敦煌青墩峽地區(qū)飾面用花崗巖礦地質特征

趙文博

(中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

青墩峽地區(qū)飾面用花崗巖礦賦存于二疊紀黑云二長花崗巖中，資源較為豐富，是敦煌市飾面石材礦主要分布區(qū)域。本文收集近年來完成的地質勘查成果，歸納總結了區(qū)內石材礦資源概況和地質特征，重點就石材礦體地質特征進行了綜合分析和研究，為敦煌地區(qū)更好地規(guī)劃開發(fā)利用飾面用花崗巖礦提供了一定地質依據。

1 區(qū)域地質背景

青墩峽地區(qū)飾面用花崗巖礦體主要分布在青墩峽—草湖一帶[1]，大地構造位于塔里木板塊—塔里木盆地(克拉通)—敦煌地塊—柳園裂谷(Ⅱ-2-9-1)帶上。地層屬塔里木地層大區(qū)，塔里木盆地地層區(qū)，紅柳園—帳房山地層分區(qū)。區(qū)內構造簡單，巖漿活動強烈而頻繁(圖1)。

圖1 青墩峽一帶區(qū)域地質簡圖

1.1 地層

區(qū)域上出露地層有敦煌巖群，石炭系紅柳園組上亞組和下亞組、石板山組中亞組和下亞組，二疊系方山口組和第四系等。

1.2 構造

本區(qū)東西向壓性、壓扭性斷層較為發(fā)育，與東西向構造有聯系的北東、北西向及南北向斷層也較為明顯。按其展布方向可分北西向、北東向兩組：①北東向斷層呈53°方向展布，位于區(qū)域西北角，分布在石炭系地層中，延伸長度大于3km，為實測性質不明斷層；②北西向斷層呈120°～135°方向展布，位于區(qū)域東北角，延伸長度大于6km，為實測性質不明斷層。區(qū)內褶皺主要有分布在區(qū)域西北角的黑石山東背斜、中部的炮臺向斜和東北角的白尖山北向斜。

斷層和褶皺活動可形成大量的節(jié)理破碎帶，其對花崗巖整體有明顯的破壞作用。尤其節(jié)理裂隙的發(fā)育，不僅破壞了花崗巖巖體完整性，同時降低了石材荒料率。故遠離斷層和褶皺的核心部位是飾面用花崗巖礦床形成的有利條件。

1.3 巖漿巖

區(qū)內侵入巖發(fā)育，主要出露有二疊紀、石炭紀和志留紀等時期的侵入巖及各類脈巖。與成礦有關的主要是二疊紀黑云二長花崗巖。

(1)二疊紀黑云二長花崗巖(ηγPb)：處于敦煌構造巖漿巖帶上，分布于青墩峽—草湖—黑壟一帶。侵入于石炭系、二疊系中，呈近東西巖枝狀產出，由于受晚期巖體侵入和吞蝕，該巖體形態(tài)出露不規(guī)整。后期北西與近南北向的輝綠巖脈發(fā)育。巖石主要為肉紅色和淺黃色黑云二長花崗巖組成(圖2)，無明顯的巖相變化，細中粒花崗結構，塊狀構造，巖體邊緣有時出現鉀長石與石英膠結而成的文象結構，礦物成分主要有鉀長石、斜長石、石英、黑云母等，根據大片殘留頂蓋成帶狀橫貫巖體中部，表明剝蝕程度不深。青墩峽一帶的飾面用花崗巖礦都賦存在該巖體中。

圖2 淺黃色和肉紅色黑云二長花崗巖

(2)石炭紀二長花崗巖(ηγC)：處于敦煌構造巖漿巖帶上,分布在青墩峽的西南部,呈巖基狀產出,近東西向展布。巖體侵入石炭系中，巖石呈灰白色，有時帶暗肉紅色。

志留紀和石炭紀的石英閃長巖、二疊紀的閃長巖和輝長巖在區(qū)內東北角有分布，出露面積較小，區(qū)域斷裂構造發(fā)育，破壞了巖體的完整性，難以形成飾面石材礦床。

2 飾面用花崗巖礦資源情況

截止目前區(qū)內已查明礦產地14處，其中大型礦床4處，其余均為小型礦床[12]；查明資源量約7 005.21×104m3(表1)。14處飾面用花崗礦礦產地中有10處進行過石材礦開采活動，其中7處目前仍處于斷續(xù)開采中，其余3處受市場環(huán)境影響處于停采狀態(tài)，另外4處大型石材礦床為近3年勘查取得的成果，還未開發(fā)利用。商業(yè)品種主要有“飛天紅(圖3a)”、“莫高金(圖3b)”、“敦煌紅(圖3c)”、“火焰紅”等，品質上多數屬中—高檔石材[5-9]。

圖3 青墩峽地區(qū)典型石材品種花色

表1 飾面用花崗巖礦床資源量統(tǒng)計表

3 飾面用花崗巖礦地質特征

3.1 礦體特征

(1)礦體產出特征。

青墩峽地區(qū)飾面用花崗巖礦均賦存于二疊紀黑云二長花崗巖(ηγPb)中，顏色以淺黃色和肉紅色為主，地表整體呈不規(guī)則板狀分布，近南北向展布，礦體出露長度在700～1 300m，寬度在130～650m之間。地表基巖裸露一般，除淺黃色黑云二長花崗巖基巖大部分出露外，肉紅色黑云二長花崗巖多被風化層覆蓋，花崗巖塊度較大，節(jié)理不發(fā)育。

(2)節(jié)理裂隙發(fā)育情況及荒料率。

區(qū)內飾面用花崗巖礦體整體發(fā)育有兩組節(jié)理，其中主節(jié)理走向180°～190°，節(jié)理傾角54°～82°，多集中在65°左右，傾角較陡，節(jié)理間距一般0.2～4m，延伸長度＞30m；次級節(jié)理走向150°～160°，傾角平均在60°左右，節(jié)理間距一般0.4～6m，延伸長度＞15m。兩組節(jié)理多為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理。礦體線裂隙率0.11～1.87條/m。由地表向深部節(jié)理裂隙逐漸減少，深部多有近水平層理產出。

區(qū)內飾面石材礦體整體完整性較好，理論荒料率37.74%～52.07%，平均45.14%。其中大料約占28.70%、中料約占22.18%、小料約占49.12%。大中料一般會加工成中高檔飾面板材，小料多用于道沿石、人行道和廣場鋪裝石。

(3)花色品種及色斑色線發(fā)育程度。

區(qū)內礦石顏色以淺黃色和肉紅色為主，兩者接觸位置顏色變化較大，遠離接觸帶位置顏色均勻，色差較小。

巖石局部發(fā)生較強的綠泥石化、綠簾石化、絹云母化、高嶺土化等次生變化。色線一般寬1～10cm，延伸長度小于15m，與礦體呈膠結接觸，為后期侵入的產物。一般延伸較小，對成材影響不大，但是作為石材在板材的面上形成一條寬度不等的色線，也可作為花色來裝飾。色斑直徑一般1～20cm, 主要由斜長石、角閃石等組成，與礦體呈膠結接觸，對花崗巖礦體的塊度及裝飾性基本無影響。總體而言礦體內色斑色線不甚發(fā)育，對礦體基本無影響。

(4)地表風化程度。

青墩峽地區(qū)石材礦體地表多被風化層覆蓋，局部裸露地表。風化層厚度0.3～1.5m。地表淺層風化作用主要為物理風化作用和化學風化作用，其中物理風化作用主要為地表水沖蝕作用和植物根系沿巖石節(jié)理裂隙延伸以及晝夜溫差造成的巖礦石熱脹冷縮產生裂隙而破壞巖石的完整性，其影響相對較小，一般影響深度0.5m以內；化學風化作用則主要是地表礦石長石類和云母類礦物的粘土化和綠泥石化、綠簾石化，影響板材的美觀和質量，但對荒料塊度和機械性能影響不大，其影響深度較小，一般在1.5m以內。

3.2 礦石質量

(1)礦石類型。

青墩峽地區(qū)飾面用花崗巖礦劃分為四種礦石類型，即淺黃色細中粒黑云二長花崗巖、肉紅色細中粒黑云二長花崗巖、淺肉紅色中粒黑云二長花崗巖和磚紅色細粒黑云二長花崗巖，對應品種分別為“莫高金”、“飛天紅”、“敦煌紅”和 “火焰紅”。其中“飛天紅”和“敦煌紅”為本礦區(qū)主要品種，“莫高金”為本區(qū)優(yōu)質品種。

(2)礦石結構構造。

礦石結構為半自形粒狀結構，礦石主要由粒徑1.5～5.0mm的他形粒狀—半自形板狀鉀長石和粒徑1.0～4.0mm的半自形板狀斜長石以及粒徑1.0～3.0mm的他形粒狀石英和少量的細鱗片狀黑云母等組成。礦石構造為塊狀構造。

(3)礦物成分和化學成分。

本區(qū)飾面用花崗巖礦礦石礦物成分主要由鉀長石(35%～45.5%)、斜長石(23%～30%)、石英(25%～42%)，少量黑云母(4%～8%)及角閃石等組成。副礦物有榍石、鋯石、磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、螢石等。文象結構發(fā)育(圖4)，巖石有較強高嶺土化、絹云母化、綠泥石化及碳酸鹽化等次生變化。

圖4 石英的文象結構

青墩峽地區(qū)飾面用花崗巖礦礦石化學成分統(tǒng)計結果(表2)顯示，區(qū)內花崗巖礦石的化學成分穩(wěn)定。

表2 飾面用花崗巖礦石化學成分變化一覽表 (單位：%)

(4)物理性能及放射性。

利用青墩峽地區(qū)已有的典型礦床統(tǒng)計了飾面用花崗巖礦的物理性能(表3)。區(qū)內礦石體積密度2.57～2.77g/cm3,高于2.56g/cm3,且變化范圍很??；吸水率0.01%～0.28%，全部符合一般要求(≤0.6%)及功能用途要求(≤0.4%)；壓縮強度干燥狀態(tài)下101.84～178.94MPa，均達到規(guī)范要求(≥100MPa)；彎曲強度干燥狀態(tài)下8.23～43.69MPa，均達到規(guī)范要求(≥8MPa)；耐磨性26.74～70.38(l/cm3),超過一般要求25(l/cm3)，耐磨性較佳。整體上該區(qū)域內黑云二長花崗巖主要物理性能指標均達到飾面石材礦物理性能一般要求。

表3 典型飾面用花崗巖礦床主要物理性能測定成果表

區(qū)內花崗巖天然放射性核素內照射指數(IRa)0.02～0.93，平均0.36，外照射指數(Iγ)0.25～1.25，平均0.69。滿足A類裝修材料[10](IRa≤1.0和Iγ≤1.3)的要求，其飾面石材產銷與使用范圍不受限制。

3.3 礦石加工技術性能

目前，敦煌地區(qū)花崗巖板材生產加工工藝流程主要為：鋸切毛板→板面加工(磨光板、火燒板)→板材切邊成形→產品包裝入庫。

青墩峽地區(qū)飾面石材采用單臂懸掛圓柱導向多片切石機切片，利用調板磨機、火燒板機和金剛石刀頭加工各類不同板材。成品板材有磨光板、火燒板和荔枝板3種。板材規(guī) 格 有 600mm×300mm×(25～ 30)mm和600mm×600mm×(25～30)mm兩種。

通過收集本區(qū)域已開采礦山加工廠生產數據并進行統(tǒng)計，飾面用花崗巖礦板材率為34m2/m3，符合中檔飾面石材一般要求(≥25m2/m3)。實際加工生產結果顯示，青墩峽地區(qū)花崗巖礦加工技術性能較好，板材顆粒均勻，磨光后勻稱色差小，適合作為地面大廳鋪裝、道路鋪設以及建筑物干掛等，用途廣泛。

4 結論

青墩峽地區(qū)是敦煌市飾面用花崗巖礦資源最為豐富的地區(qū)之一，賦礦巖體為二疊紀黑云二長花崗巖，石材品種主要為“飛天紅”、“敦煌紅”、“莫高金”和“火焰紅”。

飾面用花崗巖礦礦石物理性能和加工性能符合最新規(guī)范要求，以肉紅色和淺黃色為主，顏色均勻、穩(wěn)定，色差小，光澤度較高，硬度高，強度大，耐磨損，品質上多數屬中—高檔石材。

該區(qū)域石材資源豐富，但受外部因素影響，開發(fā)利用程度較低，未能充分發(fā)揮資源優(yōu)勢。未來應緊跟政策導向，大力引進石材加工和開采企業(yè)，拓展市場，提升資源區(qū)位優(yōu)勢，加快飾面石材礦的開發(fā)利用。