哈爾濱地區永吉陶粒板巖礦地質特征及開發利用前景

趙顯明

(中國建筑材料工業地質勘查中心黑龍江總隊)

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哈爾濱地區永吉陶粒板巖礦地質特征及開發利用前景

趙顯明

(中國建筑材料工業地質勘查中心黑龍江總隊)

摘要結合哈爾濱地區永吉陶粒板巖礦區地質勘探資料，對該區地質特征及礦床地質特征進行了分析，在此基礎上對區內資源開發利用前景進行了討論，對于區內資源勘探及開發利用工作有一定的參考價值。

關鍵詞陶粒板巖礦床地質特征開發利用

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

1礦區地質特征

永吉陶粒板巖礦區位于小興安嶺—松嫩地塊，濱東隆起帶的玉泉斷陷內，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，地質構造簡單—中等復雜。

(1)地層。古生界二疊系土門嶺組(P2t)主要巖性以灰—灰黑色泥質板巖、粉砂質板巖為主，次為斑點狀板巖，中—下部夾大理巖透鏡體，灰黑色泥質板巖與深灰色粉砂質板巖互層，局部見粉砂質條帶，寬0.5～1 cm，變余層理發育，地層走向NE，傾向E—SE，傾角45°～55°，礦區東部土門嶺組(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、泥巖等膠結松散巖層組成，據沖溝出露厚度推測，巖層厚度大于7 m。第四系全新統現代河流堆積物(Q4)分布于現代河流、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。礦區中部發育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)構造。礦區位于全孝—弓棚子背斜中段南東翼，接近背斜軸部，巖層層理與板理產狀一致，主要由土門嶺組(P2t)厚層狀泥質板巖、粉砂質板巖、含砂粉砂質板巖夾大理巖透鏡體及少量薄層狀粉質砂巖組成，總體呈傾向SE的單斜構造，控制礦體的展布和規模，局部發育層間褶曲和巖石碎裂。礦區發育的永吉屯西南溝谷為NE向壓扭性斷裂，使得整個土門嶺組(P2t)地層被分割為3塊。

2礦床地質特征

2.1礦體形態規模

永吉陶粒板巖礦床位于礦區中部，呈帶狀沿山脊東坡近SN向展布，呈單斜層狀產出，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。區內巖層產狀傾向95°～122°,傾角40°～56°，礦體上部被第四系全新統殘、坡積物(Q4)覆蓋，底板為二疊系土門嶺組 (P2t)中—下部粉砂質板巖，礦體與底板呈整合接觸關系。

2.2礦石類型

礦石自然類型為泥質板巖和少量粉砂質板巖，礦石呈深灰—灰黑—黑色，隱晶質或顯微鱗片變晶結構，變余粉砂、泥質結構，板狀、條帶狀(具0.5～5 mm寬的含砂、粉砂巖條帶)及致密塊狀構造。經薄片鑒定、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、有機質等)1%～5%。

2.3礦石質量

區內礦石化學組分含量變化不大，相對較穩定，周邊陶粒板巖礦山礦石化學成分見表1、表2。

表1礦石化學成分含量

%

表2礦石成陶組分

%

2.4礦石品級

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

2.5礦石燒脹性能

區內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

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

表4　普通型板巖陶粒小試樣測試結果

2.7礦石放射性特征

經測定，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(泥質板巖)劃為礦體頂板。礦體內脈(夾)石層主要為脈巖，主要有煌斑巖、隱伏的閃長玢巖、不合乎工業指標要求的粉砂質板巖。粉砂質板巖、煌斑巖經燒脹性能測試，地表巖石堆積密度在1 220 ℃時為900～1 100級，閃長玢巖在1 220 ℃時呈熔融狀態(不膨脹)，并且煌斑巖、閃長玢巖與礦石接觸處產生熱液蝕變(主要為硅化現象)。因此，脈巖對礦石質量有一定的影響，粉砂質板巖與礦石屬同沉積變質產物，故對礦石質量的影響較小。

3礦床開發利用前景

永吉陶粒板巖礦區屬低山丘陵區，海拔標高255～432.2 m，最低侵蝕基準面標高290 m，最大洪水位標高285.00 m，礦區內地表水系不發育，僅在礦區南東側和礦區外圍南東部有2條季節性小溪。礦體由泥質板巖構成，呈帶狀沿山脊東坡近SN向展布，巖石抗壓強度142.7 MPa，抗折強度24.3 MPa，露采邊坡角確定為55°，屬較好穩定性、地質條件簡單類型礦床。據估算：探求控制的內蘊經濟資源量(332)368.78萬t，推斷的內蘊經濟量(333)331.84萬t；建設總投資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，年實現利潤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%。可見，該礦山開發經濟效益顯著。

陶粒板巖經適當破碎、燒脹、冷卻后可制成陶粒，具有密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優異等特點。由于陶粒密度小，內部多孔，形態、成分較均一，且具有一定的強度和堅固性，因而具有質輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性等特點，故可將其廣泛應用于建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等領域。

(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健康路72號。