類民用建筑物、工業(yè)建筑內飾面及其他一切建筑的外飾面，以保證資源的充分、合理利用。

2.4 礦產綜合評價

本礦區(qū)建筑用砂巖礦主要為第四系殘坡積層粉質黏土層、全-強風化花崗巖層，而全-強風化變質石英砂巖層的礦產多呈土狀-半土狀，局部夾砂巖碎塊，不能作為建設用砂。第四系殘坡積層粉質黏土層的巖性主要為粉質黏土，整體呈松散土體結構，厚度為0.58 ～47.80 m。土樣測試結果顯示，其平均含泥量為47.5%，產砂率為25.7%。對于第四系殘坡積層粉質黏土層，砂的顆粒級配測試結果如表4所示。

表4 砂的顆粒級配測試結果

全-強風化花崗巖層的巖性主要為砂質黏土、砂礫質黏土，厚度為3.08 ～22.27 m。本層的原巖為中細粒二長花崗巖，經風化后，原巖的長石已大部分風化成砂土狀，為砂礫質黏土，該類型礦石較松散，開采條件良好。淘洗測試結果顯示，礦區(qū)全-強風化花崗巖剝離層粒徑不小于0.15 mm 的淘洗率為81.5%。去除粒徑不小于4.75 mm 的砂粒后，砂產率為67.60%，其可作為制備建設用砂的原材料。

3 礦床成因

本礦床的形成主要與接觸變質作用有關。接觸變質作用與巖漿活動、侵入體接觸有關，通常，侵入體進入巖體后，圍巖、侵入體的接觸處會出現(xiàn)不同程度的變化，即接觸變質作用，其作用范圍一般不大。根據(jù)變質的影響因素差異，接觸變質有不同的類型：以溫度變化為主的接觸熱變質；高溫因素與其他因素共同作用的接觸交代變質。接觸熱變質作用主要指花崗巖侵入過程中圍巖受高溫因素的影響而出現(xiàn)組分的重結晶、變質結晶等問題，該作用過程的典型特征是原巖變質后，其內部的化學成分并沒有發(fā)生明顯改變。以純石灰?guī)r為例，在高溫因素的作用下，其內部的成分發(fā)生重結晶作用，礦石的粒度增加，原巖逐步變質為大理巖。巖漿侵入以后，圍巖周圍的溫度出現(xiàn)急速變化，引起重結晶現(xiàn)象，這是接觸熱變質的必要條件。相較于接觸熱變質，高溫因素與揮發(fā)分交代作用共同參與是接觸交代變質的重要特征，接觸帶周圍巖體的化學成分會隨之發(fā)生改變。從變質巖的分布情況看，接觸變質作用發(fā)生時，侵入體和圍巖的距離與其變質程度有一定關聯(lián)：距離侵入體較近的圍巖，其變質程度普遍較高，圍巖的化學成分相對活潑；距離侵入體較遠的圍巖，其變質程度相對較低，內部化學成分的變化相對較小，形成的變質圈較窄。

本礦體位于泥盆系地層，原巖為海相沉積作用形成的石英砂巖，經燕山三期花崗巖侵入及區(qū)域構造作用，原巖成分、結構構造發(fā)生了一系列變化，而形成現(xiàn)在的變余砂狀結構變質石英砂巖。燕山三期侵入活動相對強烈、廣泛，在侵入活動的影響下，地層的巖性出現(xiàn)不同程度的接觸變質作用。地層方面，區(qū)域出露地層由老至新分別是下古生界未分層、泥盆系、侏羅系下統(tǒng)藍塘群（J）、第四系。區(qū)域內巖漿活動強烈，出露巖體主要為燕山期。其中，燕山三期花崗閃長巖主要分布于本區(qū)的東部，出露面積較小，巖性主要為花崗閃長巖；燕山三期花崗巖主要分布于本區(qū)的中部及南部大部分區(qū)域，巖性主要為肉紅-灰白色中粗花崗巖，局部為細?；◢弾r。礦體位于燕山三期花崗巖與泥盆系桂頭群上亞群石英砂巖接觸帶，主要成因為接觸變質作用，其受區(qū)域變質作用影響而成礦，礦床成因類型屬沉積-變質型。

4 結論

礦區(qū)范圍內主要分布泥盆系桂頭群上亞群地層，本礦區(qū)礦石類型簡單，礦體覆蓋層主要由第四系殘坡積層和全-強風化、中風化變質石英砂巖等組成。本礦區(qū)建筑用砂巖礦主要為第四系殘坡積層粉質黏土層、全-強風化花崗巖層，礦床成因類型屬沉積-變質型，其形成主要與接觸變質作用有關，受區(qū)域變質作用影響。