邢台岳沟一带石榴子石矿地质特征及开采技术条件

李博文，田 贺，李艳杰，王 政，王立考，王志刚

(中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071000)

石榴子石作为铝硅酸盐矿物，在自然界中有多种类质同象系列矿物。特别是铁铝榴石，硬度大、熔点高、化学性质稳定、抗腐蚀性强，被广泛用于研磨材料如研磨光学仪器、电子元件、玻璃和陶瓷制品，抛光软金属制作的零件，清洁机械运输设备表面的油污，磨削打光木器家具、橡胶、皮革、塑料等产品。用于建筑机场跑道、高速公路防滑路面和制造高铁水泥及喷砂、过滤等行业。

河北省邢台市西部山区的石榴子石矿产资源丰富，矿石含矿率也较高，已有多家采选厂，主要加工8～320目各种规格的矿砂，供国内用作研磨材料，部分产品出口日本。用于建造高速公路和飞机跑道、停车场等，超细目矿砂及其系列产品已成为矿砂市场的抢手货。已有矿山外围工作程度低，仅在尧字沟一带进行过普查工作。为了摸清岳沟一带地质条件，本文通过填图、探槽、取样等工作，并结合相关地质调查成果，对该矿区矿床地质特征及开采技术条件进行分析，为后期矿山开采提供参考依据。

1 区域地质概况

区域所处一级大地构造单元为柴达木—华北板块，二级构造单元为华北陆块，三级构造单元为冀西—冀南微陆块，四级构造单元为白岸—衡水构造带及冀南断块[1](图1)，主要出露有太古界赞皇群、元古界长城系、古生界寒武系、奥陶系、新生界第四系[2]。其中太古界赞皇群放甲铺组下段为石榴子石矿赋存层位。

图1 大地构造单元图

区域构造主要以断裂为主，未发现较大的褶皱，仅在局部见有次级小褶皱。断裂以北西、北北西向和北东向两组较发育，局部偶见横向断裂。区域内岩浆活动不强烈，仅见细小岩脉出露。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区出露地层主要为太古界赞皇群放甲铺组中段(Arf2)、下段(Arf1)及第四系(图2)。

图2 矿区地质简图

放甲铺组下段(Arf1)近南北向分布于矿区内大部分地区，出露不全，仅为上部岩层。岩性为二长片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、含石榴斜长角闪岩、石榴斜长角闪岩、含石榴黑云角闪斜长片麻岩、石榴角闪斜长片麻岩。局部见蓝晶石。其中斜长角闪岩为一巨大牛角状透镜体，内普遍含石榴子石，呈南北向分布于放甲铺组下段地层中。北部尖灭于黑垴村村北，南部经卫鲁蓝晶石矿、尧子沟石榴子石矿延伸至图幅以外的东寺、小河一带。下段岩层厚度＞1 000m。

放甲铺组中段(Arf2)分布于图幅西北角。岩性主要为黑云斜长片麻岩和含角闪黑云斜长片麻岩，夹花岗片麻岩、黑云二长片麻岩和斜长角闪岩。

第四系全新统主要分布在冲沟及山脚下。上部为黄色黄土状亚粘土、亚砂土，河床内为中细砂。中下部为中粗砂、粗砂、砾石。底部为灰黑色亚粘土。

2.2 矿区构造及岩浆岩

区内构造较为简单，岩层均呈单斜产出。岩层倾向245～292°，倾角31～49°。区内偶尔可见小型揉褶，未见断裂等其他构造。未见岩浆岩出露。

3 矿床特征

3.1 矿体形态及规模

矿体赋存于太古界赞皇群放甲铺组下段(Arf1)地层中，含矿层岩性为石榴斜长角闪岩、石榴角闪斜长片麻岩，岩层稳定性好，走向、倾向变化不大[2]。矿区内共圈定矿体10个(表1)，各矿体呈似层状、透镜状，产状260～285°∠38～45°，走向多为近南北向，局部略有弯曲，K4、K6、K10走向北东—南西向。矿体走向延伸最长的是K6，为1 555m，最短的是K1，为194m。矿体平均厚度最大的是K1，为23.75m，平均厚度最小的是K4，为4.46m。K5、K7、K8、K9矿体的矿石类型为石榴斜长角闪岩型，平均含矿率12.25%～16.48%；K1、K2、K3、K4、K6、K10为石榴角闪斜长片麻岩型，平均含矿率12.11%～14.37%。矿体围岩为斜长角闪岩、含石榴斜长角闪岩，围岩与矿体岩性一致，为含石榴斜长角闪岩、斜长角闪岩，只是石榴子石含量偏低(＜10%)，矿体与围岩呈渐变关系。

表1 岳沟石榴子石矿区矿体特征一览表

3.2 矿石类型

矿石自然类型有石榴斜长角闪岩型和石榴角闪斜长片麻岩型两种类型(图3)。

图3 石榴子石矿自然类型

石榴斜长角闪岩型：岩石呈灰红、黑红色，柱粒状变晶结构，块状构造，主要矿物成分有斜长石20%～40%，他形粒状，粒径0.1～1mm，集中分布，聚片双晶发育，由于受力的作用，有时双晶发生弯曲，具轻微的绢云母化和钠黝帘石化；角闪石40%～60%，半自形、他形柱粒状，粒径0.3～1mm，角闪石式解理完全，颗粒内有石英斜长石包裹体，有向黑云母过渡迹象；石榴子石一般15%左右，局部含量高达40%，为铁铝榴石，酒红色、褐红色，粒状，粒径0.3～7mm，具规则的多边形轮廓；石英5%～10%，多分布于石榴子石颗粒内；黑云母3%～5%，与角闪石相毗邻。角闪石、斜长石和石榴子石各自集中分布，相间排列，略具定向性。

石榴角闪斜长片麻岩型：岩石呈灰红色，粒状变晶结构，片麻状构造，主要矿物成分有斜长石30%～50%，半自形、他形柱粒状，粒径0.05～4mm，聚片双晶发育，大颗粒中包裹有石英小颗粒，具轻微钠黝帘石化和绢云母化；石英10%～15%，他形粒状，粒径0.3～0.5mm，由于受力的作用，大颗粒裂纹发育；黑云母10%～15%，片状，片径0.1～1mm，可见片理弯曲现象，大致定向分布；角闪石15%～20%，半自形、他形柱状，粒径0.3～1mm，角闪石式解理完全；石榴子石15%～20%，局部含量高达40%，为铁铝榴石，等轴粒状，粒径0.3～5mm，颗粒内充有石英、赤铁矿小晶体，具黑云母镶边。片状黑云母和板柱状角闪石定向排列。

3.3 矿石质量

根据石榴子石化学分析统计结果(表2)，SiO2含量44.58%～47.99%，平均45.48%；Al2O3含量17.05%～18.61%，平均17.67%；Fe2O3含量24.84%～33.44%，平 均30.25%；TiO2含 量1.06%～0.74%，平 均0.92%；CaO含量2.88%～4.10%，平均3.33%；Mn3O4含量0.24%～0.64%，平均0.40%；FeO含量19.32%～28.30%，平 均25.20%。其 中SiO2+Al2O3+FeO=85.16%～90.75%，说明石榴石为铁铝榴石类型[3-4]。

表2 化学分析结果表

对10个矿体64件样品含矿率的统计分析，样品最高含矿率为40.80%，最低含矿率为8.40%，含矿率主要集中在10%～20%区间内，含矿率较稳定，平均含矿率为14.56%。含矿率8%～10%的样品4件，占6%；含矿率10%～20%的样品47件，占73%；含矿率20%～30%的样品11件，占17%；含矿率30%～40%的样品和含矿率＞40%的样品各1件，各占2%。

4 矿床开采技术条件

4.1 水文地质

矿区含水层主要包括第四系孔隙含水层、基岩风化裂隙含水层、构造裂隙含水层以及隔水层[5]。大气降水为矿区地下水的主要补给来源，此外还有少部分接受基岩风化裂隙水和第四系孔隙水的补给。矿区内矿体标高均位于当地侵蚀基准面之上，地形有利于自然排水。矿床充水因素主要为大气降水，降水的性质、强度、连续时间对地下水位变幅、地表水流量变化影响较大。但大气降水受季节因素影响，对矿床充水因素的影响会因季节变化而变化[6]。矿区水文地质类型属裸露型大气降水补给的以裂隙为主的充水矿床。主要含水层受地形影响，含水性较弱，水文地质勘查类型属简单型。

4.2 工程地质条件

矿区属于低山丘陵较稳定工程地质区，根据出露的岩性及工程地质特征，可将矿区内岩层划分为软弱第四系松散岩组、软弱基岩风化岩组和坚硬变质岩岩组[7]。

矿体与围岩岩性一致，矿区内构造较为简单，偶尔可见小型揉褶，未见断裂等其他构造。矿区内地形地貌条件简单，风化作用中等，矿区工程地质条件较简单。

4.3 环境地质

地表调查过程中，未见现状地质灾害发生，未来开采过程中应严格按照开采方案进行，避免崩塌、泥石流等地质灾害的发生[8-9]。矿区地质环境条件中等，属地质环境类型二类。

5 结论

(1)太古界赞皇群放甲铺组下段(Arf1)为矿体主要赋存层位，矿体呈似层状、透镜状，矿层稳定性好，平均厚度约10m，矿体走向多为近南北向，倾向上变化不大，矿体含矿率稳定，平均含矿率14.56%。

(2)赞皇岩群放甲铺组是寻找石榴子石矿的重要层位。石榴斜长角闪岩、石榴角闪斜长片麻岩可以作为直接找矿标志。

(3)矿区水文地质和工程地质条件较简单，环境地质条件中等，为Ⅱ-3型[10]。矿山开发不存在大的水文、工程和环境等方面的隐患，潜在经济价值可观，具有广阔的开发利用前景。