新疆木壘縣“木紋石”礦床地質(zhì)特征及成因淺析

張磊

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì) 烏魯木齊 830000）

“木紋石”是一種稀有的石材礦產(chǎn)，常作為飾面石材使用。在石材行業(yè)，只要經(jīng)過(guò)切割加工后具有類(lèi)木質(zhì)紋理的石材都可以稱(chēng)為木紋石。因加工切割方式不同，在縱切是木紋，橫切可呈現(xiàn)云紋、水紋或者類(lèi)似年輪的紋理。

1 地質(zhì)概況

木壘縣飾面石材用木紋石礦大地構(gòu)造位置位于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊（Ⅰ級(jí)）-準(zhǔn)噶爾微板塊（Ⅱ級(jí)）-準(zhǔn)噶爾中央地塊（Ⅲ級(jí)）的東緣。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單；出露地層以二疊系阿爾薩依組為主，局部被第四系全新統(tǒng)沖積層覆蓋；巖漿巖主要以噴出巖為主，巖性較為單一，以流紋巖、流紋斑巖為主。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

礦體主要產(chǎn)于下二疊系阿爾薩依組第三亞組（P1ae3）地層中，據(jù)基巖露頭、地表揭露工程的控制情況來(lái)看，礦體呈北西-南東向展布、東部寬西部窄的不規(guī)則狀。東西長(zhǎng)約760m，南北寬65～143m，面積約0.06km2。礦體由紫色、紫紅色流紋巖組成，礦石品種為“幻彩木紋”（圖1）。巖石風(fēng)化面呈黑紫色，新鮮面呈紫色、紫紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

圖15 號(hào)礦體

地表可見(jiàn)少量色斑，無(wú)規(guī)律分布于礦體中，色斑主要為灰黑色凝灰碎屑，地表形態(tài)多呈橢圓狀，色斑大小2cm×2cm～2cm×5cm，面統(tǒng)計(jì)10m2內(nèi)發(fā)育3～5個(gè)，偶見(jiàn)4cm×8cm以上的色斑。

礦體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育程度較低，巖石較完整。由礦體節(jié)理走向玫瑰花圖（圖2）可以看出，主要發(fā)育有三組節(jié)理，現(xiàn)分述如下：

圖2 木紋石礦體節(jié)理走向玫瑰花圖

⑴近南北走向節(jié)理：總體走向358°，產(chǎn)狀多在78°～107°∠60～75°和 250°～273°∠68°～86°之間。節(jié)理間距0.7～3.0m，最大間距可達(dá)5m以上。該組節(jié)理產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，貫穿性和切割性強(qiáng)，節(jié)理面較粗糙且閉合性差，節(jié)理兩盤(pán)裂距在4～10mm之間，可見(jiàn)硅質(zhì)充填物，為礦體的主要節(jié)理。

⑵北東走向節(jié)理：該組節(jié)理穩(wěn)定性差，總體走向60°，產(chǎn)狀多在 133°～162°∠53～83°和 313°～347°∠64°～79°之間。節(jié)理間距一般在0.5～3.5m。該組節(jié)理其貫穿性和切割性較差，節(jié)理面平直光滑，節(jié)理兩盤(pán)閉合性較好，其內(nèi)無(wú)充填物，為礦體次要節(jié)理。

⑶近東西走向節(jié)理：總體走向272°，傾向一般在171°～198°，傾角60°～73°，節(jié)理間距0.80～1.50m，最大間距可達(dá)2m以上。該組節(jié)理傾向較穩(wěn)定，傾角在小范圍內(nèi)變化較頻繁。其貫穿性和切割性較差，多呈斷續(xù)發(fā)育，節(jié)理面平整光滑，閉合性較好。

另外，在礦體地表還發(fā)育一種緩傾斜節(jié)理，該組節(jié)理傾向一般與地形坡向相近，傾角3°～15°，節(jié)理間距介于0.2～1.5m之間。受風(fēng)化作用，該組節(jié)理地表局部節(jié)理發(fā)育密集，范圍較小，厚度小于1.5m，對(duì)礦體基本無(wú)影響。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有采坑編錄統(tǒng)計(jì)，地表0～1.5m深度內(nèi)礦體緩傾角節(jié)理發(fā)育程度較高，一般節(jié)理間距0.2～0.5m。在1.5～4.4m控制深度內(nèi)節(jié)理間距變化較大，節(jié)理間距0.6～2.5m。自地表向深部節(jié)理間距有逐漸加大的趨勢(shì)，局部有色差變化。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石自然類(lèi)型及品種

根據(jù)礦石主體顏色、外觀特征和礦物成分，將礦石確定為紫色、紫紅色流紋巖。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣、基本樣剖光對(duì)比結(jié)果，礦石商業(yè)名稱(chēng)確定為“幻彩木紋”。

2.2.2 礦石外觀特征及礦物成分

礦體為紫色、紫紅色流紋巖。該礦石外觀特征：紫色、紫紅色，霏細(xì)結(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造或塊狀構(gòu)造。其礦物成分主要為霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)集合體，次為嵌晶狀石英主晶中包含霏細(xì)狀長(zhǎng)石質(zhì)點(diǎn)，少量微粒狀石英條帶，三者不均勻分布。后期少量絹云母化。礦石顏色變化不大，有色差存在。

2.2.3 礦石色澤變化及裝飾性能

通過(guò)對(duì)地表基本樣、標(biāo)準(zhǔn)樣及采坑礦石的顏色進(jìn)行觀察對(duì)比，礦體顏色以紫紅色為主，局部略帶淺綠色。礦石礦物顆粒大小較均勻，無(wú)突變現(xiàn)象。各礦物之間互相鑲嵌緊密，礦石顏色基本穩(wěn)定，光澤度及機(jī)械強(qiáng)度較高，具有良好的裝飾性能。礦石因流紋構(gòu)造所形成的彩色條帶雖然美觀，卻具一定方向，拼接性一般。

2.2.4 礦石化學(xué)成分

根據(jù)樣品的化學(xué)分析成果，礦石的化學(xué)成分為：SiO276.96%、Al2O314.06%、Fe2O31.24%、CaO1.66%、MgO0.32%、K2O1.58%、Na2O2.45%、SO30.01%、P2O50.050%、MnO0.15%、TiO20.12%、燒失量1.32%。

2.2.5 礦石的荒料率

礦體理論荒料率為31.30%～40.28%，礦體平均理論荒料率為35.91%，其中Ⅰ類(lèi)荒料占0%；Ⅱ類(lèi)荒料占6.59%；Ⅲ類(lèi)荒料占29.32%；圍巖理論荒料率為12.47%。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，5號(hào)礦體的平均理論荒料率為35.91%，采坑CK5-1開(kāi)采荒料率為29.28%，校正系數(shù)K=29.28%/35.91%=0.82。

通過(guò)對(duì)校正后的礦體理論荒料率的計(jì)算，5號(hào)礦體的平均荒料率為29.45%。

2.2.6 礦石物理性能

為了解礦石的物理性能，在礦體中采集具代表性的小體重、壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)樣。

2.2.6.1 礦石的體積密度和吸水率

由表1可知，礦體礦石的體積密度平均值為2.51 g/cm3，小于對(duì)花崗石（體積密度≥2.56g/cm3）的一般要求。

礦體礦石的吸水率平均值為1.38%，大于對(duì)花崗石（吸水率≤0.60%）的一般要求。

表1 礦石的體積密度、吸水率平均值統(tǒng)計(jì)表

2.2.6.2 礦石的壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度

礦體礦石的單軸飽和壓縮強(qiáng)度平均值為137.96 MPa(表2），飽和彎曲平均值為8.86MPa(表3），滿足對(duì)花崗石（壓縮強(qiáng)度不小于100MPa）的一般要求。

表2 礦體礦石的壓縮強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

表3 礦體礦石的彎曲強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

2.2.7 礦石放射性

根據(jù)放射性核素的比活度測(cè)試結(jié)果，礦體內(nèi)照射指數(shù)（IRa）平均為 0.18，外照射指數(shù)（Iγ）平均為0.68。滿足A類(lèi)裝飾裝修材料標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 有害地質(zhì)體

通過(guò)對(duì)礦體地表、采坑和樣品及實(shí)地觀察，可見(jiàn)少量色斑，無(wú)規(guī)律分布于礦體中。色斑主要為灰黑色凝灰碎屑，地表形態(tài)多呈橢圓狀，色斑大小一般在2cm×2cm～2cm×5cm之間，面統(tǒng)計(jì)10m2內(nèi)發(fā)育3～5個(gè)，偶見(jiàn)4cm×7cm以上的色斑。

2.4 礦體圍巖及夾石

礦體圍巖為節(jié)理發(fā)育區(qū)，其巖性與礦體一致。與礦體的區(qū)別在于節(jié)理、裂隙發(fā)育程度高，局部呈網(wǎng)狀，自然塊度一般較小，根據(jù)節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)和荒料率計(jì)算，荒料率達(dá)不到一般工業(yè)指標(biāo)≥18%的要求。

3 礦床成因

該區(qū)域華力西期巖漿活動(dòng)頻繁，尤其在華力西晚期巖漿活動(dòng)十分活躍。礦區(qū)內(nèi)花崗巖類(lèi)巖石分布面積較大，呈巖枝產(chǎn)出，形態(tài)較規(guī)則，且受后期構(gòu)造影響較小，巖體中節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，色線、色斑基本不發(fā)育，形成有較明顯的木紋特征，具有良好的飾面石材成礦條件。

4 結(jié)論

隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的日益深入，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目空前發(fā)展，飾面石材用花崗石產(chǎn)品銷(xiāo)售前景好，礦山經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是可觀的。特別是“木紋石”作為稀有石材資源，市場(chǎng)前景廣闊，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用可推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。