信宜市志留系飾面用花崗巖特征研究

摘要：飾面用花崗巖具有較好的市場前景，但相關(guān)研究不足。本文以廣東省信宜市燈芯塘礦區(qū)為例，分析飾面用花崗巖的礦床地質(zhì)、礦體特征與礦石特征。研究表明，飾面用花崗巖產(chǎn)于志留系，開采標(biāo)高為425～943 m。礦石以片麻狀花崗巖為主，主要組成礦物為鉀長石、斜長石、石英和黑云母，其中，鉀長石占25%～30%，斜長石占30%～35%，石英占30%～35%，黑云母占7%～9%。礦石化學(xué)組分主要為SiO2和Al2O3，分別占68.15%和13.29%。天然密度為2.61～2.69 g/cm3，吸水率為0.09%～0.19%，耐磨性為66～119 g/cm2，抗折強(qiáng)度為13.5～18.3 MPa，光澤度為87.0%～87.7%，干燥壓縮強(qiáng)度為82.5～141.0 MPa，飽和壓縮強(qiáng)度為71.0～118.0 MPa，礦石的內(nèi)照射指數(shù)為0.1，外照射指數(shù)為0.3～0.4，可以滿足裝飾與建筑用途要求，這為信宜市飾面用花崗巖資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：飾面用花崗巖；礦床地質(zhì)；礦體；礦石；志留系；燈芯塘礦區(qū)

中圖分類號：P619 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）08-00-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.025

Study on the Characteristics of Silurian Decoration Granite in Xinyi City

XIAO Hanli1，2， YANG Li2， LIU Zirong2， ZHANG Xiangjin2

（1. School of Tourism and Resource Environment， Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun 558000， China;

2. Exploration Institute of Guangdong Coal Geology Bureau， Guangzhou 510440， China）

Abstract： Decoration granite has good market prospects， but there is insufficient research on this topic. Taking the Dengxintang mining area in Xinyi City， Guangdong Province as an example， this paper analyzes the deposit geology， ore body characteristics， and ore characteristics of decoration granite. Research has shown that decoration granite is produced in Silurian， with mining elevations of 425～943 m. The ore is mainly composed of gneissic granite， mainly consisting of potassium feldspar， plagioclase， quartz， and biotite， among them， potassium feldspar accounts for 25%～30%， plagioclase accounts for 30%～35%， quartz accounts for 30%～35%， and biotite accounts for 7%～9%. The main chemical components of the ore are SiO2 and Al2O3， accounting for 68.15% and 13.29% respectively. The natural density is 2.61～2.69 g/cm3， water absorption is 0.09%～0.19%， wear resistance is 66～119 g/cm2， bending strength is 13.5～18.3 MPa， glossiness is 87.0%～87.7%， dry compression strength is 82.5～141.0 MPa， saturated compression strength is 71.0～118.0 MPa， internal irradiation index of the ore is 0.1， and external irradiation index is 0.3～0.4， which can meet the requirements for decoration and building purposes， and provide a scientific basis for the development and utilization of decoration granite resources in Xinyi City.

Keywords： decoration granite; deposit geology; ore body; ore; Silurian; Dengxintang mining area

花崗巖是一種酸性巖漿巖，由于礦物成分與結(jié)構(gòu)的差異，它呈現(xiàn)不同的顏色與紋理，具有結(jié)構(gòu)致密、硬度高、剛性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、加工性能優(yōu)良的特點(diǎn)，因此被廣泛用作建筑材料[1]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，飾面用花崗巖礦勘查逐步增強(qiáng)，取得豐富的成果[2-12]。

信宜市位于廣東省西南部，礦產(chǎn)資源豐富，其中飾面用花崗巖有浪花白、虎皮石、黑石等十多個(gè)品種。浪花白石材主要為眼球狀花崗巖[13-15]，花紋優(yōu)美，耐磨性好。信宜市花崗巖主要為加里東期花崗巖。隨著近些年經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，飾面石材的總量逐漸減少，因此優(yōu)質(zhì)石材的勘探越來越迫切，探明優(yōu)質(zhì)的飾面用花崗巖礦對于地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及滿足建筑行業(yè)的需求有著重要的意義。本文以信宜市大成鎮(zhèn)附近的燈芯塘礦區(qū)志留系花崗巖為研究對象，對采石場及巖心樣品進(jìn)行分析，對其地質(zhì)背景、礦體特征、礦石特征進(jìn)行研究，對其是否可作為飾面用花崗巖石材進(jìn)行討論，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于湛江-韶關(guān)新華夏構(gòu)造帶南段，地處吳川-四會大斷裂及官橋斷裂之間，處于加里東期褶皺云開隆起帶羅磨復(fù)向斜西段。區(qū)內(nèi)主要出露地層為云開群，分為兩組。第一組為變質(zhì)長石石英砂巖與石英云母片巖不等厚互層。第二組為灰黑、灰綠色變質(zhì)粉砂巖、砂巖，夾灰黑色炭質(zhì)千枚巖或硅質(zhì)巖。上與大紺山組平行不整合接觸。研究區(qū)內(nèi)未見明顯大斷裂，發(fā)育兩條糜棱巖帶，一條糜棱巖帶走向?yàn)楸睎|向，另一條走向?yàn)楸蔽飨颉r漿巖主要有3種，如圖1所示。

1.1 頂志留世片麻狀中粒黑云母二長花崗巖

這種巖漿巖呈巖株產(chǎn)出，巖體侵入南華紀(jì)-震旦紀(jì)變質(zhì)地層和早中志留世花崗巖中。接觸界面呈舒緩的波狀，接觸帶內(nèi)側(cè)見變質(zhì)地層捕虜體。產(chǎn)狀穩(wěn)定，走向?yàn)楸睎|，傾向?yàn)槟蠔|。巖石具變余他形粒狀結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造。巖石由鉀長石（25%～35%）、斜長石（25%～40%）、石英（25%～35%）、黑云母（5%～10%）等組成。鉀長石呈寬板狀或不規(guī)則狀，顆粒直徑可達(dá)5 mm，常與斜長石呈圓滑接觸的包嵌關(guān)系。斜長石呈板柱狀晶體，發(fā)育細(xì)密的聚片雙晶，部分板狀斜長石見折斷或彎曲雙晶，粒徑為2～3 mm，部分斜長石見交代蠕英石。石英呈他形粒狀，粒徑為1～3 mm。黑云母呈寬板狀，定向分布，構(gòu)成巖石的片麻理。副礦物種類有磷灰石、鋯石、磁鐵礦、獨(dú)居石、石榴石、榍石等，為磷灰石-鋯石型組合。

1.2 中志留世片麻狀巨斑黑云母二長花崗巖

這種巖漿巖呈巖基產(chǎn)出，巖石含巨大的球狀的、部分具環(huán)狀結(jié)構(gòu)的長石斑晶，變形相對較弱。巖體侵入青白口紀(jì)-南華紀(jì)變質(zhì)地層和早志留世花崗巖，常見變質(zhì)地層捕虜體。研究區(qū)飾面用花崗巖產(chǎn)于此巖體中。巖性為片麻狀細(xì)粒巨斑（環(huán)斑）狀黑云母二長花崗巖。巖石具他形粒狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具似斑狀結(jié)構(gòu)，呈片麻狀構(gòu)造。巖石的造巖礦物組成為鉀長石（35%～45%）、斜長石（25%～35%）、石英（25%～30%）和黑云母（5%）。巖石中斑晶含量為5%～40%，一般為15%～20%。斑晶多為橢球狀，部分為半自形板狀，成分為鉀長石，粒徑為10～90 mm。部分斑晶中出現(xiàn)環(huán)帶構(gòu)造，環(huán)帶由斜長石或黑云母等組成，最多可見5個(gè)環(huán)帶。大部分巖石基質(zhì)中礦物顆粒直徑為2～5 mm。鉀長石為微斜微紋長石，以斑晶形式存在為主，基質(zhì)中呈不規(guī)則他形粒狀，格子構(gòu)造明顯、清晰，微紋連晶發(fā)育。斜長石呈半自形柱粒狀和不規(guī)則他形粒狀，屬中長石。石英發(fā)育變形紋，普遍強(qiáng)烈波狀消光。黑云母呈條紋狀聚集定向分布，其組合類型為鈦鐵礦-磷灰石-鋯石型。

1.3 早志留世片麻狀中粒黑云母花崗閃長巖

這種巖漿巖呈巖株產(chǎn)出，侵入高州表殼巖組合及震旦紀(jì)變質(zhì)地層中，被早志留世花崗閃長巖及中生代花崗巖侵入。巖石具變余似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具變余花崗結(jié)構(gòu)，呈片麻狀構(gòu)造。斑晶為斜長石，粒徑一般為5～6 mm，含量小于5%。巖石造巖礦物粒徑為2～5 mm。巖石的造巖礦物組成為鉀長石（10%～20%）、斜長石（45%～50%）、石英（20%～30%）和黑云母（10%～20%）。鉀長石為微斜微紋長石，為他形晶，長軸定向分布。斜長石呈他形，部分為半自形粒狀，部分具聚片雙晶和卡納復(fù)合雙晶，屬更長石。石英呈他形粒狀分布于長石顆粒間。黑云母呈較大板狀、片狀聚集成條帶狀定向排列分布。巖石副礦物主要有鈦鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、鋯石和磷灰石等，其組合類型為鈦鐵礦-鋯石型。

2 礦體特征

2.1 礦體產(chǎn)狀

研究區(qū)飾面用片麻狀花崗巖礦為隱伏于殘坡積層或全-半風(fēng)化層之下的中志留世片麻狀（斑狀）黑云二長花崗巖，礦體長為2 295 m，寬為1 108 m，厚度為95.45～409.22 m，平均為268.87 m，礦體頂部埋深為13.1～140.3 m，賦存標(biāo)高為425～943 m，礦體形態(tài)較完整，邊界較規(guī)則，呈厚層狀產(chǎn)出。

2.2 覆蓋層特征

覆蓋層包括第四系殘坡積層、全風(fēng)化（含強(qiáng)風(fēng)化）及半風(fēng)化片麻狀花崗巖。殘坡積層在研究區(qū)廣泛發(fā)育，局部可見半風(fēng)化巖裸露；半風(fēng)化片麻狀花崗巖抗壓強(qiáng)度低，不能作為建筑用碎石。覆蓋層厚度為13.1～140.3 m，平均為49.03 m，如表1所示。

第四系殘坡積層為紅黃色砂質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土，土狀松散，遇水易軟化。殘坡積層厚為0.2～2.8 m，平均為1.04 m，厚度不均勻，山谷、低洼處較厚，山脊、山坡較薄。全風(fēng)化層呈棕黃色、黃褐色，厚為4.1～66.3 m，平均為23.65 m，研究區(qū)南部厚度大，北部厚度小，含沙率為34.9%，可用于洗砂。半風(fēng)化層為淺灰色，風(fēng)化面呈黃褐、灰褐色，為似斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。風(fēng)化裂隙較發(fā)育，抗壓強(qiáng)度低，半風(fēng)化飽和抗壓強(qiáng)度為36.3～59.6 MPa，平均僅為53 MPa，不能作為建筑用石料，厚為1.6～113.7 m，平均為24.35 m。

3 礦石特征

3.1 礦石顏色

花崗巖中礦物對不同波長的電磁波進(jìn)行選擇性吸收和反射，在人眼中顯示為不同的顏色，石材的顏色主要與其所含礦物有關(guān)。礦石基本樣經(jīng)加工拋光，主體呈灰白色，常見有灰黑色的花紋，晶體粒度較大，以中-粗粒狀為主。該花崗石的廣東石材編號為G4418海浪花，中國石材編號為SPOONDRIFT WHITE浪花白。

礦石色差較小，色調(diào)變化較均勻，具有鏡面光澤，礦石中未發(fā)現(xiàn)影響其裝飾性能的結(jié)核、孔洞、色斑、色線、包裹體、金屬硫化物、泥質(zhì)物和有機(jī)物等，如圖2所示。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成

為了了解飾面用花崗巖礦的物質(zhì)組成，對礦石進(jìn)行薄片鑒定。研究區(qū)花崗巖礦物成分以斜長石（30%～35%）、石英（30%～35%）、鉀長石（25%～30%）為主，有少部分黑云母和少量白云母。它具片麻狀構(gòu)造，呈似斑狀結(jié)構(gòu)。

鉀長石主要呈斑晶，基質(zhì)中數(shù)量較少。斑晶呈較自形板狀，粒徑可達(dá)30 mm，可見卡式雙晶；基質(zhì)中鉀長石呈他形粒狀，可見格子狀雙晶，具鈉長石條紋。斜長石呈他形粒狀，粒徑為0.1～1.0 mm，聚片雙晶發(fā)育，與鉀長石接觸處可見蠕英結(jié)構(gòu)，被絹云母交代。石英呈他形粒狀，粒徑為0.1～5.0 mm，具強(qiáng)烈波狀消光。黑云母呈鱗片狀，粒徑為0.1～2.0 mm，為褐色，多色性和吸收性顯著，近平行消光，呈分結(jié)條帶狀定向排列，少量被綠泥石、綠簾石交代。白云母呈鱗片狀，粒徑為0.1～0.9 mm，無色，近平行消光，干涉色鮮艷，與黑云母共生。片狀云母及長石晶體中的裂隙對花崗巖的壓縮強(qiáng)度有不利影響。

3.3 礦石化學(xué)組成

礦石的化學(xué)組成是研究礦石應(yīng)用的基礎(chǔ)，對其特性與用途有著決定性意義。由于研究區(qū)花崗巖呈塊狀，化學(xué)組成較為穩(wěn)定，本研究共采集4件樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表2所示?；◢弾r中SiO2含量為64.08%～70.45%，Al2O3含量為13.35%～15.67%，K2O含量為3.20%～4.25%，F(xiàn)e2O3含量為2.95%～4.21%，Na2O含量為1.85%～2.70%，CaO含量為1.66%～3.62%，MgO含量為0.58%～1.96%，TiO2含量為0.30%～0.92%，P2O5含量為0.14%～0.21%，S含量為0.014%～0.046%。該礦花崗巖組分以SiO2（平均68.15%）、Al2O3（平均13.29%）為主，樣品之間差異小，雜質(zhì)較少。其化學(xué)組分差異對飾面板材質(zhì)量無明顯影響。

3.4 礦石物理力學(xué)性質(zhì)

3.4.1 礦石天然密度與吸水率

研究區(qū)采集6件樣品測試天然密度，采集6件樣品測試天然吸水率，如表3所示。研究區(qū)花崗巖天然密度為2.61～2.69 g/cm3，平均為2.64 g/cm3，屬于高密度巖石。吸水性與建材的孔隙率及孔道特征有關(guān)，質(zhì)地堅(jiān)硬對應(yīng)的是建筑石材的吸水率低。共采集6個(gè)樣品測定吸水率，礦石吸水率介于0.09%～0.19%，平均為0.15%，它屬低吸水性巖石，與飾面石材規(guī)范對花崗巖吸水率不大于0.6%的物理性能一般要求相符。

3.4.2 耐磨性、抗折強(qiáng)度和光澤度

研究區(qū)各采集6件樣品測試耐磨性、抗折強(qiáng)度和光澤度，由廣東省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心檢測。由表4可知，礦石耐磨性為66～119 g/cm2，平均為97 g/cm2，礦石抗折強(qiáng)度為13.5～18.3 MPa，平均為15.9 MPa，礦石光澤度為87.0%～87.7%，平均為87.4%，均符合飾面石材規(guī)范對花崗巖物理性能的要求。

3.4.3 礦石力學(xué)性質(zhì)

抗壓強(qiáng)度測試樣品為規(guī)格50 mm×50 mm×50 mm的立方體，在吸水飽和狀態(tài)及干燥狀態(tài)下分別測定抗壓極限強(qiáng)度的平均值，研究區(qū)共采集103組力學(xué)測試樣品，由廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室測試?；◢弾r干燥抗壓強(qiáng)度為82.5～141.0 MPa，平均為101.8 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度為71.0～118.0 MPa，平均為87.8 MPa?？箟簭?qiáng)度測試結(jié)果表明，研究區(qū)花崗巖可以滿足飾面和建筑石料的要求。

3.5 礦石的放射性特征

研究區(qū)共采集4個(gè)樣品測定礦石天然放射性。根據(jù)測試分析結(jié)果，礦石的內(nèi)照射指數(shù)為0.1，外照射指數(shù)為0.3～0.4，如表5所示。根據(jù)《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566—2010），研究區(qū)花崗巖可用作A類裝修材料和空心率大于25%的建筑主體材料，其產(chǎn)銷和使用范圍不受限制。

4 結(jié)論

研究區(qū)飾面用花崗巖為中志留世片麻狀黑云二長花崗巖，礦體長為2 295 m，寬為1 108 m，厚度為95.45～409.22 m，平均為268.87 m，礦體頂部埋深為13.1～140.3 m，賦存標(biāo)高為425～943 m，礦體形態(tài)較完整，邊界較規(guī)則，呈厚層狀產(chǎn)出?；◢弾r礦物成分以斜長石（30%～35%）、石英（30%～35%）、鉀長石（25%～30%）為主，有少部分黑云母和少量白云母?；瘜W(xué)組分以SiO2（平均68.15%）、Al2O3（平均13.29%）為主，樣品之間差異小，雜質(zhì)較少。飾面用花崗巖天然密度為2.61～2.69 g/cm3，吸水率為0.09%～0.19%，耐磨性為66～119 g/cm2，抗折強(qiáng)度為13.5～18.3 MPa，光澤度為87.0%～87.7%，干燥抗壓強(qiáng)度為82.5～141.0 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度為71.0～118.0 MPa，礦石的內(nèi)照射指數(shù)為0.1，外照射指數(shù)為0.3～0.4，可以滿足裝飾與建筑用途要求。

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