阿拉善盟左旗陶力矿区饰面花岗岩矿地质特征及加工性能浅析

王晓明

(中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队，宁夏 银川 750021)

随着城市化进程的加快，未来对建筑装饰石材的需求量会越来越大。阿拉善盟左旗地区花岗岩石材资源储量丰富，矿业开采较发达，开采加工成本相对较低，电力、用水等外部条件较齐备，交通运输条件便利。当地开发的“诺尔红”系列石材品牌，可与“印度红”相媲美，颇受中外商家青睐。陶力地区作为阿拉善盟左旗花岗岩石材重要产地之一，其盛产的花岗岩石材花色主要以浅肉红色、浅黄色为主，青灰色、灰白色为辅，石材品种多，开发前景良好。本文结合国内外已有的研究成果，对阿左旗陶力矿区饰面石材用花岗岩矿地质特征及加工性能进行探讨，分析总结了该区域饰面用花岗岩矿体的矿床成因和找矿标志。

1 区域地质概况

陶力饰面石材用花岗岩矿区地处内蒙古西部腾格里沙漠的东缘，地势平坦，属花岗岩构成的剥蚀残山丘陵区，总体地势北高南低。矿区地貌特征多呈浑圆状，覆盖物零星分布，基岩出露良好，局部生长稀疏野草，生态环境较脆弱。

矿区区域地层古生界划属晋冀鲁豫地层区(V4)阴山地层分区(V43)阿拉善左旗地层小区(V43-2)，中、新生界属阿拉善地层区(2)潮水地层分区(22)[1]。出露地层缺失严重，古生界仅零星出露下二叠统大红山组(P1d)，中生界地层缺失，新生界出露古近系渐新统清水营组(E3q)及第四系(Q)(图1)。

区内岩浆活动频繁，古元古代—三叠纪(印支期)均有岩浆活动。古元古代以混合花岗岩为主，少量英云闪长岩；新元古代岩浆岩多为小型岩株，以闪长岩类居多，次为辉长岩类、混合花岗岩等；奥陶纪—志留纪(加里东期)岩浆侵入活动规模小，多呈岩株状，但超基性岩、基性岩乃至酸性岩均较发育。石炭纪—二叠纪(华力西期)的岩浆活动强烈，以中酸性为主，花岗岩形成大型岩基，以岩浆侵入活动开始至岩浆喷溢活动结束。三叠纪(印支期)岩浆岩以花岗岩为主，多呈岩株、岩枝状。

区域内大地构造位置位于华北板块，华北地台阿拉善台隆中部，巴音诺尔公断隆西部[2]。区内二叠纪岩浆活动频繁，出露岩性以二叠纪花岗岩为主，其构造特征表现为以北西走向为主作雁列式排列的断裂构造行迹，规模较大，多数为正断层，次为平移断层。其中达里克庙正断层最具代表性，该断层穿切本矿区，规模相对最大，走向320°，倾角50～80°，延伸长约17km，宽50～100m，断层两侧岩石破碎，断层角砾岩、碎裂岩较发育。

图1 区域地质图

2 矿床地质特征

矿区大面积出露二叠纪中粗粒黑云母花岗岩(Pγβ1b)，为饰面石材用花岗岩矿赋矿岩体。呈岩基状产出，局部被第四系覆盖。岩性以中粗粒黑云母花岗岩为主，在地表和地下一定深度范围，其矿物成分含量有一定的变化，局部过渡为中粗粒花岗岩、中粗粒二长花岗岩。中粗粒黑云母花岗岩(Pγβ1b)呈灰白色、青灰色、浅肉红色，风化面为灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造。主要矿物成分为碱性长石、石英和斜长石，含少量黑云母、碳酸盐矿物、绿帘石及金属矿物，各矿物呈混杂无序状镶嵌分布，粒径2～7.5mm。

矿区出露地层为第四系，分为全新统冲洪积层(Qhal)和全新统坡积层(Qhedl)，分布区域较小，约占矿区面积的10%左右。

矿区内构造简单，主要表现为二叠纪中粗粒黑云母花岗岩中分布的脆性断层及节理裂隙，未见褶皱、韧性剪切带等其他构造[3]。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

陶力矿区饰面石材用花岗岩矿赋存于二叠纪中粗粒黑云母花岗岩(Pγβ1b)中(图2)，主矿体平面形态呈不规则多边形，南北向长755～870m，东西向宽100～450m，地表相对高差最大为9m。经剖面实测和钻孔验证，矿体控制宽度最小为133m，最大为442m，平均为252m，宽度变化系数为39%；风化破碎层厚度0.4～5.25m，平均为2.5m；矿体厚度最小为17.22m，最大为100.50m，平均为54.44m，厚度变化系数为33%。

受构造和风化作用影响，本矿体中节理裂隙较为发育，通过矿体3个点节理裂隙统计(图3)，矿体内主要发育两组节理裂隙：其中一组走向15～46°，倾角70～75°；另一组走向101～140°，倾角80～85°。经计算，其线裂隙率最高0.71条/m，最低0.42条 /m，平均 0.45条 /m；面裂隙率 0.1条/m2。矿体节理裂隙密度相对较小，走向较稳定，倾角大，对石材的块度、荒料率影响可控，荒料主要以Ⅰ、Ⅱ类为主。此外，受节理裂隙与风化的相互作用，基岩自地表向下发育0.5～6m不等的风化层，矿石局部产生风化变色，矿体光泽度、均一性受到一定影响，主要表现为风化过渡带可用石材主色调不突出，色差不鲜亮，板材可能存在少许色差。

3.2 矿石质量

图3 观测点节理走向玫瑰花图

(1)矿石的结构、构造及矿物成分：矿石呈浅肉红色、灰白、浅黄色及青灰色，中粗粒花岗结构，块状构造。主要组成矿物有石英(25%～45%)、碱性长石(20%～55%)、斜长石(10%～35%)；次要矿物有黑云母(1%～5%)、金属矿物(1%～2%)等；偶见绿帘石。石英呈他形粒状，无色透明，碎裂纹发育；斜长石呈半自形板状，弱泥化、绢云母化，表面浑浊，聚片双晶发育；碱性长石呈他形粒状，具负低突起，由条纹长石、微斜长石及正长石组成，局部被不规则状及水滴状石英交代；黑云母呈不规则片状，具明显多色性，浅褐—深褐，沿解理析出少量铁质；金属矿物呈不规则粒状及四边形，零星可见；绿帘石偶见，显浅褐色，正高突起。该类矿石对应石材品种主要有诺尔沙漠红、阿拉善金、诺尔金沙红、桔黄钻和阿拉善红等。

(2)矿石化学成分：据矿区采集的10件矿石化学分析样测试结果，矿石化学成分如下：SiO272.96% ～ 76.72%、Al2O311.99% ～ 13.71%、Fe2O30.35% ～ 0.83%、FeO 0.58% ～ 1.03%、CaO 0.91% ～ 2.11%、MgO 0.13% ～ 0.35%、K2O 2.61% ～ 4.74%、Na2O 3.06% ～ 3.59%、TiO20.06% ～ 0.21%、MnO 0.03% ～ 0.08%、 烧 失 量0.55%～1.25%。岩石化学成分以SiO2、Al2O3为主，K2O、Na2O次之。

(3)物理性能：在矿体每个钻孔中采集具代表性物性试验样，进行干燥抗压强度、干燥/水饱和抗折强度、吸水率和体积密度的测试(表1)。矿石的主要物理性能指标，符合GB/T18601-2009《天然花岗石建筑板材》的质量要求。

(4)放射性检测：采集的18件放射性样品测试分析结果表明，矿石中放射性比活度CRa为=6.1 ～ 38.3Bq/kg，＜ 200Bq/kg；内照射指数IRa=0.13 ～ 0.19，＜ 1.0；外照射指数Ir=0.43 ～0.92，＜ 1.3。按照 GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的要求，属于A类装饰装修材料。

3.3 荒料率

(1)面图解荒料率：假定开采台段高1.2m、采掘带宽度1.40m、开采长度为15m、宽度7m，截取荒料的类别和块度。采用面图解荒料率测定法对矿区3个节理裂隙统计点统计，计算面图解荒料率平均值为48.6%，其中荒料块度规格≥3m3的约占57%，荒料块度规格3～1m3的约占39%，荒料块度规格1～0.5m3的约占4%。

(2)试采荒料率：首采区采用新型双盘电动切机垂直双向切割、风钻平排劈裂和起重移动的方法进行试采，采坑长20m，宽5.6m，平均深1.2m，体积为134.4m3。在采坑中共采出较大块度的荒料21块，其中Ⅰ类荒料(≥3m3)5块，体积为18.82m3；Ⅱ类荒料(1～3m3)12块，体积为26.26m3；Ⅲ类荒料(0.5～1m3)4块，体积为3.32m3。总计荒料量为48.40m3，荒料率为 36.01%。

表1 矿石物理性能测试结果统计

矿区石材面图解荒料率与试采荒料率较接近，且均＞18%，满足DZ/T0291-2015《饰面石材矿产地质勘查规范》中荒料率一般不小于18%的要求。

3.4 矿体围岩和夹石

矿体与围岩没有严格的界线，主要依据节理、裂隙、色斑的密度及风化层来区分，即矿体顶板为中粗粒黑云母花岗岩风化层，底板为钻孔工程没有控制的中粗粒黑云母花岗岩，围岩及夹石为节理裂隙发育或捕掳体、色斑含量较多的中粗粒黑云母花岗岩[4]。

4 矿石加工性能

4.1 矿石可加工性能

为查明矿区内花岗岩石材矿的加工性能，共采集3件样品进行锯、切、磨等石材加工工艺测试(表2)，矿石各项加工技术性能指标均值分别为：锯切性1.41m2/h、磨抛性2.03m2/h、光泽度90、板材率(板材厚2.5cm)21.33m2/m3，均符合饰面石材的质量要求。矿石在锯割、切边过程中不崩边，不断角，无裂纹，板材厚度稳定，在磨光、抛光过程中不断裂，无裂纹。矿石经加工抛磨后，颜色、花纹一致，拼接性能好，具一定光泽度。荒料的表面颜色基本一致，矿石矿物颗粒分布均匀，无裂纹，无色斑、色线等缺陷。

表2 矿石加工技术性能指标统计

4.2 装饰性能

花岗岩石材为天然饰面石材，矿区矿石自然类型主要为灰白—浅肉红色中粗粒黑云母花岗岩，经锯切成型的板材总体颜色为灰白—浅肉红色，质地坚硬，矿物颗粒镶嵌严密均一，组成的花纹自然和谐，无裂纹，无色斑、色线；颜色、光泽、花纹浑然一体，可拼性良好。

经抛光基本样的组拼与标准样对比，矿石的色调及花纹在水平方向和垂直方向上没有明显变化，颜色自然纯正，装饰效果自然庄重，比照目前同类饰面石材市场行情，该饰面石材应属中—高档花岗岩类饰面石材。

5 矿床成因及找矿标志

受晚华力西期运动影响，阿拉善盟地区在该期地槽全面回返，并伴随剧烈的构造运动，岩浆活动剧烈，所形成的侵入岩十分发育，以中酸性侵入岩为主，常成巨大的岩基广泛分布于地槽区和地台北缘[5]。侵入岩体具有一定分异现象，流动构造不明显，外接触带热变质明显，岩石中钾长石为微斜长石，斜长石具环带构造，岩体为中深成相，剥蚀程度中等。陶力矿区花岗岩矿体即属于二叠纪晚期中酸性侵入岩，岩性为中粗粒黑云母花岗岩，呈灰白色、青灰色、浅肉红色，风化面为灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造，节理裂隙、色斑、色线、条痕发育较少，颜色较均一是其主要的标志特征。

6 结论

阿左旗陶力矿区饰面石材用花岗岩矿床稳定，矿石质量较好，荒料率和板材率较高，容易加工，具有良好的装饰性，加工后的石材成品能形成品牌效应，市场潜力巨大。二叠纪中粗粒黑云母花岗岩是该区域主要的目标矿体，其主要标志为岩体节理裂隙、色斑、色线、条痕发育较少，颜色较均一。