云致沖建筑用花崗巖礦區地質特征及綜合利用

宋晨成

（廣東省有色金屬地質局九三三隊，廣東肇慶 526060）

廣東省德慶縣新圩鎮云致沖礦區位于肇慶市德慶縣城307°方向，直距8.5km 處，礦區的大地構造位置位于羅定—悅城深大斷裂帶西北側。本文詳細講述該礦區的地質特征，并根據成礦地質條件和礦床的成因類型，對礦區內可能形成的共（伴生）礦產包括陶瓷用花崗巖、離子吸附型稀土礦、建設用砂進行綜合利用評價。

1 礦區地質

1.1 地層

礦區內地層不發育，僅出露第四系（Qhal）地層，第四系地層以坡積和殘坡積層為主。

分布于山麓及山坡上，主要由礫石、砂、砂土、粘土組成，厚度不均。礦區內殘坡積層一般厚度0.5～3m，局部厚度大于5m，平均約2m。

1.2 構造

礦區內無大的斷裂構造經過，但受區域斷裂構造影響，巖石節理裂隙發育。節理裂隙面結合較緊密，局部略張開，其寬度約數毫米；巖石主要發育二組節理，第一組產狀20°～30°∠70°～80°；第二組產狀120°～130°∠50～70°。節理裂隙對巖礦石無大的破壞作用，局部使巖礦石沿節理裂隙面破碎呈碎塊狀。

1.3 巖漿巖

區內大面積出露晚侏羅世侵入巖（J32ηγ），呈巖基狀產出，為賓村巖體的南部邊緣，巖性主要為中細粒斑狀黑云母（二長）花崗巖，局部巖石受構造作用的影響，而呈現不同程度的蝕變，主要有綠泥石化、硅化等。地表巖石風化強烈，局部見基巖出露，風化帶的厚度一般十幾到幾十米不等，分帶性明顯。中細粒斑狀黑云母（二長）花崗巖呈淺肉紅—淺灰白色，中細粒花崗結構、似斑狀結構，塊狀構造。主要由鉀長石（約55%）、鈉—更長石（約15%）和石英（約25%）組成，其次是黑云母（約4%）及少量白云母、綠簾石、磷灰石、不透明礦物等，粒徑大于5mm鉀長石視為斑晶，含量約10%。

2 礦床特征

2.1 礦體特征

礦體巖性主要為斑狀黑云母（二長）花崗巖。礦體呈巖基狀產出，受礦區邊界的限制，礦體平面上呈不規則多邊形，東西向長740～1050m，南北向寬210～630m，空間上總體呈倒梯形。根據鉆孔及采場邊坡揭露情況，礦體賦存標高160～20m，最小垂直厚度10m，最大垂直厚度140m，向四周及深部延伸至礦區外。礦體最小埋深0m，最大埋深62m。礦體上覆為全—半風化斑狀黑云母（二長）花崗巖，四周及下部圍巖與礦體為同一巖性的微—未風化斑狀黑云母（二長）花崗巖。

礦體上部覆蓋層較厚，厚度不均一。根據鉆孔及采場邊坡揭露，覆蓋層總厚13～62m，平均約31m。其中，殘坡積層厚0.5～3m，平均約2m；全風化層厚10～38m，平均約19m，半風化層厚1.5～22m，平均約10m。

2.2 礦石類型及質量

2.2.1 礦石物質組成

礦石為中細粒斑狀黑云母（二長）花崗巖，巖石呈淺灰白色、淺肉紅色，風化后呈黃灰—黃白色，似斑狀結構、中細粒花崗結構，塊狀構造。礦石主要礦物有：鉀長石40%～55%、斜長石15%～30%、石英25%～26%、黑云母4%～5%、少量磷灰石、綠簾石、白云母及不透明礦物。

鉀長石呈半自形—他形板狀或粒狀，粒徑0.4～9mm，大于5mm 者視為斑晶，包括條紋長石、微斜長石和正長石。條紋長石主晶為正長石或微斜長石，客晶為條紋狀鈉長石，正長石表面臟雜，微弱泥化，一級灰干涉色，部分可見簡單雙晶。微斜長石發育格子雙晶。

斜長石為鈉—更長石，呈半自形板狀或粒狀，粒徑0.2～1.8mm。鈉—更長石發育鈉長石聚片雙晶及卡鈉復合雙晶，可見弱絹云母化、泥化、碳酸鹽化，與鉀長石鑲嵌分布。

石英呈他形粒狀或不規則狀，粒徑大小在0.2～3mm，可見弱波狀消光，不均勻分布在長石顆粒間。

黑云母呈片狀，多色性明顯，片徑0.2～1.2mm，常見綠泥石化，無定向較均勻分布。白云母呈片狀，二級鮮艷干涉色，局部分布。

綠簾石呈自形柱狀，長徑0.04～0.1mm，正高突起，三級干涉色，零星分布。磷灰石呈半自形柱狀，長徑約0.03～0.1mm，正中突起，一級灰干涉色，零星分布。

不透明礦物呈半自形—他形粒狀，粒徑0.04～0.2mm，不均勻分布。

2.2.2 礦石化學成分

微—未風化花崗巖礦石化學成份（%）：SiO2（73.80）、Al2O3（13.20）、Fe2O3（2.40）、TiO2（0.30）、K2O（4.10）、Na2O（3.00）、CaO（1.90）、MgO（0.40）、P2O5（0.065）、Cl-（0.20L）、LOl（0.80）、SO3（0.02）。

物理、化學性能：微—未風化花崗巖礦石表觀密度均為2650kg/m3，礦石表觀密度達到表觀密度不小于2500kg/m3的質量指標；微—未風化礦石吸水率最大0.4%，最小0.2%，平均0.3%，礦石達到吸水率不大于1.0%的質量指標；微—未風化礦石堅固性最大4%，礦石達到建筑用石料物理性能堅固性不大于5%的Ⅰ類質量指標；微—未風化礦石壓碎指標最大14%，礦石達到建筑用石料物理性能壓碎指標不大于20%的Ⅱ類質量指標；微—未風化礦石堿活性反應最大0.08%，礦石達到堿活性不大于0.1%的質量要求；微—未風化礦石硫酸鹽及硫化物含量最大0.6%，礦石達到建筑用石料化學成分不大于1.0%的要求。

半風化花崗巖巖石飽和抗壓強度25～66MPa，平均49MPa，不能滿足建筑用花崗巖礦石抗壓強度要求；微—未風化花崗巖礦石飽和抗壓強度89～160MPa，平均114MPa，達到火成巖類建筑用石料飽和抗壓強度大于80MPa 的質量指標，巖礦石抗壓性能較好，均為硬質巖石。

花崗巖礦石放射性內照指數IRa最大值為0.40，外照射指數Iγ最大值為0.80，礦區建筑用花崗巖的放射性指標已滿足建筑主體材料指標要求，其產銷和使用范圍不受限制，礦山在開采礦石過程中不會對采礦人員及周邊環境造成大的放射性影響。

3 綜合利用

3.1 礦區內共（伴）生礦產綜合評價

根據成礦地質條件和礦床的成因類型，礦區可能形成的共（伴生）礦產包括陶瓷用花崗巖、離子吸附型稀土礦、建設用砂，并采集相應的樣品進行分析測試。

取花崗巖礦石進行光譜半定量全分析，分析結果本區礦石微量元素含錳、鈦、鈹、砷、硼、鋯、錫、鎵、鈮、鉬、礬、銅、鋅、鎳、鈷、鉻、鍶、鋇等元素含量極微，無綜合利用價值。

另外新建礦山必須嚴格要求按綠色礦山標準進行建礦，要求按照減量化、資源化、再利用的原則，綜合開發利用共伴生礦產資源，科學合理利用廢石、尾礦等固體廢棄物及選礦廢水。因此，本次核實對礦區內建筑用花崗巖礦上部覆蓋層進行綜合評價。

3.2 覆蓋層產出特征

根據地質勘查結果，建筑用花崗巖礦體上部覆蓋層自上而下可分為第四系殘坡積層、全風化花崗巖層、半風化花崗巖層三層。

第四系殘坡積層：土黃—淺紫紅色，主要成分為砂、粘土、少量礫石及植物根系等，鉆孔揭露厚度為1.5～8m 之間，現采空區揭露厚度為0.5～3m 之間，平均厚度約3.2m。該層厚度不大，含砂率較低，可預留作為礦山地質環境保護與土地復墾的土壤資源。

全風化花崗巖層：灰—灰黃色，局部淺肉紅—淺紫紅色，巖石已強烈風化呈半巖半土狀，結構松散，主要由粘土、石英和少量長石、云母等組成；鉆孔揭露厚度為10～30m之間，現采空區揭露厚度為10～38m之間，平均厚度約19.5m。

半風化花崗巖層：以灰色、褐黃色為主，局部淺肉紅—灰白色，巖石風化較強烈，巖體稍破碎，節理裂隙稍發育，敲擊后易破碎，巖石具似斑狀結構，塊狀構造；主要由長石類、石英、云母等組成；鉆孔揭露厚度為1.5～12m 之間，現采空區揭露厚度為1.5～22m 之間，平均厚度約11m。

3.3 全風化花崗巖綜合評價

全風化花崗巖含砂層即礦區范圍內建筑用花崗巖礦體上覆蓋層中的全風化花崗巖層，其受地質界線及礦區范圍限制，礦體平面上呈不規則多邊形，空間上整體呈似層狀多邊體，東西向長700～1000m，南北向寬150～610m，賦存標高190～30m，厚度10～40m，平均厚度約20m，埋深0～5m，向四周延伸至礦區外。

含砂層邊界由地質界線、礦區邊界及開采邊坡限定，頂板為第四系殘坡積層，底板為半風化花崗巖層。

全風化花崗巖含砂層呈灰—灰黃色，局部淺肉紅—淺紫紅色，巖石已強烈風化呈半巖半土狀，結構松散，主要由粘土、石英和少量長石、云母等組成；長石多高嶺土化，呈土狀產出；石英顆粒中—細粒他形粒狀，粒徑多介于0.15～3.5mm。

對全風化花崗巖采集相應的樣品進行分析測試，具體情況如下：

陶瓷用花崗巖樣品分析結果：在全風化花崗巖層洗砂后沉淀土中采集的化學分析測試結果中，Al2O3達到陶瓷用砂質高嶺土的要求，但樣品Fe2O3TiO2含量超出陶瓷用砂質高嶺土（＜2%）的范圍，未達到陶瓷用花崗巖的綜合利用要求。

離子吸附型稀土礦樣品分析結果：礦區采集的全風化花崗巖樣全相稀土總量平均0.025%，低于稀土礦的邊界品位0.05%，未能達到稀土礦回收綜合利用要求。

建設用砂評價：對全風化花崗巖層山砂原樣進行了顆粒級配、含泥量、泥塊含量、有害物質含量、表觀密度、松散堆積密度、孔隙率、吸水率、堅固性、壓碎指標、放射性等試驗，由于原砂樣品含泥量較高，不符合國家建設用砂標準。因此對全風化花崗巖層經初步淘洗后的山砂樣及進一步加工、淘洗后的山砂樣進行了建設用砂評價。

全風化花崗巖層經初步淘洗后的山砂樣評價：根據1、2、3區標準值判斷，全風化花崗巖顆粒級配均在1區標準區范圍內，根據細度模數判斷，全風化花崗巖層樣品為粗砂、中砂；含泥量1.2%～1.6%，平均值1.4%，泥塊含量1.5%～2.0%，平均值1.7%，符合天然砂含泥量、泥塊含量標準；有害物質云母含量為0.0%～0.1%、輕物質含量0.0%、有機物含量合格、硫化物及硫酸鹽含量小于0.1L%，符合有害物質要求；表觀密度均為2630kg/m3；松散堆積密度1462～1470kg/m3；孔隙率44%。符合天然砂表觀密度、松散堆積密度、孔隙率要求；全風化花崗巖層的單級最大壓碎指標均不符合建設用砂中單級最大壓碎指標不大于30%的要求。因此礦區初步淘洗后山砂樣不符合建設用砂的要求，需進一步淘洗等洗砂加工。

進一步加工、淘洗后的全風化花崗巖層山砂樣評價：根據天然砂1、2、3區標準值判斷，砂樣的顆粒級配在1區標準區范圍內，根據細度模數判斷，均為粗砂；含泥量3.0%，泥塊含量0.5%，符合天然砂含泥量、泥塊含量標準；云母含量0.3%，輕物質含量0.0%，有機物含量合格，硫化物及硫酸鹽含量0.1L%，符合有害物質要求；表觀密度2620kg/m3；松散堆積密度1470kg/m3；孔隙率44%。表觀密度、松散堆積密度和孔隙率均符合要求；砂樣單級最大質量損失30%，符合Ⅲ類的單級最大壓碎指標不大于30%的要求。礦區全風化花崗巖層經進一步加工、淘洗的砂樣符合建設用砂的要求，屬天然砂1區級配區，級配類別為Ⅲ類。

經實驗室和礦山的現場砂生產試驗測定，全風化花崗巖砂樣的含砂率為35%。放射性內照指數IRa最大為0.3，外照射指數Iγ最大為0.6。可作為建筑主體材料和A類裝修材料，其產銷和使用范圍不受限制，采剝時對采礦人員及周邊環境放射性影響很小。

全風化花崗巖層綜合評價結果：

（1）全風化花崗巖層未能達到陶瓷用花崗巖和稀土回收的綜合利用要求。

（2）全風化花崗巖層初步淘洗后山砂不符合建設用砂的要求，需進行淘洗等洗砂加工。

（3）經進一步加工、淘洗的全風化花崗巖砂樣，總體上各項指標的平均值符合建設用砂標準，天然砂級配區屬1區，級配類別為Ⅲ類。