何立斌

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局418隊）

漣源市獅子山礦區(qū)位于斗笠山向斜北西翼，總體為單斜構(gòu)造，未見明顯的斷裂。本區(qū)飾面石材礦呈塊狀，厚度大且穩(wěn)定，礦層產(chǎn)于二疊系茅口組中，分布于丘陵、低山山坡上，出露標(biāo)高為257.3～526.9 m，地形坡度一般為10°～40°，局部呈陡崖，礦層傾角大部分在60°～80°，傾向與坡向相反或斜交，礦層走向北東，連續(xù)性較好，礦層控制走向長約1 200 m，地表出露寬度為203.31～222.73 m，礦石經(jīng)力學(xué)性能及放射性特征測定，質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)A類產(chǎn)品技術(shù)要求，可廣泛用于建筑內(nèi)外裝飾石材產(chǎn)品。經(jīng)估算，區(qū)內(nèi)飾面用灰?guī)r礦荒料332+333資源量為985.9萬m3，礦床規(guī)模達(dá)大型。據(jù)市場了解，該品種飾面石材市場需求量大，具供不應(yīng)求之勢，開發(fā)利用本礦區(qū)飾面灰?guī)r礦市場前景樂觀。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)位于湘中漣源凹陷內(nèi)的斗笠山倒轉(zhuǎn)向斜北西翼。礦區(qū)及附近外圍出露地層從老至新有石炭系測水組（C1c）、梓門橋組（C1z）、大浦組（C2d），二疊系馬平組（P1m）、梁山組（P1l）、棲霞組（P2q）、小江邊組（P2x）、茅口組（P2m）、龍?zhí)督M（P3l）、大隆組（P3d）、三疊系大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1j）及第四系地層［1］。飾面用灰?guī)r礦賦存于該向斜北西翼二疊系茅口組上段厚層灰?guī)r段（P2m3）內(nèi)（圖1）。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為二疊系茅口組（P2m）、龍?zhí)督M（P3l）、大隆組（P3d），三疊系大冶組（T1d）及第四系（Q）［2］。

區(qū)內(nèi)飾面用灰?guī)r礦含礦地層為茅口組上段（P2m3）。其中茅口組上段（P2m3）按其巖性組合特征可分為上、中、下3層，厚度為234.0～255.0 m。

2.2 溶蝕裂隙層

劃分溶蝕裂隙層的主要依據(jù)：①巖石的顏色一般為褐黃色或灰黃色；②巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造松散破碎；③節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面及層面附染鐵錳質(zhì)或泥質(zhì)。

溶蝕裂隙層巖性為灰?guī)r、（含）生物碎屑灰?guī)r、（含）硅質(zhì)、白云質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r，據(jù)8個水平鉆孔和2個民采點觀測，溶蝕裂隙層厚度為4.63～23.20 m，平均厚度為12.24 m（表1）。

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2.3 巖 溶

礦區(qū)內(nèi)巖溶的發(fā)育程度及表現(xiàn)形式，在不同的區(qū)段存在一定的差異。礦區(qū)的山頂及斜坡地段巖溶發(fā)育相對較弱，地表主要是一些溶溝、溶槽及溶隙，而山頂之間巖溶相對比較發(fā)育，溶溝、溶槽及溶隙隨處可見。

根據(jù)本次詳查所測制的剖面及觀察3處民采點，巖溶主要沿節(jié)理裂隙及巖層層間發(fā)育，形成條帶狀溶蝕空洞（圖2），經(jīng)測量地表線巖溶率為5.4%～19.2%，平均為12.2%，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。

往深部巖溶規(guī)模有減少的趨勢。巖溶裂隙內(nèi)主要充填物為灰?guī)r碎塊，呈次棱角及次圓狀，膠結(jié)物為泥質(zhì)。

2.4 構(gòu) 造

礦區(qū)位于斗笠山倒轉(zhuǎn)向斜北西翼，整體為一單斜構(gòu)造，地層走向北東，傾向為295°～340°，傾角為55°～80°。礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯斷層。

礦區(qū)近地表及溶蝕裂隙層節(jié)理較發(fā)育（圖3、圖4），主要有3組節(jié)理，節(jié)理面較平直，微張開，為剪節(jié)理，3組節(jié)理特征如下。

第1組節(jié)理（共計測點34個）走向為北東—北東東50°～72°（圖5），傾向為140°～166°，傾角為31°～88°，節(jié)理間距為1.1～2.0 m。

第2組節(jié)理（共計測點29個）走向為北西303°～327°（圖5），傾向為30°～57°，傾角為28～84°，節(jié)理間距為1.4～1.9 m。

第3組節(jié)理（共計測點32個）走向為北西310°～332°（圖5），傾向為220°～242°，傾角為45°～85°節(jié)理間距為1.0～2.5 m。

節(jié)理具有成帶成組分布的特點，上部及下部節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，目前采點所采大塊荒料均位于礦體上下部位，密集區(qū)節(jié)理裂隙間距為1.10～3.00 m，節(jié)理裂隙率為0.7條/m，稀疏區(qū)節(jié)理裂隙間距為2.00～17.00 m，節(jié)理裂隙率為0.15條/m，屬節(jié)理裂隙不發(fā)育。層理面間距為2.80～24.50 m，層理面率為0.08條/m，屬層理面不發(fā)育。

節(jié)理裂隙由鈣質(zhì)、泥質(zhì)、方解石細(xì)脈充填膠結(jié)，少許節(jié)理裂隙無充填物，方解石細(xì)脈膠結(jié)緊密，脈寬為1～3 mm。節(jié)理裂隙后期溶蝕成寬數(shù)毫米至數(shù)十厘米的溶蝕裂隙。

縫合線基本平行層理，縫合線被充填的紫紅色鐵質(zhì)和方解石膠結(jié)，膠結(jié)較緊密。縫合線分布較密，間距為1～8 cm，一般為2～6 cm，對荒料率基本無影響。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 飾面用灰?guī)r礦體特征

獅子山礦區(qū)飾面用灰?guī)r礦床賦存于上古生界二疊系上統(tǒng)茅口組上段（P2m3）中，巖性為淺灰色、灰色、深灰色、灰黑色厚—巨厚層狀（含）生物碎屑泥晶灰?guī)r，為臺地相碳酸鹽巖沉積型礦床［3］。

礦層位于斗笠山倒轉(zhuǎn)向斜北西翼，整體為一單斜構(gòu)造，走向為北東，傾向為295°～340°，傾角為55°～80°。礦區(qū)范圍內(nèi)各礦層連續(xù)性好，礦層控制走向長約1 200 m，以礦層中穩(wěn)定及較穩(wěn)定的、含少量硅質(zhì)團(tuán)塊的、巨厚層狀含生物碎屑泥晶灰?guī)r為界，自上至下分為3個礦層和2個夾層編號，其空間展布自上至下依次為Ⅰ礦層、S3夾層、Ⅱ礦層、S4夾層、Ⅲ礦層，礦層與夾層近于相間平行產(chǎn)出?，F(xiàn)將各礦層特征敘述如下。

（1）Ⅰ礦層區(qū)內(nèi)走向控制長1 200 m，南西起自15線，北東至0線，傾向為北西，傾角為70°～71°，產(chǎn)狀穩(wěn)定，礦層厚度為64.5～79.3 m，平均厚度為70.4 m，厚度變化系數(shù)為7.81%，沿走向厚度變化較穩(wěn)定。

（2）Ⅱ礦層區(qū)內(nèi)走向控制長1 200 m，南西起自15線，北東至0線，傾向為北西，傾角為69°～71°，厚度為58.2～71.6 m，平均厚度為63.4 m，厚度變化系數(shù)為7.87%，沿走向厚度變化較穩(wěn)定。

（3）Ⅲ礦層區(qū)內(nèi)走向控制長1 200 m，南西起自15線，北東至0線，傾向為北西，傾角為68°～72°，厚度為84.6～96.0 m，平均厚度為89.2 m，厚度變化系數(shù)為5.81%，沿走向厚度變化較穩(wěn)定。

礦床內(nèi)礦層總厚度為213.5～233.9 m，平均值為223.0 m，厚度變化系數(shù)為4.65%（表2）。

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3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 色線及溶孔

色線主要有方解石脈、生物碎屑、縫合線、鐵鈣質(zhì)膠結(jié)的早期裂隙。

方解石脈分布較雜亂，脈寬一般為0.1～10 mm，長度一般為2～20 cm，基本沿節(jié)理裂隙分布，且膠結(jié)緊密，對板材質(zhì)量基本無影響。方解石脈呈白色，從拋光效果看，含較多方解石脈飾面灰?guī)r花色更美觀大方［4］（圖6、圖7）。

灰?guī)r中普遍含生物碎屑（0～25%），主要為蜓類、珊瑚、貝類、腕足類等，對板材質(zhì)量基本無影響，由于化石粒徑普遍較小（＜3 mm），從拋光效果看，生物碎屑飾面灰?guī)r花色不甚協(xié)調(diào)。

縫合線基本平行層理，縫合線被充填的紫紅色鐵質(zhì)和方解石及白云石膠結(jié)，膠結(jié)較緊密?？p合線分布較稀疏，與主體花紋走向基本一致，對飾面灰?guī)r花色基本無影響。

鐵鈣質(zhì)膠結(jié)相對松散，對板材質(zhì)量影響較大，需先撒膠，再進(jìn)行加工，從拋光效果看該種飾面灰?guī)r花色美觀大方。

溶孔和溶隙在地表較常見，從鉆孔巖芯看，溶孔與溶隙主要分布于節(jié)理裂隙上，裂隙寬一般為1～4 mm，發(fā)育位置與節(jié)理裂隙相同，溶蝕孔隙對荒料率及成材率影響較大［4］。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為交代結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)、泥晶結(jié)構(gòu)等（圖8、圖9），具塊狀構(gòu)造，巨厚層狀構(gòu)造。

3.2.3 礦石礦物成分及化學(xué)成分

礦石礦物成分主要為方解石，含量一般為90%～97%，少量炭、泥質(zhì)（2%～5%），石英＜1%，褐鐵礦和氧化鐵質(zhì)＜1%。

礦石主要化學(xué)成分為CaO、MgO，次為SiO2、Al2O3、F2O3，微量TiO2、K2O、Na2O等?；瘜W(xué)成分見表3。

3.2.4 礦石物理力學(xué)性質(zhì)

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在礦區(qū)地表和深部系統(tǒng)地采集了物理力學(xué)性能測試樣，項目包括抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、體積密度、吸水率、磨耗量、光澤度、放射性含量等。

據(jù)樣品物理力學(xué)性能測試結(jié)果，各項指標(biāo)均符合高密度板材要求［5-6］。放射性均達(dá)到了A類裝飾板材要求。其礦石物理力學(xué)性能測試結(jié)果見表4、表5。

4 礦石類型及品種

礦區(qū)飾面用灰?guī)r根據(jù)礦石顏色特性，將淺灰、灰色及深灰色飾面用灰?guī)r命名為“龍山云霧”（圖10），將灰黑色飾面用灰?guī)r命名為“龍山黑”（圖11）。區(qū)內(nèi)石材產(chǎn)品的花色、質(zhì)地適合建筑需要，與其他建筑材料相比，具有天然石材所不可代替的品質(zhì)。經(jīng)國家監(jiān)測部門測定為無放射性影響，環(huán)保達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)A類產(chǎn)品技術(shù)要求，可廣泛用于建筑內(nèi)外裝飾石材產(chǎn)品［7］。

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5 礦體圍巖與夾石

飾面用灰?guī)r礦可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個礦層，飾面用灰?guī)r礦夾層分為S1、S2、S3、S44個夾層，其空間關(guān)系（圖12）。飾面用灰?guī)r礦頂板為茅口組中段（P2m2）灰色、深灰色中厚—巨厚層狀含生物碎屑及硅質(zhì)團(tuán)塊泥晶灰?guī)r，底板為龍?zhí)督M（P3l）灰黑色、深灰色砂質(zhì)頁巖。

6 線荒料率

對鉆孔獲取的各礦層厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育情況及線荒料率進(jìn)行對比分析，得出各礦層的平均厚度、平均線荒料率及平均節(jié)理密度（表6）。結(jié)果表明，各礦層節(jié)理不發(fā)育，平均節(jié)理密度為0.63～0.85條/m，線荒料率較高，均在60%以上，其中Ⅲ礦層可達(dá)66%。根據(jù)各礦層的線荒料率推測開采荒料率可達(dá)30%以上，與試采荒料率結(jié)果基本吻合。

7 圖解荒料率

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礦床體圖解荒料率采用繪制裂隙素描圖進(jìn)行統(tǒng)計的方法，首先在節(jié)理、裂隙圖上按開采分段高（分段高通常為2.8 m）繪水平鋸切線，再按1.8 m間距繪垂直鋸切線，再由于理論荒料長度往往受到節(jié)理裂隙面的控制，必須在素描圖上繪出節(jié)理、裂隙面的影響范圍（按2.0 m開采高度計算限距線）。礦區(qū)共實地調(diào)查6個體圖解點，繪制裂隙素描圖8個，單個素描圖面積為54.8～400.0 m2，總面積為1 257.7 m2，統(tǒng)計的體圖解荒料率為34.8%～51.9%，平均數(shù)為45.3%（表7）。

8 試采荒料率

在礦區(qū)南西部民采1進(jìn)行了試采工作，試采平臺長20.0 m，寬1.8 m，高3.5 m，試采總體積Vs=126.00 m3，試采獲得的荒料體積Vsh=45.28 m3，試采荒料率Hs=36.0%。

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9 石材加工技術(shù)性能

通過對測試樣加工成2 cm板材，計算板材率為33.9～36.3 m2/m3，平均為34.9 m2/m3，符合《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0291—2020）規(guī)定2 cm板材率≥25 m2/m3的要求［6］。磨光面平均光澤度為73.1 GU（70 GU為高光澤），具有較好的加工技術(shù)性能［8］。

10 礦床成因及找礦標(biāo)志

10.1 礦床成因

在晚古生代至中生代早期，本區(qū)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的沉降作用，晚二疊世茅口期出現(xiàn)大面積海浸，成為一開闊的陸表淺海區(qū)，沉積物主要為碳酸鹽及黏土質(zhì)。在斗笠山一帶形成了一套以泥晶灰?guī)r、生物屑泥晶灰?guī)r為主的巨厚沉積。本礦床產(chǎn)于二疊系茅口組地層中，成因類型屬臺地相碳酸鹽巖沉積型。

10.2 找礦標(biāo)志

綜合分析飾面用灰?guī)r礦的成礦規(guī)律，認(rèn)為龍?zhí)督M砂頁巖與茅口組含硅質(zhì)、白云質(zhì)團(tuán)塊厚層狀灰?guī)r所夾持的厚—巨厚層狀碳酸鹽巖沉積地層為尋找飾面石材灰?guī)r礦的目標(biāo)層位。

11 結(jié)論

（1）礦區(qū)飾面用灰?guī)r根據(jù)礦石顏色特性，將淺灰、灰色及深灰色飾面用灰?guī)r命名為“龍山云霧”，將灰黑色飾面用灰?guī)r命名為“龍山黑”。區(qū)內(nèi)石材產(chǎn)品的花色、質(zhì)地適合建筑需要，與其他建筑材料相比，具有天然石材所不可代替的品質(zhì)。

（2）礦體總體厚度變化小，產(chǎn)狀與圍巖一致，呈層狀產(chǎn)出。物理力學(xué)性能良好，達(dá)到中、高密度A類裝飾板材要求，其花色品種優(yōu)美，屬高檔飾面石材品種。

（3）對各礦層的厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育情況及線荒料率進(jìn)行對比分析，得出各礦層的平均厚度、平均線荒料率及平均節(jié)理密度，根據(jù)各礦層的線荒料率推測開采荒料率可達(dá)30%以上；采用繪制裂隙素描圖統(tǒng)計的方法得出礦區(qū)體圖解荒料率為34.8%～51.9%，平均數(shù)為45.3%。與試采荒料率結(jié)果基本吻合。

（4）在礦區(qū)南西部民采1進(jìn)行了試采工作，得出試采荒料率Hs=36.0%。