趙顯明

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì))

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哈爾濱地區(qū)永吉陶粒板巖礦地質(zhì)特征及開發(fā)利用前景

趙顯明

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì))

摘要結(jié)合哈爾濱地區(qū)永吉陶粒板巖礦區(qū)地質(zhì)勘探資料，對(duì)該區(qū)地質(zhì)特征及礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)內(nèi)資源開發(fā)利用前景進(jìn)行了討論，對(duì)于區(qū)內(nèi)資源勘探及開發(fā)利用工作有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞陶粒板巖礦床地質(zhì)特征開發(fā)利用

永吉陶粒板巖礦床位于哈爾濱市賓縣賓州鎮(zhèn)18 km處，距哈爾濱市區(qū)65 km ，交通便利。礦區(qū)位于張廣才嶺西麓支脈，屬丘陵低山地貌，最高海拔432.20 m，礦區(qū)大部分基巖被掩蓋，覆蓋層厚0.5～4.5 m。礦區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬長(zhǎng)夏短。鑒于陶粒具有較好的市場(chǎng)前景，研究和開發(fā)陶粒板巖對(duì)于發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

1礦區(qū)地質(zhì)特征

永吉陶粒板巖礦區(qū)位于小興安嶺—松嫩地塊，濱東隆起帶的玉泉斷陷內(nèi)，地層以上古生界和中新生界為主，侵入巖為印支晚期、燕山中期巖體，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單—中等復(fù)雜。

(1)地層。古生界二疊系土門嶺組(P2t)主要巖性以灰—灰黑色泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖為主，次為斑點(diǎn)狀板巖，中—下部夾大理巖透鏡體，灰黑色泥質(zhì)板巖與深灰色粉砂質(zhì)板巖互層，局部見粉砂質(zhì)條帶，寬0.5～1 cm，變余層理發(fā)育，地層走向NE，傾向E—SE，傾角45°～55°，礦區(qū)東部土門嶺組(P2t)巖層走向近SN。第三系丁山村組(E2d)主要由湖相沉積砂礫巖、泥巖等膠結(jié)松散巖層組成，據(jù)沖溝出露厚度推測(cè)，巖層厚度大于7 m。第四系全新統(tǒng)現(xiàn)代河流堆積物(Q4)分布于現(xiàn)代河流、沖溝中，由亞黏土、亞砂土、砂、礫石等組成，為沖、洪積層，厚度大于5 m。

(2)侵入巖。礦區(qū)中部發(fā)育2條煌斑巖，呈巖脈狀穿插于土門嶺組(P2t)中，鉆孔中見1條閃長(zhǎng)玢巖，脈巖破壞了礦體的完整性。

(3)構(gòu)造。礦區(qū)位于全孝—弓棚子背斜中段南東翼，接近背斜軸部，巖層層理與板理產(chǎn)狀一致，主要由土門嶺組(P2t)厚層狀泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、含砂粉砂質(zhì)板巖夾大理巖透鏡體及少量薄層狀粉質(zhì)砂巖組成，總體呈傾向SE的單斜構(gòu)造，控制礦體的展布和規(guī)模，局部發(fā)育層間褶曲和巖石碎裂。礦區(qū)發(fā)育的永吉屯西南溝谷為NE向壓扭性斷裂，使得整個(gè)土門嶺組(P2t)地層被分割為3塊。

2礦床地質(zhì)特征

2.1礦體形態(tài)規(guī)模

永吉陶粒板巖礦床位于礦區(qū)中部，呈帶狀沿山脊東坡近SN向展布，呈單斜層狀產(chǎn)出，賦存于二疊系土門嶺組(P2t)中—上部，礦體控制南北長(zhǎng)260 m，東西平均寬278.50 m，平均厚178 m，最厚295 m。區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀傾向95°～122°,傾角40°～56°，礦體上部被第四系全新統(tǒng)殘、坡積物(Q4)覆蓋，底板為二疊系土門嶺組 (P2t)中—下部粉砂質(zhì)板巖，礦體與底板呈整合接觸關(guān)系。

2.2礦石類型

礦石自然類型為泥質(zhì)板巖和少量粉砂質(zhì)板巖，礦石呈深灰—灰黑—黑色，隱晶質(zhì)或顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，變余粉砂、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀、條帶狀(具0.5～5 mm寬的含砂、粉砂巖條帶)及致密塊狀構(gòu)造。經(jīng)薄片鑒定、X光衍射分析，礦石礦物成分主要為水云母和綠泥石(或絹云母)占43.8%～51.9%、石英21.3%～25.1%、長(zhǎng)石16.9%～20.7%、高嶺石9.9%～10.4%，其余組分(磁鐵礦、褐鐵礦、有機(jī)質(zhì)等)1%～5%。

2.3礦石質(zhì)量

區(qū)內(nèi)礦石化學(xué)組分含量變化不大，相對(duì)較穩(wěn)定，周邊陶粒板巖礦山礦石化學(xué)成分見表1、表2。

表1礦石化學(xué)成分含量

%

表2礦石成陶組分

%

2.4礦石品級(jí)

礦石工業(yè)品級(jí)是以最佳燒脹溫度(1 220 ℃)時(shí)礦石燒脹成的陶粒預(yù)測(cè)堆積密度(532 kg/m3)為準(zhǔn)，陶粒密度等級(jí)以500～600級(jí)為主。

2.5礦石燒脹性能

區(qū)內(nèi)礦石燒脹成陶粒的性能與周邊陶粒板巖礦山礦石的燒脹性能對(duì)比見表3。

表3　礦石燒脹性能

2.6板巖陶粒小試樣測(cè)試

采集礦體內(nèi)所有最佳焙燒溫度1 220 ℃時(shí)預(yù)測(cè)堆積密度400～800級(jí)的礦石燒脹性能樣品并合并為1件陶粒小試樣，物理性能測(cè)試結(jié)果見表4。

表4　普通型板巖陶粒小試樣測(cè)試結(jié)果

2.7礦石放射性特征

經(jīng)測(cè)定，礦體和圍巖的礦石放射性γ值為8～21，平均14.5，巖石γ值照射率為(1.04～2.73)×10-3μc/(kg·h)，平均照射率為1.89×10-3μc/(kg·h)。礦石放射性強(qiáng)度滿足《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2001)。

2.8礦體圍巖特征

礦體底板為粉砂質(zhì)板巖，礦體頂板巖性與礦體巖性一致，將因受詳查工作量限制而未采用探礦工程和采樣測(cè)試控制的部分礦體(泥質(zhì)板巖)劃為礦體頂板。礦體內(nèi)脈(夾)石層主要為脈巖，主要有煌斑巖、隱伏的閃長(zhǎng)玢巖、不合乎工業(yè)指標(biāo)要求的粉砂質(zhì)板巖。粉砂質(zhì)板巖、煌斑巖經(jīng)燒脹性能測(cè)試，地表巖石堆積密度在1 220 ℃時(shí)為900～1 100級(jí)，閃長(zhǎng)玢巖在1 220 ℃時(shí)呈熔融狀態(tài)(不膨脹)，并且煌斑巖、閃長(zhǎng)玢巖與礦石接觸處產(chǎn)生熱液蝕變(主要為硅化現(xiàn)象)。因此，脈巖對(duì)礦石質(zhì)量有一定的影響，粉砂質(zhì)板巖與礦石屬同沉積變質(zhì)產(chǎn)物，故對(duì)礦石質(zhì)量的影響較小。

3礦床開發(fā)利用前景

永吉陶粒板巖礦區(qū)屬低山丘陵區(qū)，海拔標(biāo)高255～432.2 m，最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高290 m，最大洪水位標(biāo)高285.00 m，礦區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，僅在礦區(qū)南東側(cè)和礦區(qū)外圍南東部有2條季節(jié)性小溪。礦體由泥質(zhì)板巖構(gòu)成，呈帶狀沿山脊東坡近SN向展布，巖石抗壓強(qiáng)度142.7 MPa，抗折強(qiáng)度24.3 MPa，露采邊坡角確定為55°，屬較好穩(wěn)定性、地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類型礦床。據(jù)估算：探求控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(332)368.78萬(wàn)t，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)量(333)331.84萬(wàn)t；建設(shè)總投資206.407 5萬(wàn)元，年銷售收入350萬(wàn)元，年銷售利潤(rùn)120萬(wàn)元，年所得稅39.6萬(wàn)元，年實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)75.8萬(wàn)元，年凈利潤(rùn)36.2萬(wàn)元，總利潤(rùn)額3 913.60萬(wàn)元，投資回收期7 a，投資利潤(rùn)率36.72%，簡(jiǎn)單投資收益率15.69%?？梢?，該礦山開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

陶粒板巖經(jīng)適當(dāng)破碎、燒脹、冷卻后可制成陶粒，具有密度低、筒壓強(qiáng)度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應(yīng)性優(yōu)異等特點(diǎn)。由于陶粒密度小，內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，且具有一定的強(qiáng)度和堅(jiān)固性，因而具有質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性等特點(diǎn)，故可將其廣泛應(yīng)用于建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等領(lǐng)域。

(收稿日期2015-08-07)

趙顯明(1967—)，男，高級(jí)工程師，150040 黑龍江省哈爾濱市香坊區(qū)健康路72號(hào)。