賀州市平桂區(qū)高樂(lè)大理巖礦地質(zhì)特征分析

魏小昭，李 志

(1.廣西賀州市礦業(yè)投資集團(tuán)有限公司，廣西 賀州 542800；2.廣東省地球物理探礦大隊(duì)，廣東 廣州 510800)

大理巖憑借優(yōu)異獨(dú)特的物化性質(zhì)，已經(jīng)成為應(yīng)用最廣的非金屬礦物材料之一。我國(guó)擁有豐富且優(yōu)質(zhì)的大理巖資源以及廣闊的消費(fèi)市場(chǎng)，特別是在中國(guó)一東盟自由貿(mào)易區(qū)建設(shè)的推動(dòng)下，我國(guó)與東盟國(guó)家石材貿(mào)易發(fā)展前景廣闊。賀州市作為廣西碳酸鈣石材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行區(qū)，正進(jìn)一步打造我國(guó)與東盟石材合作的權(quán)威展會(huì)和窗口。賀州位于南嶺成礦帶南西緣，在平桂區(qū)望高鎮(zhèn)至黃田鎮(zhèn)之間分布著大量的大理石礦山及加工企業(yè)[1]，石材—碳酸鈣產(chǎn)業(yè)已成為賀州市的經(jīng)濟(jì)支柱。本文通過(guò)對(duì)高樂(lè)大理巖礦地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量、加工技術(shù)等進(jìn)行分析研究[2]，為礦山后續(xù)的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于賀州市平桂區(qū)，區(qū)域大地構(gòu)造屬南華活動(dòng)帶的贛湘粵拗陷帶中，礦區(qū)所處位置為大瑤山陸緣沉降帶，位于姑婆山花崗巖體南端接觸帶上(圖1)。區(qū)內(nèi)北部為巖漿巖，南部為沉積巖，接觸帶上礦化(大理巖化)較為明顯，變形變質(zhì)與巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn) [2] 修改)

區(qū)域內(nèi)出露地層主要有泥盆系、石炭系、三疊系、侏羅系、古近系—新近系和第四系[3-4]，中、上泥盆統(tǒng)主要分布于姑婆山花崗巖體的西面，地層為信都組、唐家灣組、桂林組、東村組、額頭村組；石炭系主要分布于鐘山向斜核部，侏羅系和古近系—新近系分別見(jiàn)于西灣向斜和洞心向斜，古近系—新近系為邕寧群，第四系全新統(tǒng)和更新統(tǒng)主要分布在研究區(qū)南部賀州市城區(qū)一帶。

區(qū)域構(gòu)造較復(fù)雜，北西、北東、南北、東西等方向的構(gòu)造帶均有發(fā)育，并多交織在一起，組成區(qū)內(nèi)復(fù)雜的構(gòu)造格架。其中北西向構(gòu)造帶幾乎貫穿本區(qū)域，主斷裂走向330°，傾向南西，長(zhǎng)度約15.5km，主斷裂旁次生斷裂發(fā)育，南面分布著數(shù)條次生斷裂與北東向斷裂交匯呈網(wǎng)狀；北東向構(gòu)造帶走向40°，傾向南東，斷裂長(zhǎng)度均大于5km，且所有斷裂都延伸至姑婆山花崗巖巖體中；南北向構(gòu)造帶長(zhǎng)度基本在5km 左右，東西向構(gòu)造帶長(zhǎng)度3 ～5km 不等。

區(qū)域巖漿活動(dòng)總體強(qiáng)烈，以中酸性巖漿侵入為主，主要分布于礦區(qū)北東部的中晚侏羅世及白堊世姑婆山花崗巖體。巖體接觸變質(zhì)作用十分強(qiáng)烈[5-6]，而與成礦關(guān)系最密切是矽卡巖化和大理石化，主要表現(xiàn)為中、上泥盆統(tǒng)較純的碳酸鹽巖發(fā)生熱變質(zhì)作用，形成了姑婆山南西接觸帶上廣泛發(fā)育的大理石化帶，屬于南嶺地區(qū)重要成礦區(qū)，構(gòu)成了廣西乃至華南地區(qū)占有重要地位的重質(zhì)碳酸鈣與飾面石材資源基地[7]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層為上泥盆統(tǒng)桂林組(D3g)以及第四系全新統(tǒng)(Qh)(圖2)。上泥盆統(tǒng)桂林組地層基本覆蓋整個(gè)礦區(qū)，巖層總體呈NW 向展布，傾向160°～250°，傾角為20°～30°；出露長(zhǎng) 度約1500m，寬度約1300m，厚度245 ～550m。巖性主要為灰色—灰白—白色大理巖，局部夾灰黑色大理巖，細(xì)—中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由于礦物重結(jié)晶作用，原始層理已基本消失，除少部分仍保留原始層理外，其余均為縫合線構(gòu)造。該層為重質(zhì)碳酸鈣用大理巖及飾面用大理巖的主要含礦層位。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)圖

第四系全新統(tǒng)：零星分布于礦區(qū)內(nèi)平緩低洼地帶，有坡積層、殘積層和人工堆積層。主要成分為粘土和亞粘土及礦山開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的廢石、廢料、石粉堆積體等，厚度一般0 ～3.0m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)位于西灣向斜北東翼，區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育較為簡(jiǎn)單，為一單斜構(gòu)造，巖層傾向160°～250°，傾角為20°～30°。未發(fā)現(xiàn)具規(guī)模的斷層，受區(qū)域構(gòu)造的影響，區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向及北西向兩組節(jié)理，但分布不均；順層節(jié)理較發(fā)育，影響了巖石的完整性。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)范圍內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖大面積出露，僅在中部以及北部發(fā)育花崗斑巖脈，呈近東西向穿插于大理巖地層中。北部花崗斑巖脈貫穿整個(gè)礦區(qū)，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約550m，寬約10m，產(chǎn)狀340°～350°∠65°～85°；中部花崗斑巖脈規(guī)模較小，出露長(zhǎng)度約500m，厚度約2 ～5m，傾向335°～350°，傾角70°～85°，深部有分叉現(xiàn)象 ；巖脈呈侵入接觸，與大理巖界線清晰。

2.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)巖石全部變質(zhì)為大理巖，原巖為深灰色中厚層狀泥晶灰?guī)r、粒屑微晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r[8]，因早白堊世巖漿侵入發(fā)生強(qiáng)烈接觸變質(zhì)作用[9]，在接觸帶附近灰?guī)r變質(zhì)成大理巖，越靠近巖體，大理巖化具增強(qiáng)趨勢(shì)，以灰白—白色大理巖為主，具細(xì)—中粗粒變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

本礦床賦存于上泥盆統(tǒng)桂林組中，礦體形態(tài)大致呈似層狀。根據(jù)礦體完整程度分析，在重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦體內(nèi)(Ⅰ號(hào)區(qū)域)圈定了能夠滿足飾面石材開(kāi)采要求的區(qū)域作為“賀州白”石材礦開(kāi)采區(qū)(Ⅱ號(hào)區(qū)域)。

重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦體：分布區(qū)位于礦區(qū)北部、西南部、東南角，呈中厚層產(chǎn)出，總體走向北西—南東，傾向160°～250°，傾角為20°～30°。夾層將礦體分為兩個(gè)礦層(Ⅰ-ZG1、Ⅰ-ZG2)，Ⅰ-ZG1礦層出露于礦區(qū)北部及西南部，長(zhǎng)約550m，寬20 ～520m，厚度245 ～550m；Ⅰ-ZG2 號(hào)礦層出露于礦區(qū)南部東南角，長(zhǎng)約200m,寬約300m，受礦權(quán)范圍的影響，Ⅰ-ZG2 號(hào)礦層厚度僅50m。

飾面用大理巖礦體：是從重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦體中圈定出來(lái)的完整性較高的一部分礦體，分布在礦區(qū)南部采區(qū)的中部，呈中厚層產(chǎn)出，平面形態(tài)上總體呈北東向展布，礦體產(chǎn)狀與重鈣用大理巖礦一致。礦體長(zhǎng)約460m，寬110 ～350m，厚度160 ～270m。

礦體夾石主要為灰色—灰黑色大理巖以及礦區(qū)北部灰綠色花崗斑巖巖脈。大理巖夾層在礦區(qū)內(nèi)基本穩(wěn)定，呈近南北向貫穿于礦區(qū)，呈灰—灰黑色，偶見(jiàn)淺灰色條帶，細(xì)粒自形變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。CaO 平均含量54.05%，但白度低于80，不能滿足重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦的要求。花崗斑巖脈呈近東西向侵入桂林組地層中，與大理巖界線清晰。

3.2 節(jié)理裂隙及荒料率

3.2.1 節(jié)理裂隙發(fā)育情況

受區(qū)域構(gòu)造影響，礦區(qū)內(nèi)巖層節(jié)理裂隙較為發(fā)育。飾面石材礦開(kāi)采區(qū)主要發(fā)育有北東向和北西向兩組裂隙，構(gòu)成“X”型節(jié)理。節(jié)理連續(xù)性一般，其內(nèi)有厚1~3mm 的鐵泥質(zhì)物、硅質(zhì)物等充填，節(jié)理線密度為0~3 條/m。雖然節(jié)理規(guī)模較小，連通性差，但影響了礦體的荒料率及荒料的規(guī)格。

3.2.2 荒料率

在礦床內(nèi)根據(jù)節(jié)理、裂隙、層理面、色斑、色線不同發(fā)育程度，在礦區(qū)內(nèi)選擇13 個(gè)區(qū)域進(jìn)行荒料率統(tǒng)計(jì)，體圖解荒料率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 體圖解荒料率測(cè)定結(jié)果表

通過(guò)節(jié)理裂隙和體圖解荒料率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定體圖解荒料率大于18%的區(qū)域?yàn)槭拈_(kāi)采區(qū)，體圖解荒料率平均值為23.00%。根據(jù)礦山近三年實(shí)際開(kāi)采統(tǒng)計(jì)，平均生產(chǎn)荒料率為24.69%，說(shuō)明體圖解荒料率與生產(chǎn)荒料率基本吻合，體圖解荒料率統(tǒng)計(jì)值可以指導(dǎo)飾面石材礦山開(kāi)采規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦石礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要由方解石組成，含少量絹云母、高嶺石，顏色呈灰白—白色。粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造為主，條帶狀、紋層狀構(gòu)造次之。

3.3.2 礦石的化學(xué)成分及白度

經(jīng)基本分析及組合分析統(tǒng)計(jì)(表2)，Ⅰ-ZG1 礦體礦石CaO 含量平均55.05%，白度平均92.1；Ⅰ-ZG2其CaO 含量平均54.49%，白度平均90.5。CaO 含量總平均55.04%，白度平均92.0。礦石質(zhì)量滿足一般重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦工業(yè)指標(biāo)質(zhì)量要求[13]。

從表2各組分含量及白度變化范圍中可以看出，CaO 含量穩(wěn)定，變化幅度??；MgO 含量與礦石中的白云質(zhì)含量有關(guān)，F(xiàn)e2O3含量高低與礦石中黃鐵礦及沿裂隙充填的鐵質(zhì)細(xì)脈有關(guān)，A.I.R 含量除受礦石中黃鐵礦及裂隙充填物的影響外，還受硅化的控制，硅化強(qiáng)則A.I.R 含量高。

表2 礦石化學(xué)組分及白度變化統(tǒng)計(jì)表

3.3.3 礦石的物理性能及放射性

在石材Ⅱ-SM 礦體的不同部位采集具代表性物性樣品，進(jìn)行物理性能測(cè)試。礦石的水飽和壓縮強(qiáng)度59.0 ～78.9MPa，平均64MPa；干燥壓縮強(qiáng)度40.1 ～81.8MPa，平均63.7MPa；水飽和彎曲強(qiáng)度平均為9.3MPa，干燥彎曲強(qiáng)度平均為10.6MPa，吸水率平均為0.10%，耐磨性平均為10(1/cm3)，均滿足飾面用大理石礦物理性能一般要求。礦石內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.03 ～0.04，外照射指數(shù)Iγ為0.05，放射性水平低，能夠滿足A 類裝飾裝修材料要求，產(chǎn)銷與使用范圍不受限制。

3.3.4 礦石類型及石材品種

根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征，礦石類型為灰白—白色細(xì)—中粗粒大理巖。按工業(yè)用途，分為重質(zhì)碳酸鈣用大理巖和飾面石材用大理巖礦。

礦區(qū)飾面用大理巖礦只有一種石材品種，為“賀州白”(圖3)，礦石主體為灰白色，次為白色，具淺灰色條紋狀，條紋疏密不等，密者經(jīng)加工磨光后為白底具暗紋大理石，疏者經(jīng)加工磨光后為白色大理石。裝飾性能良好，效果顯示高雅、大方，是優(yōu)異的飾面石材品種。

圖3 “賀州白”基本樣及標(biāo)準(zhǔn)樣

4 礦石加工技術(shù)性能

研究區(qū)礦山生產(chǎn)已多年，目前礦山南部以開(kāi)采飾面用大理石荒料為主，北部及北西部以生產(chǎn)粉體用塊礦為主。飾面用大理巖礦采用繩鋸方法分離荒料，荒料加工使用龍門切割機(jī)或多片組合切割機(jī)進(jìn)行切割，板材使用金剛石磨盤(pán)的多頭式連續(xù)磨拋機(jī)進(jìn)行粗磨、細(xì)磨及拋光，全自動(dòng)橋式切邊機(jī)進(jìn)行裁切，最終生產(chǎn)出各種規(guī)格的石材產(chǎn)品。礦區(qū)開(kāi)采的飾面用大理石呈白色、灰色，致密，堅(jiān)硬，質(zhì)純，光澤度高，耐磨性較強(qiáng)，可作建筑板材之用。重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦礦石入選指標(biāo)為CaO ≥52%、白度≥85。主要加工程序?yàn)樵锨逑?、破碎、ABB 立式干磨輥磨機(jī)研磨，再根據(jù)市場(chǎng)不同的需求生產(chǎn)出325 目干粉及各種粒級(jí)的超細(xì)微粉。

5 礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1 成礦控礦因素

(1)地層、巖性控制控礦。

區(qū)內(nèi)大理巖礦體嚴(yán)格受層位控制，賦存于特定層位桂林組和特定的巖性段灰?guī)r中，大理巖礦的物質(zhì)成分與原生碳酸鹽巖基本相似，而且礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造也具有繼承性和因果關(guān)系，區(qū)域內(nèi)礦體多呈厚層狀、塊狀展布，范圍較廣，規(guī)模較大。

(2)巖漿巖控礦。

大理巖礦體產(chǎn)于巖漿巖的外接觸帶西南部附近約3km 范圍內(nèi)，姑婆山花崗巖體呈巖基侵入于上泥盆統(tǒng)桂林組灰?guī)r中，接觸界線呈不規(guī)則狀，為成礦提供了熱源，方解石經(jīng)熱液變質(zhì)重結(jié)晶形成大理巖礦。

5.2 礦床成因

由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，侵入巖的入侵，原巖(桂林組灰?guī)r)侵入巖熱流帶來(lái)的熱力作用下，碳酸鹽巖在一定的范圍內(nèi)發(fā)生蝕變，距巖體越近，變質(zhì)程度越高，近花崗巖體的方解石已全部重結(jié)晶，使原巖為石灰?guī)r的母巖在熱力作用下產(chǎn)生重結(jié)晶，形成了大理巖，鏡下具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，屬典型的碳酸鹽沉積成巖經(jīng)接觸變質(zhì)作用形成的變成型大理巖礦床。

5.3 找礦標(biāo)志

大理巖礦體的形成主要由石灰?guī)r經(jīng)接觸熱變質(zhì)重結(jié)晶而成，因此，大理巖礦的找礦標(biāo)志主要為石灰?guī)r與巖漿巖的內(nèi)接觸帶。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)位于姑婆山花崗巖體南端接觸帶上，礦床均賦存于上泥盆統(tǒng)桂林組中，礦體形態(tài)大致呈似層狀。重質(zhì)碳酸鈣用大理巖礦石有益組分含量高、白度高，雜質(zhì)含量低，是上乘的重質(zhì)碳酸鈣原料；飾面用大理巖礦石各項(xiàng)物理性能指標(biāo)滿足飾面石材一般要求，加工技術(shù)性能良好，裝飾效果顯示高雅、大方，是高檔飾面石材品種。

(2)礦床成因?yàn)樵瓗r(桂林組灰?guī)r)在巖漿作用下，近花崗巖體的方解石全部重結(jié)晶，屬典型的接觸熱變質(zhì)型大理巖礦床，大理巖礦的找礦標(biāo)志主要為灰?guī)r與巖漿巖的內(nèi)接觸帶。

(3)平桂區(qū)分布有大量的大理石礦山及加工企業(yè)，石材—碳酸鈣產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)?shù)氐陌賰|元產(chǎn)業(yè)，隨著賀州市引進(jìn)食品藥品級(jí)碳酸鈣、涂料塑料等加工新技術(shù)，將不斷補(bǔ)齊碳酸鈣上下游產(chǎn)業(yè)鏈，大力助推實(shí)現(xiàn)千億元大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。