廣西沙坡飾面花崗巖礦地質特征與成因分析

陸世才，葉 勝，龍 鵬，江 沙，陳俊宏

(1.中國冶金地質總局廣西地質勘查院，廣西 南寧 530022；2.中國冶金地質總局礦產資源研究院，北京 101300；3.廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧 530023)

廣西沙坡飾面花崗巖石材礦處于云開成礦帶，帶內產出較多金、銀、鉛、鋅、鎢、錫等多金屬礦及建筑石料、飾面石材等非金屬礦。前人對該成礦帶的金屬礦研究較多[1-5]，但缺乏對非金屬礦的研究。本文總結了沙坡飾面花崗巖石材礦地質特征，分析礦床成因，以期為區內非金屬礦勘查提供資料。

1 區域地質背景

礦區處于揚子克拉通西南緣與華夏新元古代—早古生代造山帶中部的復合部位(圖1)。區內主要出露地層有天堂山巖群變粒巖、片巖與云開群千枚巖、絹云石英千枚巖、石英片巖等；區域內構造發育，主要構造線方向為北東東向，其次為北西向。礦區構造位置處于博白—岑溪斷裂帶東南。區域上巖漿活動頻繁，自元古代至中生代均有巖漿巖產出，巖性以二長花崗巖、正長花崗巖及花崗閃長巖為主。

圖1 大地構造簡圖(據劉飛等，2018)

2 礦區地質

礦區內出露早古生代志留紀巖體(圖2)，巖性主要為淺灰色、灰黑色、淺紅色中細粒二長花崗巖、黑云二長花崗巖。巖石具中細粒花崗結構，塊狀構造，主要成分為鉀長石、石英、斜長石，少量黑云母、白云母、絹云母等。

圖2 區域地質簡圖(據廣西地質調查研究院，2004)

區內無大的斷裂構造發育，偶見小斷裂，斷裂寬約0.1～0.3m，充填少量白色方解石脈及淺灰褐色、灰綠色輝綠巖、輝長巖脈，少見斷層泥，斷層兩側巖體較為破碎。

礦區節理裂隙較發育，節理面光滑，少見擦痕。節理走向延伸一般數厘米至15m左右。調查表明礦區西部的節理較發育，東部相對較少。節理走向一般為北東向、南北向，傾向南西、北西，傾角普遍較陡。

3 礦體地質

3.1 礦體特征

飾面花崗巖礦體均分布于二長花崗巖巖體中，呈巖基、巖柱產出，巖體分布范圍即為礦體范圍。按法定的勘查區塊的范圍進行礦體圈定，礦體形態規整，呈一長方形，礦體東西向延長約1 100m，南北向延長約620m，往四周延伸出礦區外。礦體控制厚度 94.12～ 291.22m，平均厚度 176.76m，厚度變化系數為36.36%，屬于厚度穩定型，礦體規模較大。礦石色斑、色線較少發育，色斑常為墨綠色、黑色，多呈橢圓形，直徑一般1～5cm，呈無規律零星分布；色線長度一般＜0.5m，寬度＜3cm。

巖體內節理裂隙相對發育，主要是巖漿冷凝形成的原生節理，次為后期的次生節理，對礦石質量和荒料率均有較大的影響。原生節理多平直，延伸較長，形態規則，巖體內各個部位均有發育。節理近地表為泥質充填。

3.2 礦石質量

(1)礦物成分。

飾面花崗巖礦主要礦物為鉀長石、斜長石、石英。鉀長石含量17%～42%，呈淺肉紅色，半自形、他形粒狀，粒徑0.02～3.88mm；斜長石含量12%～42%，呈淺灰白色，他形粒狀、半自形柱粒狀，粒徑0.04～5.04mm；石英含量20%～39%，呈白色、乳白色，他形粒狀，粒徑0.01～3.96mm；少量黑云母、白云母、絹云母，含量1%～4%。副礦物為綠泥石、白云石、角閃石、方解石、鋯石、黝簾石、磷灰石、黃鐵礦、金紅石及白鈦石等，含量少于1%。

(2)結構構造。

飾面花崗巖礦主要為中細粒花崗結構、二長結構，塊狀構造。

(3)化學成分。

飾面花崗巖礦石化學含量穩定(表1)，主要以SiO2為主，占整個礦石化學成分的70%以上，平均 76.38%；其次為 Al2O3，平均 12.96%；K2O 及Na2O約占7%以上，Fe2O3為1.14%～2.78%，平均1.65%；其他成分含量較低。

表1 飾面花崗巖樣品化學分析結果表 (單位：%)

圖3 花崗巖手標本(a)及鏡下鑒定照片(b)

(4)放射性。

飾面花崗巖天然放射性核素鐳-226的放射性比活度 (CRa)61.4 ～ 106.0Bq/kg，釷 -232 的放射性比活度 (CTh)48.6 ～ 63.6Bq/kg，鉀 -40 的放射性比活度 (CK)1 015.3 ～ 1 279.4Bq/kg，內照射指數 (IRa)0.3 ～ 0.5，外照射指數 (Iγ)0.7 ～ 0.8(表2)，達到飾面石材放射性水平A類標準(IRa≤1.0，Iγ≤ 1.3)。

表2 飾面花崗巖放射性分析結果表

(5)物理性能。

飾面花崗巖體積密度2.60～2.71g/cm3，平均2.64g/cm3；吸水率 0.12% ～ 0.40%，平均 0.27%；干燥壓縮強度172～203MPa，平均190MPa，水飽和壓縮強度161～198MPa，平均181MPa；干燥彎曲強度 10.7 ～ 12.4MPa，平均 11.4MPa，水飽和彎曲強度 10.6 ～ 11.7MPa，平均 11.2MPa；耐磨性 168.2 ～ 198.5 (1/cm3)，平均 181.5 (1/cm3)(表3、表4)。結果表明花崗巖物理性能滿足飾面石材使用標準。

表3 飾面花崗巖體積密度及吸水率分析結果表

表4 飾面花崗巖強度及耐磨分析結果表

3.3 荒料率、板材率及裝飾性能

相對發育的節理裂隙對飾面石材的荒料率影響較大，荒料率僅為18.84%，而且荒料多以中料、小料為主，大料較少。按照板材厚度20mm加工成一定規格毛坯板材，板材率為28.25m2/m3。

飾面花崗巖礦物顆粒鑲嵌緊密，顆粒粒徑變化小，多為中細粒結構，顏色以淺灰色、灰黑色、淺紅色為主，較為突出的顏色特征為灰黑色與淺灰色、淺紅色呈相間條紋分布。新鮮花崗巖樣品經打磨拋光后色澤柔和光亮，花紋協調，具有較好的裝飾效果，定名為“灰黑紅”(圖4)。

圖4 飾面花崗巖“灰黑紅”

4 成因分析

花崗巖按成因通常可分為S型、I型、M型、A型[6-11]。S型花崗巖主要為地殼中沉積巖部分熔融結晶形成，SiO2含量高(＞67%)，Na2O、CaO含量相對較低，鋁過飽和。I型花崗巖主要為下地殼的火成巖部分熔融形成，SiO2含量較高(＞53%)，Na2O、CaO含量相對較高，屬準過鋁質。M型花崗巖主要為地幔基性巖漿分異形成，多為偏鋁質。A型花崗巖主要為經混染的堿性玄武巖分離結晶形成，CaO含量相對較低，Na2O含量相對較高，一般為準鋁質。

根據分析結果，礦區花崗巖樣品SiO2含量均超過67%，Al2O3含量均超過14%，具有高硅、富鋁特 征；Na2O+CaO 為 3.55%～5.36%，K2O/Na2O為 0.90 ～ 1.64，里特曼指數 (σ)為 1.62 ～ 1.97，分異指數(DI)為86.80～95.29，表明巖體經歷了高程度的結晶分異，成熟度較高；堿度率(AR)為2.38～3.90，鋁飽和指數(A/CNK)為1.16～1.51，顯示為過鋁質。S型花崗巖突出的鑒別特征為較高的SiO2含量及鋁飽和指數(A/CNK)＞1.1。在ACF圖解上樣品均落入S型花崗巖區(圖5)。在SiO2-K2O圖解中，樣品均落入高鉀鈣堿性系列區(圖6)。上述特征均表明區內花崗巖主要為高分異過鋁質高鉀鈣堿性S型花崗巖。

圖5 花崗巖ACF圖解(據Nakada,1979)

圖6 花崗巖SiO2-K2O圖解(據Maniar and Piccoli,1989)

一般認為S型花崗巖主要形成于碰撞環境，屬于造山期花崗巖[12-14]。研究認為，高鉀鈣堿性巖石通常形成于碰撞俯沖作用向造山期后過渡階段[15]。主量元素構造環境判別圖R1-R2中(圖7)，礦區樣品點集中落在同碰撞期附近，向造山期后過渡，符合S型花崗巖形成的構造環境。年代學研究表明區內花崗巖主要形成于加里東期[16]，結合加里東期礦區處于揚子板塊與華夏板塊碰撞俯沖造山帶的特點[17]，認為該區高分異過鋁質高鉀鈣堿性S型花崗巖主要形成于陸內碰撞俯沖作用下地殼沉積巖部分熔融。

圖7 花崗巖構造環境R1-R2圖解(據Batchelor and Bowden,1985)

5 結論

(1)沙坡飾面花崗巖石材礦賦存于志留紀巖體，礦體規模較大，巖性主要為二長花崗巖，顏色以淺灰色、灰黑色、淺紅色為主。

(2)飾面花崗巖放射性、物理性能均滿足飾面石材A類使用要求。飾面石材荒料率18.84%，板材率28.25m2/m3。飾面石材色澤柔和光亮，花紋協調，具有較好的裝飾效果。

(3)區內志留紀二長花崗巖體屬高分異過鋁質高鉀鈣堿性S型花崗巖，形成于陸內碰撞造山環境。