孫寶臣

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051)

河北省阜平縣為革命老區(qū)，飾面用花崗石資源豐富，其中輝綠巖作為黑色花崗石飾面石材質(zhì)地堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)均一，色調(diào)均勻，光滑細(xì)膩，裝飾效果穩(wěn)重、大方、典雅，尤其以黑色石材而著稱，產(chǎn)品“3號(hào)中國黑”屬高檔石材，供不應(yīng)求[1-3]。本文通過收集整理勘查資料，總結(jié)了區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)、礦床地質(zhì)特征、礦石加工技術(shù)性能，對(duì)該地區(qū)飾面用輝綠巖找礦具有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)山西斷隆五臺(tái)臺(tái)拱之阜平穹褶束西部[4](圖1)。區(qū)域出露地層有太古界阜平群團(tuán)泊口組、南營組、漫山組、木廠組、四道河組，太古界龍泉關(guān)群跑廠泉組及五臺(tái)群鋪上組，巖性為較強(qiáng)烈混合巖化黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、大理巖等。在區(qū)域的東北部有少量元古界、古生界海相沉積碳酸鹽巖出露。區(qū)域構(gòu)造主要由基底褶皺不老臺(tái)背斜、養(yǎng)馬樓向斜和規(guī)模宏大的北西向斷裂構(gòu)造組成，這些斷裂為輝綠巖礦的形成提供了容礦空間。巖漿巖主要為元古代呂梁期侵入的輝綠巖脈，燕山期侵入的花崗巖、閃長巖、煌斑巖脈等[5-6]。其中元古代侵入的輝綠巖脈為飾面用輝綠巖的成礦母巖。

圖1 區(qū)域地質(zhì)略圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露的地層為太古界阜平群漫山組(Arfm)，巖性主要為黑云斜長片麻巖及少量斜長角閃巖。礦區(qū)位于不老臺(tái)背斜的西南翼，總體為傾向南西的單斜構(gòu)造,巖層內(nèi)小褶曲發(fā)育。高角度張性斷裂發(fā)育7條，礦區(qū)內(nèi)出露長度82～2 944m，寬度數(shù)米到二十余米。斷裂產(chǎn)狀相近，走向北西317°～333°，傾向北東，傾角73°～89°。這些斷裂構(gòu)造對(duì)輝綠巖的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模起控制作用。礦區(qū)巖漿巖主要呈巖脈狀產(chǎn)出，為呂梁期輝綠巖沿北西向斷裂構(gòu)造侵入，共出露7條，由西向東依次編號(hào)為Ⅰ～Ⅶ號(hào)(圖2)。本區(qū)飾面用輝綠巖礦賦存于上述輝綠巖脈之中。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

受構(gòu)造應(yīng)力影響，輝綠巖脈局部節(jié)理發(fā)育。根據(jù)礦區(qū)內(nèi)595個(gè)節(jié)理產(chǎn)狀測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)，礦區(qū)內(nèi)共發(fā)育3組節(jié)理(圖3)。Ⅰ組走向西北—東南向，傾角有陡有緩，為礦區(qū)最發(fā)育節(jié)理組。節(jié)理?xiàng)l數(shù)274條，占節(jié)理總數(shù)的46.05%。本組節(jié)理的特點(diǎn)是節(jié)理面平直，局部可見到擦痕，沿走向、傾向延伸幾米至幾十米，節(jié)理縫寬1～2mm，節(jié)理間距一般為0.5～3.5m，節(jié)理裂隙率為2.0～0.29條/m，屬剪切節(jié)理。Ⅱ組走向東北—西南向，傾角有陡有緩，該組節(jié)理發(fā)育程度與Ⅰ組節(jié)理相仿，為礦區(qū)最發(fā)育節(jié)理組。節(jié)理?xiàng)l數(shù)276條，占節(jié)理總數(shù)的46.39%。本組節(jié)理的特點(diǎn)是節(jié)理面平直，局部可見到擦痕，沿走向、傾向延伸數(shù)米至十幾米，節(jié)理縫寬1～2mm，節(jié)理間距一般為0.3～2.6m，節(jié)理裂隙率為3.3～0.38條/m，屬剪切節(jié)理。Ⅲ組走向南北向，傾角有陡有緩，該組節(jié)理發(fā)育程度一般。節(jié)理?xiàng)l數(shù)45條，占節(jié)理總數(shù)的7.56%。本組節(jié)理的特點(diǎn)是節(jié)理面平直，局部可見到擦痕，沿走向、傾向延伸數(shù)米至十幾米，節(jié)理縫寬1～2mm，節(jié)理間距一般為0.8～3.5m，節(jié)理裂隙率為1.25～0.29條/m，屬剪切節(jié)理。根據(jù)野外觀察，節(jié)理多為X型共軛節(jié)理，產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，節(jié)理面平直光滑，局部可見到擦痕，因此斷定礦區(qū)內(nèi)節(jié)理為剪節(jié)理。

圖3 節(jié)理等密圖

以上三組節(jié)理中，以Ⅰ、Ⅱ組節(jié)理對(duì)礦體影響最大。從以上各組的節(jié)理間距來看，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的節(jié)理間距一般1.0～3.5mm，局部較發(fā)育地段間距為0.3～1.0m，因此礦床所出荒料以中小規(guī)格為主。局部節(jié)理異常密集地帶通過做體圖解，體圖解荒料率＜20%的劃為節(jié)理密集帶(非礦體)[7]。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)由西向東圈定礦體8個(gè)(表1)，其中 K1、K2、K6為 主 要 礦 體。K1礦 體 位 于 礦區(qū)西部，呈脈狀產(chǎn)出，地表出露長度1 959m，寬11.20～24.35m，礦體出露西北低、東南高，賦存標(biāo)高1 080～800m，礦體傾向55°～63°，傾角68°～86°。礦體厚度變化范圍為10.73～23.73m，平均厚度為15.81m，厚度變化系數(shù)為25.1%，礦體厚度穩(wěn)定。K2礦體位于礦區(qū)中部，呈脈狀產(chǎn)出，礦體長度2 570m，寬14.00～32.90m，礦體出露南北低、中部高，賦存標(biāo)高1 111.5～620m，礦體傾向50°～67°，傾角73°～86°。礦體厚度變化范圍14.68～32.74m，平均厚度為20.96m，厚度變化系數(shù)為24.2%，礦體厚度穩(wěn)定。K6礦體出露于礦區(qū)東部，為主礦體。礦體總長2 559m，平均出露寬度約19.61m，賦存標(biāo)高817～523m，礦體傾向52°～68°，傾角73°～89°。礦體厚度變化范圍為14.23～23.26m，平均厚度為18.68m，厚度變化系數(shù)為12.5%，礦體厚度穩(wěn)定。

表1 礦體特征一覽表

3.2 礦石質(zhì)量特征

(1)礦石類型。

礦石自然類型屬輝綠巖。礦石工業(yè)類型為飾面用輝綠巖礦[8-10]。礦石呈灰黑色或暗灰綠色，具中—細(xì)粒輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長石含量45%～50%，為中細(xì)粒他形粒狀，多見聚片雙晶及卡鈉復(fù)合雙晶，略具不明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，屬拉長石。普通輝石含量為40%～45%，為中細(xì)粒他形粒狀，礦物晶體局部邊緣被角閃石交代，常被黑云母或綠泥石交代呈假象。輝綠結(jié)構(gòu)中可見鉀長石和石英呈微文象連晶，充填于其他礦物空隙中，含量＜5%。磷灰石和磁鐵礦為最常見的副礦物，綠泥石化、絹云母化較為普遍。

(2)礦石化學(xué)成分。

礦石的化學(xué)成分SiO247.76%～53.58%，Al2O313.16%～19.57%，F(xiàn)e2O31.91%～2.97%，F(xiàn)eO 9.08%～ 12.95%，CaO 6.47%～ 8.41%，MgO 3.90%～5.56%，其他成分見表2。

表2 化學(xué)全分析測(cè)試結(jié)果表 (單位：%)

(3)礦石物理化學(xué)性能。

中共中央政治局委員、上海市委書記李強(qiáng)在《求是》雜志撰文寫道：習(xí)近平總書記講，一滴水可以反映出太陽的光輝，一個(gè)地方可以體現(xiàn)一個(gè)國家的風(fēng)貌。浦東發(fā)展可以說是我國改革開放的一個(gè)重要見證。

礦石的物理性能主要是指礦石的抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、耐磨率、光澤度、體重及吸水率等。礦石的干燥抗壓強(qiáng)度為153～224MPa，飽和抗壓強(qiáng)度為148～216MPa，干燥彎曲強(qiáng)度為64.75～89.43MPa，飽和彎曲強(qiáng)度為61.73～85.75MPa。塊體密度2.88～3.04g/cm3，平均2.97g/cm3；吸水率最高為0.02%，最低為0.01%。耐磨性最高為32(1/cm3)，最低為30(1/cm3)，平均31(1/cm3)。

礦石耐酸度平均為99.68%；耐堿度平均為99.82%，抗腐蝕性能良好。礦石的各項(xiàng)物理化學(xué)性能滿足飾面石材礦地質(zhì)勘查規(guī)范的要求[11]。光澤度測(cè)試結(jié)果分別為92、88、94，說明礦區(qū)內(nèi)的輝綠巖板材具有良好的鏡面光澤效果[12]。

(4)礦石的放射性。

放射性測(cè)試結(jié)果為IRa=0～0.040Bq/kg、Ir=0.127～0.21Bq/kg，為A類裝飾裝修材料，其產(chǎn)銷與使用范圍不受限制。

3.3 荒料率

荒料率是衡量一個(gè)石材礦山經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要參數(shù)，荒料率的高低與礦區(qū)內(nèi)的節(jié)理裂隙特征及其密度相關(guān)。通過對(duì)礦區(qū)14個(gè)體圖解荒料率和7個(gè)試采荒料率統(tǒng)計(jì)，體圖解荒料率為23.39%～29.93%，試采荒料率為19.35%～24.06%。試采荒料率比體圖解荒料率略低，試采荒料率和實(shí)際荒料率最接近。無論體圖解荒料率還是試采荒料率均＞18%，滿足飾面石材礦開采荒料率的要求(表3)[13]。

表3 荒料率統(tǒng)計(jì)結(jié)果表 (單位：%)

4 礦石的加工技術(shù)性能

4.1 礦石的加工性能

礦石礦物成分簡單，無色斑、色線，結(jié)構(gòu)致密，硬度適中，具有較好的鋸切磨拋光等加工技術(shù)性能，易加工成材。礦山將開采出的毛料外運(yùn)至附近加工廠，進(jìn)行成品加工。礦石加工流程為：大鋸切割(1.6～2.2m2)→小鋸切割(80鋸)→打磨→造型→手磨→包裝→運(yùn)輸。板材加工采用大圓盤鋸，鋸寬1cm，每小時(shí)解毛板3m2，板材率為28m2/m3，板材厚度2cm，磨板拋光1.2m2/t，礦石加工技術(shù)性能良好(圖4)。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)拋光樣

本礦山荒料開采工藝成熟，易開采，回采率為95%，回采率較高。

4.2 礦石的裝飾性能

裝飾性能是指板材的可飾性，以其顏色、圖案美觀性來評(píng)述，對(duì)花崗石石材評(píng)價(jià)具有重要意義。輝綠巖作為黑色花崗石飾面石材以其莊重的黑色而著稱，產(chǎn)品“3號(hào)中國黑”屬高檔石材。礦石粒度0.5～2.0mm，質(zhì)地堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)均一，色調(diào)均勻，切片拋光后，底色以黑色為主，細(xì)小的白色顆粒均勻散布其中，黑白顆粒界限清楚，表面呈玻璃光澤，光滑細(xì)膩，裝飾效果穩(wěn)重、大方、典雅[14-15]。

5 結(jié)論

(1)飾面用輝綠巖礦賦存于呂梁期輝綠巖脈中。礦體沿走向和傾向連續(xù)，礦床規(guī)模為大型。

(2)礦石的化學(xué)成分穩(wěn)定，物理性能良好，達(dá)到A類裝飾裝修材料標(biāo)準(zhǔn)，使用范圍不受限制。

(3)礦石具有良好的鋸、切、磨、拋光等加工技術(shù)性能，易加工成材，板材率高于中高檔飾面石材一般要求，裝飾性能良好。

(4)建議礦山企業(yè)加大對(duì)礦山綜合利用的研究，對(duì)本區(qū)輝綠巖的廢料和廢石的測(cè)試評(píng)價(jià)，如能作為建筑用碎石使用，即能變廢為寶，又能減少對(duì)生態(tài)環(huán)境方面的影響，最大程度增加礦山開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。