甘肅古浪魏家?guī)X建筑用石料礦地質(zhì)特征與礦床綜合利用

丁洋洋

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810000)

建筑用石料礦是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料，甘肅古浪魏家?guī)X建筑用石料礦賦存于中奧陶統(tǒng)中堡群中細(xì)粒巖屑石英砂巖地層中，礦體埋深較大，地表露頭少。根據(jù)地質(zhì)勘查成果，總結(jié)歸納了礦區(qū)地質(zhì)特征、石料礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀及礦石質(zhì)量。并針對該礦體上部黃土覆蓋面積大、厚度深的特征，通過對覆蓋層的綜合研究分析，認(rèn)為礦產(chǎn)綜合利用前景大，為今后在該區(qū)域?qū)ふ蚁嗤愋偷慕ㄖ檬系V及綜合利用提供了一定地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造隸屬秦祁昆造山系北祁連弧盆系走廊邊緣盆地單元[1]，區(qū)域內(nèi)出露地層由老至新為中奧陶統(tǒng)中堡群(O2z)、中下泥盆統(tǒng)老君山組(D1-2l)和第四系，巖層總體呈近東西向展布，由南向北地層由老到新，南側(cè)地層發(fā)育，基巖出露，北側(cè)大面積為風(fēng)積黃土覆蓋。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖分布較少，僅區(qū)域西南側(cè)的冷龍嶺—烏鞘嶺一帶有少量的細(xì)粒黑云角閃石英閃長巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

工作區(qū)內(nèi)出露地層有中奧陶統(tǒng)中堡群(O2z)和第四系(Q)。

中奧陶統(tǒng)中堡群(O2z)：分布于整個(gè)工作區(qū)，由于被第四系覆蓋，地表出露面積小，呈單斜層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀165°～215°∠40°～75°，形態(tài)完整，輕微受到層間小構(gòu)造的影響。巖性為中細(xì)粒巖屑石英砂巖，中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，為賦礦地層；局部夾0.2～3m的泥質(zhì)板巖。

第四系上更新統(tǒng) (Qp3eol)：在工作區(qū)大面積分布，風(fēng)積黃土[2]厚度29～83m，且隨著地形的升高，有變厚的趨勢，顏色為灰黃色，成分均一，以粉砂質(zhì)為主，質(zhì)地疏松，層理不明顯，垂直節(jié)理發(fā)育。

工作區(qū)內(nèi)斷裂及褶皺構(gòu)造不發(fā)育，局部地層倒轉(zhuǎn)[3]，產(chǎn)狀335°∠75°。未見巖漿巖發(fā)育(圖1)。

圖1 魏家?guī)X建筑用石料礦地質(zhì)簡圖

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于中奧陶統(tǒng)中堡群中細(xì)粒巖屑石英砂巖地層中，長約690m，沿傾斜方向延伸約300m，礦體厚度145～308m，平均218m，厚度變化系數(shù)[4]為37.89%，厚度較穩(wěn)定。產(chǎn)狀165°～215°∠40°～75°，近東西走向產(chǎn)出，沿走南北兩側(cè)延伸出工區(qū)，巖層呈單斜層狀，形態(tài)完整，輕微受到層間小構(gòu)造的影響(圖2)。地表被大面積的第四系所覆蓋，僅在北部和東部有少量露頭，出露面積僅約占工作區(qū)總面積的15%。

圖2 魏家?guī)X礦區(qū)0線礦體地質(zhì)剖面圖

3.2 礦石特征

3.2.1 礦物組成及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石為巖屑石英砂巖，顏色為灰—淺灰綠色，中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、中厚層狀構(gòu)造，主要由碎屑和填隙物組成。碎屑多呈次圓狀，少量呈次棱角狀，磨圓度較好。粒徑約0.2～1.2mm，以＜0.25mm的細(xì)粒為主，其次為中粒，見有＞0.5mm的粗粒，分選性較好。

碎屑成分以石英(87%)為主，次為巖屑(11%)，少見長石(2%)、白云母，偶見電氣石。石英主要為單晶石英，顯波狀消光[5]，多晶石英為石英質(zhì)變質(zhì)巖，顯定向分布。長石為鉀長石、斜長石，顯格子狀雙晶或鈉長石律雙晶[6]。巖屑為板巖，見絹云母定向分布，次為粘土礦物。電氣石呈藍(lán)色[7]，偶見。填隙物主要為粘土雜基，重結(jié)晶后變化為絹云母、綠泥石，定向分布(圖3)。

圖3 巖礦鏡下圖

3.2.2 礦石化學(xué)成分

根據(jù)多元素分析[8]，礦石化學(xué)成分為SiO2、Al2O3，其次為CaO、MgO、K2O、Fe2O3等(表1)。

表1 多元素分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 (單位：%)

3.2.3 礦石物理性能

根據(jù)力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)[9-10]，礦石飽和抗壓強(qiáng)度為31.0～119.4MPa，平均為65.5MPa，滿足建筑用石料抗壓強(qiáng)度要求(沉積巖≥30MPa)[11]。

根據(jù)組合分析測試，礦石吸水率平均值為0.63%，表觀密度平均值為2.73g/cm3，堅(jiān)固性指標(biāo)平均值為3.83%，壓碎指標(biāo)平均值為6.9%，堿活性反應(yīng)平均值為0.07%，硫酸鹽及硫化物含量平均值為0.1%，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到Ⅰ類建筑用石料質(zhì)量指標(biāo)要求。

3.2.4 放射性

通過放射性測試[12-13]，礦石滿足建筑材料放射性核素限量對建筑主體材料放射性核素限量內(nèi)照指數(shù)IRa≤1.0和外照指數(shù)Iγ≤1.0的要求[14]。放射性測試結(jié)果見表2。

表2 放射性測試結(jié)果表

3.4 圍巖與夾石

礦體頂?shù)装鍘r性均為巖屑石英砂巖，礦體中局部夾有0.2～3m的夾層，其規(guī)模小，巖性為泥質(zhì)板巖，變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，巖石由粘土礦物、少量綠泥石、絹云母、粉砂級碎屑組成。在夾層中采集一組力學(xué)試驗(yàn)樣，飽和抗壓強(qiáng)度為45.6MPa，由于夾層厚度小，化學(xué)成分相對穩(wěn)定，規(guī)模小，其巖石物理性能及化學(xué)成分滿足建筑用石料指標(biāo)要求，且礦山在后期規(guī)模開采中，對于厚度較小的夾層無法單獨(dú)采出，故本次將夾層全部歸為同一類建筑石料用礦體，礦體內(nèi)無夾石。

4 綜合利用

區(qū)內(nèi)上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土在工作區(qū)大面積分布，根據(jù)探礦工程控制情況可知，風(fēng)積黃土厚度0～83m，且隨著地形的升高，有變厚的趨勢，黃土成分均一，以粉砂質(zhì)為主，質(zhì)地疏松，未固結(jié)，層理不明顯，垂直節(jié)理發(fā)育。

經(jīng)分析測試，黃土化學(xué)成分及含量見表3。經(jīng)過計(jì)算，硅酸率(SM)=ω(SiO2)/ω(Al2O3+Fe2O3) =3.78；鋁氧率(AM)=ω(Al2O3)/ω(Fe2O3)=2.68，上述指標(biāo)滿足水泥配料一類黏土質(zhì)原料的要求[15]。由此可知，在今后開發(fā)利用建筑用石料的同時(shí)，可充分利用大面積分布的覆蓋層黃土，降低建筑用石料開采的剝離成本，做到固廢零排放量，提高礦產(chǎn)資源綜合利用率。

表3 黃土化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表 (單位：%)

5 結(jié)論

(1)礦區(qū)內(nèi)賦礦地層為中奧陶統(tǒng)中堡群(O2z)，巖性為中細(xì)粒巖屑石英砂，出露的砂巖呈單斜層狀產(chǎn)，形態(tài)完整。礦石質(zhì)量較好，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足Ⅰ類建筑用石料質(zhì)量指標(biāo)要求。

(2)礦體埋深較大，通過對覆蓋層的綜合評價(jià)，其化學(xué)成分滿足水泥配料一類黏土質(zhì)原料的要求。

(3)本項(xiàng)目的建設(shè)對于綜合利用當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢，加快本地區(qū)工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義；可帶動(dòng)當(dāng)?shù)仄渌a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到積極作用，具有較好的發(fā)展前景。