廣東省云浮市觀音山礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因淺析

詹承淮

(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊，廣東 肇慶 526020)

0 引言

觀音山礦區(qū)位于云浮市東北部約33 km處，是廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊近幾年新發(fā)現(xiàn)的一個大型建筑用花崗巖礦。礦區(qū)通過開展資源儲量核實工作，取得了可喜的成果，這對于臨近地區(qū)開發(fā)相似類型礦床具有參考意義，可以加快促進當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1-第四系；2-泥盆系春灣組；3-泥盆系老虎坳組；4-寒武系高灘組；5-寒武系牛角河組6-新元古界中部大紺山組；7-早石炭世二長花崗巖；8-晚志留世二長花崗巖；9-實測斷層及編號；10-實、推測地質(zhì)界線；11-不整合接觸界線；12-地層產(chǎn)狀；13-水系；14-礦區(qū)范圍

區(qū)域范圍內(nèi)出露地層從老到新有新元古界中期、寒武系、泥盆系和第四系。礦區(qū)地處華南褶皺系云開隆起帶與粵中拗陷之交匯部位，位于吳川-四會深斷裂帶之中，云浮大紺山背斜北東傾伏端。區(qū)域內(nèi)斷裂發(fā)育，主要由一系列斷裂組成，以北東向構(gòu)造為主，東西向斷裂零星分布[2]。區(qū)內(nèi)的巖漿巖分布較廣，以侵入巖為主，呈巖基狀產(chǎn)出。巖性以黑云母花崗巖、二長花崗巖、片麻狀花崗巖為主。侵入時代為晚志留世(ηγS3)和早石炭世(ηγπC1)。該礦區(qū)就位于晚志留世(ηγS3)大尖巖體之中。大尖巖體呈一長軸南北走向長的拉長橢圓體，巖體的延伸方向與構(gòu)造線相吻合，地表風化極為強烈，地表多為浮土掩蓋。該巖體巖性主要為片麻狀巨(環(huán))斑黑云二長花崗巖，巖漿巖呈巖基面狀大面積分布。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露第四系(Q)，除局部山溝出現(xiàn)基巖外，全礦區(qū)均有分布。殘坡積層(Qedl)，除局部山溝出現(xiàn)基巖外，全礦區(qū)均有分布，巖性為黃褐色砂質(zhì)粘土，厚度一般為0.5～13.8 m，呈松散土體結(jié)構(gòu)，工程物理力學(xué)性質(zhì)較差，遇水易軟化崩解，穩(wěn)固性差。

2.2 構(gòu)造

據(jù)1:5萬悅城幅區(qū)域地質(zhì)資料，大洞斷裂、九八圩斷裂斜穿礦區(qū)，使得礦區(qū)內(nèi)的巖石具有不同程度的片理化現(xiàn)象，并伴有較普遍的綠泥石化現(xiàn)象，裂隙、節(jié)理較發(fā)育。通過鉆孔揭露顯示，于礦區(qū)發(fā)現(xiàn)一條北東向糜棱巖(化)帶，分布在礦區(qū)西南部及北部少量地段，沿北東向延伸約200～791 m，寬為2～69 m，主要由糜棱巖化花崗巖組成，礦物成分主要為石英、長石及少量黑色礦物，石英呈壓扁拉長定向排列，長石多呈眼球狀。巖石裂隙較發(fā)育。糜棱巖(化)帶傾向95°～125°，傾角15°～35°。

此外，礦區(qū)內(nèi)花崗巖見有三組節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀分別為320°∠55°、110°～130°∠30°～50°、46°∠50°，節(jié)理面較平直，規(guī)模不大，間距多大于1.0 m，巖心節(jié)理面結(jié)合較緊密，局部略張開，其寬度小于1 mm。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)出露巖漿巖為晚志留世花崗巖(ηγS3)，為大尖巖體的一部分，呈巖基狀產(chǎn)出，全礦區(qū)均有分布，巖性主要為中粗粒似斑狀二長花崗巖，少量為細粒黑云母花崗巖。局部受動力變質(zhì)作用及區(qū)域變質(zhì)作用，變質(zhì)為糜棱巖化花崗巖、糜棱巖和絹云巖化花崗巖。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖由于受到風化作用，從上而下大致可分為全風化花崗巖、中風化花崗巖、微(未)風化花崗巖。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體地質(zhì)特征

礦體賦存于晚志留世時期侵入的花崗巖(ηγS3)之中，礦石巖性主要為中粗粒似斑狀二長花崗巖，少量為細粒黑云母花崗巖。

據(jù)鉆孔揭露顯示，礦體被殘坡積層、全風化巖和中風化巖層所覆蓋。礦體的分布范圍、規(guī)模受擬設(shè)礦區(qū)范圍限制，平面上呈不規(guī)則多邊形，礦體南北長度為2 526 m，東西呈中間窄兩頭寬形態(tài)，寬度最大為1 360 m；空間上，礦體近似底面起伏不平的倒梯形體。礦體厚度與地形呈正相關(guān)，礦區(qū)南部礦體厚度較北部礦體大，中部礦體厚度相對較小，礦體厚度最大為339.33 m(ZK102西側(cè))，礦體厚度最小為礦區(qū)東北部17.5 m(SZK506東側(cè))，礦體規(guī)模屬大型。

礦區(qū)內(nèi)為單礦體，礦體埋深介于7.32～115.9 m，平均33.62 m。礦體頂界隨地形變化而變化，礦體出露標高介于503.86～150 m。根據(jù)擬設(shè)礦區(qū)54個鉆孔揭露顯示，礦體內(nèi)共圈定了8層夾石，主要分布于礦區(qū)的中南部，0～11號勘探線礦體中，巖性主要為綠泥石化花崗巖及糜棱巖化花崗巖，其原巖成分均為花崗巖。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦物組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造

野外觀察及巖礦鑒定表明，礦石類型較為單一，礦石主要為中粗粒似斑狀二長花崗巖，局部有少量的細粒黑云母花崗巖。

中粗粒似斑狀二長花崗巖：呈灰白色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為鉀長石35%～41%，斜長石23%～30%，石英27%～30%，黑云母1%～5%、白云母3%～7%，其它次要礦物磷灰石、綠簾石、鋯石等微量。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，礦石屬天然塊狀原生礦石。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石基本化學(xué)分析表明，礦石成份以SiO2及Al2O3為主，SiO2為74.86%～76.06%，Al2O3為12.53%～13.32%，另含有少量K2O 和Na2O(見表1)。

表1 礦石化學(xué)分析結(jié)果表 %

3.2.3 礦石物理力學(xué)性質(zhì)

1)礦石飽和抗壓強度。根據(jù)工業(yè)指標要求并結(jié)合鉆孔地質(zhì)編錄資料，此次核實工作采集的274件樣品中有188件屬于礦石飽和抗壓樣。其中：171件樣品飽和抗壓強度大于80 MPa，最低為80.4 MPa，最高為168.8 MPa，平均101.7 MPa，抗壓強度變化系數(shù)為15.96%；17件樣品飽和抗壓強度小于80 MPa，最低為16.0 MPa，最高為77.9 MPa，平均44.9 MPa。

實驗測試結(jié)果表明，礦石飽和抗壓強度由淺到深雖然有所波動，但變化不大，且均大于花崗巖礦石飽和抗壓強度最低工業(yè)指標(80 MPa)，滿足建筑用碎石質(zhì)量指標要求。個別飽和抗壓強度小于80 MPa是由于裂隙破壞或礦物成分分布不均導(dǎo)致的，且均未達到夾石剔除厚度(2 m)，為保證礦體的完整性，故在圈定礦體時未作剔除。

2)礦石體重。礦石體重2.59～2.62 g/cm3，平均2.60 g/cm3(見表2)。

表2 礦石體重測試結(jié)果表

3)礦石壓碎性、堅固性指標。礦石破碎成碎石的壓碎指標為9%～10%，平均值為9.5%，堅固性指標為1%；根據(jù)礦區(qū)內(nèi)礦石的密度及堅硬程度，按《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范建筑用石料類》DZ/T 0341-2020，礦石壓碎性指標達到I類碎石壓碎指標要求(≤10%)，礦石屬I類建筑用碎石料。

4)礦石放射性特征。在礦區(qū)不同鉆孔不同深度范圍采集了4組礦石放射性檢測樣品。經(jīng)放射性檢測，其內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.8～1.0；外照射指數(shù)Iγ為0.8～1.0，根據(jù)《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2010)標準，礦石可作為建筑主體材料和A類裝飾裝修材料，其產(chǎn)銷和使用范圍不受限制(見表3)。

表3 礦石放射性分析結(jié)果表

3.2.4 礦石堿集料反應(yīng)特征

通過對鉆孔里采集的6組礦石樣進行巖相法堿活性鑒定，結(jié)果表明礦石中長石主要為半自形板狀，可見雙晶，可見蝕變現(xiàn)象，不具堿活性；石英為它形粒狀，5%～10%為嚴重波狀消光石英，為堿硅活性礦物；云母為片狀，普遍發(fā)生次生蝕變，不具有堿活性，結(jié)論是送檢的礦石樣品含有堿硅活性礦物，不含有堿碳酸鹽活性礦物。因此，于礦區(qū)內(nèi)采集了6組樣品進行堿集料反應(yīng)試驗，試驗結(jié)果顯示試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在14天膨脹率介于0.06%～0.07%，無潛在堿-硅酸反應(yīng)危害，均符合建筑用碎石料要求。

3.3 覆蓋層和夾石特征

3.3.1 覆蓋層特征

礦體被殘坡積層和全～中風化花崗巖所覆蓋，覆蓋層厚度為7.32～115.9 m，平均33.62 m，厚度分布不均。

殘坡積層：除山溝出露少量新鮮基巖外，礦區(qū)內(nèi)均見有殘坡積層。巖性為砂質(zhì)粘土，一般沿山坡相對較薄，而谷地與山腳相對較厚。

全風化花崗巖：遍布全區(qū)，該層巖石風化強烈，長石已基本風化為粘土質(zhì)或高嶺土化，原巖結(jié)構(gòu)不清晰。據(jù)鉆孔揭露，厚0.75～50.44 m，平均16.63 m，山脊和山坡相對較厚，而山腳和溝谷地帶相對較薄。

中風化花崗巖：均勻分布于全礦區(qū)，與上覆全風化花崗巖呈漸變過渡關(guān)系，其巖性主要為中粗粒似斑狀二長花崗巖，少量為細粒黑云母花崗巖，礦物成分主要為長石、石英，少量黑云母和白云母。據(jù)鉆孔揭露，中風化花崗巖層厚度為1.49～109.1 m，平均16.22 m。據(jù)61個中風化花崗巖采集樣品測試結(jié)果統(tǒng)計，其中53個樣品飽和抗壓強度低于80 MPa，介于10.0～75.9 MPa，平均45.3 MPa，變化系數(shù)為42.60%；8個樣品飽和抗壓強度高于80 MPa，主要原因是由于礦物成分布不均導(dǎo)致的，且均未達到礦石的最小可采厚度(3 m)。中風化花崗巖的體重為2.44～2.56 g/cm3，平均2.53 g/cm3。中風化花崗巖巖土結(jié)構(gòu)一般，巖體質(zhì)量中等～良好，巖體穩(wěn)定性中等～良好。

3.3.2 夾石特征

礦體內(nèi)共圈定了8層夾石，主要分布于礦區(qū)的中南部，0～11號勘探線礦體中，巖性主要為綠泥石化花崗巖及糜棱巖化花崗巖，其原巖成分均為花崗巖。

根據(jù)工業(yè)指標要求，圈定的礦體內(nèi)夾石有兩種類型，一種為綠泥石化花崗巖，分布在0線，形態(tài)為透鏡體，主要原因是巖石裂隙發(fā)育和礦物組成差異造成飽和抗壓強度不足且達到了夾石剔除厚度圈定的夾石；另一種為糜棱巖化花崗巖，分布在0～11線，形態(tài)為似層狀，強糜棱巖化花崗巖由于礦物定向排列，呈片狀，巖芯整體破碎，且?guī)r芯表面多具綠泥石化現(xiàn)象，蝕變較強；而個別弱糜棱巖化花崗巖由于呈弱定向排列，礦物因重結(jié)晶而使巖石本身抗壓強度增強，蝕變也較弱，其飽和抗壓強度達到建筑用花崗巖的一般要求。

4 礦床成因

通過類比余長發(fā)等在《粵西大金山花崗巖體地球化學(xué)特征及及巖石成因探討》[3]一文的研究成果，結(jié)合該礦區(qū)的地質(zhì)特征，總結(jié)出該礦床的成因。

4.1 區(qū)域背景類似

礦區(qū)與大金山礦區(qū)均地處華南褶皺系云開隆起帶與粵中拗陷之交匯部位，兩者均位于云浮市北部地區(qū)，屬于鄰近礦區(qū)。該地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，區(qū)內(nèi)出露的巖體表現(xiàn)出多旋回、多期次的特點。

4.2 巖性特征類似

該礦區(qū)的巖性主要為中粗粒似斑狀二長花崗巖，局部有少量的細粒黑云母花崗巖，據(jù)表1可知，該巖性組合的SiO2含量為74.86%～76.06%，顯著高于世界花崗巖的平均值69.26%～71.63%，全堿含量(K2O+Na2O)為6.11%～7.94%，均具有高硅、高鋁、富堿、貧鎂鈣等特征，這與大金山的兩個花崗巖巖性組合高度類似。

4.3 礦床成因總結(jié)

通過類比，該礦區(qū)與大金山礦區(qū)所處區(qū)域背景及巖性特征高度相似，因此根據(jù)大金山礦區(qū)的研究成果，總結(jié)出該礦區(qū)的花崗巖成因為：該礦區(qū)花崗巖體高鉀鈣堿性系列，巖石具有高硅、高鋁、富堿、貧鎂鈣等特征，在晚志留世(ηγS3)巖漿經(jīng)侵入作用冷卻凝固結(jié)晶成巖，經(jīng)后期構(gòu)造運動與老地層整體抬升或剝蝕至(近)地表，成為可開發(fā)利用的建筑用花崗巖礦石。

5 結(jié)語

1)礦床賦存于晚志留世(ηγS3)大尖巖體之中，礦石巖性為中粗粒似斑狀二長花崗巖。

2)通過對礦石質(zhì)量的分析測試，均符合建筑用花崗巖相關(guān)規(guī)范要求。

3)通過類比鄰近礦區(qū)的研究成果，總結(jié)出礦床的主要成因為早期巖漿經(jīng)侵入作用冷卻凝固結(jié)晶成巖，后期構(gòu)造運動與老地層整體抬升或剝蝕至(近)地表，成為可開發(fā)利用的建筑用花崗巖礦石。