甘肃省金塔县红山崖西饰面用花岗岩矿地质特征及详查方法＊

周子琴，王晓强

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

天然石材（泛指花岗石、大理石）素以其色彩艳丽、质地优良、华贵典雅、清新自然的风格和特点居于各种建筑装饰材料之首。近些年来，随着经济建设快速发展，人们生活质量提高，应用天然石材装饰已成为一种时尚。而天然饰面用花岗岩石材已从基本建筑材料上升为现代流行的高档装饰艺术材料，应用前景较好[1]。

甘肃省金塔县红山崖西饰面用花岗岩矿位于金塔县东北方向直距56 km处,行政区划隶属于甘肃省金塔县东坝镇，交通便利。勘查区地处甘肃北山地区，总体地形较为平缓，起伏较小。基岩出露面积较小，部分岩石表面被厚度不大的风化层覆盖，此外多数地段被第四系风积层覆盖。

1 区域地质背景

金塔县红山崖西饰面用花岗岩矿大地构造位置位于塔里木陆块区—敦煌陆块—柳园裂谷。区域上地层出露较齐，根据出露地层的时代不同，地层区划分为4个阶段[2]，所涉及岩石地层单位由老到新分述如下：

1.1 中元古代—青白口纪阶段地层区划

天山—北山地层大区、北山地层区，该地层区涉及古硐井群（Pt21G）、平头山组（Pt22P）。

1.2 南华纪—中三叠世阶段地层区划

塔里木地层大区、塔里木盆地地层区、为红柳园—账房山地层分区，该地层区涉及石炭系红柳园组（C1hl）、石炭系干泉组（C2g）。

1.3 晚三叠世—古近纪阶段地层区划

为西北—华南地层大区—塔里木地层区—敦煌地层分区，该地层区涉及白垩系下统新民堡群（K1xn）。

1.4 第四纪阶段地层区划

西北地层大区、塔里木—阿拉善地层区、北山—阿拉善地层分区，该地层区涉及第四系上更新统上部堆积物。

区内岩浆活动频繁，侵入岩以中酸性岩为主，构成岩基或岩株，基性岩呈小岩体及岩脉产出，见图1。岩浆活动受构造运动控制，岩体出露面积较大，岩体内无大的断裂构造，脉岩较不发育，对建筑用石料矿、饰面用花岗岩矿具有较好的成矿条件。总体呈近东西向或北西—南东向展布。区域上侵入岩较发育，从加里东期到印支期均有岩浆活动，岩性以中酸性的二长花岗岩和石英闪长岩为主。区域上构造相对发育，主要有褶皱、断裂、节理等[3]，对饰面用石材成矿有一定的破坏影响。

图1 红山崖西饰面用花岗岩矿区域地质简图

2 矿体地质

2.1 矿体特征

红山崖西饰面用矿区出露的侵入岩为华力西中期的浅肉红色中粗粒黑云二长花岗岩（ηγ42），是尖泉子二长花岗岩岩基的西北部分。侵入岩主要分布于矿区北部与西南部，北部岩体总体走向北西西向，出露面积较大；西南部岩体出露面积较小，多被第四系所覆盖。饰面用花岗岩矿主要赋存于矿区北中部（Ⅰ矿段）、西南部（Ⅲ矿段）的华力西中期浅肉红色中粗粒黑云二长花岗岩中。

通过地质填图、节理裂隙统计、体图解荒料率计算、放射性评价、槽探、钻探等工作手段，根据花岗岩集中分布位置将矿床划分为3个矿段，即：北中部为Ⅰ矿段、北东部为Ⅱ矿段、西南部为Ⅲ矿段。共圈出饰面用花岗岩矿体4个，其中：Ⅰ矿段2个，即①、②号；Ⅱ矿段花岗岩中节理裂隙较发育，未圈定出饰面用花岗岩矿；Ⅲ矿段矿段2个，即③、④号。Ⅰ矿段①矿体为主要矿体，其余矿体为次要矿体。矿体长324～638 m，宽132～178 m，矿体呈较规则带状或岩株状分布，走向127°～153°，主节理走向为315°、300°，试采后求得校正系数为0.701，矿床理论荒料率为28.31%。矿体特征详见表1。

表1 矿体特征一览表

2.2 矿石质量

（1）矿石矿物成分

经野外观察和室内岩矿鉴定，矿石物质成分主要为：黑云母（10%±）、石英（20%±）、斜长石（40%±）、正长石（30%±），副矿物主要有磁铁矿、磷灰石、锆石等。对矿石质量有害的矿物为黑云母，矿石中的黑云母粒度大多在约0.4～0.7 mm，且分布均匀，对矿石质量影响小，且能起到美观作用。

（2）矿石结构构造

矿石结构为中粗粒花岗结构，主要矿物粒度集中在2.2～6 mm，中粒为主，少数达粗粒。矿石构造为块状构造。

（3）矿石化学成分

多元素分析结果显示，岩石中SO3含量变化于0.055%～0.106%，平均值0.083%，分布均匀，变化小；Fe2O3含量变化于2.89%～3.42%，平均值3.15%，分布较均匀，变化小；Al2O3含量变化于12.56%～12.83%，平均值12.91%，分布较均匀，变化极小；CaO含量变化于0.973%～1.59%，平均值1.353%，分布均匀，变化中等；MgO含量变化于0.297%～0.578%，平均值0.421%，分布较均匀，变化小；K2O含量变化于3.47%～6.38%，平均值5.55%，分布均匀，变化小；Na2O含量变化于3.59%～4.28%，平均值3.84%，分布均匀，变化较小；烧失量变化于0.09%～0.13%，平均值0.11%，分布较均匀，变化小；总体来看本区花岗岩矿石的化学成分稳定，SiO2含量为73.20%，含量较高，说明矿石抗风化能力较强；CaO、MgO含量低，可作为耐酸石材用；另外SO3、P2O5含量较低，说明其耐腐蚀性较高，质量较好。

（4）矿石花色变化及色斑发育程度

根据地表填图、探槽和深部钻探对矿体的控制，采集样品对比分析后，认为岩性均为中粗粒黑云二长花岗岩，矿石颜色单一，均为浅肉红色，色差相对较小。

矿石花色经对比后北中部Ⅰ矿段与西南部Ⅲ矿段基本一致，色度对比Ⅰ矿段较Ⅲ矿段略红；矿物粒径无变化；故按照岩相变化特征、岩性成分、质量变化划分了一个花色品种。

各矿体中色斑较少，偶见有色斑出现，其色斑多为闪长岩，个别为花岗闪长岩包裹体，一般为6 cm×10 cm，最大为40 cm×25 cm，见图2、图3，色斑分布极不均匀，无规律可循，对矿石的质量影响较小。

图2 花岗岩中闪长岩包体

图3 花岗岩中花岗闪长岩包裹体

各矿体中色线不发育，对成材影响不大，但是作为石材在板材的面上形成一条宽度不等的色线，也可作为花色来装饰。

（5）矿石的物理性能

在地表矿体不同位置上采取了15件物理性能样品进行了测试，分别进行了矿石的密度、吸水率、光泽度、耐磨性、干燥、饱和压缩强度、干燥、饱和弯曲强度测试。

通过测试结果与天然花岗石物理性能一般指标要求对比后，岩石体积密度、抗压强度、光泽度、肖氏硬度、弯曲强度、光泽度等结果均大于技术指标要求，符合国家标准。吸水率为0.19%，吸水率≤0.6%，岩石属低吸水性岩石。耐磨性平均值为25.96 1/cm2，说明矿区板材可以作为地面、楼梯踏步、台面材料。

3 详查方法

红山崖西饰面用花岗岩矿详查，首先进行了1：10 000地形草测、1:10 000地质简测、1:10 000水文地质、工程地质、环境地质测量、1:2 000伽玛能谱剖面测量等工作；其次根据花岗岩集中分布位置将矿床划分为3个矿段（北中部为Ⅰ矿段、北东部为Ⅱ矿段、西南部为Ⅲ矿段）2个详查区进行勘查，在详查区内开展了1:2 000地形精测、1:2 000地质正测；并选择有代表性的地段进行节理裂隙统计与体图解荒料率测定，然后按照控制的工程间距200 m，布置槽探、钻探工程对矿体进行了控制，同时采集相关测试样品；最后在矿床内未来首采区Ⅲ矿段④号体中选择具有代表性的位置进行了试采，并计算了矿床试采荒料率与校正系数，对矿石加工技术性能进行了评价。文章主要介绍节理裂隙统计、荒料类别及体图解荒料率、试采荒料率与荒料率的校正等工作方法。

3.1 节理裂隙统计

为了达到鉴别花色品种和统计节理裂隙的目的。根据实际情况，选择具有代表性的位置均匀布设于矿床内，为了保证地质编录工作的质量，采用人工剥离地表覆盖层、风化层碎石，并对其进行了专门的清扫，将所有残存的碎渣进行了清理。进行节理裂隙统计（图4）与体图解荒料率统计图的制作（图5）。根据统计的结果绘制节理裂隙走向玫瑰花图、节理裂隙倾角分布图、节理裂隙倾向玫瑰花图、节理裂隙等密度图等图件。

图4 测量节理裂隙产状

图5 水平叠合图上截取的体图解荒料率统计图

3.2 荒料类别及体图解荒料率

在各矿段各矿体中，分别选择有代表性的地段进行详细的节理裂隙统计、体图解荒料率的测定和荒料类别的划分，野外工作进行节理裂隙统计测定点15个。体图解荒料率的测定采用体图解法，首先对所选择的测定点处进行节理裂隙素描，然后在节理裂隙素描图上扣除“边缘影响区”，再按开采高度2 m、荒料最小边长0.4 m、最小荒料规格0.182 m3的要求，在叠合图上截取荒料。体图解荒料率计算公式为：

体图解荒料率=所截得的体图解荒料总体积/截取荒料的矿石体积×100%。

Ⅰ矿段①、②号矿体内体图解荒料率测定结果，见表2。

表2 Ⅰ矿段①、②号矿体图解荒料率测定结果表

经统计计算后，Ⅰ矿段平均体图解荒料率为32.44%，其中：①号矿体荒料率为29.75%（大料占10.60%、中料占21.46%、小料占67.94%）；②号矿体荒料率为38.10%（大料占10.70%、中料占31.09%、小料占58.22%)。

通过以上数据统计分析后，说明Ⅰ矿段荒料率不高，以小料为主，中料次之、大料较少；各类别荒料比例总体相差较大，不同类别荒料的分布不均匀。

3.3 试采荒料率与校正

在矿床首采区的④号矿体上选择有代表性的地段进行了试采，试采前对试采点进行了节理裂隙统计工作，制作了体图解荒料率图，求出图解荒料率；试采后对所有采出荒料进行了编号丈量，节理裂隙延伸长度、产状进行测量，对荒料中的层面、色斑、色线发育情况进行了编录，并对所有荒料及重要特征现象进行了拍照。最终求得试采荒料率与校正系数。

试采的施工按照实际开采工艺锯切法进行，开采规格为长18 m×宽9 m，台高为1.1 m，锯宽为1.30 m。最终采出荒料与废料分开集中堆放，并且荒料按照大、中、小料分类编号，试采体积178.2 m3，经体图解荒料率统计试采区图解荒料率为64.93%；经试采后共采出荒料81.16 m3，实际荒料率为45.54%。其中：中料荒料30.0 m3，占36.96%；小料荒料51.16 m3，占63.04%。

经试采点编录统计后，试采荒料率为45.54%，而试采点处体图解荒料率为64.93%，则计算的荒料率校正系数＝45.54%/64.93%＝0.701，详见表3。

经采用校正系数对各矿体荒料率进行了校正，①号矿体理论荒料率为20.63%，②号矿体理论荒料率为26.71%，经资源量估算最终求得矿床理论的荒料率为28.31%。

经统计计算，求得Ⅰ矿段矿体内平均线裂隙率为0.48条/m，线裂隙率变化于0.3～1.0条/m，平均面裂隙率为0.32条/m2，面裂隙率变化于0.3～0.4条/m2。总体分析认为，矿体深部质量较好，浅部质量相对较差。

4 结论

通过对红山崖西饰面用花岗岩矿区地质监测、水文地质、工程地质、环境地质测量、伽玛能谱剖面测量等工作，基本查明了岩浆岩种类、期次、形态及其空间分布特征，摸清了构造特征及风化层、覆盖层深度与分布特征等，并对矿床的开采技术条件、放射性水平进行了评价。

对矿床的岩浆岩及矿体产出位置等进行了研究分析，认为矿床赋存于华力西期中期侵入的花岗岩岩体中，属岩浆岩型的饰面石材用花岗岩矿床。并对矿床构造进行研究，矿体的连续性、形态、产状、规模进行了有效控制。对矿石成分、结构构造、颜色的变化规律、矿石品种及物理性能已基本确定。通过试采求得矿床试采荒料率与校正系数，进行测试后，确定了矿石技术加工性能。通过水文地质工作、工程地质工作及环境地质工作，基本查明了矿区水文地质、工程地质及环境地质条件。

作为饰面石材用的花岗岩石材矿，主要考虑的是矿石的花色品种和矿石块度大小2个方面，而块度的大小主要受节理裂隙的控制。通过此次工作，得到了以下几点启示，可在寻找本类矿床时予以借鉴。

（1）饰面用花岗石矿主要赋矿岩石为岩浆活动后的各类花岗岩及闪长岩，故找到岩浆岩侵入体是基本的找矿标志。

（2）花岗岩及闪长岩一般耐风化能力较强，在地貌上易形成正地形，即山梁或山体，故地貌特征可作为直接的找矿标志。

（3）在不动工程的情况下，如要找到可开采利用的矿体，先找出基岩露头较集中，且节理裂隙较少的部分，遥感影像上白色斑点（基岩露头）为直接的找矿标志。

（4）节理裂隙发育程度受构造及脉岩发育程度影响较大，构造、脉岩不育区是主要的找矿方向。