王曙光，南卡俄吾，林兆豐

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，西安 710075）

“十三五”規(guī)劃提出，到2020年，全國常住人口城鎮(zhèn)化率由2015年的56%提高到60%，到2030年達(dá)到70%。2016年，我國天然石材板材產(chǎn)量10.8億m3，其中大理石板材產(chǎn)量3.5億m3，同比增長7.5%；花崗石板材產(chǎn)量7.3億m3，同比增長3.6%。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)，城鎮(zhèn)公共建筑建設(shè)量將不斷增長，推動國內(nèi)石材消費(fèi)量持續(xù)穩(wěn)定增長。作為資源依托型產(chǎn)業(yè)，在全國區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、東部地區(qū)石材資源日趨枯竭和開發(fā)成本上升的大背景下，石材產(chǎn)業(yè)布局向中西部地區(qū)逐步實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移已成必然趨勢，尋求新的資源接續(xù)地顯得尤為重要。

商洛市位于陜西省南部地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造歸屬秦嶺造山帶東段，得益于地質(zhì)歷史過程中頻繁的巖漿巖活動，該地區(qū)巖漿巖分布廣泛、發(fā)育類型多樣，既有地幔演化的深成鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖和巖漿分異噴發(fā)的火山巖，又有造山作用過程中陸殼生長的花崗巖類及火山巖，形成時(shí)代自元古代至中生代均有，以中酸性、酸性侵入巖為主，出露面積從數(shù)百平方米到數(shù)百平方千米。其中以柞水、曹坪及沙河灣中生代巖體為基礎(chǔ)，構(gòu)成了本區(qū)巨型花崗巖帶[1-3]。同時(shí)，商洛市交通條件便利，包茂高速、滬陜高速、山柞高速（在建）貫通全境，距離西安、安康等地百千米以內(nèi)，區(qū)內(nèi)各縣鎮(zhèn)已實(shí)現(xiàn)省級公路全覆蓋，具備完善的貨物運(yùn)輸條件。因此，合理開發(fā)商洛市花崗巖石材不僅有助于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)快速發(fā)展，承接區(qū)域性布局調(diào)整發(fā)展紅利，同時(shí)能夠以商洛市為基礎(chǔ)，打造西部石材產(chǎn)業(yè)新基地，保持行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。鑒于此，本文以商洛市沙河灣、曹坪、柞水花崗巖體為研究對象，旨在通過總結(jié)巖體巖石學(xué)及巖相學(xué)特征，探究巖漿巖成因，在此基礎(chǔ)上結(jié)合近年來綠色礦山建設(shè)內(nèi)在要求，提出適用于商洛市花崗巖石材資源評價(jià)方案，為資源開發(fā)提供一定理論依據(jù)。

1 資源概況

1.1 巖體地質(zhì)特征

圖1 商洛市印支期花崗巖分布

柞水巖體出露于柞水縣東北，如圖1所示，商丹斷裂帶南側(cè)，呈北東向展布，出露面積264 km2。圍巖主要為中上泥盆統(tǒng)劉嶺群淺變質(zhì)沉積巖系和早古生代羅漢寺群變質(zhì)巖系，巖體的北部侵入到泥盆統(tǒng)丹鳳群中酸性-基性火山巖和變質(zhì)碎屑巖中，主要巖性為黑云母二長花崗巖，巖石呈灰白色-肉紅色，中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶為鉀長石，顆粒較大，分布不均勻，基質(zhì)為中粒斜長石、石英、鉀長石以及黑云母[4-6]。巖體中可見大量偉晶巖脈，主要礦物組成為斜長石、石英、鉀長石、黑云母、白云母及少量的角閃石，均有明顯綠泥石化。曹坪巖體位于沙河灣巖體西側(cè)10 km處，呈橢圓形，長軸近東西向展布，長軸和短軸相近，面積約184 km2，巖體北側(cè)圍巖為秦嶺群混合片麻巖，南側(cè)為晚泥盆統(tǒng)桐峪寺組長石石英砂巖、細(xì)晶灰?guī)r、砂板巖[4]。主要巖石類型為石英二長巖、二長花崗巖，如圖2所示。沙河灣巖體出露于商州區(qū)西南20 km的牛槽、沙河灣一帶，分別與丹鳳群火山巖、秦嶺群片麻巖、劉嶺群砂板巖和垃圾廟輝長巖接觸，并被晚期二長花崗巖侵入。巖體呈橢圓形，長軸東西向展布，面積約104 km2。巖性主要為中粗粒巨斑狀黑云角閃二長花崗巖[7-9]。巖石呈白色-淺紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶為鉀長石，環(huán)斑大小不一。巖體內(nèi)部普遍存在較寄主巖石更偏基性的暗色微粒包體，這些暗色微粒包體多呈水滴狀，邊部為流線型外形，顯示出明顯的塑性流變特點(diǎn)。

圖2 曹坪巖體二長花崗巖標(biāo)本（a）和顯微鏡下照片（b、c、d）

1.2 巖漿巖成因

近年來，隨著俯沖帶巖漿作用認(rèn)識的不斷深入，商洛市花崗巖成因研究也有了較大突破。弓虎軍等人依據(jù)鋯石LA-ICP-MS測試方法，證明了巖漿巖形成于晚三疊世，鋯石εHF值介于-6.0～+3.3，加權(quán)平均值為-0.74±0.8，暗示巖漿起源可能來自南秦嶺基底地殼物質(zhì)或者虧損地幔。從地球動力學(xué)背景來看，南秦嶺變質(zhì)作用、勉略構(gòu)造帶洋盆閉合時(shí)限為242～221 Ma，柞水巖體、曹坪巖體、沙河灣巖體形成時(shí)代介于210～225 Ma，正好處于中生代南北陸殼相互作用的最后時(shí)段[1]。由于這種B型俯沖作用強(qiáng)烈，當(dāng)?shù)匦纬砂驳谒剐完懢墡r漿弧的同時(shí)在弧后出現(xiàn)拉張應(yīng)力場，區(qū)內(nèi)同時(shí)期煌斑巖脈體發(fā)育也證實(shí)了這種拉張作用確實(shí)存在。弧后伸展作用伴隨著俯沖不斷為巖漿提供有力的運(yùn)移通道，并在地殼減薄條件下部分熔融的幔源巖漿與花崗質(zhì)巖漿混合，后經(jīng)侵位形成了現(xiàn)有的花崗巖帶。

2 資源調(diào)查

礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)是從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個(gè)方面，利用地質(zhì)工作中所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)與資料，應(yīng)用地質(zhì)理論和科學(xué)方法，在總結(jié)成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上，將其轉(zhuǎn)化為礦產(chǎn)資源信息，從而對地殼的某一部分或某一單元內(nèi)礦產(chǎn)資源的潛力、利用的可能性及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值做出合理的評估。其目的是要回答一個(gè)地區(qū)礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀和可能的潛力。主要任務(wù)是應(yīng)用己有地質(zhì)工作積累的資料，全面總結(jié)工作區(qū)的區(qū)域地質(zhì)背景、區(qū)域成礦背景等信息，在此基礎(chǔ)上分析工作區(qū)的成礦模式、模型，并圈定找礦成礦潛力區(qū)。而成礦特征要素則是潛力評價(jià)研究的重要基石。對于花崗巖石材礦而言，成礦要素主要包含成礦區(qū)帶內(nèi)巖漿巖物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、巖石學(xué)特征、巖相學(xué)特征和礦體地質(zhì)參數(shù)等[10-13]。

花崗巖石材開發(fā)不僅取決于市場需求、交通運(yùn)輸條件，更依賴巖漿巖自身物理、化學(xué)性質(zhì)及地質(zhì)發(fā)育條件。多年來，眾多科研院所、地勘單位已在商洛市開展多項(xiàng)成礦潛力評價(jià)研究工作，尤其是針對國民經(jīng)濟(jì)急需的有色金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行了系統(tǒng)研究[14-17]。其依據(jù)地質(zhì)、物探、化探和遙感特征劃分了成礦區(qū)帶，圈定了成礦潛力區(qū)，為石材資源潛力評價(jià)提供了一定基礎(chǔ)資料。資源調(diào)查可分為野外地質(zhì)調(diào)查與巖石物理化學(xué)性質(zhì)室內(nèi)研究兩部分。

2.1 野外地質(zhì)調(diào)查

針對沙河灣、曹坪、柞水等巖體，筆者分別選取典型花崗巖出露區(qū)開展大比例尺路線地質(zhì)調(diào)查（1:500 0～1:100 00），概略了解地形地貌、巖石類型及成體形態(tài)規(guī)模，分析花色品種及其主要礦物成分及有害成分，觀察調(diào)查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造類型及巖體風(fēng)化情況，并進(jìn)行樣品系統(tǒng)采集。

2.2 巖石物理化學(xué)性質(zhì)研究

對野外采集的代表性巖石樣品，磨制薄片。通過顯微鏡詳細(xì)研究造巖礦物及特征、副礦物的組成、比例及特征，主要觀察不同礦物之間的穿插關(guān)系、包裹關(guān)系、邊界形態(tài)，總結(jié)造巖礦物的結(jié)晶先后順序。同時(shí)，測定樣品 SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、MnO、灼失、H2O+含量，并確定礦石的體積密度、壓縮強(qiáng)度、放射性、彎曲強(qiáng)度和吸水率等物理性能參數(shù)。

3 資源潛力評價(jià)

通過前期成果，梳理區(qū)內(nèi)花崗巖石材礦成礦要素，研究成礦地質(zhì)條件、控礦因素、找礦標(biāo)志，并結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查與巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、物理性能參數(shù)及成礦規(guī)模，按照潛力評價(jià)研究技術(shù)要求，圈定不同等級成礦潛力區(qū)。

3.1 物理性能特征

花崗巖飾面石材常用的物化性能主要包括礦石的體積密度、壓縮強(qiáng)度、放射性、彎曲強(qiáng)度和吸水率等[18-19]。體積密度是指石材在自然狀態(tài)下單位體積（包括石材實(shí)體及其開口孔隙、閉口孔隙）的質(zhì)量；壓縮強(qiáng)度是指試件承受單向壓縮導(dǎo)致破壞的應(yīng)力值；放射性分為內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)；彎曲強(qiáng)度是指試件彎曲至破壞時(shí)所承受的應(yīng)力值；吸水率是指巖石吸水質(zhì)量與巖石干燥質(zhì)量比[20]。根據(jù)《天然花崗石建筑板材》規(guī)范要求，按照一般用途和功能用途，花崗巖物理性能技術(shù)指標(biāo)劃分如表1所示。

表1 花崗巖物理性能技術(shù)指標(biāo)

3.2 巖石學(xué)特征

石材的品種直接取決于巖石的礦物成分與結(jié)構(gòu)構(gòu)造。石材礦床評價(jià)最主要的任務(wù)就是研究礦床中各石材品種的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其變化規(guī)律以及各石材品種的賦存情況、變化規(guī)律；礦石中有害物質(zhì)的種類、形態(tài)、大小、數(shù)量和分布規(guī)律，它們對石材的開采、加工以及對石材裝飾性和物理、化學(xué)性能都會產(chǎn)生影響[21]。同時(shí)，石材的礦物成分與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的差異決定著石材荒料的價(jià)格與開采、加工成本[22]。根據(jù)石材的品種及花色將隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分為優(yōu)等，細(xì)粒結(jié)構(gòu)劃分為一等，粗粒、似斑狀結(jié)構(gòu)劃分為二等。

3.3 礦體地質(zhì)特征

礦體規(guī)模是判斷礦山是否具有開發(fā)前景的首要因素，一般情況下，礦體規(guī)模越大，開采價(jià)值越高。根據(jù)《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ／T 0291-2015），礦體規(guī)模劃分如表2所示。

表2 礦體規(guī)模劃分

3.4 成礦潛力評價(jià)

通過上述分析研究，依據(jù)礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)技術(shù)要求，劃分出不同等級的成礦潛力區(qū)。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具體劃分如表3所示。

表3 不同等級的成礦潛力區(qū)劃分

4 結(jié)論

通過梳理花崗巖石材礦成礦要素，依據(jù)潛力評價(jià)研究技術(shù)要求，結(jié)合資源潛力評價(jià)研究，商洛市花崗巖可以劃分為四個(gè)等級。A級（111111）為首選可深入開展工作成礦潛力區(qū)；B級（211111）為可兼顧開展工作成礦潛力區(qū)；C級（211122）與D級（311122）為礦產(chǎn)資源儲備區(qū)。