甘肅省金塔縣紅山崖西飾面用花崗巖礦地質特征及詳查方法＊

周子琴，王曉強

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

天然石材（泛指花崗石、大理石）素以其色彩艷麗、質地優良、華貴典雅、清新自然的風格和特點居于各種建筑裝飾材料之首。近些年來，隨著經濟建設快速發展，人們生活質量提高，應用天然石材裝飾已成為一種時尚。而天然飾面用花崗巖石材已從基本建筑材料上升為現代流行的高檔裝飾藝術材料，應用前景較好[1]。

甘肅省金塔縣紅山崖西飾面用花崗巖礦位于金塔縣東北方向直距56 km處,行政區劃隸屬于甘肅省金塔縣東壩鎮，交通便利?？辈閰^地處甘肅北山地區，總體地形較為平緩，起伏較小?；鶐r出露面積較小，部分巖石表面被厚度不大的風化層覆蓋，此外多數地段被第四系風積層覆蓋。

1 區域地質背景

金塔縣紅山崖西飾面用花崗巖礦大地構造位置位于塔里木陸塊區—敦煌陸塊—柳園裂谷。區域上地層出露較齊，根據出露地層的時代不同，地層區劃分為4個階段[2]，所涉及巖石地層單位由老到新分述如下：

1.1 中元古代—青白口紀階段地層區劃

天山—北山地層大區、北山地層區，該地層區涉及古硐井群（Pt21G）、平頭山組（Pt22P）。

1.2 南華紀—中三疊世階段地層區劃

塔里木地層大區、塔里木盆地地層區、為紅柳園—賬房山地層分區，該地層區涉及石炭系紅柳園組（C1hl）、石炭系干泉組（C2g）。

1.3 晚三疊世—古近紀階段地層區劃

為西北—華南地層大區—塔里木地層區—敦煌地層分區，該地層區涉及白堊系下統新民堡群（K1xn）。

1.4 第四紀階段地層區劃

西北地層大區、塔里木—阿拉善地層區、北山—阿拉善地層分區，該地層區涉及第四系上更新統上部堆積物。

區內巖漿活動頻繁，侵入巖以中酸性巖為主，構成巖基或巖株，基性巖呈小巖體及巖脈產出，見圖1。巖漿活動受構造運動控制，巖體出露面積較大，巖體內無大的斷裂構造，脈巖較不發育，對建筑用石料礦、飾面用花崗巖礦具有較好的成礦條件。總體呈近東西向或北西—南東向展布。區域上侵入巖較發育，從加里東期到印支期均有巖漿活動，巖性以中酸性的二長花崗巖和石英閃長巖為主。區域上構造相對發育，主要有褶皺、斷裂、節理等[3]，對飾面用石材成礦有一定的破壞影響。

圖1 紅山崖西飾面用花崗巖礦區域地質簡圖

2 礦體地質

2.1 礦體特征

紅山崖西飾面用礦區出露的侵入巖為華力西中期的淺肉紅色中粗粒黑云二長花崗巖（ηγ42），是尖泉子二長花崗巖巖基的西北部分。侵入巖主要分布于礦區北部與西南部，北部巖體總體走向北西西向，出露面積較大；西南部巖體出露面積較小，多被第四系所覆蓋。飾面用花崗巖礦主要賦存于礦區北中部（Ⅰ礦段）、西南部（Ⅲ礦段）的華力西中期淺肉紅色中粗粒黑云二長花崗巖中。

通過地質填圖、節理裂隙統計、體圖解荒料率計算、放射性評價、槽探、鉆探等工作手段，根據花崗巖集中分布位置將礦床劃分為3個礦段，即：北中部為Ⅰ礦段、北東部為Ⅱ礦段、西南部為Ⅲ礦段。共圈出飾面用花崗巖礦體4個，其中：Ⅰ礦段2個，即①、②號；Ⅱ礦段花崗巖中節理裂隙較發育，未圈定出飾面用花崗巖礦；Ⅲ礦段礦段2個，即③、④號。Ⅰ礦段①礦體為主要礦體，其余礦體為次要礦體。礦體長324～638 m，寬132～178 m，礦體呈較規則帶狀或巖株狀分布，走向127°～153°，主節理走向為315°、300°，試采后求得校正系數為0.701，礦床理論荒料率為28.31%。礦體特征詳見表1。

表1 礦體特征一覽表

2.2 礦石質量

（1）礦石礦物成分

經野外觀察和室內巖礦鑒定，礦石物質成分主要為：黑云母（10%±）、石英（20%±）、斜長石（40%±）、正長石（30%±），副礦物主要有磁鐵礦、磷灰石、鋯石等。對礦石質量有害的礦物為黑云母，礦石中的黑云母粒度大多在約0.4～0.7 mm，且分布均勻，對礦石質量影響小，且能起到美觀作用。

（2）礦石結構構造

礦石結構為中粗?；◢徑Y構，主要礦物粒度集中在2.2～6 mm，中粒為主，少數達粗粒。礦石構造為塊狀構造。

（3）礦石化學成分

多元素分析結果顯示，巖石中SO3含量變化于0.055%～0.106%，平均值0.083%，分布均勻，變化??；Fe2O3含量變化于2.89%～3.42%，平均值3.15%，分布較均勻，變化小；Al2O3含量變化于12.56%～12.83%，平均值12.91%，分布較均勻，變化極小；CaO含量變化于0.973%～1.59%，平均值1.353%，分布均勻，變化中等；MgO含量變化于0.297%～0.578%，平均值0.421%，分布較均勻，變化??；K2O含量變化于3.47%～6.38%，平均值5.55%，分布均勻，變化小；Na2O含量變化于3.59%～4.28%，平均值3.84%，分布均勻，變化較?。粺Я孔兓?.09%～0.13%，平均值0.11%，分布較均勻，變化??；總體來看本區花崗巖礦石的化學成分穩定，SiO2含量為73.20%，含量較高，說明礦石抗風化能力較強；CaO、MgO含量低，可作為耐酸石材用；另外SO3、P2O5含量較低，說明其耐腐蝕性較高，質量較好。

（4）礦石花色變化及色斑發育程度

根據地表填圖、探槽和深部鉆探對礦體的控制，采集樣品對比分析后，認為巖性均為中粗粒黑云二長花崗巖，礦石顏色單一，均為淺肉紅色，色差相對較小。

礦石花色經對比后北中部Ⅰ礦段與西南部Ⅲ礦段基本一致，色度對比Ⅰ礦段較Ⅲ礦段略紅；礦物粒徑無變化；故按照巖相變化特征、巖性成分、質量變化劃分了一個花色品種。

各礦體中色斑較少，偶見有色斑出現，其色斑多為閃長巖，個別為花崗閃長巖包裹體，一般為6 cm×10 cm，最大為40 cm×25 cm，見圖2、圖3，色斑分布極不均勻，無規律可循，對礦石的質量影響較小。

圖2 花崗巖中閃長巖包體

圖3 花崗巖中花崗閃長巖包裹體

各礦體中色線不發育，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。

（5）礦石的物理性能

在地表礦體不同位置上采取了15件物理性能樣品進行了測試，分別進行了礦石的密度、吸水率、光澤度、耐磨性、干燥、飽和壓縮強度、干燥、飽和彎曲強度測試。

通過測試結果與天然花崗石物理性能一般指標要求對比后，巖石體積密度、抗壓強度、光澤度、肖氏硬度、彎曲強度、光澤度等結果均大于技術指標要求，符合國家標準。吸水率為0.19%，吸水率≤0.6%，巖石屬低吸水性巖石。耐磨性平均值為25.96 1/cm2，說明礦區板材可以作為地面、樓梯踏步、臺面材料。

3 詳查方法

紅山崖西飾面用花崗巖礦詳查，首先進行了1：10 000地形草測、1:10 000地質簡測、1:10 000水文地質、工程地質、環境地質測量、1:2 000伽瑪能譜剖面測量等工作；其次根據花崗巖集中分布位置將礦床劃分為3個礦段（北中部為Ⅰ礦段、北東部為Ⅱ礦段、西南部為Ⅲ礦段）2個詳查區進行勘查，在詳查區內開展了1:2 000地形精測、1:2 000地質正測；并選擇有代表性的地段進行節理裂隙統計與體圖解荒料率測定，然后按照控制的工程間距200 m，布置槽探、鉆探工程對礦體進行了控制，同時采集相關測試樣品；最后在礦床內未來首采區Ⅲ礦段④號體中選擇具有代表性的位置進行了試采，并計算了礦床試采荒料率與校正系數，對礦石加工技術性能進行了評價。文章主要介紹節理裂隙統計、荒料類別及體圖解荒料率、試采荒料率與荒料率的校正等工作方法。

3.1 節理裂隙統計

為了達到鑒別花色品種和統計節理裂隙的目的。根據實際情況，選擇具有代表性的位置均勻布設于礦床內，為了保證地質編錄工作的質量，采用人工剝離地表覆蓋層、風化層碎石，并對其進行了專門的清掃，將所有殘存的碎渣進行了清理。進行節理裂隙統計（圖4）與體圖解荒料率統計圖的制作（圖5）。根據統計的結果繪制節理裂隙走向玫瑰花圖、節理裂隙傾角分布圖、節理裂隙傾向玫瑰花圖、節理裂隙等密度圖等圖件。

圖4 測量節理裂隙產狀

圖5 水平疊合圖上截取的體圖解荒料率統計圖

3.2 荒料類別及體圖解荒料率

在各礦段各礦體中，分別選擇有代表性的地段進行詳細的節理裂隙統計、體圖解荒料率的測定和荒料類別的劃分，野外工作進行節理裂隙統計測定點15個。體圖解荒料率的測定采用體圖解法，首先對所選擇的測定點處進行節理裂隙素描，然后在節理裂隙素描圖上扣除“邊緣影響區”，再按開采高度2 m、荒料最小邊長0.4 m、最小荒料規格0.182 m3的要求，在疊合圖上截取荒料。體圖解荒料率計算公式為：

體圖解荒料率=所截得的體圖解荒料總體積/截取荒料的礦石體積×100%。

Ⅰ礦段①、②號礦體內體圖解荒料率測定結果，見表2。

表2 Ⅰ礦段①、②號礦體圖解荒料率測定結果表

經統計計算后，Ⅰ礦段平均體圖解荒料率為32.44%，其中：①號礦體荒料率為29.75%（大料占10.60%、中料占21.46%、小料占67.94%）；②號礦體荒料率為38.10%（大料占10.70%、中料占31.09%、小料占58.22%)。

通過以上數據統計分析后，說明Ⅰ礦段荒料率不高，以小料為主，中料次之、大料較少；各類別荒料比例總體相差較大，不同類別荒料的分布不均勻。

3.3 試采荒料率與校正

在礦床首采區的④號礦體上選擇有代表性的地段進行了試采，試采前對試采點進行了節理裂隙統計工作，制作了體圖解荒料率圖，求出圖解荒料率；試采后對所有采出荒料進行了編號丈量，節理裂隙延伸長度、產狀進行測量，對荒料中的層面、色斑、色線發育情況進行了編錄，并對所有荒料及重要特征現象進行了拍照。最終求得試采荒料率與校正系數。

試采的施工按照實際開采工藝鋸切法進行，開采規格為長18 m×寬9 m，臺高為1.1 m，鋸寬為1.30 m。最終采出荒料與廢料分開集中堆放，并且荒料按照大、中、小料分類編號，試采體積178.2 m3，經體圖解荒料率統計試采區圖解荒料率為64.93%；經試采后共采出荒料81.16 m3，實際荒料率為45.54%。其中：中料荒料30.0 m3，占36.96%；小料荒料51.16 m3，占63.04%。

經試采點編錄統計后，試采荒料率為45.54%，而試采點處體圖解荒料率為64.93%，則計算的荒料率校正系數＝45.54%/64.93%＝0.701，詳見表3。

經采用校正系數對各礦體荒料率進行了校正，①號礦體理論荒料率為20.63%，②號礦體理論荒料率為26.71%，經資源量估算最終求得礦床理論的荒料率為28.31%。

經統計計算，求得Ⅰ礦段礦體內平均線裂隙率為0.48條/m，線裂隙率變化于0.3～1.0條/m，平均面裂隙率為0.32條/m2，面裂隙率變化于0.3～0.4條/m2?？傮w分析認為，礦體深部質量較好，淺部質量相對較差。

4 結論

通過對紅山崖西飾面用花崗巖礦區地質監測、水文地質、工程地質、環境地質測量、伽瑪能譜剖面測量等工作，基本查明了巖漿巖種類、期次、形態及其空間分布特征，摸清了構造特征及風化層、覆蓋層深度與分布特征等，并對礦床的開采技術條件、放射性水平進行了評價。

對礦床的巖漿巖及礦體產出位置等進行了研究分析，認為礦床賦存于華力西期中期侵入的花崗巖巖體中，屬巖漿巖型的飾面石材用花崗巖礦床。并對礦床構造進行研究，礦體的連續性、形態、產狀、規模進行了有效控制。對礦石成分、結構構造、顏色的變化規律、礦石品種及物理性能已基本確定。通過試采求得礦床試采荒料率與校正系數，進行測試后，確定了礦石技術加工性能。通過水文地質工作、工程地質工作及環境地質工作，基本查明了礦區水文地質、工程地質及環境地質條件。

作為飾面石材用的花崗巖石材礦，主要考慮的是礦石的花色品種和礦石塊度大小2個方面，而塊度的大小主要受節理裂隙的控制。通過此次工作，得到了以下幾點啟示，可在尋找本類礦床時予以借鑒。

（1）飾面用花崗石礦主要賦礦巖石為巖漿活動后的各類花崗巖及閃長巖，故找到巖漿巖侵入體是基本的找礦標志。

（2）花崗巖及閃長巖一般耐風化能力較強，在地貌上易形成正地形，即山梁或山體，故地貌特征可作為直接的找礦標志。

（3）在不動工程的情況下，如要找到可開采利用的礦體，先找出基巖露頭較集中，且節理裂隙較少的部分，遙感影像上白色斑點（基巖露頭）為直接的找礦標志。

（4）節理裂隙發育程度受構造及脈巖發育程度影響較大，構造、脈巖不育區是主要的找礦方向。