云致沖建筑用花崗巖礦區(qū)地質(zhì)特征及綜合利用

宋晨成

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三三隊(duì)，廣東肇慶 526060）

廣東省德慶縣新圩鎮(zhèn)云致沖礦區(qū)位于肇慶市德慶縣城307°方向，直距8.5km 處，礦區(qū)的大地構(gòu)造位置位于羅定—悅城深大斷裂帶西北側(cè)。本文詳細(xì)講述該礦區(qū)的地質(zhì)特征，并根據(jù)成礦地質(zhì)條件和礦床的成因類型，對(duì)礦區(qū)內(nèi)可能形成的共（伴生）礦產(chǎn)包括陶瓷用花崗巖、離子吸附型稀土礦、建設(shè)用砂進(jìn)行綜合利用評(píng)價(jià)。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)地層不發(fā)育，僅出露第四系（Qhal）地層，第四系地層以坡積和殘坡積層為主。

分布于山麓及山坡上，主要由礫石、砂、砂土、粘土組成，厚度不均。礦區(qū)內(nèi)殘坡積層一般厚度0.5～3m，局部厚度大于5m，平均約2m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)無(wú)大的斷裂構(gòu)造經(jīng)過(guò)，但受區(qū)域斷裂構(gòu)造影響，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育。節(jié)理裂隙面結(jié)合較緊密，局部略張開(kāi)，其寬度約數(shù)毫米；巖石主要發(fā)育二組節(jié)理，第一組產(chǎn)狀20°～30°∠70°～80°；第二組產(chǎn)狀120°～130°∠50～70°。節(jié)理裂隙對(duì)巖礦石無(wú)大的破壞作用，局部使巖礦石沿節(jié)理裂隙面破碎呈碎塊狀。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)大面積出露晚侏羅世侵入巖（J32ηγ），呈巖基狀產(chǎn)出，為賓村巖體的南部邊緣，巖性主要為中細(xì)粒斑狀黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖，局部巖石受構(gòu)造作用的影響，而呈現(xiàn)不同程度的蝕變，主要有綠泥石化、硅化等。地表巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，局部見(jiàn)基巖出露，風(fēng)化帶的厚度一般十幾到幾十米不等，分帶性明顯。中細(xì)粒斑狀黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖呈淺肉紅—淺灰白色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由鉀長(zhǎng)石（約55%）、鈉—更長(zhǎng)石（約15%）和石英（約25%）組成，其次是黑云母（約4%）及少量白云母、綠簾石、磷灰石、不透明礦物等，粒徑大于5mm鉀長(zhǎng)石視為斑晶，含量約10%。

2 礦床特征

2.1 礦體特征

礦體巖性主要為斑狀黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖。礦體呈巖基狀產(chǎn)出，受礦區(qū)邊界的限制，礦體平面上呈不規(guī)則多邊形，東西向長(zhǎng)740～1050m，南北向?qū)?10～630m，空間上總體呈倒梯形。根據(jù)鉆孔及采場(chǎng)邊坡揭露情況，礦體賦存標(biāo)高160～20m，最小垂直厚度10m，最大垂直厚度140m，向四周及深部延伸至礦區(qū)外。礦體最小埋深0m，最大埋深62m。礦體上覆為全—半風(fēng)化斑狀黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖，四周及下部圍巖與礦體為同一巖性的微—未風(fēng)化斑狀黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖。

礦體上部覆蓋層較厚，厚度不均一。根據(jù)鉆孔及采場(chǎng)邊坡揭露，覆蓋層總厚13～62m，平均約31m。其中，殘坡積層厚0.5～3m，平均約2m；全風(fēng)化層厚10～38m，平均約19m，半風(fēng)化層厚1.5～22m，平均約10m。

2.2 礦石類型及質(zhì)量

2.2.1 礦石物質(zhì)組成

礦石為中細(xì)粒斑狀黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖，巖石呈淺灰白色、淺肉紅色，風(fēng)化后呈黃灰—黃白色，似斑狀結(jié)構(gòu)、中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石主要礦物有：鉀長(zhǎng)石40%～55%、斜長(zhǎng)石15%～30%、石英25%～26%、黑云母4%～5%、少量磷灰石、綠簾石、白云母及不透明礦物。

鉀長(zhǎng)石呈半自形—他形板狀或粒狀，粒徑0.4～9mm，大于5mm 者視為斑晶，包括條紋長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石。條紋長(zhǎng)石主晶為正長(zhǎng)石或微斜長(zhǎng)石，客晶為條紋狀鈉長(zhǎng)石，正長(zhǎng)石表面臟雜，微弱泥化，一級(jí)灰干涉色，部分可見(jiàn)簡(jiǎn)單雙晶。微斜長(zhǎng)石發(fā)育格子雙晶。

斜長(zhǎng)石為鈉—更長(zhǎng)石，呈半自形板狀或粒狀，粒徑0.2～1.8mm。鈉—更長(zhǎng)石發(fā)育鈉長(zhǎng)石聚片雙晶及卡鈉復(fù)合雙晶，可見(jiàn)弱絹云母化、泥化、碳酸鹽化，與鉀長(zhǎng)石鑲嵌分布。

石英呈他形粒狀或不規(guī)則狀，粒徑大小在0.2～3mm，可見(jiàn)弱波狀消光，不均勻分布在長(zhǎng)石顆粒間。

黑云母呈片狀，多色性明顯，片徑0.2～1.2mm，常見(jiàn)綠泥石化，無(wú)定向較均勻分布。白云母呈片狀，二級(jí)鮮艷干涉色，局部分布。

綠簾石呈自形柱狀，長(zhǎng)徑0.04～0.1mm，正高突起，三級(jí)干涉色，零星分布。磷灰石呈半自形柱狀，長(zhǎng)徑約0.03～0.1mm，正中突起，一級(jí)灰干涉色，零星分布。

不透明礦物呈半自形—他形粒狀，粒徑0.04～0.2mm，不均勻分布。

2.2.2 礦石化學(xué)成分

微—未風(fēng)化花崗巖礦石化學(xué)成份（%）：SiO2（73.80）、Al2O3（13.20）、Fe2O3（2.40）、TiO2（0.30）、K2O（4.10）、Na2O（3.00）、CaO（1.90）、MgO（0.40）、P2O5（0.065）、Cl-（0.20L）、LOl（0.80）、SO3（0.02）。

物理、化學(xué)性能：微—未風(fēng)化花崗巖礦石表觀密度均為2650kg/m3，礦石表觀密度達(dá)到表觀密度不小于2500kg/m3的質(zhì)量指標(biāo)；微—未風(fēng)化礦石吸水率最大0.4%，最小0.2%，平均0.3%，礦石達(dá)到吸水率不大于1.0%的質(zhì)量指標(biāo)；微—未風(fēng)化礦石堅(jiān)固性最大4%，礦石達(dá)到建筑用石料物理性能堅(jiān)固性不大于5%的Ⅰ類質(zhì)量指標(biāo)；微—未風(fēng)化礦石壓碎指標(biāo)最大14%，礦石達(dá)到建筑用石料物理性能壓碎指標(biāo)不大于20%的Ⅱ類質(zhì)量指標(biāo)；微—未風(fēng)化礦石堿活性反應(yīng)最大0.08%，礦石達(dá)到堿活性不大于0.1%的質(zhì)量要求；微—未風(fēng)化礦石硫酸鹽及硫化物含量最大0.6%，礦石達(dá)到建筑用石料化學(xué)成分不大于1.0%的要求。

半風(fēng)化花崗巖巖石飽和抗壓強(qiáng)度25～66MPa，平均49MPa，不能滿足建筑用花崗巖礦石抗壓強(qiáng)度要求；微—未風(fēng)化花崗巖礦石飽和抗壓強(qiáng)度89～160MPa，平均114MPa，達(dá)到火成巖類建筑用石料飽和抗壓強(qiáng)度大于80MPa 的質(zhì)量指標(biāo)，巖礦石抗壓性能較好，均為硬質(zhì)巖石。

花崗巖礦石放射性內(nèi)照指數(shù)IRa最大值為0.40，外照射指數(shù)Iγ最大值為0.80，礦區(qū)建筑用花崗巖的放射性指標(biāo)已滿足建筑主體材料指標(biāo)要求，其產(chǎn)銷和使用范圍不受限制，礦山在開(kāi)采礦石過(guò)程中不會(huì)對(duì)采礦人員及周邊環(huán)境造成大的放射性影響。

3 綜合利用

3.1 礦區(qū)內(nèi)共（伴）生礦產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)成礦地質(zhì)條件和礦床的成因類型，礦區(qū)可能形成的共（伴生）礦產(chǎn)包括陶瓷用花崗巖、離子吸附型稀土礦、建設(shè)用砂，并采集相應(yīng)的樣品進(jìn)行分析測(cè)試。

取花崗巖礦石進(jìn)行光譜半定量全分析，分析結(jié)果本區(qū)礦石微量元素含錳、鈦、鈹、砷、硼、鋯、錫、鎵、鈮、鉬、礬、銅、鋅、鎳、鈷、鉻、鍶、鋇等元素含量極微，無(wú)綜合利用價(jià)值。

另外新建礦山必須嚴(yán)格要求按綠色礦山標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建礦，要求按照減量化、資源化、再利用的原則，綜合開(kāi)發(fā)利用共伴生礦產(chǎn)資源，科學(xué)合理利用廢石、尾礦等固體廢棄物及選礦廢水。因此，本次核實(shí)對(duì)礦區(qū)內(nèi)建筑用花崗巖礦上部覆蓋層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.2 覆蓋層產(chǎn)出特征

根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，建筑用花崗巖礦體上部覆蓋層自上而下可分為第四系殘坡積層、全風(fēng)化花崗巖層、半風(fēng)化花崗巖層三層。

第四系殘坡積層：土黃—淺紫紅色，主要成分為砂、粘土、少量礫石及植物根系等，鉆孔揭露厚度為1.5～8m 之間，現(xiàn)采空區(qū)揭露厚度為0.5～3m 之間，平均厚度約3.2m。該層厚度不大，含砂率較低，可預(yù)留作為礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾的土壤資源。

全風(fēng)化花崗巖層：灰—灰黃色，局部淺肉紅—淺紫紅色，巖石已強(qiáng)烈風(fēng)化呈半巖半土狀，結(jié)構(gòu)松散，主要由粘土、石英和少量長(zhǎng)石、云母等組成；鉆孔揭露厚度為10～30m之間，現(xiàn)采空區(qū)揭露厚度為10～38m之間，平均厚度約19.5m。

半風(fēng)化花崗巖層：以灰色、褐黃色為主，局部淺肉紅—灰白色，巖石風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖體稍破碎，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，敲擊后易破碎，巖石具似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要由長(zhǎng)石類、石英、云母等組成；鉆孔揭露厚度為1.5～12m 之間，現(xiàn)采空區(qū)揭露厚度為1.5～22m 之間，平均厚度約11m。

3.3 全風(fēng)化花崗巖綜合評(píng)價(jià)

全風(fēng)化花崗巖含砂層即礦區(qū)范圍內(nèi)建筑用花崗巖礦體上覆蓋層中的全風(fēng)化花崗巖層，其受地質(zhì)界線及礦區(qū)范圍限制，礦體平面上呈不規(guī)則多邊形，空間上整體呈似層狀多邊體，東西向長(zhǎng)700～1000m，南北向?qū)?50～610m，賦存標(biāo)高190～30m，厚度10～40m，平均厚度約20m，埋深0～5m，向四周延伸至礦區(qū)外。

含砂層邊界由地質(zhì)界線、礦區(qū)邊界及開(kāi)采邊坡限定，頂板為第四系殘坡積層，底板為半風(fēng)化花崗巖層。

全風(fēng)化花崗巖含砂層呈灰—灰黃色，局部淺肉紅—淺紫紅色，巖石已強(qiáng)烈風(fēng)化呈半巖半土狀，結(jié)構(gòu)松散，主要由粘土、石英和少量長(zhǎng)石、云母等組成；長(zhǎng)石多高嶺土化，呈土狀產(chǎn)出；石英顆粒中—細(xì)粒他形粒狀，粒徑多介于0.15～3.5mm。

對(duì)全風(fēng)化花崗巖采集相應(yīng)的樣品進(jìn)行分析測(cè)試，具體情況如下：

陶瓷用花崗巖樣品分析結(jié)果：在全風(fēng)化花崗巖層洗砂后沉淀土中采集的化學(xué)分析測(cè)試結(jié)果中，Al2O3達(dá)到陶瓷用砂質(zhì)高嶺土的要求，但樣品Fe2O3TiO2含量超出陶瓷用砂質(zhì)高嶺土（＜2%）的范圍，未達(dá)到陶瓷用花崗巖的綜合利用要求。

離子吸附型稀土礦樣品分析結(jié)果：礦區(qū)采集的全風(fēng)化花崗巖樣全相稀土總量平均0.025%，低于稀土礦的邊界品位0.05%，未能達(dá)到稀土礦回收綜合利用要求。

建設(shè)用砂評(píng)價(jià)：對(duì)全風(fēng)化花崗巖層山砂原樣進(jìn)行了顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量、有害物質(zhì)含量、表觀密度、松散堆積密度、孔隙率、吸水率、堅(jiān)固性、壓碎指標(biāo)、放射性等試驗(yàn)，由于原砂樣品含泥量較高，不符合國(guó)家建設(shè)用砂標(biāo)準(zhǔn)。因此對(duì)全風(fēng)化花崗巖層經(jīng)初步淘洗后的山砂樣及進(jìn)一步加工、淘洗后的山砂樣進(jìn)行了建設(shè)用砂評(píng)價(jià)。

全風(fēng)化花崗巖層經(jīng)初步淘洗后的山砂樣評(píng)價(jià)：根據(jù)1、2、3區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值判斷，全風(fēng)化花崗巖顆粒級(jí)配均在1區(qū)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)細(xì)度模數(shù)判斷，全風(fēng)化花崗巖層樣品為粗砂、中砂；含泥量1.2%～1.6%，平均值1.4%，泥塊含量1.5%～2.0%，平均值1.7%，符合天然砂含泥量、泥塊含量標(biāo)準(zhǔn)；有害物質(zhì)云母含量為0.0%～0.1%、輕物質(zhì)含量0.0%、有機(jī)物含量合格、硫化物及硫酸鹽含量小于0.1L%，符合有害物質(zhì)要求；表觀密度均為2630kg/m3；松散堆積密度1462～1470kg/m3；孔隙率44%。符合天然砂表觀密度、松散堆積密度、孔隙率要求；全風(fēng)化花崗巖層的單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均不符合建設(shè)用砂中單級(jí)最大壓碎指標(biāo)不大于30%的要求。因此礦區(qū)初步淘洗后山砂樣不符合建設(shè)用砂的要求，需進(jìn)一步淘洗等洗砂加工。

進(jìn)一步加工、淘洗后的全風(fēng)化花崗巖層山砂樣評(píng)價(jià)：根據(jù)天然砂1、2、3區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值判斷，砂樣的顆粒級(jí)配在1區(qū)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)細(xì)度模數(shù)判斷，均為粗砂；含泥量3.0%，泥塊含量0.5%，符合天然砂含泥量、泥塊含量標(biāo)準(zhǔn)；云母含量0.3%，輕物質(zhì)含量0.0%，有機(jī)物含量合格，硫化物及硫酸鹽含量0.1L%，符合有害物質(zhì)要求；表觀密度2620kg/m3；松散堆積密度1470kg/m3；孔隙率44%。表觀密度、松散堆積密度和孔隙率均符合要求；砂樣單級(jí)最大質(zhì)量損失30%，符合Ⅲ類的單級(jí)最大壓碎指標(biāo)不大于30%的要求。礦區(qū)全風(fēng)化花崗巖層經(jīng)進(jìn)一步加工、淘洗的砂樣符合建設(shè)用砂的要求，屬天然砂1區(qū)級(jí)配區(qū)，級(jí)配類別為Ⅲ類。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室和礦山的現(xiàn)場(chǎng)砂生產(chǎn)試驗(yàn)測(cè)定，全風(fēng)化花崗巖砂樣的含砂率為35%。放射性內(nèi)照指數(shù)IRa最大為0.3，外照射指數(shù)Iγ最大為0.6。可作為建筑主體材料和A類裝修材料，其產(chǎn)銷和使用范圍不受限制，采剝時(shí)對(duì)采礦人員及周邊環(huán)境放射性影響很小。

全風(fēng)化花崗巖層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：

（1）全風(fēng)化花崗巖層未能達(dá)到陶瓷用花崗巖和稀土回收的綜合利用要求。

（2）全風(fēng)化花崗巖層初步淘洗后山砂不符合建設(shè)用砂的要求，需進(jìn)行淘洗等洗砂加工。

（3）經(jīng)進(jìn)一步加工、淘洗的全風(fēng)化花崗巖砂樣，總體上各項(xiàng)指標(biāo)的平均值符合建設(shè)用砂標(biāo)準(zhǔn)，天然砂級(jí)配區(qū)屬1區(qū)，級(jí)配類別為Ⅲ類。