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        陜西省商洛市花崗巖石材資源評價方法研究

        2018-10-19 01:20:50王曙光南卡俄吾林兆豐
        中國資源綜合利用 2018年9期
        關鍵詞:商洛市石材潛力

        王曙光,南卡俄吾,林兆豐

        (陜西省土地工程建設集團有限責任公司,西安 710075)

        “十三五”規(guī)劃提出,到2020年,全國常住人口城鎮(zhèn)化率由2015年的56%提高到60%,到2030年達到70%。2016年,我國天然石材板材產(chǎn)量10.8億m3,其中大理石板材產(chǎn)量3.5億m3,同比增長7.5%;花崗石板材產(chǎn)量7.3億m3,同比增長3.6%。隨著城鎮(zhèn)化進程穩(wěn)步推進,城鎮(zhèn)公共建筑建設量將不斷增長,推動國內(nèi)石材消費量持續(xù)穩(wěn)定增長。作為資源依托型產(chǎn)業(yè),在全國區(qū)域經(jīng)濟結構調(diào)整、東部地區(qū)石材資源日趨枯竭和開發(fā)成本上升的大背景下,石材產(chǎn)業(yè)布局向中西部地區(qū)逐步實現(xiàn)戰(zhàn)略轉移已成必然趨勢,尋求新的資源接續(xù)地顯得尤為重要。

        商洛市位于陜西省南部地區(qū),地質構造歸屬秦嶺造山帶東段,得益于地質歷史過程中頻繁的巖漿巖活動,該地區(qū)巖漿巖分布廣泛、發(fā)育類型多樣,既有地幔演化的深成鎂鐵-超鎂鐵質巖和巖漿分異噴發(fā)的火山巖,又有造山作用過程中陸殼生長的花崗巖類及火山巖,形成時代自元古代至中生代均有,以中酸性、酸性侵入巖為主,出露面積從數(shù)百平方米到數(shù)百平方千米。其中以柞水、曹坪及沙河灣中生代巖體為基礎,構成了本區(qū)巨型花崗巖帶[1-3]。同時,商洛市交通條件便利,包茂高速、滬陜高速、山柞高速(在建)貫通全境,距離西安、安康等地百千米以內(nèi),區(qū)內(nèi)各縣鎮(zhèn)已實現(xiàn)省級公路全覆蓋,具備完善的貨物運輸條件。因此,合理開發(fā)商洛市花崗巖石材不僅有助于促進當?shù)亟?jīng)濟快速發(fā)展,承接區(qū)域性布局調(diào)整發(fā)展紅利,同時能夠以商洛市為基礎,打造西部石材產(chǎn)業(yè)新基地,保持行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。鑒于此,本文以商洛市沙河灣、曹坪、柞水花崗巖體為研究對象,旨在通過總結巖體巖石學及巖相學特征,探究巖漿巖成因,在此基礎上結合近年來綠色礦山建設內(nèi)在要求,提出適用于商洛市花崗巖石材資源評價方案,為資源開發(fā)提供一定理論依據(jù)。

        1 資源概況

        1.1 巖體地質特征

        圖1 商洛市印支期花崗巖分布

        柞水巖體出露于柞水縣東北,如圖1所示,商丹斷裂帶南側,呈北東向展布,出露面積264 km2。圍巖主要為中上泥盆統(tǒng)劉嶺群淺變質沉積巖系和早古生代羅漢寺群變質巖系,巖體的北部侵入到泥盆統(tǒng)丹鳳群中酸性-基性火山巖和變質碎屑巖中,主要巖性為黑云母二長花崗巖,巖石呈灰白色-肉紅色,中粗粒似斑狀結構,塊狀構造,斑晶為鉀長石,顆粒較大,分布不均勻,基質為中粒斜長石、石英、鉀長石以及黑云母[4-6]。巖體中可見大量偉晶巖脈,主要礦物組成為斜長石、石英、鉀長石、黑云母、白云母及少量的角閃石,均有明顯綠泥石化。曹坪巖體位于沙河灣巖體西側10 km處,呈橢圓形,長軸近東西向展布,長軸和短軸相近,面積約184 km2,巖體北側圍巖為秦嶺群混合片麻巖,南側為晚泥盆統(tǒng)桐峪寺組長石石英砂巖、細晶灰?guī)r、砂板巖[4]。主要巖石類型為石英二長巖、二長花崗巖,如圖2所示。沙河灣巖體出露于商州區(qū)西南20 km的牛槽、沙河灣一帶,分別與丹鳳群火山巖、秦嶺群片麻巖、劉嶺群砂板巖和垃圾廟輝長巖接觸,并被晚期二長花崗巖侵入。巖體呈橢圓形,長軸東西向展布,面積約104 km2。巖性主要為中粗粒巨斑狀黑云角閃二長花崗巖[7-9]。巖石呈白色-淺紅色,似斑狀結構,塊狀構造,斑晶為鉀長石,環(huán)斑大小不一。巖體內(nèi)部普遍存在較寄主巖石更偏基性的暗色微粒包體,這些暗色微粒包體多呈水滴狀,邊部為流線型外形,顯示出明顯的塑性流變特點。

        圖2 曹坪巖體二長花崗巖標本(a)和顯微鏡下照片(b、c、d)

        1.2 巖漿巖成因

        近年來,隨著俯沖帶巖漿作用認識的不斷深入,商洛市花崗巖成因研究也有了較大突破。弓虎軍等人依據(jù)鋯石LA-ICP-MS測試方法,證明了巖漿巖形成于晚三疊世,鋯石εHF值介于-6.0~+3.3,加權平均值為-0.74±0.8,暗示巖漿起源可能來自南秦嶺基底地殼物質或者虧損地幔。從地球動力學背景來看,南秦嶺變質作用、勉略構造帶洋盆閉合時限為242~221 Ma,柞水巖體、曹坪巖體、沙河灣巖體形成時代介于210~225 Ma,正好處于中生代南北陸殼相互作用的最后時段[1]。由于這種B型俯沖作用強烈,當?shù)匦纬砂驳谒剐完懢墡r漿弧的同時在弧后出現(xiàn)拉張應力場,區(qū)內(nèi)同時期煌斑巖脈體發(fā)育也證實了這種拉張作用確實存在?;『笊煺棺饔冒殡S著俯沖不斷為巖漿提供有力的運移通道,并在地殼減薄條件下部分熔融的幔源巖漿與花崗質巖漿混合,后經(jīng)侵位形成了現(xiàn)有的花崗巖帶。

        2 資源調(diào)查

        礦產(chǎn)資源潛力評價是從經(jīng)濟和技術兩個方面,利用地質工作中所獲取的相關數(shù)據(jù)與資料,應用地質理論和科學方法,在總結成礦地質條件和成礦規(guī)律的基礎上,將其轉化為礦產(chǎn)資源信息,從而對地殼的某一部分或某一單元內(nèi)礦產(chǎn)資源的潛力、利用的可能性及其經(jīng)濟價值做出合理的評估。其目的是要回答一個地區(qū)礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀和可能的潛力。主要任務是應用己有地質工作積累的資料,全面總結工作區(qū)的區(qū)域地質背景、區(qū)域成礦背景等信息,在此基礎上分析工作區(qū)的成礦模式、模型,并圈定找礦成礦潛力區(qū)。而成礦特征要素則是潛力評價研究的重要基石。對于花崗巖石材礦而言,成礦要素主要包含成礦區(qū)帶內(nèi)巖漿巖物理性質、化學性質、巖石學特征、巖相學特征和礦體地質參數(shù)等[10-13]。

        花崗巖石材開發(fā)不僅取決于市場需求、交通運輸條件,更依賴巖漿巖自身物理、化學性質及地質發(fā)育條件。多年來,眾多科研院所、地勘單位已在商洛市開展多項成礦潛力評價研究工作,尤其是針對國民經(jīng)濟急需的有色金屬礦產(chǎn)資源進行了系統(tǒng)研究[14-17]。其依據(jù)地質、物探、化探和遙感特征劃分了成礦區(qū)帶,圈定了成礦潛力區(qū),為石材資源潛力評價提供了一定基礎資料。資源調(diào)查可分為野外地質調(diào)查與巖石物理化學性質室內(nèi)研究兩部分。

        2.1 野外地質調(diào)查

        針對沙河灣、曹坪、柞水等巖體,筆者分別選取典型花崗巖出露區(qū)開展大比例尺路線地質調(diào)查(1:500 0~1:100 00),概略了解地形地貌、巖石類型及成體形態(tài)規(guī)模,分析花色品種及其主要礦物成分及有害成分,觀察調(diào)查區(qū)地質構造類型及巖體風化情況,并進行樣品系統(tǒng)采集。

        2.2 巖石物理化學性質研究

        對野外采集的代表性巖石樣品,磨制薄片。通過顯微鏡詳細研究造巖礦物及特征、副礦物的組成、比例及特征,主要觀察不同礦物之間的穿插關系、包裹關系、邊界形態(tài),總結造巖礦物的結晶先后順序。同時,測定樣品 SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、MnO、灼失、H2O+含量,并確定礦石的體積密度、壓縮強度、放射性、彎曲強度和吸水率等物理性能參數(shù)。

        3 資源潛力評價

        通過前期成果,梳理區(qū)內(nèi)花崗巖石材礦成礦要素,研究成礦地質條件、控礦因素、找礦標志,并結合野外地質調(diào)查與巖石學、巖石地球化學、物理性能參數(shù)及成礦規(guī)模,按照潛力評價研究技術要求,圈定不同等級成礦潛力區(qū)。

        3.1 物理性能特征

        花崗巖飾面石材常用的物化性能主要包括礦石的體積密度、壓縮強度、放射性、彎曲強度和吸水率等[18-19]。體積密度是指石材在自然狀態(tài)下單位體積(包括石材實體及其開口孔隙、閉口孔隙)的質量;壓縮強度是指試件承受單向壓縮導致破壞的應力值;放射性分為內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù);彎曲強度是指試件彎曲至破壞時所承受的應力值;吸水率是指巖石吸水質量與巖石干燥質量比[20]。根據(jù)《天然花崗石建筑板材》規(guī)范要求,按照一般用途和功能用途,花崗巖物理性能技術指標劃分如表1所示。

        表1 花崗巖物理性能技術指標

        3.2 巖石學特征

        石材的品種直接取決于巖石的礦物成分與結構構造。石材礦床評價最主要的任務就是研究礦床中各石材品種的礦物成分、結構、構造及其變化規(guī)律以及各石材品種的賦存情況、變化規(guī)律;礦石中有害物質的種類、形態(tài)、大小、數(shù)量和分布規(guī)律,它們對石材的開采、加工以及對石材裝飾性和物理、化學性能都會產(chǎn)生影響[21]。同時,石材的礦物成分與結構、構造的差異決定著石材荒料的價格與開采、加工成本[22]。根據(jù)石材的品種及花色將隱晶質結構劃分為優(yōu)等,細粒結構劃分為一等,粗粒、似斑狀結構劃分為二等。

        3.3 礦體地質特征

        礦體規(guī)模是判斷礦山是否具有開發(fā)前景的首要因素,一般情況下,礦體規(guī)模越大,開采價值越高。根據(jù)《飾面石材礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范》(DZ/T 0291-2015),礦體規(guī)模劃分如表2所示。

        表2 礦體規(guī)模劃分

        3.4 成礦潛力評價

        通過上述分析研究,依據(jù)礦產(chǎn)資源潛力評價技術要求,劃分出不同等級的成礦潛力區(qū)。依據(jù)相關標準,具體劃分如表3所示。

        表3 不同等級的成礦潛力區(qū)劃分

        4 結論

        通過梳理花崗巖石材礦成礦要素,依據(jù)潛力評價研究技術要求,結合資源潛力評價研究,商洛市花崗巖可以劃分為四個等級。A級(111111)為首選可深入開展工作成礦潛力區(qū);B級(211111)為可兼顧開展工作成礦潛力區(qū);C級(211122)與D級(311122)為礦產(chǎn)資源儲備區(qū)。

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