新疆伊吾下馬崖飾面用大理巖礦地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)前景

王立帥

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì),新疆 烏魯木齊 830000)

新疆哈密地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)大理石石材礦產(chǎn)地13處，主要分布在伊吾縣和哈密市，占新疆礦產(chǎn)地的22.41%[1]。哈密地區(qū)大理石石材資源豐富、石材質(zhì)地好、品種多、儲(chǔ)量大，是新疆主要的大理石石材基地[2]。該地區(qū)已有成熟的銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)體系、較為先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，形成了多個(gè)開(kāi)采礦山、礦石加工和銷(xiāo)售一體化的良好格局。飾面大理石品種獨(dú)特，不僅深受新疆市場(chǎng)青睞，產(chǎn)品更遠(yuǎn)售日本、泰國(guó)、新加坡、奧地利、瑞士及哈薩克斯坦等國(guó)家[3]。

本文總結(jié)了伊吾縣下馬崖大理巖礦地質(zhì)特征，分析了市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景，認(rèn)為該地區(qū)大理石礦規(guī)模較大，礦石品質(zhì)較好，荒料率較高，開(kāi)采條件簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)前景廣闊。該礦產(chǎn)地的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步豐富了哈密地區(qū)飾面石材的品種，筑牢了哈密地區(qū)乃至于新疆飾面用大理巖開(kāi)發(fā)根基。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)一級(jí)構(gòu)造單元為哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊，三級(jí)構(gòu)造單元為哈爾里克古生代復(fù)合島弧帶、吐哈地塊和大南湖古生代島弧帶[4]。

區(qū)域地層劃屬南準(zhǔn)噶爾—北天山地層分區(qū)，哈爾里克—大南湖地層小區(qū)。區(qū)域長(zhǎng)城系星星峽巖群(Chx)構(gòu)成了元古界的褶皺基底，晚古生代地層極發(fā)育，出露有中泥盆統(tǒng)大南湖組(D2d)、下石炭統(tǒng)牙曼蘇組(C1y)、上侏羅統(tǒng)紅山組(J3h)及中新統(tǒng)桃樹(shù)園組(N1t)，其中中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組第二巖性段(D2ts2)為大理巖賦礦地層[5]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)變質(zhì)巖在各時(shí)期變質(zhì)變形均不一致，前震旦紀(jì)變質(zhì)巖總體為中高溫區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用，變質(zhì)作用為角閃巖相—麻粒巖相，研究區(qū)出露的片麻巖為高角閃巖相，變質(zhì)相系為低壓相系，變形特征表現(xiàn)為深層次流變，發(fā)生同斜片麻理事件。在西南鄰區(qū)的結(jié)晶片巖、變質(zhì)大理巖中可見(jiàn)柔流褶皺、緊閉型褶皺發(fā)育，表明前震旦紀(jì)小鋪巖群變質(zhì)巖的變質(zhì)變形具多期疊加的特點(diǎn)[6]。

2.1 地層

研究區(qū)出露地層為中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組第二巖性段(D2ts2)及第四系。頭蘇泉組第二巖性段(D2ts2)總體呈北東向展布，向北、北東及南西方向均延伸[7]，根據(jù)巖性組合可分為三個(gè)段：第一段為正常沉積碎屑巖夾火山巖，第二段為正常碎屑巖與火山巖不均互層，第三段為中基性火山巖、其中第二段巖石組合為英安巖、安山巖、杏仁狀安山巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、火山灰凝灰?guī)r、大理巖、粉砂巖，地層總厚度1 251.14m[8]。目前該段地層發(fā)現(xiàn)了兩處大理巖飾面石材礦(圖1)。

圖1 新疆伊吾縣下馬崖飾面用大理巖礦區(qū)域地質(zhì)圖

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，未見(jiàn)有褶皺和斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)發(fā)育3組節(jié)理，主節(jié)理呈北東向延伸，與區(qū)域構(gòu)造線走向基本一致，由于斷裂及后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，局部節(jié)理呈北東東向，該組節(jié)理延伸性和切割性較強(qiáng)。近東西向節(jié)理為次要節(jié)理，其發(fā)育程度常受主節(jié)理控制，延伸不長(zhǎng)，切割性較弱；層節(jié)理不甚發(fā)育，僅中南部發(fā)育少量節(jié)理，其傾向、傾角多與地形坡向、坡度基本一致[9]。

2.3 侵入巖

研究區(qū)侵入巖發(fā)育，主要分布在哈爾里克古生代復(fù)合島弧帶、吐哈地塊及大南湖古生代島弧帶三個(gè)構(gòu)造單元中，由西向東均廣泛分布，為華力西中期巖漿作用的產(chǎn)物，出露面積約430km2。該時(shí)期侵入巖呈巖株、巖基狀產(chǎn)出，是奧姆爾塔格巖體的東延部分。巖石類(lèi)型復(fù)雜，由輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖等組成的復(fù)式巖體。研究區(qū)西段的哈爾里克古生代復(fù)合島弧帶中以二長(zhǎng)花崗巖為主，其次有輝長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖及少量石英閃長(zhǎng)巖；中段吐哈地塊中除發(fā)現(xiàn)晚太古—早元古代小鋪巖群有黑云斜長(zhǎng)片麻巖巖漿活動(dòng)外，以華力期的花崗閃長(zhǎng)巖為主，花崗閃長(zhǎng)巖中出現(xiàn)云霧狀的石英閃長(zhǎng)巖殘留體，其次有二長(zhǎng)花崗巖和少量鉀長(zhǎng)花崗巖和輝長(zhǎng)巖分布；東段大南湖古生代島弧帶中以石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖較發(fā)育，其次有花崗閃長(zhǎng)巖的出現(xiàn)，另外在石英閃長(zhǎng)巖中發(fā)現(xiàn)有弱片麻狀的斜長(zhǎng)花崗巖的殘留體，它很可能是早元古代—晚太古代的變質(zhì)深成巖。除上述石炭紀(jì)中酸性深成巖外，還有花崗斑巖(包括花斑巖)、閃長(zhǎng)玢巖、鈉長(zhǎng)斑巖淺成巖體分布，是主巖漿期后殘余巖漿的產(chǎn)物。侵入巖侵入最新地層為中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組(D2ts)，侵入巖為區(qū)內(nèi)大理巖成礦提供了熱源[6]。

2.4 變質(zhì)巖

研究區(qū)變質(zhì)巖發(fā)育，區(qū)內(nèi)中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組第二巖性段(D2ts2)地層經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)、熱接觸變質(zhì)等變質(zhì)作用改造，形成一套中—低級(jí)的變質(zhì)的片巖、變質(zhì)砂巖及變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖、大理巖等。巖性主要有斜長(zhǎng)黑云母石英片巖、黑云長(zhǎng)石片巖、大理巖、黑云絹云石英片巖、含紅柱石黑云石英片巖、絹云母化紅柱石長(zhǎng)石二云母石英片巖、白云母石英片巖、長(zhǎng)石黑云母石英片巖及變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖、變質(zhì)長(zhǎng)石砂巖、變質(zhì)粉砂質(zhì)細(xì)砂巖等。在西部還出現(xiàn)極少量的變質(zhì)玄武玢巖、英安巖和變質(zhì)火山灰凝灰?guī)r[10]。

該巖石組合受構(gòu)造疊加及后期多期巖漿活動(dòng)作用，現(xiàn)已很難恢復(fù)它們的層序(局部殘留原始層理)。大理巖中少量殘留方解石大部分具塑變拉長(zhǎng)現(xiàn)象，巖石受動(dòng)力作用明顯，反映了區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用對(duì)大理巖成礦起到關(guān)鍵作用。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

大理巖礦體賦存于中泥盆統(tǒng)頭蘇泉組第二巖性段(D2ts2)中，呈層狀、長(zhǎng)透鏡體狀，研究區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)兩處礦產(chǎn)地，分別為恰塔尕勒蘇飾面用大理巖礦和恰塔尕勒蘇北東角飾面用大理巖礦。

恰塔尕勒蘇飾面用大理巖礦位于研究區(qū)恰塔尕勒蘇幅南部恰塔尕勒蘇泉一帶，礦體呈層狀、透鏡狀產(chǎn)出。長(zhǎng)約3 730m，平均寬601m，總體走向62°，傾向130°～143°，傾角50°～65°。礦體主體顏色以純白色為主，略帶褐紅色、淺綠色，細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)、致密塊狀構(gòu)造，礦物成分以方解石為主，含量近99%，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，質(zhì)量較好[9]。

恰塔尕勒蘇北東角飾面用大理巖礦位于研究區(qū)恰塔尕勒蘇幅北東角部，礦體呈長(zhǎng)透鏡體狀，厚約80m，長(zhǎng)300～500m，巖石新鮮面呈乳白色，微帶鴨蛋青色，氧化面呈灰白色、帶淺褐色，巖石呈致密塊狀，節(jié)理不發(fā)育，完整性好[9]。

3.2 荒料率

理論荒料率測(cè)定的開(kāi)采臺(tái)段高度為2m，開(kāi)采段長(zhǎng)度為8m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)各組節(jié)理的產(chǎn)狀所形成的影響區(qū)寬度，按各類(lèi)別規(guī)格荒料切制。體圖解計(jì)算進(jìn)行7次疊合，即在0～2m、0～0.5m、0.5～2m、0.5～1m、1～2m、1～1.5m、1.5～2m的臺(tái)段范圍內(nèi)按荒料類(lèi)別進(jìn)行切割[11]。

按照礦石品種及節(jié)理發(fā)育情況的不同，選擇具代表性的地段進(jìn)行了詳細(xì)的節(jié)理裂隙發(fā)育程度的統(tǒng)計(jì)工作，共統(tǒng)計(jì)10個(gè)點(diǎn)[9]。在此基礎(chǔ)上采用體圖解方法測(cè)定了各點(diǎn)的理論荒料率。通過(guò)對(duì)10個(gè)節(jié)理統(tǒng)計(jì)點(diǎn)的理論荒料率的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，恰塔尕勒蘇大理巖飾面石材礦理論荒料率最高31.26%，最低20.45%，平均24.66%；恰塔尕勒蘇幅北東角大理巖飾面石材礦理論荒料率最高35.12%，最低20.08%，平均26.13%。

3.3 礦石質(zhì)量

(1)礦石類(lèi)型。

研究區(qū)內(nèi)飾面石材用大理石按照色澤劃分為兩個(gè)品種，其一是以純白色為主，略帶褐紅色、淺綠色的白色(白底紅紋)大理石，細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)、致密塊狀構(gòu)造，礦物成分以方解石為主，經(jīng)糜棱巖化作用后，呈微粒化動(dòng)態(tài)重結(jié)晶成微粒狀集合體，粒徑0.02～0.05mm。機(jī)械雙晶發(fā)育，粒徑0.4～3.2mm。少量殘留方解石大部分具塑變拉長(zhǎng)狀，粒徑0.1～2.0mm。巖石受動(dòng)力作用明顯，部分形成定向條帶或雜色團(tuán)塊，局部有微量褐鐵礦。礦石中分布紅色調(diào)為主的微細(xì)脈，脈寬0.1～1mm，多呈樹(shù)枝狀和網(wǎng)狀。節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，質(zhì)量較好(圖2)。其二是礦石新鮮面呈乳白色，微帶鴨蛋青色，氧化面呈灰白色、帶淺褐色的青白(彩帶)大理石，礦石結(jié)構(gòu)細(xì)膩、光澤度高，基本無(wú)色線、斑點(diǎn)，色線不明顯，整體拼接性好，以白—青白色為主體色，期間發(fā)育分布著主要由淺紅、紅色色線構(gòu)成的樹(shù)枝狀或網(wǎng)狀花紋，節(jié)理不發(fā)育，塊度較好，所構(gòu)成的花紋為礦石增添了一種特有的裝飾性，是良好的飾面石材品種(圖3)。

圖2 白色(白底紅紋)大理石

圖3 青白(彩帶)大理石

(2)礦石的物理技術(shù)性能。

通過(guò)抽樣檢測(cè)，區(qū)內(nèi)礦石抗壓強(qiáng)度為52.50～56.30MPa，彎曲強(qiáng)度為7.20～9.90MPa，均滿足飾面石材規(guī)范物理性能一般要求[12](表3)。

表3 礦石抗壓、彎曲強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果表 (單位：MPa)

(3)礦石的放射性。

礦區(qū)礦石的內(nèi)照射指數(shù)(IRa)平均值為0.335 Bq/kg，礦石的外照射指數(shù)(Ir)平均值為0.77Bq/kg，滿足飾面石材規(guī)范的A類(lèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使用范圍不受限制[13]。

4 加工技術(shù)性能及開(kāi)發(fā)前景分析

4.1 礦石加工技術(shù)性能

鏡面板材鏡向光澤值按照GB 9966.5的規(guī)定不低于70(85)光澤單位，也可以按照用途磨邊側(cè)面和正面的光澤度相同。

板材率依據(jù)DZ/T 0291-2015[9]的規(guī)定，一般中檔飾面石材(2cm厚板)的板材率不小于25m2/m3，在其他技術(shù)條件相近的情況下，對(duì)于高檔飾面石材的板材率可適當(dāng)降低。對(duì)于一般檔次的飾面石材的板材率可適當(dāng)提高[14]。

為全面了解礦石加工技術(shù)性能，在礦區(qū)采取了具有代表性的樣品，通過(guò)切、磨、拋等方式，區(qū)內(nèi)飾面石材用大理巖的光澤度和板材率見(jiàn)表4。

表4 礦石加工技術(shù)性能

4.2 開(kāi)發(fā)利用前景

新疆哈密地區(qū)石材資源豐富,品種多樣,大理巖有紅、黑、灰、黃等十余種,其中“天山紅蓮”獨(dú)具一格,伊吾縣下馬崖白色(白底紅紋)和青白(彩帶)大理巖具有獨(dú)特的品種、良好的開(kāi)采條件和裝飾性能，在當(dāng)前已形成的“產(chǎn)銷(xiāo)一體化”的產(chǎn)業(yè)格局下，搭乘“一帶一路”便車(chē)，在國(guó)內(nèi)乃至于在日本、泰國(guó)、新加坡、奧地利、瑞士及哈薩克斯坦等國(guó)家打開(kāi)一條寬闊的銷(xiāo)售通道，有望成為下一個(gè)大理巖飾面石材產(chǎn)業(yè)基地[15]。