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        湖南長界橄欖石礦床地質(zhì)特征及開發(fā)利用

        2013-06-08 05:48:34鄧會娟高鵬鑫孔令湖
        關(guān)鍵詞:橄欖巖橄欖石基性

        鄧會娟,高鵬鑫,孔令湖

        (國土資源實(shí)物地質(zhì)資料中心,河北 三河 065201)

        長界橄欖石礦床位于湖南省通道縣甘溪鄉(xiāng)長界村境內(nèi),礦體為出露地表的橄欖巖巖體,易于開采。礦山原作為尋找銅鎳礦對象進(jìn)行過勘查工作,但一直未取得找礦突破性進(jìn)展。根據(jù)以往地質(zhì)資料進(jìn)行二次開發(fā),重新認(rèn)識橄欖巖資源,把廢棄的橄欖巖充分利用起來,可走出一條節(jié)約資源,經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展之路。

        1 礦區(qū)地質(zhì)背景

        通道長界橄欖石礦區(qū)位于江南古陸構(gòu)造的南端[1],該區(qū)板溪群、寒武系地層最為發(fā)育,震旦系次之,泥盆系地層僅在少量地區(qū)殘存。板溪群地層總厚5400m以上,由一套淺變質(zhì)的千枚狀板巖、黑色板巖、粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖及粗砂礫巖等組成。

        區(qū)域構(gòu)造以甘溪—涼亭界深大斷裂為主導(dǎo),包括長界—垅城基性巖帶延長達(dá)百余公里,是區(qū)域性的一級構(gòu)造。

        本礦區(qū)為加里東構(gòu)造運(yùn)動引起的長界—垅城深大斷裂巖漿侵入所形成的基性、超基性巖體?;?超基性巖包括輝石巖相、橄欖巖相、輝石橄欖巖相,其中含MgO的橄欖巖達(dá)到工業(yè)品位的為橄欖石礦體[2]。

        2 礦山地質(zhì)概況

        2.1 地層

        本礦區(qū)出露地層,從老至新有板溪群下亞群加榜組(Pt1)、板溪群上亞群拉欖組(Pt2)和第四系(Q),現(xiàn)由老至新分述如下:

        (1)板溪群下亞群加榜組(Pt1):該組分上、下兩段,即溪腦段(Pt11)和南天門段(Pt12)。溪腦段(Pt11):分布在本礦山范圍。為灰綠色千枚狀板巖,風(fēng)化后呈紅色,常見石英細(xì)脈。該段厚大于1500m。南天門段(Pt12):為灰白色變質(zhì)砂巖、長石砂巖、見有較多的石英脈。該段厚大于230m。

        (2)板溪群上亞群拉欖組(Pt21):為黑色板巖、千枚巖、千枚狀板巖、粉砂質(zhì)及砂質(zhì)板巖,間夾變質(zhì)砂巖。上部變質(zhì)淺,板巖為薄層狀,具紋層和條帶狀結(jié)構(gòu);下部變質(zhì)較深,為千枚巖和千枚狀板巖,具揉皺構(gòu)造和明顯的鈉長石化,下部見有大理巖透鏡體。超基性巖墻(橄欖巖礦)侵入在本組中上部,圍巖接觸交代較弱。該組厚770m。與上覆清水江組灰綠色板巖為整合關(guān)系,與下伏加榜組溪腦段砂礫巖為角度不整合接觸。

        (3)第四系(Q):為棕黃色、黃褐色亞砂土、亞粘土殘坡積層,厚1~8m。

        2.2 構(gòu)造

        本礦山地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。區(qū)內(nèi)巖層走向北東—南西,傾向北西,傾角30~87°,呈單斜狀產(chǎn)出,構(gòu)造以斷層為主。巖墻(橄欖巖礦)平行地層走向侵入。巖體中間的走向斷層以及巖層中的揉皺或小構(gòu)造多為陡傾角。

        本礦山內(nèi)晚期次一級平推斷層構(gòu)造發(fā)育,尤以南北向斷層為主,北西向次之。

        (1)南北向斷層。

        F1正斷層:分布于礦區(qū)中部,走向南北,長約1500m,礦區(qū)內(nèi)長255m,傾向西,傾角65~75°,破碎角礫巖寬2~13m,在礦區(qū)北側(cè)被其北西向F2平推正斷層錯斷,平面斷距15m,它控制橄欖巖體的發(fā)生和發(fā)展。

        F3正斷層:分布于礦區(qū)西部,走向南北,出露長270m,傾向西,傾角60~70°,破碎角礫巖帶寬1.5~7m,該斷層位于西部橄欖巖體西面邊緣,對橄欖巖體沒有破壞。

        (2)北西向斷層。

        F2平推正斷層:分布于礦區(qū)北側(cè),走向北西—南東,推測地表出露長410m,傾向293°,傾角63°,其切割破壞了南北向F1正斷層和基性、超基性巖體,平面錯距14~21m。

        2.3 巖漿巖

        本區(qū)基性、超基性巖體可分為三種巖相,屬基性巖的為輝長輝綠巖相,屬超基性巖的有輝石巖相、橄欖巖相。

        本礦床基性、超基性巖體侵入在一個(gè)“N”字形的裂隙系統(tǒng)中,形成西、東兩個(gè)巖體,呈陡傾斜狀,與圍巖多為不整合接觸,它的上、下盤具有破碎現(xiàn)象(見右圖)。

        西部基性、超基性巖體全長1800m,地表寬20~182m,傾向北西(300°),傾角70~80°。

        東部基性、超基性巖體全長400m,地表寬15~325m,傾向北西(300°),傾角60~70°。

        以上兩個(gè)巖體在104線以南至99線以北平行重疊800m,最為寬闊,深部經(jīng)磁測剖面計(jì)算,距地表700~800m以下,連接成單一巖體。

        橄欖巖呈深綠色,具粒狀結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。致密塊狀構(gòu)造。

        3 礦床(體)特征

        3.1 礦體賦存部位、產(chǎn)狀、形態(tài)及規(guī)模

        長界橄欖石礦區(qū)地質(zhì)圖

        長界礦區(qū)的橄欖石礦賦存于基性、超基性巖體里,根據(jù)產(chǎn)出的位置進(jìn)行劃分為Ⅰ號礦體和Ⅱ號礦體。Ⅰ號礦體位于礦區(qū)西南部位置,呈北北東走向,傾向北西西,傾角65~82°,礦區(qū)范圍內(nèi)出露長約1200m,寬15~80m;Ⅱ號礦體位于礦區(qū)中東部,并向北東方向延伸出礦區(qū)范圍,走向北東,傾向北西,傾角60~70°,礦區(qū)出露長度超過1800m,并順北東走向延伸出礦區(qū)。

        3.2 礦石礦物特征

        礦物成分主要為橄欖石,次為輝石、蛇紋石,透閃石、滑石、角閃石、綠泥石、菱鎂礦、鉻鐵礦。少量的黃鐵礦、鎳黃鐵礦、磁鐵礦等。巖石具蛇紋石化等蝕變,還有的變?yōu)榛蚧怄V礦等。

        橄欖巖是超基性侵入巖的一種,主要由橄欖石和輝石組成。橄欖石含量達(dá)40%~90%,輝石大致可占相等數(shù)量,輝石為斜方輝石或單斜輝石。有時(shí)含少量角閃石、黑云母或鉻鐵礦。顏色呈深綠色,具粒狀結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。在一定溫度、壓力下,受熱液影響發(fā)生蝕變,如經(jīng)水化作用后橄欖石變成蛇紋石和水鎂石;硅化作用后橄欖石變成蛇紋石;碳酸鹽化作用下鎂橄欖石變成蛇紋石和菱鎂礦等。

        3.3 礦石質(zhì)量

        經(jīng)取樣分析(包括原239地質(zhì)隊(duì)鉆孔中分析的11個(gè)樣),礦體MgO含量一般為25%左右,分析結(jié)果見下頁表。從化學(xué)分析情況看,礦區(qū)橄欖巖MgO含量不高,屬于較貧品位礦產(chǎn)。MgO含量較高的礦石可作為農(nóng)業(yè)上所用的鎂質(zhì)磷肥。

        長界礦區(qū)橄欖巖體化學(xué)分析結(jié)果

        3.4 礦石加工技術(shù)性能

        目前,礦山橄欖石礦僅用于生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥原料,用量較少,急需開發(fā)新的利用途徑。橄欖巖礦MgO含量>25%的礦石作為生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥原料,在熱法加工生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥中,在向低品位磷礦石(P2O5品位13%~16%)中加入能形成硅酸鹽或硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)。向磷礦中加入含MgO(12%~15%)的物質(zhì),在熔體中,周圍含有Ca2+,同時(shí)又含有Mg2+,則由于不對稱電場作用,將使磷礦的熔融溫度降低,而橄欖巖(含輝石橄欖巖、蛇紋石、滑石等)就成了最佳熔劑。一般加工純磷礦的熔融溫度在1750~1800℃,而與橄欖巖礦一起加工時(shí),可使熔融溫度降至1400~1450℃。

        4 開發(fā)利用

        4.1 現(xiàn)狀

        20世紀(jì)30年代初期,橄欖石作為一種工業(yè)礦物在挪威和美國最先用來制造耐火材料,后來用磨細(xì)的橄欖石與氧化鎂混合制成耐火磚用于玻璃熔窯和平爐中,堿性爐襯的搗打料或噴射混合料也利用橄欖石。到20世紀(jì)50年代初期美國和日本等一些國家把橄欖石用在鑄鋼工業(yè)中,近年來又將其用在鑄銅、鑄鉛、鑄鎂和鑄鋁工業(yè)中。

        我國橄欖石開發(fā)利用與國外相比有一定差距,主要表現(xiàn)為:一是尚未有規(guī)?;拈_發(fā)利用;二是開發(fā)利用產(chǎn)品較為單一,國內(nèi)豐富的橄欖石資源處于開發(fā)初級階段。目前,國內(nèi)開發(fā)利用橄欖石資源主要有以下用途:

        (1)耐火材料。

        20世紀(jì)80年代中期,以河南橄欖石為主,加入鎂砂細(xì)粉、纖維等,經(jīng)一定的工藝生產(chǎn)的鎂橄欖石絕熱板,用于合金鋼連鑄中間包內(nèi)襯,為橄欖石用于耐火材料提供了有效途徑[3]。

        (2)鑄造行業(yè)。

        橄欖石作為新型的堿性造型材料,已較廣泛地應(yīng)用于鑄鋼件,特別是高錳鋼件及精密合金鑄件等,屬環(huán)保型造型材料。

        (3)農(nóng)用肥料。

        橄欖巖蝕變后生成蛇紋巖。Mg和Si是蛇紋巖的主要成分,是農(nóng)作生物生長的必需元素。將蛇紋巖用作肥料經(jīng)農(nóng)田施用試驗(yàn),取得了好的效果[4-6]。

        (4)其他應(yīng)用。

        制取硫酸鎂就可以把碎橄欖石溶于25%的稀硫酸,除去鐵質(zhì)結(jié)晶而成。橄欖石還可用作冶煉金屬鎂的原料,并和磷酸鹽在電爐中熔化后,可生產(chǎn)MgO含量為12%~15%、P2O5含量為20%的鈣鎂磷肥等。

        4.2 建議

        20世紀(jì)60年代冶金地勘單位對長界礦區(qū)基性—超基性巖進(jìn)行了以尋找銅鎳礦為主的評價(jià)工作,經(jīng)多年勘查找礦無重大進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)鎳礦體零星,不成規(guī)模,無法計(jì)算儲量。2007年,礦山又出資進(jìn)行了鎳礦的勘查工作,探查到少量的鎳礦資源(平均品位0.4%),目前礦山正在做開發(fā)工作。橄欖石礦產(chǎn)僅少量用于生產(chǎn)鈣鎂質(zhì)磷肥,尚未得到充分利用。

        本礦床作為橄欖石礦床雖屬低品位礦床,但礦床厚度大,且在走向上延伸距離長,儲量巨大、易于開采,交通便利,市場潛力有待挖掘。建議當(dāng)?shù)卣右砸龑?dǎo),在開發(fā)鎳礦的同時(shí)一并開發(fā)橄欖石,鼓勵投資進(jìn)行橄欖石礦床開采、開發(fā),使這一寶貴的礦產(chǎn)資源變廢為寶。

        [1]湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.湖南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1988:469-478.

        [2]全國礦產(chǎn)儲量委員會辦公室.礦產(chǎn)一般工業(yè)手冊[M].北京:地質(zhì)出版社,19 87.

        [3]霍素珍.具有發(fā)展前景的耐火原料—鎂橄欖石[J].國外耐火材料,2003(2):16-19.

        [4]王雪萍.淺談青海省化肥用蛇紋巖的資源概況及開發(fā)應(yīng)用前景[J].青??萍?2009(3):37-38.

        [5]萬樸,李和玉.蛇紋巖直接用作礦質(zhì)肥料的前景[J].非金屬礦,1991(1):41-42.

        [6]李典.吉林某地橄欖石礦可選性研究[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,1988(2):47-48.

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