浙江新昌雪頭嶺飾面花崗巖礦地質(zhì)特征及開發(fā)利用

閆攀攀，沈徐睿，郝 立

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊(duì)，浙江 杭州 310022)

隨著人們對居住環(huán)境要求的不斷提高，飾面石材[1]作為家裝主要材料已走進(jìn)千家萬戶，并廣泛應(yīng)用于大型工程建設(shè)項(xiàng)目、市政建設(shè)等，市場前景廣闊。雪頭嶺飾面用花崗巖礦品種以“沙溪紅”為主，是中—高檔飾面用花崗巖石材品種，市場認(rèn)可度很高。礦床位于新昌縣東部，查明飾面用花崗巖資源量礦石量600 多萬m3，且周邊及深部同類型巖體范圍巨大，遠(yuǎn)景資源儲(chǔ)量豐富。本文通過對該礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體特征、加工技術(shù)性能及開發(fā)利用等分析研究，以期為周邊地區(qū)尋找同類石材提供幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域大地構(gòu)造位置處于浙東南褶皺帶，麗水—寧波隆起區(qū)，新昌—定海斷隆南西端。區(qū)域內(nèi)出露地層有上新統(tǒng)嵊縣組(N2s)、下白堊統(tǒng)朝川組(K1c)、下白堊統(tǒng)館頭組(K1gt)、上白堊統(tǒng)九里坪組(K1j)、上白堊統(tǒng)西山頭組(K1x)、上白堊統(tǒng)大爽組(K1d)和第四系。區(qū)域上以一組最為發(fā)育的縱斷層為主，斷層面傾向北西及南東，多屬高角度逆斷層，其對褶皺的縱向切割導(dǎo)致褶皺兩翼地層部分缺失，破壞了褶皺的對稱性。斷層在地貌上常為高角度陡坎。沿?cái)鄬佑懈鞣N中酸性巖脈侵入，以鉀長花崗巖為主，形成時(shí)代為中生代，主要為燕山晚期第三次侵入巖[2-4]。雪頭嶺飾面用花崗巖是鉀長花崗巖體南部的一部分(圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露巖漿巖主要為鉀長花崗巖及少量脈狀產(chǎn)出二長花崗巖脈。花崗巖體是燕山晚期第三階段花崗巖漿冷凝結(jié)晶而成的，呈巖基產(chǎn)出。分布于全礦區(qū)，僅在礦區(qū)北東部溝谷及低凹地帶有第四系(Q)殘坡積物覆蓋。鉀長花崗巖為肉紅色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。二長花崗巖脈主要分布于東南部，走向北北東，產(chǎn)狀280°～300°∠80°～90°。脈寬0.1 ～0.3m，巖石顏色淺棕黃色—灰白色(圖2)。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)略圖

區(qū)內(nèi)具一定規(guī)模的斷層有3 條，編號(hào)分別為F1、F2、F3。F1 位于礦區(qū)北部,規(guī)模較小，呈北北西—南南東向展布，傾向220°～250°；傾角較陡在65°～78°，破碎帶寬1.5 ～4m，斷層破碎帶內(nèi)肉紅色鉀長花崗巖破碎，平行裂隙發(fā)育，見片理化薄膜，沿裂隙面風(fēng)化成土狀，平面斷續(xù)延伸長約365m；斷層影響范圍3 ～5m，斷層性質(zhì)為壓扭性。F2 位于礦區(qū)中北部,斷層規(guī)模中等，呈北東—南西向展布，傾向300°～325°，傾角較陡，在75°～85°；斷層影響帶寬20 ～30m，帶內(nèi)巖石較破碎，礦區(qū)內(nèi)平面斷續(xù)延伸長約202m。受F2 斷層影響，其附近巖石較破碎，主要表現(xiàn)為密集的節(jié)理發(fā)育，節(jié)理最密集處可達(dá)6 ～8 條/m，節(jié)理稀疏處一般1 ～2 條/m，斷層性質(zhì)為張扭性。F3 斷裂位于礦區(qū)的南部，呈北東—南西向展布，傾向300°～325°，傾角較陡，在75°～85°；斷裂影響帶寬25 ～45m，帶內(nèi)巖石較破碎，綠泥石化強(qiáng)，平行裂隙發(fā)育，片理化發(fā)育,平面斷續(xù)延伸長約220m。斷層性質(zhì)為壓扭性。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

飾面用花崗巖礦賦存于燕山晚期鉀長花崗巖(ξγ53(3))中。礦體平面形態(tài)呈不規(guī)則長條狀，北東—南西向長320 ～490m，北西—南東寬650 ～680m。控制礦體厚度在4.50 ～129.74m，平均控制礦體厚度38.00m。根據(jù)探礦工程可知，礦體覆蓋層、風(fēng)化層厚度11.5 ～40.02m，平均24.46m，整體受地形影響較大，礦體與圍巖界線(風(fēng)化界線)隨地形地起伏。風(fēng)化層巖石的顏色、硬度均與礦體巖性差異較大，容易區(qū)分，可作為礦山復(fù)綠、宕碴、建筑石料等進(jìn)行綜合利用[5]。

3.2 節(jié)理裂隙及荒料率

3.2.1 節(jié)理裂隙發(fā)育情況

區(qū)內(nèi)發(fā)育節(jié)理三組，呈北北西、北西及北東東向，節(jié)理內(nèi)有石英、泥沙充填(圖3)。北北西的節(jié)理：礦區(qū)內(nèi)最發(fā)育，連續(xù)性較好，延伸較長，裂面平直，具先剪后張?zhí)卣鳎?jié)理傾向250°～290°，傾角70°～90°；北西向節(jié)理：礦區(qū)內(nèi)較發(fā)育，節(jié)理面平直、緊閉，屬壓剪性節(jié)理，延伸較長，節(jié)理傾向30°～55°，傾角25°～50°，該組節(jié)理對礦區(qū)荒料率影響也較大，常與北東東向節(jié)理形成“X”型共軛剪節(jié)理；北東東向節(jié)理：傾向155°～180°,傾角45°～65°。節(jié)理密度0.5 ～1 條/m。

圖3 礦區(qū)節(jié)理走向玫瑰花圖

3.2.2 荒料率

飾面用花崗巖按荒料規(guī)格劃分為三類，即大 料 塊 度≥(2.45×1.00×1.50)m； 中 料 塊 度≥(1.85×0.60×0.95)m；小料塊度≥(0.65×0.40×0.70)m[6]。本次在采場、宕面、試采區(qū)，分別選取長10m、高2m、寬2m 的立方體塊段，共選10 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行體圖解(表1)[7]，平均體圖解荒料率37.90%。

表1 體圖解荒料率統(tǒng)計(jì)表

在1 號(hào)采場西北側(cè)進(jìn)行試采工作，試采平臺(tái)長10m、寬6m、高2m，取得大料5.68m3、中料7.90m3、小料9.48m3，合計(jì)23.06m3。試采荒料率19.22%，試采區(qū)圖解荒料率39.32%,經(jīng)計(jì)算，礦石荒料率校正系數(shù)(Kh)為0.49。求得理論荒料率18.57%，符合DZ/T 0291-2015《飾面石材礦產(chǎn)勘查地質(zhì)規(guī)范》[6]中一般工業(yè)要求中檔飾面石材荒料率不小于18%的技術(shù)要求。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦物組成

礦石巖性為鉀長花崗巖，肉紅色，中—粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由鉀長石(呈肉紅色)、石英(無色透明)及少量暗色礦物組成，礦物顆粒較粗大。鏡下觀察巖石具半自形細(xì)中粗粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造(斑雜構(gòu)造)，主要礦石成分為鉀長石50%、石英35%、斜長石10%；黑云母5%，少量副礦物鐵質(zhì)等。礦物顆粒以中粗粒為主，大多2.00 ～4.50mm，少量0.45 ～1.80mm(圖4)。

圖4 花崗巖鏡下照片(4 倍鏡(+))

3.3.2 化學(xué)成分

根據(jù)礦石化學(xué)樣品多元素分析，化學(xué)成分為：SiO274.69% ～77.79%， 平 均76.09%；Al2O311.63% ～14.41%， 平 均12.41%；Fe2O30.65% ～1.57%，平均1.04%；TiO20.15%～0.23%，平均0.19%；CaO 0.60% ～1.49%， 平 均0.99%；MgO 0.10% ～0.29%，平均0.15%；K2O 4.82%～5.31%，平均5.12%；Na2O 3.01%～3.88%，平均3.52%；燒失量0.32%～1.20%，平均0.61%。巖石屬鈣堿性過鋁巖石，具有較強(qiáng)的耐酸性能[8]。

3.3.3 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(yàn)樣，測試結(jié)果見表2。各項(xiàng)物理性能指標(biāo)滿足飾面石材物理性能技術(shù)指標(biāo)要求。

表2 礦石物理性能測試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

在礦區(qū)內(nèi)共采集12 件樣品進(jìn)行放射性檢測，樣品試驗(yàn)放射性內(nèi)照射指數(shù)IRa平均為0.33，外照射指數(shù)Iγ平均為1.15，具體測試結(jié)果見表3，符合DZ/T 0291-2015《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》[6]中A 類裝飾裝修材料要求，產(chǎn)銷與使用范圍不受限制[9]。

表3 礦石放射性測試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.4 礦石品種及其特征

礦石顏色呈肉紅色，色調(diào)平和、純正，花紋自然，經(jīng)加工打磨拋光后,光潔如鏡，形成色澤深淺不同的美麗斑點(diǎn)狀花紋。花紋的特點(diǎn)是晶粒中等，分布基本均勻，并分布著繁星般的黑云母亮點(diǎn)與閃閃發(fā)亮的石英晶體，可產(chǎn)生較強(qiáng)烈的立體感。根據(jù)該類型礦石的產(chǎn)地，商品名定為“沙溪紅”(圖5)。

圖5 “沙溪紅”(a 標(biāo)準(zhǔn)樣 b 基本樣)

礦石中局部出現(xiàn)有色線，主要分布于東南部4 號(hào)勘探線附近，走向北北東，產(chǎn)狀：280°～300°∠80°～90°，顏色淺棕黃色—灰白色，具粒狀結(jié)構(gòu)(花崗結(jié)構(gòu))。色線主要沿著斑晶的排列方向分布，長一般1 ～8cm，寬0.2 ～0.9cm，主要分布于東南部4 號(hào)勘探線附近，對局部礦石質(zhì)量影響較大。

3.5 礦石加工技術(shù)性能

礦山開采荒料一般采用機(jī)械切割、風(fēng)鉆鑿眼、人工分離等工藝[10],經(jīng)框架式鋸石機(jī)、雙向切機(jī)、多片薄板切割機(jī)等機(jī)械切割成不同規(guī)格的板材，再經(jīng)研磨拋光、磨邊倒角等工藝形成最終產(chǎn)品[11]。

為了解礦石的加工技術(shù)性能，對荒料的鋸、切、磨、拋等石材加工工藝進(jìn)行測試，測試項(xiàng)目主要包括：鋸切性、磨拋性、光澤度及板材率。礦石各項(xiàng)指標(biāo)符合飾面石材規(guī)定的質(zhì)量要求。

表4 礦石加工技術(shù)性能指標(biāo)

4 開發(fā)利用前景

研究區(qū)共求得石材礦石量600 多萬m3，且區(qū)域上礦體賦存的巖體出露面積大，飾面石材礦石資源儲(chǔ)量的潛力巨大。目前周邊地區(qū)僅有一處探礦權(quán)，區(qū)域內(nèi)整體探礦程度較低，資源利用情況較差，且飾面花崗巖礦山開采工藝相對簡單，“沙溪紅” 礦石質(zhì)量穩(wěn)定，加工技術(shù)性能優(yōu)良，板材顏色、花紋、光澤度等裝飾效果好，市場應(yīng)用前景廣闊。

我國現(xiàn)有飾面用花崗巖礦山主要集中于華東、中南和西北地區(qū)[13]，新昌乃至浙江花崗石石材礦山資源相對較少，本礦山開采將極大地緩解浙江地區(qū)紅色系列飾面用花崗石資源緊缺的局面；本礦山預(yù)計(jì)開采服務(wù)年限20 年，經(jīng)可行性分析，達(dá)產(chǎn)后年利潤達(dá)2000 萬元。礦山開采及板材加工鏈條的完善對于帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)、有效地解決當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力就業(yè)，增加地方稅收起到重要的作用。

根據(jù)目前綠色礦山建設(shè)的要求，對礦山開采的固廢應(yīng)充分利用，以減少對環(huán)境的壓力。

(1)殘坡積層作為礦石生產(chǎn)建設(shè)復(fù)綠用。強(qiáng)風(fēng)化鉀長花崗巖作為宕碴來進(jìn)行綜合利用。

(2)根據(jù)對中風(fēng)化鉀長花崗巖及開采飾面石材殘留的微風(fēng)化鉀長花崗巖石材邊角料(約5188km3)所采樣品分別進(jìn)行各類試驗(yàn)，確定中風(fēng)化鉀長花崗巖的各項(xiàng)指標(biāo)。參考《浙江省普通建筑石料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)要求》的一般工業(yè)指標(biāo)，中風(fēng)化鉀長花崗巖的堅(jiān)固性、巖石抗壓強(qiáng)度、碎石壓碎指標(biāo)、硫化物和硫酸鹽等指標(biāo)均能滿足石料的最低要求(表5)，可作為普通建筑石料使用[12]。

表5 中風(fēng)化鉀長花崗巖測試結(jié)果一覽表

5 結(jié)論

雪頭嶺飾面用花崗巖礦品種以“沙溪紅”為主，賦存于燕山晚期鉀長花崗巖中，呈巖基形態(tài)產(chǎn)出。礦石以肉紅色為主、色差小，花色均勻、穩(wěn)定、花紋自然，色調(diào)平和、純正，色線基本不發(fā)育；礦石各項(xiàng)物理性能滿足飾面石材地質(zhì)勘查規(guī)范要求；加工技術(shù)性能優(yōu)良；“ 沙溪紅” 屬中— 高檔石材品種。

區(qū)域上礦體賦存的鉀長花崗巖巖體出露面積大，飾面石材礦石資源儲(chǔ)量的潛力巨大，礦山的開發(fā)利用將極大地緩解該地區(qū)紅色系列飾面用花崗石資源緊缺的局面；礦山開采的剝離物、石材加工產(chǎn)生的邊角料等固廢可用做建筑石料綜合利用；“沙溪紅”品質(zhì)優(yōu)良、消費(fèi)量大、價(jià)格高，礦山開發(fā)前景廣闊。