四川石棉縣河壩頭飾面大理巖礦床地質特征

吳 波

(中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，四川 成都 610000)

大理石是天然飾面石材的一大門類，常見的大理石、石灰巖、白云巖等符合飾面石材工業指標要求的均能形成大理石飾面石材[7]。隨著社會經濟的快速發展，城市基礎建設、房地產業等領域，在市場需求的刺激下，石材成為我國經濟建設的重要消費品[6-8]。本文通過對礦區地質資料的綜合研究整理，總結了礦區大理石礦的地質特征。初步分析了飾面大理巖的礦石類型、化學組分、物理性能、荒料率等特征。對該礦山開發利用及后期尋找同類型飾面石材礦床具有一定的借鑒意義。

1 區域地質背景

區域處于揚子準地臺康滇地軸瀘定—米易臺拱石棉臺穹[1]，緊鄰松潘甘孜地槽皺系(I3)。區域出露地層有古生代泥盆系(D)、二疊系(P)；中生代三疊系(T)及第四系(Q)(圖1)[2]。泥盆系巖性以變質石英砂巖、大理巖、白云大理巖為主，厚＞1 000m；二疊系巖性以大理巖、變質碎屑巖—泥質巖—碳酸鹽質巖、玄武巖、板巖及砂巖為主，厚＞4 000m；三疊系巖性以黑云母鈣質綠泥石石英片巖、絹云母片巖、絹云母石英片巖與白色、淺灰白、深灰色厚至塊層狀細晶大理巖互層為主，厚＞2 199m。河壩頭飾面大理巖礦體賦存于中泥盆統標水巖組(D2b)上部。

圖1 區域地質簡圖

區域分布斷層主要有灣壩河斷層(F1)、西油房—子耳山斷層(F2)、麂子坪—大橋斷層(F3)、安順場—公益海斷層(F4)。

石棉縣河壩頭飾面大理巖礦區位于西油房—子耳山主韌性剪切斷裂帶東側，受該斷裂構造的影響，對巖層的整體完整性具有較強破壞作用，對礦體的完整性影響較大，直接影響礦石的成荒率。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層簡單，主要有中泥盆統標水巖組(D2b)、火木山組(D2h)(圖2)。

圖2 河壩頭大理巖礦地質簡圖

標水巖組(D2b)呈近南北向分布在整個礦區，根據巖性組合特征本組劃分為深灰色—淺灰色—淺灰色、白色整合過渡的三個巖性段。下部為深灰色薄層狀大理巖化灰巖及灰綠色片巖，厚度大于300m；中部為淺灰—灰白色中—厚層狀白云大理巖與大理巖互層，厚約425m；上部為淺灰白、白色薄—中層狀大理巖，夾少量灰色白云大理巖及肉紅色絹云母片巖，厚度大于400m，為大理巖礦體含礦層位，大理巖礦體呈南北向分布礦區中部。

火木山組(D2h)呈近南北向分布在礦區西側，根據巖性組合特征本組劃分為含炭質白云大理巖夾砂巖—細晶大理巖、硅質白云大理巖兩個巖性段。下部為含炭質白云大理巖夾砂巖；上部為細晶大理巖、硅質白云大理巖厚733m。

2.2 構造

礦區位于西油房—子耳山主韌性剪切斷裂帶東側，地層總體為北西—南東走向的單斜構造，產狀210°～260°∠35°～70°，局部產狀較陡,近直立。斷裂活動使巖石節理、裂隙發育。

經分類統計，區內主要發育有五組節理(表1)，大理石礦節理裂隙玫瑰花圖見圖3。

圖3 大理巖節理裂隙玫瑰花圖

表1 節理裂隙特征表

第五組裂隙在全礦區普遍存在，為礦區的主要裂隙，第一組及第四組裂隙較發育，第二組及第三組次之。幾組裂隙相互作用，加之礦體為薄層狀構造，單層厚度為0.05 ～0.10m，對礦體的完整性影響較大，直接影響礦石的成荒率。

2.3 變質作用

石棉縣河壩頭大理石礦位于揚子準地臺康滇地軸瀘定—米易臺拱石棉臺穹[1]，緊鄰松潘甘孜地槽皺系(I3)，大地構造環境具有地槽向地臺過渡的特征。礦體賦存于泥盆系，根據其變質巖石組合及巖石類型原巖為碎屑巖—碳酸鹽建造夾基性巖—酸性(或堿性)火山巖建造[12]，經歷早二疊世末的中壓型區域動力熱流作用以及印支期低壓型區域動力低溫作用的疊加下，使沉積形成灰巖變質重結晶為大理巖、白云質大理巖，從而形成大理石礦床。

3 礦體特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于中泥盆統標水巖組(D2b)上部，呈層狀單斜產出，以薄層狀大理巖為主，少量薄—中層狀大理巖。礦體總體產狀傾向210°～260°，傾角51°～68°，礦體(層)延伸長度＞500m，出露寬度＞200m，控制礦體厚度258 ～453m。礦體平面形態呈長條形；空間形態為板塊狀，在走向和傾向上礦層厚度基本穩定。

礦體頂板為標水巖組(D2b)深灰—黑色大理巖，礦體底板為標水巖組(D2b)中部灰色白云大理巖，礦體頂底板界線較清楚。

3.2 礦石類型

根據礦石的礦物組成，結構組分及構造和飾面板材的表觀顏色、花紋、透明度等，將飾面石材大理巖分為淺灰白色大理巖、淺黃白色大理巖及白色大理巖三個品種。

淺灰白色大理巖(圖4a)：淺灰白色，粒狀變晶結構，薄—中層狀構造，礦物成分主要為方解石，高級珍珠狀干涉色，含量≥99%，方解石粒徑0.06 ～1mm，另含少量次棱角—次圓狀石英、極少量星散粒狀、微晶鱗片狀鐵泥質。方解石緊密鑲嵌構成巖石基本結構，部分方解石顆粒有輕微拉長定向排列現象(圖5)。

圖5 大理巖顯微鏡下照片

淺黃白色大理巖(圖4b)：淺黃白色，粒狀變晶結構，中層狀構造，礦物成分主要為方解石，高級珍珠狀干涉色，含量≥99%，另含少量次棱角—次圓狀石英、極少量星散粒狀、微晶鱗片狀鐵泥質。方解石緊密鑲嵌構成巖石基本結構，部分方解石顆粒有輕微拉長定向排列現象。

白色大理巖(圖4c)：白色，粒狀變晶結構，薄—中層狀構造，礦物成分主要為方解石，高級珍珠狀干涉色，含量≥99%，另含少量次棱角—次圓狀石英、極少量星散粒狀、微晶鱗片狀鐵泥質。方解石緊密鑲嵌構成巖石基本結構，部分方解石顆粒有輕微拉長定向排列現象。

圖4 飾面石材大理巖標準樣照片

與附近的四川寶興大理石礦相比，寶興大理石礦體主要賦存于前震旦系鹽井群鍋巴巖組中[7]，變質程度更高；以純白色、白色厚層—塊狀大理巖為主，飾面石材產品為著名的“寶興白”，為高級板材[12]。石棉大理石色澤為淺灰白、淺黃白及白色三種，為薄—中層狀大理石，規格大部分為小料，少量中料。

3.3 礦石化學成分及物理性能

(1)化學成分。

通過對礦體地表及鉆孔所采化學分析樣品分析結果可知，礦石化學成分及含量基本相同(表2)，全區礦石主要化學成分：CaO 含量53.44%～55.77%，平均為55.26%；MgO 含量0.09%～0.17%，平均為0.14%；SiO2含量0.20%～2.41%，平均為0.73%；Al2O3含 量0.054% ～1.580%， 平 均 為0.38%；TFe2O3含 量0.027% ～0.140%， 平 均 為0.05%；K2O+Na2O 含量0.008%～0.202%，平均為0.032%。

表2 各類型大理巖化學分析結果表 (單位：%)

(2)物理性能。

物理性能是檢驗大理石類飾面石材質量的核心指標[5]。野外觀察大理巖顏色均勻、結構穩定、光澤度好；根據物理性能測試結果，礦石平均白度91.0、光澤度97.8、密度2.64g/cm3、吸水率 0.15%、抗壓強度56.9MPa 和抗折強度干燥狀態17.1MPa、水飽和狀態13.9MPa、耐磨性能12.3 (l/cm3)、肖氏硬度49.7，礦石的物理性能指標滿足飾面石材的要求[4](表3)。

表3 大理巖物理性能

依據放射性測試結果，礦石內照射指數IRa為0.1，外照射指數Iγ為0.1。根據國家標準GB6566-2010 規定，內、外照射指數遠小建筑主體材料的限值≤1.0[3]，屬A 裝修裝飾材料[4]。

3.4 荒料率

礦山開采荒料一般形成以鋼絲繩鋸機、串珠鋸切割與排孔鑿眼組合開采系統、人工分離等工藝，后經鋸石機、切機、多片薄板切割機切割成不同規格的板材，再經打磨拋光等工藝形成最終產品[8-11]。飾面石材大理巖荒料按規格分三類，大料≥280cm×80cm×160cm、中料≥200cm×80cm×130cm、小料≥100cm×50cm×40cm[4]。

區內裂隙較發育，對礦體的完整性影響較大，在礦體內節理、裂隙、層理面、色斑、色線不同發育程度區進行圖解荒料率統計，體積加權平均后代表此類區域的圖解荒料率，據實地工作區內飾面石材大理巖規格幾乎全為小料，少量中料，礦山理論荒料率為25.38%(表4)。

表4 圖解荒料率

4 開發利用情況

雅安市的大理石白度高、儲量豐富，其中寶興縣“寶興白”飾面石材成為著名品牌，享譽中外。但目前大部分礦山生產規模較小、資源利用水平較低，同時對生態環境影響也較大。

目前寶興大理石受大熊貓國家公園等自然保護區影響，限制開發范圍，存在資源開發利用與生態保護矛盾。在寶興縣資源開發與環境保護的平衡關系未得到改善前，是有必要大力開發石棉縣大理石礦來滿足大理石礦的消費市場。石棉河壩頭大理石礦位于四川石棉蟹螺—安順場—新民—草科—寶峰方解石、大理巖、礦泉水重點勘查區(KZ51180000001)內，屬雅安市市級重點勘查區，后期將增加該區域勘查開發程度，同時該區已有超過十家礦山開采加工企業，通過當地礦石資源帶動鄉村振興，對于促進石棉縣及雅安市經濟社會發展起著重要支撐作用。