趙顯明

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì))

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哈爾濱地區(qū)永吉陶粒板巖礦地質(zhì)特征及開發(fā)利用前景

趙顯明

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì))

摘要結(jié)合哈爾濱地區(qū)永吉陶粒板巖礦區(qū)地質(zhì)勘探資料，對該區(qū)地質(zhì)特征及礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對區(qū)內(nèi)資源開發(fā)利用前景進(jìn)行了討論，對于區(qū)內(nèi)資源勘探及開發(fā)利用工作有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞陶粒板巖礦床地質(zhì)特征開發(fā)利用

永吉陶粒板巖礦床位于哈爾濱市賓縣賓州鎮(zhèn)18 km處，距哈爾濱市區(qū)65 km ，交通便利。礦區(qū)位于張廣才嶺西麓支脈，屬丘陵低山地貌，最高海拔432.20 m，礦區(qū)大部分基巖被掩蓋，覆蓋層厚0.5～4.5 m。礦區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬長夏短。鑒于陶粒具有較好的市場前景，研究和開發(fā)陶粒板巖對于發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

1礦區(qū)地質(zhì)特征

永吉陶粒板巖礦區(qū)位于小興安嶺—松嫩地塊，濱東隆起帶的玉泉斷陷內(nèi)，地層以上古生界和中新生界為主，侵入巖為印支晚期、燕山中期巖體，地質(zhì)構(gòu)造簡單—中等復(fù)雜。

(1)地層。古生界二疊系土門嶺組(P2t)主要巖性以灰—灰黑色泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖為主，次為斑點(diǎn)狀板巖，中—下部夾大理巖透鏡體，灰黑色泥質(zhì)板巖與深灰色粉砂質(zhì)板巖互層，局部見粉砂質(zhì)條帶，寬0.5～1 cm，變余層理發(fā)育，地層走向NE，傾向E—SE，傾角45°～55°，礦區(qū)東部土門嶺組(P2t)巖層走向近SN。第三系丁山村組(E2d)主要由湖相沉積砂礫巖、泥巖等膠結(jié)松散巖層組成，據(jù)沖溝出露厚度推測，巖層厚度大于7 m。第四系全新統(tǒng)現(xiàn)代河流堆積物(Q4)分布于現(xiàn)代河流、沖溝中，由亞黏土、亞砂土、砂、礫石等組成，為沖、洪積層，厚度大于5 m。

(2)侵入巖。礦區(qū)中部發(fā)育2條煌斑巖，呈巖脈狀穿插于土門嶺組(P2t)中，鉆孔中見1條閃長玢巖，脈巖破壞了礦體的完整性。

(3)構(gòu)造。礦區(qū)位于全孝—弓棚子背斜中段南東翼，接近背斜軸部，巖層層理與板理產(chǎn)狀一致，主要由土門嶺組(P2t)厚層狀泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、含砂粉砂質(zhì)板巖夾大理巖透鏡體及少量薄層狀粉質(zhì)砂巖組成，總體呈傾向SE的單斜構(gòu)造，控制礦體的展布和規(guī)模，局部發(fā)育層間褶曲和巖石碎裂。礦區(qū)發(fā)育的永吉屯西南溝谷為NE向壓扭性斷裂，使得整個(gè)土門嶺組(P2t)地層被分割為3塊。

2礦床地質(zhì)特征

2.1礦體形態(tài)規(guī)模

永吉陶粒板巖礦床位于礦區(qū)中部，呈帶狀沿山脊東坡近SN向展布，呈單斜層狀產(chǎn)出，賦存于二疊系土門嶺組(P2t)中—上部，礦體控制南北長260 m，東西平均寬278.50 m，平均厚178 m，最厚295 m。區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀傾向95°～122°,傾角40°～56°，礦體上部被第四系全新統(tǒng)殘、坡積物(Q4)覆蓋，底板為二疊系土門嶺組 (P2t)中—下部粉砂質(zhì)板巖，礦體與底板呈整合接觸關(guān)系。

2.2礦石類型

礦石自然類型為泥質(zhì)板巖和少量粉砂質(zhì)板巖，礦石呈深灰—灰黑—黑色，隱晶質(zhì)或顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，變余粉砂、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀、條帶狀(具0.5～5 mm寬的含砂、粉砂巖條帶)及致密塊狀構(gòu)造。經(jīng)薄片鑒定、X光衍射分析，礦石礦物成分主要為水云母和綠泥石(或絹云母)占43.8%～51.9%、石英21.3%～25.1%、長石16.9%～20.7%、高嶺石9.9%～10.4%，其余組分(磁鐵礦、褐鐵礦、有機(jī)質(zhì)等)1%～5%。

2.3礦石質(zhì)量

區(qū)內(nèi)礦石化學(xué)組分含量變化不大，相對較穩(wěn)定，周邊陶粒板巖礦山礦石化學(xué)成分見表1、表2。

表1礦石化學(xué)成分含量

%

表2礦石成陶組分

%

2.4礦石品級

礦石工業(yè)品級是以最佳燒脹溫度(1 220 ℃)時(shí)礦石燒脹成的陶粒預(yù)測堆積密度(532 kg/m3)為準(zhǔn)，陶粒密度等級以500～600級為主。

2.5礦石燒脹性能

區(qū)內(nèi)礦石燒脹成陶粒的性能與周邊陶粒板巖礦山礦石的燒脹性能對比見表3。

表3　礦石燒脹性能

2.6板巖陶粒小試樣測試

采集礦體內(nèi)所有最佳焙燒溫度1 220 ℃時(shí)預(yù)測堆積密度400～800級的礦石燒脹性能樣品并合并為1件陶粒小試樣，物理性能測試結(jié)果見表4。

表4　普通型板巖陶粒小試樣測試結(jié)果

2.7礦石放射性特征

經(jīng)測定，礦體和圍巖的礦石放射性γ值為8～21，平均14.5，巖石γ值照射率為(1.04～2.73)×10-3μc/(kg·h)，平均照射率為1.89×10-3μc/(kg·h)。礦石放射性強(qiáng)度滿足《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2001)。

2.8礦體圍巖特征

礦體底板為粉砂質(zhì)板巖，礦體頂板巖性與礦體巖性一致，將因受詳查工作量限制而未采用探礦工程和采樣測試控制的部分礦體(泥質(zhì)板巖)劃為礦體頂板。礦體內(nèi)脈(夾)石層主要為脈巖，主要有煌斑巖、隱伏的閃長玢巖、不合乎工業(yè)指標(biāo)要求的粉砂質(zhì)板巖。粉砂質(zhì)板巖、煌斑巖經(jīng)燒脹性能測試，地表巖石堆積密度在1 220 ℃時(shí)為900～1 100級，閃長玢巖在1 220 ℃時(shí)呈熔融狀態(tài)(不膨脹)，并且煌斑巖、閃長玢巖與礦石接觸處產(chǎn)生熱液蝕變(主要為硅化現(xiàn)象)。因此，脈巖對礦石質(zhì)量有一定的影響，粉砂質(zhì)板巖與礦石屬同沉積變質(zhì)產(chǎn)物，故對礦石質(zhì)量的影響較小。

3礦床開發(fā)利用前景

永吉陶粒板巖礦區(qū)屬低山丘陵區(qū)，海拔標(biāo)高255～432.2 m，最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高290 m，最大洪水位標(biāo)高285.00 m，礦區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，僅在礦區(qū)南東側(cè)和礦區(qū)外圍南東部有2條季節(jié)性小溪。礦體由泥質(zhì)板巖構(gòu)成，呈帶狀沿山脊東坡近SN向展布，巖石抗壓強(qiáng)度142.7 MPa，抗折強(qiáng)度24.3 MPa，露采邊坡角確定為55°，屬較好穩(wěn)定性、地質(zhì)條件簡單類型礦床。據(jù)估算：探求控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(332)368.78萬t，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)量(333)331.84萬t；建設(shè)總投資206.407 5萬元，年銷售收入350萬元，年銷售利潤120萬元，年所得稅39.6萬元，年實(shí)現(xiàn)利潤75.8萬元，年凈利潤36.2萬元，總利潤額3 913.60萬元，投資回收期7 a，投資利潤率36.72%，簡單投資收益率15.69%?？梢?，該礦山開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

陶粒板巖經(jīng)適當(dāng)破碎、燒脹、冷卻后可制成陶粒，具有密度低、筒壓強(qiáng)度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應(yīng)性優(yōu)異等特點(diǎn)。由于陶粒密度小，內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，且具有一定的強(qiáng)度和堅(jiān)固性，因而具有質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性等特點(diǎn)，故可將其廣泛應(yīng)用于建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等領(lǐng)域。

(收稿日期2015-08-07)

趙顯明(1967—)，男，高級工程師，150040 黑龍江省哈爾濱市香坊區(qū)健康路72號。