四川麒麟村飾面用砂巖礦床地質特征及加工技術性能淺析

楊 勇，鄧修林，羅 林，陳海軍

(中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，四川 成都 610000)

四川飾面石材資源蘊藏量十分豐富，分布面積很廣，花色品種繁多，質地名貴，具備發展石材工業的優良條件。先后發現有“寶興白”、“青花白”、“青花灰”和“中國紅”等多個優質石材品種，而飾面用砂巖礦產地相對較少[2]。四川省麒麟村的飾面用砂巖礦石質量優良，品種獨特，以“東方墨石”為主，裝飾性能良好。本文總結了該區礦床地質特征以及礦石加工技術性能，為本地區尋找同類或類似的飾面用砂巖提供幫助。

1 區域地質特征

礦區大地構造位于上揚子陸塊(I1)之上揚子南部陸緣逆沖—褶皺帶(I1-6)南端之筠連—敘永蓋層褶沖帶(I1-6-2)，區內出露地層主要為寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、白堊系、第四系。褶皺帶內東西向褶皺比較發育，褶皺構造主要有長寧大背斜、巖砂田鼻狀背斜，麟兒溝斷層。

長寧大背斜主軸為北西—南東向，北翼及西端陡，傾角46°～60°，南翼及東端緩，背斜內次級褶皺和斷裂發育，存在不同構造形跡的疊加，故產生多高點、多斷裂、多鼻狀構造，軸線不銜接，次級構造線方向多異的特點。巖砂田鼻狀背斜位于長寧大背斜東南端，長約9km，軸向近南北，核部及兩翼地層為上、中奧陶統，兩翼傾角14°～17°，兩翼對稱，為長寧背斜上的鼻狀構造。麟兒溝斷層位于長寧背斜東端，長4km，走向北30°西，傾向東，傾角70°，斷層300m，斷層兩盤地層主要為奧陶系，兩盤地層產狀對頂，有明顯牽引現象，為壓性逆沖斷層。

受長寧大背斜影響，區內地層產出形態與構造行跡基本一致，總體呈北西—南東走向展布，傾向沿主背斜兩翼分別向北東和南西兩個方向傾斜，多有褶曲和斷失的情況發生，但除褶皺核部和斷層破碎帶對礦層的完整度有一定影響外，礦層總體形態基本完整，區內構造對礦層影響相對較小。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層(圖1)主要為下奧陶統湄潭組(O1m)。另外，在山坡平緩地帶有少量第四系殘坡積層(Q4edl)分布。

圖1 礦區地質簡圖

下奧陶統湄潭組(O1m)地層大面積出露，呈北西—南東走向展布。區域內根據巖性和生物組合分為上、中、下三段；下段(O1m1)主要巖性為灰綠色頁巖夾少量泥質粉砂巖，厚度115.63～184.3m。與下伏紅花園組(O1h)地層呈整合接觸；中段(O1m2)為黃灰色或褐灰色中厚層石英砂巖與黃綠色不等厚頁巖互層，厚度176.3～182.3m，該段中一深灰色細粒長石石英砂巖層為區內飾面用砂巖礦層；上段(O1m3)為砂巖、粉砂巖夾灰巖，巖性和巖相變化較大，厚度 36.4～37.9m。

第四系殘坡積層(Q4edl)主要分布于地形平緩和溝谷兩側，由棕紅、褐棕色粘土、巖石碎石，腐植土等組成，厚度一般在0～3m。

2.2 構造

礦區位于長寧大背斜東南端之巖砂田鼻狀背斜中段北東翼。區內形成小型褶曲麒麟向斜，核部和兩翼地層均為下奧陶統湄潭組(O1m)地層，向斜延伸＜1 000m，軸向136°～159°，西翼傾向70°～87°，傾角8°～21°；東翼傾向203°～223°，傾角8°～21°。

區內礦層形態與構造形跡一致，總體傾向南東，向斜西翼傾向北東，東翼傾向南西，由于礦區內褶皺構造舒緩，除轉折端局部有破壞外，礦層總體完整性較好，受構造影響不大。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于下奧陶統湄潭組中段(O1m2)地層中，產狀與地層產狀一致，呈向斜層狀產出，北西—南東走向展布。西翼產狀：傾向73°～80°，傾角9°～20°；東翼產狀：傾向206°～230°，傾角6°～15°；核部產狀：傾向203°～233°，傾角3°。礦體地表出露寬2.3～12.9m，礦體長750m，厚度3.25～14.60m，平均厚度10.98m，厚度變化系數31%，厚度穩定。礦體出露最低標高為512.34m，最高標高561.07m。

3.2 礦體圍巖

礦體頂板和底板均為灰色鈣質頁巖，泥質結構，葉片狀構造，屬于軟質巖，遇水易軟化，與礦層巖性差異大，易于識別和區分。

3.3 礦體的完整性

受區內麒麟向斜的影響，礦體節理較發育，主要有4組(圖2)。第一組傾向74°～78°，傾角80°～82°；第二組傾向140°～165°，傾角70°～84°，與第一組節理構成“X”節理；第三組傾向120°～122°，傾角10°～15°；第四組傾向208°～262°，傾角81°～85°。節理一般連續性差，延長為數米至數十米，延深為數米，寬為0～5cm，其間有少量泥質充填。節理線密度為1.0～2.8條/m。盡管節理規模小，連通性差，但對礦體的完整性及荒料的規格仍有一定的影響。

圖2 礦區節理裂隙玫瑰花圖

據統計，礦區內砂巖荒料規格主要為Ⅱ類和Ⅲ類，其中Ⅱ類(≥200cm×80cm×130cm)荒料占比26.5%；Ⅲ類(≥100cm×50cm×40cm)荒料占比73.5%。全礦區平均理論荒料率為23.66%。

3.4 礦石特征

(1)礦物組成及化學特征。

礦石類型為細粒長石石英砂巖，深灰色，細粒砂狀結構，塊狀構造。巖石由碎屑、填隙物兩部分組成(圖3)。碎屑約占86%～95%，主要為石英(83%～85%)，混雜微量長石(5%)，多呈棱角狀—次棱角狀，少見呈次圓狀，粒度多在0.1～0.25mm之間不等，分選性好；顆粒之間多呈顆粒支撐，凹凸—線狀接觸，孔隙式—接觸式膠結。填隙物約占5%～14%，主要為鈣質(5%～7%)、泥質(2%～3%)，混雜微量硅質(＜1%)、不透明礦物(＜1%)，呈充填狀分布在碎屑顆粒之間。

圖3 微—細粒長石石英砂巖

礦石化學成分 (%)：SiO271.68、Al2O35.18、Fe2O30.64、SO30.049、CaO 9.96、MgO 0.41、K2O 2.06、Na2O 0.37、P2O50.097、Cl 0.014、LOI 9.05、TiO20.23、Mn3O40.059。

(2)礦石的物理性能及放射性。

在礦體的不同部位采集具有代表性的物理性能試驗樣，物理性能指標如下：吸水率一般值 為 0.36% ～ 0.45%， 平 均 值 為 0.40%。 干 密度平均值為2.60g/cm3。干燥狀態壓縮強度一般值 為 134 ～ 182MPa， 平 均 值 為 168.6MPa； 飽和狀態壓縮強度一般值為147～170MPa，平均值為157.8MPa。礦石干燥狀態彎曲強度平均值17.1MPa；飽和狀態彎曲強度平均值為13.7MPa。耐磨性平均值為71.7(l/cm3)。各項物理性能指標滿足有關規范規定的砂巖質量要求。礦石的內照射指數IRa平均為 0.075；外照射指數Iγ值平均為 0.2。放射性比活度較低，符合國家A類裝飾裝修材料標準。

3.5 礦石品種及其特征

細粒長石石英砂巖經加工成型的板材商品名“東方墨石”(圖4)，外觀主要為深灰色，占比95%，少量灰白色，占比小于5%。結構穩定，顏色均勻，拼接性能好；浸潤感明顯，質地細潤，高貴典雅；放射性水平低，具有耐磨損、不易變色、無孔隙、防潮、防滑、吸音、吸光、無味等特點，光澤渾然天成，具有較好的裝飾效果[12]，屬于中—高檔飾面石材品種。

圖4 東方墨石品種

4 加工技術性能淺析

石材的加工主要是鋸、切、磨、拋等。影響石材加工的主要因素有巖石的結構構造、硬度、礦物成分和化學成分。飾面用長石石英砂巖莫氏硬度長石6、石英7，有害礦物成分主要為巖屑、白云母、電氣石及鋯石。巖屑不均勻分布，形成條帶、暈斑，影響礦石質量，含量增大會降低礦石強度；白云母定向排列會破壞砂巖成塊性；電氣石及鋯石不均勻分布影響板材的鋸切和磨光。

為查明礦石加工技術性能，共采集5塊飾面用長石石英砂巖荒料進行鋸、切、磨等石材加工工藝測試，鋸切砂巖平均落速25cm/h，鋸切石料最大規格6m×6m×2m，平均鋸切效率3h/m3；磨光每平方米板材約需5分鐘，平均每平方米耗磨頭0.3塊；切斷1m2(厚2cm)的板材約需20分鐘，板材率26m2/m3。礦石在切割過程中無崩邊、斷角、裂紋等現象，板材厚度較為穩定；在拋光、磨光過程中無斷裂、裂紋現象。礦石加工后顏色單一，拼接性能良好。

5 綜合利用探討

礦體賦存于下奧陶統湄潭組(O1m)地層中，礦石類型為長石石英砂巖。筆者在評價飾面石材的基礎上，初步評價了建筑用石料的物理性能及力學指標，認為該礦區石材開采產生的廢石，其抗壓強度(平均值為157.8MPa)、硫酸鹽及硫化物含量(平均0.049%)、放射性等指標均滿足建筑用石料的一般工業指標要求。目前骨料市場走勢良好，價格穩步增長，該區廢石作為建筑石料開發，具有較好的經濟效益。同時礦石的綜合利用減少了廢石排放，利于環境保護，生態效益明顯，符合綠色礦山建設要求。飾面石材+建筑石料綜合開發模式的經濟和生態效益明顯，綜合利用價值高[12]。