安徽省廖河大理石礦床地質(zhì)特征及礦石工藝性質(zhì)

徐 俊

(1.正威控股有限公司；2.安慶市漢玉石材有限公司)

目前我國石材產(chǎn)量和消耗量均位居世界第一位，出口量僅次于意大利，我國已成為世界石材生產(chǎn)、消費、出口大國，其中，大理石的產(chǎn)量和銷量均居世界首位[1]。國內(nèi)大理石礦產(chǎn)開發(fā)利用起步早，需求量大，資源日趨緊張，特別是中高檔漢白玉、彩云玉更為緊缺。因此，宿松縣廖河大理石礦的發(fā)現(xiàn)，對于促進當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展，提高當?shù)鼐用竦纳钏骄哂兄匾饔?。?jīng)過開展工作，探求的廖河大理石礦區(qū)332+333類礦石量為11 979.80萬m3，荒料量2 515.76萬m3[2]。礦區(qū)礦石質(zhì)量較好，荒料已被證明具有良好的加工技術性能，巨大的礦石資源量和良好的加工技術性能使得對該礦床進行大規(guī)模開發(fā)建設具有重要的經(jīng)濟社會意義。本研究在充分收集區(qū)域地質(zhì)、野外調(diào)查和樣品測試分析成果的基礎上，對礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征進行分析，并重點探究礦石主要工藝性質(zhì)，為合理開發(fā)利用區(qū)內(nèi)礦石資源提供可靠依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

廖河大理石礦在區(qū)域上位于揚子準地臺、淮陽臺隆、岳西臺拱西南緣，大別山南緣構造帶，地處大別山造山帶與揚子板塊、郯廬斷裂帶與襄廣斷裂復合交匯處[3]。礦區(qū)大致以桐(城)—太(湖)—破(涼)斷裂(郯廬斷裂在礦區(qū)內(nèi)的出露部分)為界，分為北西和南東兩部分，西北部出露大別山造山帶核部的中深變質(zhì)巖地層，屬于南秦嶺—大別山地層區(qū)；東南側出露晚元古代至三疊紀以海相沉積為主的沉積地層和中新生代陸相沉積地層，屬于揚子地層區(qū)，其中沿山前地帶分布有第四紀地層[4-6](圖1)。

圖1 礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 地 層

圖2 礦區(qū)及周邊地區(qū)地質(zhì)特征

1.2 構 造

礦區(qū)構造總體較簡單，褶皺構造為隘口向斜；斷裂構造與區(qū)域性構造一致，主要發(fā)育NW、NE及EW向3組。區(qū)內(nèi)所見的斷層及破碎帶對礦體的連續(xù)性造成了一定程度破壞，對礦石質(zhì)量也有一定影響。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)分布有少量煌斑巖脈及花崗斑巖脈，僅少量穿插于礦層(體)內(nèi)，因規(guī)模較小，厚度均小于夾石剔除厚度，對礦層(體)的破壞作用有限。

1.4 變質(zhì)作用

變質(zhì)巖為礦區(qū)出露最廣的巖石，除圖幅北部分布的雞公額混合花崗巖體外，其余基本為變質(zhì)巖分布區(qū)。其中以區(qū)域變質(zhì)巖為主，其次為區(qū)域混合巖以及呈帶狀分布的碎裂變質(zhì)巖。礦區(qū)出露的區(qū)域變質(zhì)巖為各類片麻巖、各類片巖、白云石大理巖和大理巖，以及石英巖、淺粒巖、變粒巖、變質(zhì)錳礦、磷灰?guī)r、變質(zhì)礫巖等，主要分布于宿松群內(nèi)，部分云英片巖、片麻巖及透鏡狀大理巖分布于大別山群橋嶺組中。白云石大理巖主要分布于宿松群大新屋組上段內(nèi)，構成了礦區(qū)飾面石材用大理石礦的賦存層位(圖2)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)礦床(體)分布嚴格受地層層位控制，本研究在礦區(qū)內(nèi)圈定了1條礦體，分為南北2個礦段，即北礦段(Ⅰ1)和南礦段(Ⅰ2)。

2.1.1 北礦段(Ⅰ1)礦體

北礦段(Ⅰ1)礦體呈層狀分布于張屋以南至上古井沖以北之間探礦權范圍內(nèi)，呈NNW向展布，礦體總體傾向E50°～120°，傾角25°～75°，多為45°～50°。礦體出露長900 m，寬550～1 000 m，剖面控制長800 m。礦體賦存標高429.9～160 m，經(jīng)鉆孔證實，其延深超過標高100 m，ZK143鉆孔控制的礦體延深標高為14 m。礦體沿走向和傾向上延伸穩(wěn)定，總體基本連續(xù)分布。礦體主要由白云石大理巖，少量灰色條帶含方解石白云石大理巖和極少量含石英白云石大理巖組成。灰色條帶含方解石白云石大理巖沿走向出露于區(qū)內(nèi)20#線南至F6斷層西側夾石下部，自南向北尖滅于20#線，出露寬0～160 m，與白云石大理巖呈漸變過渡關系。其中，走向上14#～18#線區(qū)段分布有F6斷層，該斷層切錯了礦層下部及底板圍巖，兩盤相對位移量為70～200 m，造成礦層下部及直接底板呈不連續(xù)分布。礦體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育不均勻，地表及淺部一般延深3 m，向中深部逐漸減弱，但局部節(jié)理裂隙較發(fā)育的地段，地表露頭及淺部巖石較破碎(圖3)。

圖3 18#線剖面

2.1.2 南礦段(Ⅰ2)礦體

南礦段(Ⅰ2)礦體呈層狀分布于探礦權南側、干河沖南西部探礦權范圍內(nèi)，呈NNW向展布，礦體總體傾向E50°～120°，傾角35°～55°，多為45°～50°。礦體出露長700 m，寬200～450 m，剖面控制長400 m。礦體賦存標高325～160 m，ZK61鉆孔控制延深標高為110 m，經(jīng)鉆孔證實其延深超過標高110 m。礦體下部夾石與礦體呈互層狀，夾石厚度大于礦體厚度，本研究未將夾石圈入礦體，上部礦體沿走向和傾向上延伸穩(wěn)定，連續(xù)分布好，主要由乳白色白云石大理巖組成。其中，4#～6#線區(qū)段分布有F7斷層，該斷層切錯了礦層下部及底板圍巖，兩盤相對位移量約30 m，造成礦層下部及直接底板呈不連續(xù)分布。礦體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育不均勻，地表及淺部一般延深3 m，向中深部發(fā)育逐漸減弱，巖石完整性較好。

2.2 圍巖與夾石

2.3 礦石特征

礦石由白云石大理巖、含石英白云石大理巖和含方解石白云石大理巖組成。其中，白云石大理巖所占比例較大，含石英白云石大理巖和含方解石白云石大理巖所占比例較小。

白云石大理巖礦石新鮮面為乳白—純白色，風化面為灰白色，具有微?！毩Ｗ兙ЫY構，厚層狀、致密塊狀構造。礦物成分主要為白云石(含量大于95%)，含少量石英(含量小于5%)及方解石，微量白云母。白云石為無色或白色，呈半自形—自形粒狀變晶，粒徑大小不等，一般為0.05～0.10 mm，相互緊密嵌接；石英呈粒狀他形變晶，無色透明，粒徑為0.05～0.50 mm，分布不均勻；方解石為無色或白色，呈半自形—自形粒狀變晶，粒徑為0.05～0.10 mm；白云母呈微細片狀(圖4)。礦石化學成分平均含量為CaO 28.73%，MgO 20.11%，SiO 23.67%，F(xiàn)e2O30.258%，Mn3O40.010%，Al2O30.455%，燒失量44.8%。

圖4 白云石大理巖標準樣(30 cm×30 cm)

含石英白云石大理巖礦石特征與白云石大理巖基本相同，僅石英含量稍高，一般為5%～8%，呈斑點狀及不規(guī)則條紋狀產(chǎn)出；白云石含量為90%，少量方解石，微量白云母(圖5)。礦石化學成分平均含量為CaO 28.79%，MgO 20.38%，SiO26.03%，F(xiàn)e2O30.096%，Mn3O40.011%，Al2O30.043%，燒失量35.02%。

圖5 含石英白云石大理巖標準樣(30 cm×30 cm)

含方解石白云石大理巖礦石新鮮面為灰白—青灰色，風化面為暗灰色，具有微?！毩Ｗ兙ЫY構，厚層狀、致密塊狀、條帶狀構造。礦物成分主要為白云石(含量大于93%)、方解石(含量為3%～8%)，含少量石英(含量小于5%)，微量白云母。白云石為無色或白色，呈半自形—自形粒狀變晶，粒徑大小不等，一般為0.05～0.10 mm，相互緊密嵌接；方解石呈半自形—自形粒狀變晶，粒徑大小不等，一般為0.05～0.10 mm，分布不均勻；石英呈粒狀他形變晶，無色透明，粒徑為0.05～0.50 mm，分布不均勻；方解石呈細分散狀分布于礦石中，因其含量分布極不均勻，局部較多，局部較少或無，使得礦石呈現(xiàn)灰白相間的條帶；方解石為無色或白色，呈半自形—自形粒狀變晶，粒徑為0.05～0.10 mm；白云母呈微細片狀。青灰色或淺灰色條帶主要由含方解石礦物組成(圖6)。礦石化學成分平均含量為CaO 30.13%，MgO 21.14%，SiO22.23%，F(xiàn)e2O30.094%，Mn3O40.008%，Al2O30.101%，燒失量45.66%。

圖6 含方解石白云石大理巖標準樣(30 cm×30 cm)

2.4 礦床成因及找礦標志

3 礦石物理特征及工藝性能

3.1 礦石物理特征

本研究共采集了31件礦石樣品，樣品物性參數(shù)測試數(shù)據(jù)見表1。分析表1可知：礦石加工后光澤度、抗壓強度、吸水率等參數(shù)均符合國家相關標準[7-9]。

表1 礦石物性參數(shù)

表2 廖河大理石礦床放射性比活度

3.2 礦石荒料率

本研究按照不同類型礦石共選取了12個測點對礦石節(jié)理裂隙進行測量，開展了面圖解荒料率測定。對北礦段(Ⅰ1)礦體厚層狀白云石大理巖型礦石(漢白玉)布設了5個測點，對厚層狀含石英白云石大理型巖礦石(漢白玉)布設了1個測點，對條帶狀含方解石白云石大理型巖礦石(彩云玉、青花玉)布設了4個測點，可知北礦段(Ⅰ1)平均理論圖解荒料率為23.57%。對南礦段(Ⅰ2)礦體厚層狀白云石大理型礦石(漢白玉)布設了2個測點，該礦段(Ⅰ2)平均理論圖解荒料率為23.66%。綜上分析，礦區(qū)平均理論圖解荒料率為23.59%。經(jīng)初步測量統(tǒng)計，荒料塊度為0.5～1.0 m3約占15.4%，1.0～3.0 m3約占58.3%，3.0 m3以上者約占26.3%。礦區(qū)內(nèi)以往大理石開采點有2處，即廖河(干河沖)和趙嶺，分別位于礦區(qū)北部及東南部。兩地斷續(xù)生產(chǎn)達5 a以上，但生產(chǎn)規(guī)模小，累計開采荒料約5 000 m3以上，礦山試采荒料率大于21%。

3.3 礦石加工性能與出材率

(1)漢白玉。包括厚層狀白云石大理巖和厚層狀含石英白云石大理巖2種礦石自然類型。礦石顏色純凈、單一，粒度細小、均勻，硬度適中(摩氏硬度約為4)，含石英白云石大理巖硬度略高。由漢白玉加工成的飾面石材、異形材和石雕工藝品易切割、易打磨，拋光面光澤度大于90°，出板材率平均為20 m2/m3。

(2)彩云玉、青花玉。礦石自然類型為條帶狀含方解石白云石大理巖，礦石顏色呈黑白相間的條帶狀、云彩狀，礦石粒度、硬度與漢白玉相當，也具有易切割、易打磨的特點[11]。其產(chǎn)品拋光面光澤度及板材率與漢白玉相當，出板材率平均為20 m2/m3。

4 結 論

(1)礦區(qū)內(nèi)的賦存層位為宿松群大新屋組上段，礦體呈巨厚層狀，總體呈NW向分布，傾向N，礦層(體)沿走向、傾向分布較穩(wěn)定。主要巖石類型為白云石大理巖，其原巖相當于白云巖，系化學沉積，屬淺海相或臺坪相沉積環(huán)境，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而形成大理石礦床，為典型的沉積變質(zhì)型礦床，成礦活動受地層及后期變質(zhì)作用控制。

(2)礦石礦物成分單一，分布均勻，無軟硬交錯現(xiàn)象；礦石密度適中；吸水率低，抗風化能力強；莫氏硬度較低，便于切割分離；耐磨率適中，便于打磨拋光；抗壓、抗折強度均可滿足飾面石材工業(yè)技術指標要求。礦石機械加工性能較好，加工板材厚薄均勻，切邊平直。理論荒料率和精板成材率較高，荒料塊度較大，適宜用于室內(nèi)大面積裝修，屬市場較好的石材品種。

(3)礦床開采的荒料除制作石雕工藝品和飾面石材外，邊角廢料可作混凝土骨料、建筑鋪路石料，或加工成各種重鈣填料、涂料、天然彩砂、超細粉末等，總體上礦石開發(fā)利用前景較好。

參 考 文 獻

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