新疆木壘縣“木紋石”礦床地質特征及成因淺析

張磊

（中國建筑材料工業地質勘查中心新疆總隊 烏魯木齊 830000）

“木紋石”是一種稀有的石材礦產，常作為飾面石材使用。在石材行業，只要經過切割加工后具有類木質紋理的石材都可以稱為木紋石。因加工切割方式不同，在縱切是木紋，橫切可呈現云紋、水紋或者類似年輪的紋理。

1 地質概況

木壘縣飾面石材用木紋石礦大地構造位置位于哈薩克斯坦-準噶爾板塊（Ⅰ級）-準噶爾微板塊（Ⅱ級）-準噶爾中央地塊（Ⅲ級）的東緣。礦區地質構造比較簡單；出露地層以二疊系阿爾薩依組為主，局部被第四系全新統沖積層覆蓋；巖漿巖主要以噴出巖為主，巖性較為單一，以流紋巖、流紋斑巖為主。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦體主要產于下二疊系阿爾薩依組第三亞組（P1ae3）地層中，據基巖露頭、地表揭露工程的控制情況來看，礦體呈北西-南東向展布、東部寬西部窄的不規則狀。東西長約760m，南北寬65～143m，面積約0.06km2。礦體由紫色、紫紅色流紋巖組成，礦石品種為“幻彩木紋”（圖1）。巖石風化面呈黑紫色，新鮮面呈紫色、紫紅色，斑狀結構，塊狀構造。

圖15 號礦體

地表可見少量色斑，無規律分布于礦體中，色斑主要為灰黑色凝灰碎屑，地表形態多呈橢圓狀，色斑大小2cm×2cm～2cm×5cm，面統計10m2內發育3～5個，偶見4cm×8cm以上的色斑。

礦體內節理裂隙發育程度較低，巖石較完整。由礦體節理走向玫瑰花圖（圖2）可以看出，主要發育有三組節理，現分述如下：

圖2 木紋石礦體節理走向玫瑰花圖

⑴近南北走向節理：總體走向358°，產狀多在78°～107°∠60～75°和 250°～273°∠68°～86°之間。節理間距0.7～3.0m，最大間距可達5m以上。該組節理產狀基本穩定，貫穿性和切割性強，節理面較粗糙且閉合性差，節理兩盤裂距在4～10mm之間，可見硅質充填物，為礦體的主要節理。

⑵北東走向節理：該組節理穩定性差，總體走向60°，產狀多在 133°～162°∠53～83°和 313°～347°∠64°～79°之間。節理間距一般在0.5～3.5m。該組節理其貫穿性和切割性較差，節理面平直光滑，節理兩盤閉合性較好，其內無充填物，為礦體次要節理。

⑶近東西走向節理：總體走向272°，傾向一般在171°～198°，傾角60°～73°，節理間距0.80～1.50m，最大間距可達2m以上。該組節理傾向較穩定，傾角在小范圍內變化較頻繁。其貫穿性和切割性較差，多呈斷續發育，節理面平整光滑，閉合性較好。

另外，在礦體地表還發育一種緩傾斜節理，該組節理傾向一般與地形坡向相近，傾角3°～15°，節理間距介于0.2～1.5m之間。受風化作用，該組節理地表局部節理發育密集，范圍較小，厚度小于1.5m，對礦體基本無影響。

通過對現有采坑編錄統計，地表0～1.5m深度內礦體緩傾角節理發育程度較高，一般節理間距0.2～0.5m。在1.5～4.4m控制深度內節理間距變化較大，節理間距0.6～2.5m。自地表向深部節理間距有逐漸加大的趨勢，局部有色差變化。

2.2 礦石質量

2.2.1 礦石自然類型及品種

根據礦石主體顏色、外觀特征和礦物成分，將礦石確定為紫色、紫紅色流紋巖。通過標準樣、基本樣剖光對比結果，礦石商業名稱確定為“幻彩木紋”。

2.2.2 礦石外觀特征及礦物成分

礦體為紫色、紫紅色流紋巖。該礦石外觀特征：紫色、紫紅色，霏細結構，流紋構造或塊狀構造。其礦物成分主要為霏細狀長英質集合體，次為嵌晶狀石英主晶中包含霏細狀長石質點，少量微粒狀石英條帶，三者不均勻分布。后期少量絹云母化。礦石顏色變化不大，有色差存在。

2.2.3 礦石色澤變化及裝飾性能

通過對地表基本樣、標準樣及采坑礦石的顏色進行觀察對比，礦體顏色以紫紅色為主，局部略帶淺綠色。礦石礦物顆粒大小較均勻，無突變現象。各礦物之間互相鑲嵌緊密，礦石顏色基本穩定，光澤度及機械強度較高，具有良好的裝飾性能。礦石因流紋構造所形成的彩色條帶雖然美觀，卻具一定方向，拼接性一般。

2.2.4 礦石化學成分

根據樣品的化學分析成果，礦石的化學成分為：SiO276.96%、Al2O314.06%、Fe2O31.24%、CaO1.66%、MgO0.32%、K2O1.58%、Na2O2.45%、SO30.01%、P2O50.050%、MnO0.15%、TiO20.12%、燒失量1.32%。

2.2.5 礦石的荒料率

礦體理論荒料率為31.30%～40.28%，礦體平均理論荒料率為35.91%，其中Ⅰ類荒料占0%；Ⅱ類荒料占6.59%；Ⅲ類荒料占29.32%；圍巖理論荒料率為12.47%。

經統計計算，5號礦體的平均理論荒料率為35.91%，采坑CK5-1開采荒料率為29.28%，校正系數K=29.28%/35.91%=0.82。

通過對校正后的礦體理論荒料率的計算，5號礦體的平均荒料率為29.45%。

2.2.6 礦石物理性能

為了解礦石的物理性能，在礦體中采集具代表性的小體重、壓縮強度和彎曲強度實驗樣。

2.2.6.1 礦石的體積密度和吸水率

由表1可知，礦體礦石的體積密度平均值為2.51 g/cm3，小于對花崗石（體積密度≥2.56g/cm3）的一般要求。

礦體礦石的吸水率平均值為1.38%，大于對花崗石（吸水率≤0.60%）的一般要求。

表1 礦石的體積密度、吸水率平均值統計表

2.2.6.2 礦石的壓縮強度和彎曲強度

礦體礦石的單軸飽和壓縮強度平均值為137.96 MPa(表2），飽和彎曲平均值為8.86MPa(表3），滿足對花崗石（壓縮強度不小于100MPa）的一般要求。

表2 礦體礦石的壓縮強度統計表

表3 礦體礦石的彎曲強度統計表

2.2.7 礦石放射性

根據放射性核素的比活度測試結果，礦體內照射指數（IRa）平均為 0.18，外照射指數（Iγ）平均為0.68。滿足A類裝飾裝修材料標準。

2.3 有害地質體

通過對礦體地表、采坑和樣品及實地觀察，可見少量色斑，無規律分布于礦體中。色斑主要為灰黑色凝灰碎屑，地表形態多呈橢圓狀，色斑大小一般在2cm×2cm～2cm×5cm之間，面統計10m2內發育3～5個，偶見4cm×7cm以上的色斑。

2.4 礦體圍巖及夾石

礦體圍巖為節理發育區，其巖性與礦體一致。與礦體的區別在于節理、裂隙發育程度高，局部呈網狀，自然塊度一般較小，根據節理裂隙統計和荒料率計算，荒料率達不到一般工業指標≥18%的要求。

3 礦床成因

該區域華力西期巖漿活動頻繁，尤其在華力西晚期巖漿活動十分活躍。礦區內花崗巖類巖石分布面積較大，呈巖枝產出，形態較規則，且受后期構造影響較小，巖體中節理裂隙不甚發育，色線、色斑基本不發育，形成有較明顯的木紋特征，具有良好的飾面石材成礦條件。

4 結論

隨著國家“一帶一路”戰略的日益深入，基礎設施建設項目空前發展，飾面石材用花崗石產品銷售前景好，礦山經濟效益和社會效益是可觀的。特別是“木紋石”作為稀有石材資源，市場前景廣闊，進一步開發利用可推動地區經濟發展。