甘肅省金塔縣紅山崖西飾面用花崗巖礦地質(zhì)特征及詳查方法＊

周子琴，王曉強(qiáng)

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

天然石材（泛指花崗石、大理石）素以其色彩艷麗、質(zhì)地優(yōu)良、華貴典雅、清新自然的風(fēng)格和特點(diǎn)居于各種建筑裝飾材料之首。近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，人們生活質(zhì)量提高，應(yīng)用天然石材裝飾已成為一種時尚。而天然飾面用花崗巖石材已從基本建筑材料上升為現(xiàn)代流行的高檔裝飾藝術(shù)材料，應(yīng)用前景較好[1]。

甘肅省金塔縣紅山崖西飾面用花崗巖礦位于金塔縣東北方向直距56 km處,行政區(qū)劃隸屬于甘肅省金塔縣東壩鎮(zhèn)，交通便利。勘查區(qū)地處甘肅北山地區(qū)，總體地形較為平緩，起伏較小?；鶐r出露面積較小，部分巖石表面被厚度不大的風(fēng)化層覆蓋，此外多數(shù)地段被第四系風(fēng)積層覆蓋。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

金塔縣紅山崖西飾面用花崗巖礦大地構(gòu)造位置位于塔里木陸塊區(qū)—敦煌陸塊—柳園裂谷。區(qū)域上地層出露較齊，根據(jù)出露地層的時代不同，地層區(qū)劃分為4個階段[2]，所涉及巖石地層單位由老到新分述如下：

1.1 中元古代—青白口紀(jì)階段地層區(qū)劃

天山—北山地層大區(qū)、北山地層區(qū)，該地層區(qū)涉及古硐井群（Pt21G）、平頭山組（Pt22P）。

1.2 南華紀(jì)—中三疊世階段地層區(qū)劃

塔里木地層大區(qū)、塔里木盆地地層區(qū)、為紅柳園—賬房山地層分區(qū)，該地層區(qū)涉及石炭系紅柳園組（C1hl）、石炭系干泉組（C2g）。

1.3 晚三疊世—古近紀(jì)階段地層區(qū)劃

為西北—華南地層大區(qū)—塔里木地層區(qū)—敦煌地層分區(qū)，該地層區(qū)涉及白堊系下統(tǒng)新民堡群（K1xn）。

1.4 第四紀(jì)階段地層區(qū)劃

西北地層大區(qū)、塔里木—阿拉善地層區(qū)、北山—阿拉善地層分區(qū)，該地層區(qū)涉及第四系上更新統(tǒng)上部堆積物。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，侵入巖以中酸性巖為主，構(gòu)成巖基或巖株，基性巖呈小巖體及巖脈產(chǎn)出，見圖1。巖漿活動受構(gòu)造運(yùn)動控制，巖體出露面積較大，巖體內(nèi)無大的斷裂構(gòu)造，脈巖較不發(fā)育，對建筑用石料礦、飾面用花崗巖礦具有較好的成礦條件?？傮w呈近東西向或北西—南東向展布。區(qū)域上侵入巖較發(fā)育，從加里東期到印支期均有巖漿活動，巖性以中酸性的二長花崗巖和石英閃長巖為主。區(qū)域上構(gòu)造相對發(fā)育，主要有褶皺、斷裂、節(jié)理等[3]，對飾面用石材成礦有一定的破壞影響。

圖1 紅山崖西飾面用花崗巖礦區(qū)域地質(zhì)簡圖

2 礦體地質(zhì)

2.1 礦體特征

紅山崖西飾面用礦區(qū)出露的侵入巖為華力西中期的淺肉紅色中粗粒黑云二長花崗巖（ηγ42），是尖泉子二長花崗巖巖基的西北部分。侵入巖主要分布于礦區(qū)北部與西南部，北部巖體總體走向北西西向，出露面積較大；西南部巖體出露面積較小，多被第四系所覆蓋。飾面用花崗巖礦主要賦存于礦區(qū)北中部（Ⅰ礦段）、西南部（Ⅲ礦段）的華力西中期淺肉紅色中粗粒黑云二長花崗巖中。

通過地質(zhì)填圖、節(jié)理裂隙統(tǒng)計、體圖解荒料率計算、放射性評價、槽探、鉆探等工作手段，根據(jù)花崗巖集中分布位置將礦床劃分為3個礦段，即：北中部為Ⅰ礦段、北東部為Ⅱ礦段、西南部為Ⅲ礦段。共圈出飾面用花崗巖礦體4個，其中：Ⅰ礦段2個，即①、②號；Ⅱ礦段花崗巖中節(jié)理裂隙較發(fā)育，未圈定出飾面用花崗巖礦；Ⅲ礦段礦段2個，即③、④號。Ⅰ礦段①礦體為主要礦體，其余礦體為次要礦體。礦體長324～638 m，寬132～178 m，礦體呈較規(guī)則帶狀或巖株狀分布，走向127°～153°，主節(jié)理走向為315°、300°，試采后求得校正系數(shù)為0.701，礦床理論荒料率為28.31%。礦體特征詳見表1。

表1 礦體特征一覽表

2.2 礦石質(zhì)量

（1）礦石礦物成分

經(jīng)野外觀察和室內(nèi)巖礦鑒定，礦石物質(zhì)成分主要為：黑云母（10%±）、石英（20%±）、斜長石（40%±）、正長石（30%±），副礦物主要有磁鐵礦、磷灰石、鋯石等。對礦石質(zhì)量有害的礦物為黑云母，礦石中的黑云母粒度大多在約0.4～0.7 mm，且分布均勻，對礦石質(zhì)量影響小，且能起到美觀作用。

（2）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，主要礦物粒度集中在2.2～6 mm，中粒為主，少數(shù)達(dá)粗粒。礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造。

（3）礦石化學(xué)成分

多元素分析結(jié)果顯示，巖石中SO3含量變化于0.055%～0.106%，平均值0.083%，分布均勻，變化小；Fe2O3含量變化于2.89%～3.42%，平均值3.15%，分布較均勻，變化??；Al2O3含量變化于12.56%～12.83%，平均值12.91%，分布較均勻，變化極小；CaO含量變化于0.973%～1.59%，平均值1.353%，分布均勻，變化中等；MgO含量變化于0.297%～0.578%，平均值0.421%，分布較均勻，變化小；K2O含量變化于3.47%～6.38%，平均值5.55%，分布均勻，變化?。籒a2O含量變化于3.59%～4.28%，平均值3.84%，分布均勻，變化較??；燒失量變化于0.09%～0.13%，平均值0.11%，分布較均勻，變化?。豢傮w來看本區(qū)花崗巖礦石的化學(xué)成分穩(wěn)定，SiO2含量為73.20%，含量較高，說明礦石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)；CaO、MgO含量低，可作為耐酸石材用；另外SO3、P2O5含量較低，說明其耐腐蝕性較高，質(zhì)量較好。

（4）礦石花色變化及色斑發(fā)育程度

根據(jù)地表填圖、探槽和深部鉆探對礦體的控制，采集樣品對比分析后，認(rèn)為巖性均為中粗粒黑云二長花崗巖，礦石顏色單一，均為淺肉紅色，色差相對較小。

礦石花色經(jīng)對比后北中部Ⅰ礦段與西南部Ⅲ礦段基本一致，色度對比Ⅰ礦段較Ⅲ礦段略紅；礦物粒徑無變化；故按照巖相變化特征、巖性成分、質(zhì)量變化劃分了一個花色品種。

各礦體中色斑較少，偶見有色斑出現(xiàn)，其色斑多為閃長巖，個別為花崗閃長巖包裹體，一般為6 cm×10 cm，最大為40 cm×25 cm，見圖2、圖3，色斑分布極不均勻，無規(guī)律可循，對礦石的質(zhì)量影響較小。

圖2 花崗巖中閃長巖包體

圖3 花崗巖中花崗閃長巖包裹體

各礦體中色線不發(fā)育，對成材影響不大，但是作為石材在板材的面上形成一條寬度不等的色線，也可作為花色來裝飾。

（5）礦石的物理性能

在地表礦體不同位置上采取了15件物理性能樣品進(jìn)行了測試，分別進(jìn)行了礦石的密度、吸水率、光澤度、耐磨性、干燥、飽和壓縮強(qiáng)度、干燥、飽和彎曲強(qiáng)度測試。

通過測試結(jié)果與天然花崗石物理性能一般指標(biāo)要求對比后，巖石體積密度、抗壓強(qiáng)度、光澤度、肖氏硬度、彎曲強(qiáng)度、光澤度等結(jié)果均大于技術(shù)指標(biāo)要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。吸水率為0.19%，吸水率≤0.6%，巖石屬低吸水性巖石。耐磨性平均值為25.96 1/cm2，說明礦區(qū)板材可以作為地面、樓梯踏步、臺面材料。

3 詳查方法

紅山崖西飾面用花崗巖礦詳查，首先進(jìn)行了1：10 000地形草測、1:10 000地質(zhì)簡測、1:10 000水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)測量、1:2 000伽瑪能譜剖面測量等工作；其次根據(jù)花崗巖集中分布位置將礦床劃分為3個礦段（北中部為Ⅰ礦段、北東部為Ⅱ礦段、西南部為Ⅲ礦段）2個詳查區(qū)進(jìn)行勘查，在詳查區(qū)內(nèi)開展了1:2 000地形精測、1:2 000地質(zhì)正測；并選擇有代表性的地段進(jìn)行節(jié)理裂隙統(tǒng)計與體圖解荒料率測定，然后按照控制的工程間距200 m，布置槽探、鉆探工程對礦體進(jìn)行了控制，同時采集相關(guān)測試樣品；最后在礦床內(nèi)未來首采區(qū)Ⅲ礦段④號體中選擇具有代表性的位置進(jìn)行了試采，并計算了礦床試采荒料率與校正系數(shù)，對礦石加工技術(shù)性能進(jìn)行了評價。文章主要介紹節(jié)理裂隙統(tǒng)計、荒料類別及體圖解荒料率、試采荒料率與荒料率的校正等工作方法。

3.1 節(jié)理裂隙統(tǒng)計

為了達(dá)到鑒別花色品種和統(tǒng)計節(jié)理裂隙的目的。根據(jù)實際情況，選擇具有代表性的位置均勻布設(shè)于礦床內(nèi)，為了保證地質(zhì)編錄工作的質(zhì)量，采用人工剝離地表覆蓋層、風(fēng)化層碎石，并對其進(jìn)行了專門的清掃，將所有殘存的碎渣進(jìn)行了清理。進(jìn)行節(jié)理裂隙統(tǒng)計（圖4）與體圖解荒料率統(tǒng)計圖的制作（圖5）。根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果繪制節(jié)理裂隙走向玫瑰花圖、節(jié)理裂隙傾角分布圖、節(jié)理裂隙傾向玫瑰花圖、節(jié)理裂隙等密度圖等圖件。

圖4 測量節(jié)理裂隙產(chǎn)狀

圖5 水平疊合圖上截取的體圖解荒料率統(tǒng)計圖

3.2 荒料類別及體圖解荒料率

在各礦段各礦體中，分別選擇有代表性的地段進(jìn)行詳細(xì)的節(jié)理裂隙統(tǒng)計、體圖解荒料率的測定和荒料類別的劃分，野外工作進(jìn)行節(jié)理裂隙統(tǒng)計測定點(diǎn)15個。體圖解荒料率的測定采用體圖解法，首先對所選擇的測定點(diǎn)處進(jìn)行節(jié)理裂隙素描，然后在節(jié)理裂隙素描圖上扣除“邊緣影響區(qū)”，再按開采高度2 m、荒料最小邊長0.4 m、最小荒料規(guī)格0.182 m3的要求，在疊合圖上截取荒料。體圖解荒料率計算公式為：

體圖解荒料率=所截得的體圖解荒料總體積/截取荒料的礦石體積×100%。

Ⅰ礦段①、②號礦體內(nèi)體圖解荒料率測定結(jié)果，見表2。

表2 Ⅰ礦段①、②號礦體圖解荒料率測定結(jié)果表

經(jīng)統(tǒng)計計算后，Ⅰ礦段平均體圖解荒料率為32.44%，其中：①號礦體荒料率為29.75%（大料占10.60%、中料占21.46%、小料占67.94%）；②號礦體荒料率為38.10%（大料占10.70%、中料占31.09%、小料占58.22%)。

通過以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后，說明Ⅰ礦段荒料率不高，以小料為主，中料次之、大料較少；各類別荒料比例總體相差較大，不同類別荒料的分布不均勻。

3.3 試采荒料率與校正

在礦床首采區(qū)的④號礦體上選擇有代表性的地段進(jìn)行了試采，試采前對試采點(diǎn)進(jìn)行了節(jié)理裂隙統(tǒng)計工作，制作了體圖解荒料率圖，求出圖解荒料率；試采后對所有采出荒料進(jìn)行了編號丈量，節(jié)理裂隙延伸長度、產(chǎn)狀進(jìn)行測量，對荒料中的層面、色斑、色線發(fā)育情況進(jìn)行了編錄，并對所有荒料及重要特征現(xiàn)象進(jìn)行了拍照。最終求得試采荒料率與校正系數(shù)。

試采的施工按照實際開采工藝鋸切法進(jìn)行，開采規(guī)格為長18 m×寬9 m，臺高為1.1 m，鋸寬為1.30 m。最終采出荒料與廢料分開集中堆放，并且荒料按照大、中、小料分類編號，試采體積178.2 m3，經(jīng)體圖解荒料率統(tǒng)計試采區(qū)圖解荒料率為64.93%；經(jīng)試采后共采出荒料81.16 m3，實際荒料率為45.54%。其中：中料荒料30.0 m3，占36.96%；小料荒料51.16 m3，占63.04%。

經(jīng)試采點(diǎn)編錄統(tǒng)計后，試采荒料率為45.54%，而試采點(diǎn)處體圖解荒料率為64.93%，則計算的荒料率校正系數(shù)＝45.54%/64.93%＝0.701，詳見表3。

經(jīng)采用校正系數(shù)對各礦體荒料率進(jìn)行了校正，①號礦體理論荒料率為20.63%，②號礦體理論荒料率為26.71%，經(jīng)資源量估算最終求得礦床理論的荒料率為28.31%。

經(jīng)統(tǒng)計計算，求得Ⅰ礦段礦體內(nèi)平均線裂隙率為0.48條/m，線裂隙率變化于0.3～1.0條/m，平均面裂隙率為0.32條/m2，面裂隙率變化于0.3～0.4條/m2?？傮w分析認(rèn)為，礦體深部質(zhì)量較好，淺部質(zhì)量相對較差。

4 結(jié)論

通過對紅山崖西飾面用花崗巖礦區(qū)地質(zhì)監(jiān)測、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)測量、伽瑪能譜剖面測量等工作，基本查明了巖漿巖種類、期次、形態(tài)及其空間分布特征，摸清了構(gòu)造特征及風(fēng)化層、覆蓋層深度與分布特征等，并對礦床的開采技術(shù)條件、放射性水平進(jìn)行了評價。

對礦床的巖漿巖及礦體產(chǎn)出位置等進(jìn)行了研究分析，認(rèn)為礦床賦存于華力西期中期侵入的花崗巖巖體中，屬巖漿巖型的飾面石材用花崗巖礦床。并對礦床構(gòu)造進(jìn)行研究，礦體的連續(xù)性、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模進(jìn)行了有效控制。對礦石成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、顏色的變化規(guī)律、礦石品種及物理性能已基本確定。通過試采求得礦床試采荒料率與校正系數(shù)，進(jìn)行測試后，確定了礦石技術(shù)加工性能。通過水文地質(zhì)工作、工程地質(zhì)工作及環(huán)境地質(zhì)工作，基本查明了礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)條件。

作為飾面石材用的花崗巖石材礦，主要考慮的是礦石的花色品種和礦石塊度大小2個方面，而塊度的大小主要受節(jié)理裂隙的控制。通過此次工作，得到了以下幾點(diǎn)啟示，可在尋找本類礦床時予以借鑒。

（1）飾面用花崗石礦主要賦礦巖石為巖漿活動后的各類花崗巖及閃長巖，故找到巖漿巖侵入體是基本的找礦標(biāo)志。

（2）花崗巖及閃長巖一般耐風(fēng)化能力較強(qiáng)，在地貌上易形成正地形，即山梁或山體，故地貌特征可作為直接的找礦標(biāo)志。

（3）在不動工程的情況下，如要找到可開采利用的礦體，先找出基巖露頭較集中，且節(jié)理裂隙較少的部分，遙感影像上白色斑點(diǎn)（基巖露頭）為直接的找礦標(biāo)志。

（4）節(jié)理裂隙發(fā)育程度受構(gòu)造及脈巖發(fā)育程度影響較大，構(gòu)造、脈巖不育區(qū)是主要的找礦方向。