楊 勇，鄧修林，羅 林，陳海軍

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，四川 成都 610000)

四川飾面石材資源蘊(yùn)藏量十分豐富，分布面積很廣，花色品種繁多，質(zhì)地名貴，具備發(fā)展石材工業(yè)的優(yōu)良條件。先后發(fā)現(xiàn)有“寶興白”、“青花白”、“青花灰”和“中國紅”等多個(gè)優(yōu)質(zhì)石材品種，而飾面用砂巖礦產(chǎn)地相對(duì)較少[2]。四川省麒麟村的飾面用砂巖礦石質(zhì)量優(yōu)良，品種獨(dú)特，以“東方墨石”為主，裝飾性能良好。本文總結(jié)了該區(qū)礦床地質(zhì)特征以及礦石加工技術(shù)性能，為本地區(qū)尋找同類或類似的飾面用砂巖提供幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)大地構(gòu)造位于上揚(yáng)子陸塊(I1)之上揚(yáng)子南部陸緣逆沖—褶皺帶(I1-6)南端之筠連—敘永蓋層褶沖帶(I1-6-2)，區(qū)內(nèi)出露地層主要為寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、白堊系、第四系。褶皺帶內(nèi)東西向褶皺比較發(fā)育，褶皺構(gòu)造主要有長寧大背斜、巖砂田鼻狀背斜，麟兒溝斷層。

長寧大背斜主軸為北西—南東向，北翼及西端陡，傾角46°～60°，南翼及東端緩，背斜內(nèi)次級(jí)褶皺和斷裂發(fā)育，存在不同構(gòu)造形跡的疊加，故產(chǎn)生多高點(diǎn)、多斷裂、多鼻狀構(gòu)造，軸線不銜接，次級(jí)構(gòu)造線方向多異的特點(diǎn)。巖砂田鼻狀背斜位于長寧大背斜東南端，長約9km，軸向近南北，核部及兩翼地層為上、中奧陶統(tǒng)，兩翼傾角14°～17°，兩翼對(duì)稱，為長寧背斜上的鼻狀構(gòu)造。麟兒溝斷層位于長寧背斜東端，長4km，走向北30°西，傾向東，傾角70°，斷層300m，斷層兩盤地層主要為奧陶系，兩盤地層產(chǎn)狀對(duì)頂，有明顯牽引現(xiàn)象，為壓性逆沖斷層。

受長寧大背斜影響，區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)出形態(tài)與構(gòu)造行跡基本一致，總體呈北西—南東走向展布，傾向沿主背斜兩翼分別向北東和南西兩個(gè)方向傾斜，多有褶曲和斷失的情況發(fā)生，但除褶皺核部和斷層破碎帶對(duì)礦層的完整度有一定影響外，礦層總體形態(tài)基本完整，區(qū)內(nèi)構(gòu)造對(duì)礦層影響相對(duì)較小。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層(圖1)主要為下奧陶統(tǒng)湄潭組(O1m)。另外，在山坡平緩地帶有少量第四系殘坡積層(Q4edl)分布。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

下奧陶統(tǒng)湄潭組(O1m)地層大面積出露，呈北西—南東走向展布。區(qū)域內(nèi)根據(jù)巖性和生物組合分為上、中、下三段；下段(O1m1)主要巖性為灰綠色頁巖夾少量泥質(zhì)粉砂巖，厚度115.63～184.3m。與下伏紅花園組(O1h)地層呈整合接觸；中段(O1m2)為黃灰色或褐灰色中厚層石英砂巖與黃綠色不等厚頁巖互層，厚度176.3～182.3m，該段中一深灰色細(xì)粒長石石英砂巖層為區(qū)內(nèi)飾面用砂巖礦層；上段(O1m3)為砂巖、粉砂巖夾灰?guī)r，巖性和巖相變化較大，厚度 36.4～37.9m。

第四系殘坡積層(Q4edl)主要分布于地形平緩和溝谷兩側(cè)，由棕紅、褐棕色粘土、巖石碎石，腐植土等組成，厚度一般在0～3m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于長寧大背斜東南端之巖砂田鼻狀背斜中段北東翼。區(qū)內(nèi)形成小型褶曲麒麟向斜，核部和兩翼地層均為下奧陶統(tǒng)湄潭組(O1m)地層，向斜延伸＜1 000m，軸向136°～159°，西翼傾向70°～87°，傾角8°～21°；東翼傾向203°～223°，傾角8°～21°。

區(qū)內(nèi)礦層形態(tài)與構(gòu)造形跡一致，總體傾向南東，向斜西翼傾向北東，東翼傾向南西，由于礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造舒緩，除轉(zhuǎn)折端局部有破壞外，礦層總體完整性較好，受構(gòu)造影響不大。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于下奧陶統(tǒng)湄潭組中段(O1m2)地層中，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，呈向斜層狀產(chǎn)出，北西—南東走向展布。西翼產(chǎn)狀：傾向73°～80°，傾角9°～20°；東翼產(chǎn)狀：傾向206°～230°，傾角6°～15°；核部產(chǎn)狀：傾向203°～233°，傾角3°。礦體地表出露寬2.3～12.9m，礦體長750m，厚度3.25～14.60m，平均厚度10.98m，厚度變化系數(shù)31%，厚度穩(wěn)定。礦體出露最低標(biāo)高為512.34m，最高標(biāo)高561.07m。

3.2 礦體圍巖

礦體頂板和底板均為灰色鈣質(zhì)頁巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，葉片狀構(gòu)造，屬于軟質(zhì)巖，遇水易軟化，與礦層巖性差異大，易于識(shí)別和區(qū)分。

3.3 礦體的完整性

受區(qū)內(nèi)麒麟向斜的影響，礦體節(jié)理較發(fā)育，主要有4組(圖2)。第一組傾向74°～78°，傾角80°～82°；第二組傾向140°～165°，傾角70°～84°，與第一組節(jié)理構(gòu)成“X”節(jié)理；第三組傾向120°～122°，傾角10°～15°；第四組傾向208°～262°，傾角81°～85°。節(jié)理一般連續(xù)性差，延長為數(shù)米至數(shù)十米，延深為數(shù)米，寬為0～5cm，其間有少量泥質(zhì)充填。節(jié)理線密度為1.0～2.8條/m。盡管節(jié)理規(guī)模小，連通性差，但對(duì)礦體的完整性及荒料的規(guī)格仍有一定的影響。

圖2 礦區(qū)節(jié)理裂隙玫瑰花圖

據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦區(qū)內(nèi)砂巖荒料規(guī)格主要為Ⅱ類和Ⅲ類，其中Ⅱ類(≥200cm×80cm×130cm)荒料占比26.5%；Ⅲ類(≥100cm×50cm×40cm)荒料占比73.5%。全礦區(qū)平均理論荒料率為23.66%。

3.4 礦石特征

(1)礦物組成及化學(xué)特征。

礦石類型為細(xì)粒長石石英砂巖，深灰色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由碎屑、填隙物兩部分組成(圖3)。碎屑約占86%～95%，主要為石英(83%～85%)，混雜微量長石(5%)，多呈棱角狀—次棱角狀，少見呈次圓狀，粒度多在0.1～0.25mm之間不等，分選性好；顆粒之間多呈顆粒支撐，凹凸—線狀接觸，孔隙式—接觸式膠結(jié)。填隙物約占5%～14%，主要為鈣質(zhì)(5%～7%)、泥質(zhì)(2%～3%)，混雜微量硅質(zhì)(＜1%)、不透明礦物(＜1%)，呈充填狀分布在碎屑顆粒之間。

圖3 微—細(xì)粒長石石英砂巖

礦石化學(xué)成分 (%)：SiO271.68、Al2O35.18、Fe2O30.64、SO30.049、CaO 9.96、MgO 0.41、K2O 2.06、Na2O 0.37、P2O50.097、Cl 0.014、LOI 9.05、TiO20.23、Mn3O40.059。

(2)礦石的物理性能及放射性。

在礦體的不同部位采集具有代表性的物理性能試驗(yàn)樣，物理性能指標(biāo)如下：吸水率一般值 為 0.36% ～ 0.45%， 平 均 值 為 0.40%。 干 密度平均值為2.60g/cm3。干燥狀態(tài)壓縮強(qiáng)度一般值 為 134 ～ 182MPa， 平 均 值 為 168.6MPa； 飽和狀態(tài)壓縮強(qiáng)度一般值為147～170MPa，平均值為157.8MPa。礦石干燥狀態(tài)彎曲強(qiáng)度平均值17.1MPa；飽和狀態(tài)彎曲強(qiáng)度平均值為13.7MPa。耐磨性平均值為71.7(l/cm3)。各項(xiàng)物理性能指標(biāo)滿足有關(guān)規(guī)范規(guī)定的砂巖質(zhì)量要求。礦石的內(nèi)照射指數(shù)IRa平均為 0.075；外照射指數(shù)Iγ值平均為 0.2。放射性比活度較低，符合國家A類裝飾裝修材料標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 礦石品種及其特征

細(xì)粒長石石英砂巖經(jīng)加工成型的板材商品名“東方墨石”(圖4)，外觀主要為深灰色，占比95%，少量灰白色，占比小于5%。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，顏色均勻，拼接性能好；浸潤感明顯，質(zhì)地細(xì)潤，高貴典雅；放射性水平低，具有耐磨損、不易變色、無孔隙、防潮、防滑、吸音、吸光、無味等特點(diǎn)，光澤渾然天成，具有較好的裝飾效果[12]，屬于中—高檔飾面石材品種。

圖4 東方墨石品種

4 加工技術(shù)性能淺析

石材的加工主要是鋸、切、磨、拋等。影響石材加工的主要因素有巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、硬度、礦物成分和化學(xué)成分。飾面用長石石英砂巖莫氏硬度長石6、石英7，有害礦物成分主要為巖屑、白云母、電氣石及鋯石。巖屑不均勻分布，形成條帶、暈斑，影響礦石質(zhì)量，含量增大會(huì)降低礦石強(qiáng)度；白云母定向排列會(huì)破壞砂巖成塊性；電氣石及鋯石不均勻分布影響板材的鋸切和磨光。

為查明礦石加工技術(shù)性能，共采集5塊飾面用長石石英砂巖荒料進(jìn)行鋸、切、磨等石材加工工藝測試，鋸切砂巖平均落速25cm/h，鋸切石料最大規(guī)格6m×6m×2m，平均鋸切效率3h/m3；磨光每平方米板材約需5分鐘，平均每平方米耗磨頭0.3塊；切斷1m2(厚2cm)的板材約需20分鐘，板材率26m2/m3。礦石在切割過程中無崩邊、斷角、裂紋等現(xiàn)象，板材厚度較為穩(wěn)定；在拋光、磨光過程中無斷裂、裂紋現(xiàn)象。礦石加工后顏色單一，拼接性能良好。

5 綜合利用探討

礦體賦存于下奧陶統(tǒng)湄潭組(O1m)地層中，礦石類型為長石石英砂巖。筆者在評(píng)價(jià)飾面石材的基礎(chǔ)上，初步評(píng)價(jià)了建筑用石料的物理性能及力學(xué)指標(biāo)，認(rèn)為該礦區(qū)石材開采產(chǎn)生的廢石，其抗壓強(qiáng)度(平均值為157.8MPa)、硫酸鹽及硫化物含量(平均0.049%)、放射性等指標(biāo)均滿足建筑用石料的一般工業(yè)指標(biāo)要求。目前骨料市場走勢良好，價(jià)格穩(wěn)步增長，該區(qū)廢石作為建筑石料開發(fā)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)礦石的綜合利用減少了廢石排放，利于環(huán)境保護(hù)，生態(tài)效益明顯，符合綠色礦山建設(shè)要求。飾面石材+建筑石料綜合開發(fā)模式的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益明顯，綜合利用價(jià)值高[12]。