四川峨边县玄武岩矿综合开发利用探讨

张航飞，韩晓影，竹合林，钟强生，梁成”)四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队，四川乐山， 64000； 2) 张金元劳模创新工作室，四川乐山， 64000； . 华北理工大学 矿业工程学院，河北唐山， 0620

大量研究证明，玄武岩附加价值极高，只进行简单的破碎用作路基的垫石或混凝土骨料，则会造成矿产资源价值大打折扣，因此需寻求更科学的矿产资源综合利用方案(张凯军等，2021)。采取野外露头调查、钻探工程及采样测试分析等手段，在四川峨边地区发现了峨眉山玄武岩组(P2e)上部的致密块状玄武岩符合拉丝玄武岩原料要求，其矿石组构、化学成分范围和酸度系数及黏度系数等评价指标符合部分企业纤维用玄武岩的工业指标要求。

玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用(王跃忠，2019)。目前作为支撑产业发展的纤维用玄武岩原矿，有针对性的相关研究工作开展较少，矿源保障与产业发展形成矛盾。区内玄武岩广泛分布，基本限于建筑用低端产品，开发利用程度较低。区内尚未开展纤维用玄武岩的评价工作，本文研究成果有利于拓展区内玄武岩矿石的开发价值。

1 研究方法

采取野外露头调查、钻探工程及采样测试分析等手段，从玄武岩矿石特征、岩石化学成分、拉丝性能评价参数等开展研究工作，发现了区内峨眉山玄武岩组(P2e)上部的致密块状玄武岩符合拉丝玄武岩原料各项指标要求。

2 研究结果

研究区玄武岩矿体赋存于上二叠统峨眉山玄武岩组(P2e)上部，呈层状产出，主要为一套以似熔岩为主的陆相喷发的玄武岩，属陆相裂谷裂隙喷溢的产物，岩性主要为深灰色致密块状玄武岩为主，次为灰绿色杏仁状玄武岩、褐黑色玻基玄武岩等(图1)。

图1 研究区各类玄武岩矿石的岩芯(a)—(c)及显微镜照片(d)—(f): (a)、 (d) 致密块状玄武岩,间隐间里结构，块状构造；(b)、 (e) 杏仁状玄武岩，间隐间粒结构，杏仁状构造、块状构造；(c)、 (f) 玻基玄武岩，玻基斑状结构，杏仁状构造、块状构造

致密块状玄武岩呈间隐间粒结构，块状构造。露头及钻孔揭露致密块状玄武岩颜色为灰色、灰绿色，风化后呈黄色、黄褐色碎块，新鲜岩石质地坚硬。岩石主要由斜长石(50%～55%)、普通辉石(5%～25%)、隐晶质(20%～45%)组成；杏仁状玄武岩多为间隐间粒结构，杏仁构造、块状构造。岩石主要由斜长石(35%～55%)、杏仁(10%～35%)、隐晶质(20%～35%)、普通辉石(0%～25%)组成。杏仁形态不规则状，粒径0.5～10 mm，由石英、绿泥石、方解石等矿物充填；玻基玄武岩呈玻基斑状结构，杏仁状构造、块状构造。岩石主要由斜长石斑晶(2%～7%)、基质火山玻璃(58%～63%)、杏仁(30%～40%)组成。基质由火山玻璃组成，呈褐黑色，均质体。杏仁呈不规则状—圆状，粒径0.1～2.5 mm，由石英、绿泥石充填。

根据分析测试结果，区内矿石 SiO2：46.86%～52.10%，平均50.22%，Al2O3：12.69%～14.43%，平均13.3%，Fe2O3：4.66%～8.08%，6.28%，FeO：6.84%～10.02%，平均8.2%；CaO含量为3.16%～7.87%，平均5.23%； MgO含量为1.94%～6.08%，平均4.26%；K2O含量为0.06%～6.28%，平均1.85%；Na2O含量为0.2%～4.6%，平均2.71%；TiO2含量为2.46%～4.11%，平均3.57%；烧失量2.54%～5.91%，平均3.77%。

从结构和组成看，研究区致密块状玄武岩作为玄武岩纤维用原料的熔融温度较低，熔体的化学成分均匀，黏度和表面张力等物理性能变化小，是生产玄武岩纤维应该重点考虑的对象。其化学成分具有SiO2含量较高(>49%)、碱金属氧化物(K2O+Na2O)含量较低(<5%)、FeO/MgO比值较大(1.5～4)和低TiO2(<4%)特征，其连续纤维制品具有更高的耐酸性和高稳定性，市场价格高。致密块状玄武岩酸度系数(Ma)介于4.97～7.80，平均值5.85，满足一般工艺要求成纤酸度系数在3～6为最佳值范围；黏度系数(Mv)介于2.1～ 2.4，平均值2.3，符合一般工艺要求连续玄武岩纤维生产的最佳黏度系数在2～3范围；铁物相比值FeO/Fe2O3值介于1.69～1.96，平均值1.78，满足铁物相比值FeO/Fe2O3≥0. 5的适用要求。

研究区杏仁状玄武岩和玻基玄武岩均具杏仁状构造特征，杏仁含量10%～40%，杏仁主要由石英、绿泥石、方解石等矿物充填。其中杏仁中的石英，其较高的熔点和特高的黏度会在玄武岩熔体中形成黏度极不均匀的条纹或节瘤，严重影响拉丝工艺和纤维质量。方解石在高温下会放出 CO2并形成气泡，对玄武岩纤维拉丝过程及其纤维质量产生极为不利的影响。同时，研究区玻基玄武岩由于含大量玻璃质和少量斜长石斑晶，会增加熔体成分和物理性质的不均匀性，对于拉丝工艺控制和产品质量保障具有负面影响。

3 结论

研究区峨眉山玄武岩组(P2e)矿石类型主要有致密块状玄武岩、杏仁状玄武岩和玻基玄武岩等。致密块状玄武岩无论是其组构、化学成分和各项拉丝评价参数均非常适合连续玄武岩纤维生产；杏仁状玄武岩因其杏仁中含有的石英和方解石等矿物而不利玄武岩纤维生产，作为玄武岩纤维用原料时要做好充分的技术可行性预研究和经济合理性分析；玻基玄武岩因其主要成分为火山玻璃、杏仁状构造及酸度系数过高等因素均不利于拉丝工艺和纤维成品质量，同时区内玻基玄武岩厚度较薄，一般约为2～3m，不宜选取该类岩石作为原料生产玄武岩纤维。应采用综合开发方式利用玄武岩矿资源，重点考虑致密块状玄武岩从建筑用玄武岩转变为纤维用玄武岩。

峨眉山玄武岩在峨边县广泛分布，面积约600 km2，呈层状赋存于下二叠统茅口组(P1m)与上二叠统宣威组(P2x)之间，厚约270～800 m。区内玄武岩具多个喷发旋回、多韵律层的特征，使区内存在多层化学性质相对较稳定的致密块状玄武岩。本次工作对峨眉山玄武岩组(P2e)上部的玄武岩研究成果显示，区内致密块状玄武岩的结构构造、化学成分、酸度系数等各项指标完全符合企业工业指标，具有较好的拉丝玄武岩制备潜力。下一步应针对整个峨眉山玄武岩组，开展系统的采样分析及拉丝试验工作。

张凯军, 霍冀川, 黄阳, 于鹏鹏, 李俊, 李兴平, 霍泳霖. 2021. 攀西地区某用于制造纤维的玄武岩工艺矿物学研究. 矿产综合利用, (2): 163～167.

王跃忠. 2019. 四川省纤维用玄武岩找矿远景分析. 矿物学报, 39(6): 664-672.