新疆伊吾下马崖饰面用大理岩矿地质特征及开发前景

王立帅

(中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队,新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆哈密地区目前已发现大理石石材矿产地13处，主要分布在伊吾县和哈密市，占新疆矿产地的22.41%[1]。哈密地区大理石石材资源丰富、石材质地好、品种多、储量大，是新疆主要的大理石石材基地[2]。该地区已有成熟的销售网络体系、较为先进的生产工艺和技术，形成了多个开采矿山、矿石加工和销售一体化的良好格局。饰面大理石品种独特，不仅深受新疆市场青睐，产品更远售日本、泰国、新加坡、奥地利、瑞士及哈萨克斯坦等国家[3]。

本文总结了伊吾县下马崖大理岩矿地质特征，分析了市场开发前景，认为该地区大理石矿规模较大，矿石品质较好，荒料率较高，开采条件简单，开发前景广阔。该矿产地的发现进一步丰富了哈密地区饰面石材的品种，筑牢了哈密地区乃至于新疆饰面用大理岩开发根基。

1 地质背景

研究区一级构造单元为哈萨克斯坦—准噶尔板块，三级构造单元为哈尔里克古生代复合岛弧带、吐哈地块和大南湖古生代岛弧带[4]。

区域地层划属南准噶尔—北天山地层分区，哈尔里克—大南湖地层小区。区域长城系星星峡岩群(Chx)构成了元古界的褶皱基底，晚古生代地层极发育，出露有中泥盆统大南湖组(D2d)、下石炭统牙曼苏组(C1y)、上侏罗统红山组(J3h)及中新统桃树园组(N1t)，其中中泥盆统头苏泉组第二岩性段(D2ts2)为大理岩赋矿地层[5]。

2 矿区地质特征

研究区变质岩在各时期变质变形均不一致，前震旦纪变质岩总体为中高温区域动力变质作用，变质作用为角闪岩相—麻粒岩相，研究区出露的片麻岩为高角闪岩相，变质相系为低压相系，变形特征表现为深层次流变，发生同斜片麻理事件。在西南邻区的结晶片岩、变质大理岩中可见柔流褶皱、紧闭型褶皱发育，表明前震旦纪小铺岩群变质岩的变质变形具多期叠加的特点[6]。

2.1 地层

研究区出露地层为中泥盆统头苏泉组第二岩性段(D2ts2)及第四系。头苏泉组第二岩性段(D2ts2)总体呈北东向展布，向北、北东及南西方向均延伸[7]，根据岩性组合可分为三个段：第一段为正常沉积碎屑岩夹火山岩，第二段为正常碎屑岩与火山岩不均互层，第三段为中基性火山岩、其中第二段岩石组合为英安岩、安山岩、杏仁状安山岩、凝灰岩、凝灰质砂岩、火山灰凝灰岩、大理岩、粉砂岩，地层总厚度1 251.14m[8]。目前该段地层发现了两处大理岩饰面石材矿(图1)。

图1 新疆伊吾县下马崖饰面用大理岩矿区域地质图

2.2 构造

研究区构造简单，未见有褶皱和断裂构造。区内发育3组节理，主节理呈北东向延伸，与区域构造线走向基本一致，由于断裂及后期构造运动的影响，局部节理呈北东东向，该组节理延伸性和切割性较强。近东西向节理为次要节理，其发育程度常受主节理控制，延伸不长，切割性较弱；层节理不甚发育，仅中南部发育少量节理，其倾向、倾角多与地形坡向、坡度基本一致[9]。

2.3 侵入岩

研究区侵入岩发育，主要分布在哈尔里克古生代复合岛弧带、吐哈地块及大南湖古生代岛弧带三个构造单元中，由西向东均广泛分布，为华力西中期岩浆作用的产物，出露面积约430km2。该时期侵入岩呈岩株、岩基状产出，是奥姆尔塔格岩体的东延部分。岩石类型复杂，由辉长岩、闪长岩、石英闪长岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等组成的复式岩体。研究区西段的哈尔里克古生代复合岛弧带中以二长花岗岩为主，其次有辉长岩、钾长花岗岩、花岗闪长岩及少量石英闪长岩；中段吐哈地块中除发现晚太古—早元古代小铺岩群有黑云斜长片麻岩岩浆活动外，以华力期的花岗闪长岩为主，花岗闪长岩中出现云雾状的石英闪长岩残留体，其次有二长花岗岩和少量钾长花岗岩和辉长岩分布；东段大南湖古生代岛弧带中以石英闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩较发育，其次有花岗闪长岩的出现，另外在石英闪长岩中发现有弱片麻状的斜长花岗岩的残留体，它很可能是早元古代—晚太古代的变质深成岩。除上述石炭纪中酸性深成岩外，还有花岗斑岩(包括花斑岩)、闪长玢岩、钠长斑岩浅成岩体分布，是主岩浆期后残余岩浆的产物。侵入岩侵入最新地层为中泥盆统头苏泉组(D2ts)，侵入岩为区内大理岩成矿提供了热源[6]。

2.4 变质岩

研究区变质岩发育，区内中泥盆统头苏泉组第二岩性段(D2ts2)地层经历了区域变质、动力变质、热接触变质等变质作用改造，形成一套中—低级的变质的片岩、变质砂岩及变质凝灰质砂岩、大理岩等。岩性主要有斜长黑云母石英片岩、黑云长石片岩、大理岩、黑云绢云石英片岩、含红柱石黑云石英片岩、绢云母化红柱石长石二云母石英片岩、白云母石英片岩、长石黑云母石英片岩及变质凝灰质砂岩、变质长石砂岩、变质粉砂质细砂岩等。在西部还出现极少量的变质玄武玢岩、英安岩和变质火山灰凝灰岩[10]。

该岩石组合受构造叠加及后期多期岩浆活动作用，现已很难恢复它们的层序(局部残留原始层理)。大理岩中少量残留方解石大部分具塑变拉长现象，岩石受动力作用明显，反映了区域动力变质作用对大理岩成矿起到关键作用。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

大理岩矿体赋存于中泥盆统头苏泉组第二岩性段(D2ts2)中，呈层状、长透镜体状，研究区内共发现两处矿产地，分别为恰塔尕勒苏饰面用大理岩矿和恰塔尕勒苏北东角饰面用大理岩矿。

恰塔尕勒苏饰面用大理岩矿位于研究区恰塔尕勒苏幅南部恰塔尕勒苏泉一带，矿体呈层状、透镜状产出。长约3 730m，平均宽601m，总体走向62°，倾向130°～143°，倾角50°～65°。矿体主体颜色以纯白色为主，略带褐红色、浅绿色，细粒粒状变晶结构、致密块状构造，矿物成分以方解石为主，含量近99%，节理裂隙不甚发育，质量较好[9]。

恰塔尕勒苏北东角饰面用大理岩矿位于研究区恰塔尕勒苏幅北东角部，矿体呈长透镜体状，厚约80m，长300～500m，岩石新鲜面呈乳白色，微带鸭蛋青色，氧化面呈灰白色、带浅褐色，岩石呈致密块状，节理不发育，完整性好[9]。

3.2 荒料率

理论荒料率测定的开采台段高度为2m，开采段长度为8m。根据统计范围内各组节理的产状所形成的影响区宽度，按各类别规格荒料切制。体图解计算进行7次叠合，即在0～2m、0～0.5m、0.5～2m、0.5～1m、1～2m、1～1.5m、1.5～2m的台段范围内按荒料类别进行切割[11]。

按照矿石品种及节理发育情况的不同，选择具代表性的地段进行了详细的节理裂隙发育程度的统计工作，共统计10个点[9]。在此基础上采用体图解方法测定了各点的理论荒料率。通过对10个节理统计点的理论荒料率的计算、统计，恰塔尕勒苏大理岩饰面石材矿理论荒料率最高31.26%，最低20.45%，平均24.66%；恰塔尕勒苏幅北东角大理岩饰面石材矿理论荒料率最高35.12%，最低20.08%，平均26.13%。

3.3 矿石质量

(1)矿石类型。

研究区内饰面石材用大理石按照色泽划分为两个品种，其一是以纯白色为主，略带褐红色、浅绿色的白色(白底红纹)大理石，细粒粒状变晶结构、致密块状构造，矿物成分以方解石为主，经糜棱岩化作用后，呈微粒化动态重结晶成微粒状集合体，粒径0.02～0.05mm。机械双晶发育，粒径0.4～3.2mm。少量残留方解石大部分具塑变拉长状，粒径0.1～2.0mm。岩石受动力作用明显，部分形成定向条带或杂色团块，局部有微量褐铁矿。矿石中分布红色调为主的微细脉，脉宽0.1～1mm，多呈树枝状和网状。节理裂隙不甚发育，质量较好(图2)。其二是矿石新鲜面呈乳白色，微带鸭蛋青色，氧化面呈灰白色、带浅褐色的青白(彩带)大理石，矿石结构细腻、光泽度高，基本无色线、斑点，色线不明显，整体拼接性好，以白—青白色为主体色，期间发育分布着主要由浅红、红色色线构成的树枝状或网状花纹，节理不发育，块度较好，所构成的花纹为矿石增添了一种特有的装饰性，是良好的饰面石材品种(图3)。

图2 白色(白底红纹)大理石

图3 青白(彩带)大理石

(2)矿石的物理技术性能。

通过抽样检测，区内矿石抗压强度为52.50～56.30MPa，弯曲强度为7.20～9.90MPa，均满足饰面石材规范物理性能一般要求[12](表3)。

表3 矿石抗压、弯曲强度测定结果表 (单位：MPa)

(3)矿石的放射性。

矿区矿石的内照射指数(IRa)平均值为0.335 Bq/kg，矿石的外照射指数(Ir)平均值为0.77Bq/kg，满足饰面石材规范的A类产品标准，使用范围不受限制[13]。

4 加工技术性能及开发前景分析

4.1 矿石加工技术性能

镜面板材镜向光泽值按照GB 9966.5的规定不低于70(85)光泽单位，也可以按照用途磨边侧面和正面的光泽度相同。

板材率依据DZ/T 0291-2015[9]的规定，一般中档饰面石材(2cm厚板)的板材率不小于25m2/m3，在其他技术条件相近的情况下，对于高档饰面石材的板材率可适当降低。对于一般档次的饰面石材的板材率可适当提高[14]。

为全面了解矿石加工技术性能，在矿区采取了具有代表性的样品，通过切、磨、抛等方式，区内饰面石材用大理岩的光泽度和板材率见表4。

表4 矿石加工技术性能

4.2 开发利用前景

新疆哈密地区石材资源丰富,品种多样,大理岩有红、黑、灰、黄等十余种,其中“天山红莲”独具一格,伊吾县下马崖白色(白底红纹)和青白(彩带)大理岩具有独特的品种、良好的开采条件和装饰性能，在当前已形成的“产销一体化”的产业格局下，搭乘“一带一路”便车，在国内乃至于在日本、泰国、新加坡、奥地利、瑞士及哈萨克斯坦等国家打开一条宽阔的销售通道，有望成为下一个大理岩饰面石材产业基地[15]。