武穴大壩龍家大灣礦區(qū)建筑用花崗巖礦成礦背景研究

李文杰，蔡長發(fā)，魏任行，邵澤坤

（ 建材廣州工程勘測院有限公司, 廣東廣州 510000； 2.廣東省地質(zhì)工程公司， 廣東廣州 510000）

在礦產(chǎn)資源日益緊張的情況下，為了進一步保證礦產(chǎn)資源的開采質(zhì)量和礦山勘查的準確性合理性，必須在礦山開采前進行相應(yīng)的技術(shù)勘查及必要的成礦背景了解。武穴大壩龍家大灣建筑花崗巖礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查始于五十年代初期，自1950年起，多家地勘單位和地質(zhì)服務(wù)機構(gòu)相繼開展了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)普查等工作，礦山企業(yè)為武穴市余川大壩石材廠。該礦自2006年開采，為民營企業(yè)，礦區(qū)內(nèi)已形成了一個采石場（坑），采坑面積達16709m2，礦區(qū)主要為建筑用花崗巖礦,產(chǎn)品以生產(chǎn)建筑用花崗巖礦原料為主，產(chǎn)品主要為寸口石、分口石、瓜米石、石屑。自建廠以來，礦山早期開采回采率、損失率不詳，產(chǎn)品生產(chǎn)成本和銷售價格在不同時期不盡相同，建筑用花崗巖最低不足10元/噸，最高達45元/噸。產(chǎn)品綜合利用率早期較低，后期較高，可達95%左右。武穴市大壩龍家大灣礦區(qū)建筑用花崗巖礦采坑面積達16709m2，采坑的底板標高在海拔+101m左右，采坑邊坡高3m～61m不等，最高61m左右,邊坡角一般40°～70°，局部達75°。對于這樣的露天開采簡易礦山來說，對其成礦背景的了解是很有必要的，對以后開采勘察技術(shù)方案的實施有一定的指導性意義，根據(jù)不同的成礦條件地層構(gòu)造條件可以采取不同的開采方式以及作出適合開采防護措施，比如巖性的不同就會影響到打鉆打樁的巖體穩(wěn)定性，地層構(gòu)造巖漿巖條件是控礦的必要條件，對礦體儲量計算以及開采會有一個指導性的意義。

1 礦區(qū)位置及交通

礦區(qū)位于武穴市北東45°方向約33km處，行政上隸屬武穴市余川鎮(zhèn)大壩村管轄，礦區(qū)中心位置地理坐標：東徑115°40'50＂，北緯30°07'23＂，平面直角坐標：X3334505,Y39372754，礦區(qū)距原“黃（梅）—標（云崗）“二級公路約0.1km，距現(xiàn)“黃（梅）—標（云崗）“二級公路約10.0km，距供電網(wǎng)（余川鎮(zhèn)）直線距離不足8Km，距最近水源地（北東側(cè)荊竹水渠）直距0.30km～0.5km,水電資源豐富,交通十分便利。

2 以往地質(zhì)工作概況

礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查始于五十年代初期，自1950年起，多家地勘單位和地質(zhì)服務(wù)機構(gòu)相繼開展了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)普查等工作，積累了較多的地質(zhì)礦產(chǎn)資料，具體情況見表1。

表1 龍家大灣礦區(qū)以往工作概況

3 成礦地質(zhì)背景分析

3.1 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺—桐柏—大別復合造山帶［1］（以下稱為秦嶺大別造山帶）屬于中國中央造山帶的一部分，由華北克拉通與揚子克拉通匯聚形成。西接祁連與昆侖造山帶，東鄰蘇魯造山帶，是研究大陸碰撞造山過程的熱點地區(qū)之一。自元古代至早中生代華北克拉通與揚子克拉通塊體［4］之間發(fā)生了一系列碰撞造山運動，形成了秦嶺大別造山帶這一內(nèi)陸造山帶，期間發(fā)生了多期次板塊俯沖與碰撞，構(gòu)造運動復雜，南北板塊陸陸碰撞始于晚二疊世至早三疊世的大別造山帶［2-3］，并發(fā)生大陸深俯沖，后經(jīng)多次拆離／折返作用形成了大別高壓與超高壓變質(zhì)巖帶，而秦嶺造山帶經(jīng)歷了勉略洋的洋殼俯沖與洋盆閉合，以及洋盆閉合后的陸陸碰撞，期間伴隨構(gòu)造演化發(fā)生了多期次強烈的巖漿作用，形成了廣泛分布于南秦嶺的中生代花崗質(zhì)巖石成礦區(qū)褶皺系南秦嶺褶皺帶桐柏一大別中間隆起帶大別山復背斜浠水褶皺束之黃金堂單斜構(gòu)造中，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況比較復雜。地層遭受強烈的風化剝蝕作用，致使原來面目難以辨認，現(xiàn)將區(qū)域構(gòu)造、地層、巖漿巖及礦產(chǎn)情況簡述如下：

（1）區(qū)域地層：區(qū)域地層屬南秦嶺—大別山地層區(qū)之桐柏—大別山地層分區(qū)。出露有［10］早元古代大別山巖群、中元古代紅安巖群、中—晚元古代武當巖群、晚白堊世—早第三紀公安寨組及第四紀松散堆積物。

（2）區(qū)域巖漿巖：大面積出露的花崗巖是窺視地殼深部的窗口，對探索地殼深部物質(zhì)組成和地球動力學環(huán)境具有重要的指示意義［5］?；◢弾r漿活動又是大陸地殼生長和重循環(huán)的一種主要方式，對探索大陸地殼生長具有不可替代的作用，新元古代花崗巖［6］(659Ma～958Ma)主要出露于北秦嶺、陡嶺及漢南—勉略地區(qū)，主要巖石類型包括片麻狀花崗巖、花崗閃長巖和石英閃長巖。早古生代花崗巖是秦嶺花崗巖的主體(420Ma～500Ma)，沿秦嶺與華北板塊的主縫合帶—商丹斷裂帶(尤其是其北緣)分布。主要巖石類型包括二長花崗巖、花崗閃長巖和二云母花崗巖。晚古生代花崗巖分布零星，目前所知僅出露于西秦嶺東部，如西壩巖體(285Ma)等。中生代印支期花崗巖(188Ma～222Ma)十分發(fā)育，集中分布在商丹斷裂帶兩側(cè)、商州以西的西秦嶺地區(qū)，主要巖石類型包括二長花崗巖、花崗閃長巖和環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖［19］。區(qū)域侵入巖極為發(fā)育，形成時代為早元古代、古生代、中生代。

（3）區(qū)域構(gòu)造：礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置位于桐柏—大別造山帶東段南坡，揚子板塊與華北板塊之匯聚處，地質(zhì)構(gòu)造復雜［7］，總體顯示出逆沖推覆與構(gòu)造巖片疊置的基本構(gòu)造格局，輔以巖漿再造及脆性改造形成的條塊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。依所區(qū)域邊界條件、構(gòu)造層次、變形條件及構(gòu)造樣式不同［8］，可將區(qū)域構(gòu)造劃分為四個構(gòu)造區(qū)（帶）：①四望山逆沖推覆—褶皺構(gòu)造帶（Ⅰ）；②荊竹水庫走滑剪切構(gòu)造帶（Ⅱ）；③梅川侵入巖區(qū)（Ⅲ）；④中新生代盆地構(gòu)造（Ⅳ）

（4）區(qū)域礦產(chǎn)：區(qū)域變質(zhì)礦產(chǎn)和內(nèi)生金屬礦產(chǎn)較為普遍，但一般規(guī)模較小，目前己知的非金屬礦產(chǎn)有：①產(chǎn)于第四系的有磚瓦用粘土和侵入巖體中的磚瓦用砂巖、片巖及片麻巖礦產(chǎn)。②產(chǎn)于紅安群七角山組地層中的鉀磷礦。③產(chǎn)于紅安群七角山組地層中的花崗巖礦。④產(chǎn)于梅川巖體中的建筑石科用碎石。⑤產(chǎn)于紅安群七角山組下段地層中的金紅石礦。⑥產(chǎn)于梅川巖體中的脈石英礦。

3.2 礦區(qū)地質(zhì)背景概況

（1）地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層單一，僅見少量新生界第四系(Q4al)沖積層，分布在礦區(qū)的北西部及龍家大灣周邊，為全新統(tǒng)沖積層，由粉土、砂土、礫石等組成，厚度0.5m～0.3m。

（2）構(gòu)造

礦區(qū)位于秦嶺褶皺系南秦嶺褶皺帶桐柏-大別中間隆起帶大別山復背斜［8,11］浠水褶皺束之黃金堂單斜構(gòu)造中，地處“襄（樊）-廣（濟）”斷裂帶之北東部位，區(qū)域山構(gòu)造比較發(fā)育，總體構(gòu)造線為北西至南東向。

礦區(qū)內(nèi)見有一列斷裂構(gòu)造，編號為F1，走向北西330°～340°，傾向60°～70°，傾角45°～65°。斷裂構(gòu)造區(qū)域大于3km，區(qū)內(nèi)長度260m，寬20～30m，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，硅化、綠泥石化、高嶺石化、鉀化較強。

（3）巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖均為晉寧期田家寨［9］片麻狀二長花崗巖（ηγ2），巖體呈肉紅色、灰紅色，花崗變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，主要礦物組份為：鉀長石28%，風化后灰褐色、黃褐色，斜長石35%，石英25%；次要礦物黑云母2%，綠化石2%，微量副礦物磷灰石、鋯石、榍石、磁鐵礦、褐簾石及金紅石等，片麻理產(chǎn)狀一般為330°～350°∠65°～70°，該巖體為本次研究的主要對象（礦體）。

3.3 礦床特征

建筑用花崗巖礦由晉寧期田家寨片麻狀二長花崗巖組成，分布在整個礦區(qū)，共圈定了建筑用花崗巖礦體1個，花崗巖為巖漿巖型礦床。

3.4 礦體特征

礦區(qū)礦體由晉寧期田家寨片麻狀二長花崗巖組成。通過近一年多開采的采坑揭露，礦體規(guī)模沒變化，其巖性主要為片麻狀二長花崗巖，平面上呈不規(guī)則四邊形，北西南東寬132m～160m，北東-南西長170m～275m，面積0.0384km2，開采標高+195m～+100m

3.5 礦石質(zhì)量

（1）礦石物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石礦物成份：礦石礦物為鉀長石28%，風化后灰褐色、黃褐色，斜長石35%，石英25%；次要礦物黑云母2%，綠化石2%，微量副礦物磷灰石、鋯石、榍石、磁鐵礦、褐簾石及金紅石。

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石主要為中細?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，片麻狀構(gòu)造，其中奧～中長石呈闐自形至他形粒狀，粒徑0.2mm～1.5mm，表面具絹云母化，條紋長石呈半自形粒狀，粒徑0.4mm～2.4mm，石英為他形粒狀，粒徑0.2mm～1.2mm；黑云母呈鱗片狀，具綠泥石化。局部礦石經(jīng)動力變質(zhì)發(fā)行后為壓碎結(jié)構(gòu)、變作粗糜棱結(jié)構(gòu)，眼球狀片麻狀構(gòu)造。

（2）礦石化學特征

礦石主要化學成分及含量：SiO2（72.65%），Al2O3（13.6%），TiO2（0.26%），F(xiàn)e2O3（0.82%），F(xiàn)eO（1.13%），MgO（0.64%），CaO（1.14%），Na2O（3.43%），K2O（4.60%），P2O5（0.059%），H2O（0.38%），CO2（1.6%）。

（3）礦石的物性特征

礦區(qū)礦產(chǎn)品主要為建筑用石，幫對礦石品位要求是以物性指標為主，依據(jù)《巖石力學性質(zhì)經(jīng)驗值統(tǒng)計表》確定，測區(qū)礦石（新鮮巖石）主要特征變化為：①比重0.263T/m3～2.85T/m3；②容量2.60T/m3～2.80T/m3；③孔隙度0.04%～2.4%；④吸水率0.10%～0.70%；⑤飽和系數(shù)0.55；⑥強度指標：抗壓度120Mpa～180Mpa，抗拉強度3.4Mpa～5.5Mpa，抗彎強度10Mpa～15Mpa，抗剪強度9.0Mpa～12.0MPa，抗撓強度8.5Mpa～15.0MPa；⑦似內(nèi)磨擦角75°～87°；⑧巖石容許耐壓力10kg/cm2～15kg/cm2。

（4）礦石風化特征

根據(jù)地表采坑揭露情況，近地表礦體風化裂隙發(fā)育，裂隙最密為4條/m，一般為1～3條/m，礦體風化層厚度5m～8m。

4 結(jié)論

武穴龍家大彎建筑用花崗巖礦區(qū)位于秦嶺褶皺帶桐柏一大別中間隆起帶大別山復背斜浠水褶皺束之黃金堂單斜構(gòu)造中，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況比較復雜。地層遭受強烈的風化剝蝕作用，成礦背景及控礦條件極為復雜，主要巖體礦體產(chǎn)于襄陽廣濟梅川巖體中，礦區(qū)多為非金屬礦，位于四望山逆沖推覆—褶皺構(gòu)造帶、荊竹水庫走滑剪切構(gòu)造帶等構(gòu)造單元，礦石品位分布不均，富礦區(qū)與貧礦區(qū)差異較大，礦石特點極為鮮明，種類繁多，屬于典型的巖漿巖礦床即建筑用花崗巖礦床。