甘肃古浪魏家岭建筑用石料矿地质特征与矿床综合利用

丁洋洋

(中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海 西宁 810000)

建筑用石料矿是国民经济的重要基础原材料，甘肃古浪魏家岭建筑用石料矿赋存于中奥陶统中堡群中细粒岩屑石英砂岩地层中，矿体埋深较大，地表露头少。根据地质勘查成果，总结归纳了矿区地质特征、石料矿体的形态、规模、产状及矿石质量。并针对该矿体上部黄土覆盖面积大、厚度深的特征，通过对覆盖层的综合研究分析，认为矿产综合利用前景大，为今后在该区域寻找相同类型的建筑用石料矿及综合利用提供了一定地质依据。

1 区域地质概况

矿区大地构造隶属秦祁昆造山系北祁连弧盆系走廊边缘盆地单元[1]，区域内出露地层由老至新为中奥陶统中堡群(O2z)、中下泥盆统老君山组(D1-2l)和第四系，岩层总体呈近东西向展布，由南向北地层由老到新，南侧地层发育，基岩出露，北侧大面积为风积黄土覆盖。

区域内岩浆岩分布较少，仅区域西南侧的冷龙岭—乌鞘岭一带有少量的细粒黑云角闪石英闪长岩。

2 矿区地质特征

工作区内出露地层有中奥陶统中堡群(O2z)和第四系(Q)。

中奥陶统中堡群(O2z)：分布于整个工作区，由于被第四系覆盖，地表出露面积小，呈单斜层状产出，产状165°～215°∠40°～75°，形态完整，轻微受到层间小构造的影响。岩性为中细粒岩屑石英砂岩，中细粒砂状结构，块状构造，为赋矿地层；局部夹0.2～3m的泥质板岩。

第四系上更新统 (Qp3eol)：在工作区大面积分布，风积黄土[2]厚度29～83m，且随着地形的升高，有变厚的趋势，颜色为灰黄色，成分均一，以粉砂质为主，质地疏松，层理不明显，垂直节理发育。

工作区内断裂及褶皱构造不发育，局部地层倒转[3]，产状335°∠75°。未见岩浆岩发育(图1)。

图1 魏家岭建筑用石料矿地质简图

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于中奥陶统中堡群中细粒岩屑石英砂岩地层中，长约690m，沿倾斜方向延伸约300m，矿体厚度145～308m，平均218m，厚度变化系数[4]为37.89%，厚度较稳定。产状165°～215°∠40°～75°，近东西走向产出，沿走南北两侧延伸出工区，岩层呈单斜层状，形态完整，轻微受到层间小构造的影响(图2)。地表被大面积的第四系所覆盖，仅在北部和东部有少量露头，出露面积仅约占工作区总面积的15%。

图2 魏家岭矿区0线矿体地质剖面图

3.2 矿石特征

3.2.1 矿物组成及结构构造

矿石为岩屑石英砂岩，颜色为灰—浅灰绿色，中细粒砂状结构，块状构造、中厚层状构造，主要由碎屑和填隙物组成。碎屑多呈次圆状，少量呈次棱角状，磨圆度较好。粒径约0.2～1.2mm，以＜0.25mm的细粒为主，其次为中粒，见有＞0.5mm的粗粒，分选性较好。

碎屑成分以石英(87%)为主，次为岩屑(11%)，少见长石(2%)、白云母，偶见电气石。石英主要为单晶石英，显波状消光[5]，多晶石英为石英质变质岩，显定向分布。长石为钾长石、斜长石，显格子状双晶或钠长石律双晶[6]。岩屑为板岩，见绢云母定向分布，次为粘土矿物。电气石呈蓝色[7]，偶见。填隙物主要为粘土杂基，重结晶后变化为绢云母、绿泥石，定向分布(图3)。

图3 岩矿镜下图

3.2.2 矿石化学成分

根据多元素分析[8]，矿石化学成分为SiO2、Al2O3，其次为CaO、MgO、K2O、Fe2O3等(表1)。

表1 多元素分析结果统计表 (单位：%)

3.2.3 矿石物理性能

根据力学强度试验[9-10]，矿石饱和抗压强度为31.0～119.4MPa，平均为65.5MPa，满足建筑用石料抗压强度要求(沉积岩≥30MPa)[11]。

根据组合分析测试，矿石吸水率平均值为0.63%，表观密度平均值为2.73g/cm3，坚固性指标平均值为3.83%，压碎指标平均值为6.9%，碱活性反应平均值为0.07%，硫酸盐及硫化物含量平均值为0.1%，各项指标均达到Ⅰ类建筑用石料质量指标要求。

3.2.4 放射性

通过放射性测试[12-13]，矿石满足建筑材料放射性核素限量对建筑主体材料放射性核素限量内照指数IRa≤1.0和外照指数Iγ≤1.0的要求[14]。放射性测试结果见表2。

表2 放射性测试结果表

3.4 围岩与夹石

矿体顶底板岩性均为岩屑石英砂岩，矿体中局部夹有0.2～3m的夹层，其规模小，岩性为泥质板岩，变余泥质结构，板状构造，岩石由粘土矿物、少量绿泥石、绢云母、粉砂级碎屑组成。在夹层中采集一组力学试验样，饱和抗压强度为45.6MPa，由于夹层厚度小，化学成分相对稳定，规模小，其岩石物理性能及化学成分满足建筑用石料指标要求，且矿山在后期规模开采中，对于厚度较小的夹层无法单独采出，故本次将夹层全部归为同一类建筑石料用矿体，矿体内无夹石。

4 综合利用

区内上更新统风积黄土在工作区大面积分布，根据探矿工程控制情况可知，风积黄土厚度0～83m，且随着地形的升高，有变厚的趋势，黄土成分均一，以粉砂质为主，质地疏松，未固结，层理不明显，垂直节理发育。

经分析测试，黄土化学成分及含量见表3。经过计算，硅酸率(SM)=ω(SiO2)/ω(Al2O3+Fe2O3) =3.78；铝氧率(AM)=ω(Al2O3)/ω(Fe2O3)=2.68，上述指标满足水泥配料一类黏土质原料的要求[15]。由此可知，在今后开发利用建筑用石料的同时，可充分利用大面积分布的覆盖层黄土，降低建筑用石料开采的剥离成本，做到固废零排放量，提高矿产资源综合利用率。

表3 黄土化学成分统计表 (单位：%)

5 结论

(1)矿区内赋矿地层为中奥陶统中堡群(O2z)，岩性为中细粒岩屑石英砂，出露的砂岩呈单斜层状产，形态完整。矿石质量较好，各项指标均满足Ⅰ类建筑用石料质量指标要求。

(2)矿体埋深较大，通过对覆盖层的综合评价，其化学成分满足水泥配料一类黏土质原料的要求。

(3)本项目的建设对于综合利用当地的资源优势，加快本地区工业结构的调整，促进当地经济可持续发展具有重要的意义；可带动当地其他产业的发展，对加快基础设施建设，促进经济的发展起到积极作用，具有较好的发展前景。