宿州市老寨山輝綠巖礦特征及開發利用評價

孫玉倩，尚德鋒

(安徽省地質礦產勘查局325地質隊，安徽 淮北 235000)

安徽省宿州市老寨山輝綠巖礦位于淮北平原北部，所處大地構造位置為華北陸臺山東臺背斜徐蚌凹褶帶東側的北段，濉寧～靈璧新華夏系構造區欄桿隆起帶。其兩側分別為時村沉降帶和支河沉降帶[1-2]。2009年安徽省地質礦產勘查局325地質隊在該礦區進行了輝綠巖飾面石材勘查，進一步查明了該期輝綠巖的巖石特征，尤其是作為飾面石材應用方面取得了較大的進展。

1 調查區地質特征

1.1 地層

本區出露地層主要有南華系震旦系上統史家組(Z2S)、震旦系上統望山組(Z2W)、震旦系上統溝后組(Z2g)，大部被第四系所掩蓋，從老到新地層單元特征。

(1)震旦系上統史家組(Z2S)：黃綠色、紫紅色含鐵質結核貝為主，夾少量薄層含海綠石石英砂巖。厚度大于137m。

(2)震旦系上統望山組(Z2W)：富含疊層石，燧石結核灰質白云巖及灰巖，灰色薄-中薄層白云質灰巖及泥質條帶灰巖，薄層白云質灰巖與黃綠鈣質貝巖互層；震旦系金山寨磚紅色中厚層含鐵質砂巖疊層石灰巖，豆綠、紫紅色、黃色粉砂質貝巖，含礫石英砂巖，底為燧石礫巖。本組厚度大約423m。

(3)震旦系上統溝后組(Z2g)：頂部為含燧石結核灰質白云巖；下部為灰色薄層～中厚層灰質白云巖和含灰質白云巖，局部夾竹葉狀白云質灰巖；下部以紫紅色、黃綠色頁巖為主，夾灰色薄層狀粘土質石英砂巖及灰質白云巖。厚110m。

西部邊緣有寒武系猴家山組中厚層豹皮狀白云質灰巖，貝片狀泥灰巖。砂質泥灰巖，粉砂質灰巖。饅頭組灰黃、灰紫色中薄層瘤狀泥質灰巖及貝巖，中厚層豹皮狀灰巖及肝紫色貝巖。毛莊組為灰、灰黃、灰紫色薄至中厚層灰巖，生物碎屑灰巖，灰貝巖，泥灰巖。

1.2 構造

郯廬斷裂帶是我國東部一條大型的深斷裂帶[3-6]，其中徐宿老寨山地區處于其西側，大量的基性巖墻分布在郯廬斷裂帶的邊緣，并且和各種礦床的關系非常密切。

據蔡逸、張潔濤，等前人研究，由于徐宿老寨山地區是中國大陸比較古老的陸塊，受燕山運動的影響較突出，多以巖脈為主，常沿斷層或裂隙侵入。斷裂帶為巖漿活動上侵提供了有利的通道，又是容巖控礦空間。區內多種多樣的巖石其分布具有一定的規律性，且具有成群成帶分段集中的特點[7]。區內的輝綠巖類、正長斑巖類二大巖脈較為發育，且平行斷裂展布方向侵入。與淺層小規模巖漿有關的礦化較微弱，主要有磁鐵礦化、弱矽卡巖化、黃鐵礦化。

該區總體處于徐淮推覆體(徐宿弧)內，自新元古代青白口紀開始才全面接受地臺相沉積，形成穩定的陸表淺海沉積組成了本區地臺蓋層的第一個構造層。

1.3 巖漿巖

本區巖漿巖主要為加里東期的老寨山基性侵入巖體，為輝綠巖巖體呈巖床狀侵入到震旦系望山組、史家組中(圖1)，巖床產狀傾向245°，傾角30°。巖石礦化強烈具明顯的矽卡巖化。另外還有零星分布的加里東期輝綠巖及燕山期輝綠巖、正長斑巖、石英二長巖等巖脈。

2 礦床地質特征

2.1 礦體地質特征

本區為中朝準地臺的南緣，以中-淺成侵入為主，巖體近南北向分布，被欄桿平移斷層截分為南、北兩段。北段為巖體的主體部分，斷續出露長達5km以上，向北延伸至江蘇境內，在老寨山至貓頭山一帶出露最大寬度1.6km，平均寬約0.8km，主巖體旁側又有脈狀體平行分布，巖體南段的南部又在大堂山一帶受金山寨平移斷層的切割，出露長度約1650m，寬約230m。

整個區域輝綠巖分布廣泛且出露地表(圖1)，巖體邊部及其過渡地帶主要為細-中粗粒輝綠巖，中心部位一般為粗粒輝長—輝綠巖及輝長巖(表1) 。

表1 徐宿地區白山-老寨山輝綠巖床相帶特證Tab 1.Zonation of Baishan-Laozhaishan Diabase Sill in Xu-Su Area

一般世界上輝綠巖床的上覆地層厚度大約在3km～6km[10]。而老寨山巖體上侵時上覆巖層厚度大致在0.05km～2km左右，前人測得老寨山巖體年齡為654.2Ma-706Ma[8]，這一年齡指示老寨山巖體形成于新元古代之后。

本區輝綠巖體即為花崗石飾面石材礦床，形態受輝綠巖體空間展布變化而變化，礦體呈一簡單的楔形體，形態較為規則，條帶狀延展，其延展長度約30km，寬約100m～300m，最寬處達到1.6km。礦體在區內的出露標高，最高為52.00m(絕對標高)。巖體上、下接觸面與圍巖產狀一致。接觸面產狀北西側，傾角14°，南東側傾向310°，傾角14°。在捕虜體和圍巖頂蓋中尚保留了巖層的原始形態。據野外實地勘查發現，其巖石具球形風化特征，風化面常見由斜長石集合體(多葡萄石化)組成的不規則的白色花斑。另一個顯著特征是具有一組與巖體及圍巖產狀相一致的原生節理。巖石次生變化較普遍，其中斜長石以葡萄石化為主，次為絹云母化、高嶺土化，輝石以綠簾石化為主，次為綠高嶺土化、綠泥石化。地表巖石在風化蝕變過程中輝石普遍脫鐵而成褐鐵礦或鐵綠泥石。

2.2 礦體圍巖

整個礦區被第四系覆蓋，表面主要為輝綠巖體及圍巖風化后的沖積和堆積物，侵入圍巖為震旦系上統史家組上部黃綠色頁巖和望山組灰巖及條帶狀泥質白云質灰巖，圍巖的巖性主要為泥、頁巖與白云質灰巖互層，屬堅硬～半堅硬巖石類型。由于本區為順層侵入型巖體，在侵入過程中，受圍巖成分的影響，巖體與圍巖接觸帶有不同程度的礦化，由外向內依次表現為鉀長石化、鈉黝簾石化、綠泥石化，一般隨著遠離圍巖而減弱；后期表現為熱液順裂隙、節理侵染的方解石細脈。圍巖蝕變分布帶明顯，其顯現出的巖性有角巖化泥巖、大理巖化灰巖、綠泥石化輝綠巖等。接觸帶見大理巖化及矽卡巖化。底板均為輝綠巖。

2.3 礦石質量

2.3.1 礦石結構、構造及礦物成分

該區礦石的結晶顆粒比較均勻且顏色均一，以灰綠-灰黑色為主，帶有黃色斑，風化后呈深棕色輝綠結構，多呈塊狀構造、粒狀構造，有少量的杏仁狀構造。主要礦物成分為斜長石，含量40%～55%；輝石，含量40%～55%；堿性長石，含量1%～8%；副礦物以磷灰石、石英(玉髓)為主，石英含量1%～3%、磷灰石<1%；見有少量的榍石及不透明礦物(磁鐵礦、鈦鐵礦)，榍石<1%、不透明的金屬礦物1%～5%不等。斜長石部分鈉黝簾石化、泥化；輝石綠泥石化、次閃石化。

本區礦石局部節理面發育。在平面上表現為三組裂隙，分為北北西向、近東西向和北東向。

北北西向裂隙為本區主要的裂隙，該裂隙組由3～5條次生裂隙組成，走向上基本平行，間距1m～3m；傾角72°～88°，平均85°左右，基本上垂直，計算時傾角影響可忽略不計。該組裂隙對成荒率影響不大。

近東西向裂隙由二條裂隙組成，基本平行，間距大于3m，呈斷續出現，且不發育。該組裂隙控制著本區荒料成荒率的尺寸大小。近東西向裂隙與北北東裂隙組成X型。二組節理裂隙代表了本區巖漿巖成巖時的應力方向。

北東向的裂隙，呈不規則出現，一般間距大于5m，該組裂隙無變化規律，隨機出現，局部密集出現，使總體成荒率比例略微降底。

2.3.2 試采荒料率(Hs)

取較大塊度的直角六面體礦石，塊度均大于1m3，可做為荒料的邊長不小于1.0m，通過試采而求得開采荒料率。礦區內的試采點數量2個，采出礦石的體積均大于50m3。

根據采坑中試采的統計資料，統計成荒率一般在19%～23%之間，采用炮采略低于19%，采用機采略大于23%；平均成荒率為21.6%。

2.3.3 礦石物理性能

(1)耐磨率：根據鄰近大理石廠資料，大理石的耐磨率為93%左右，花崗石的強度均大于大理石，其耐磨率應大于93%。

(2)含水率：經徐州中國礦業大學巖層控制實驗室對抽取的五組礦石進行測定的結果(表2)來看，平均飽和吸水率為0.043%～0.048%之間，平均為0.045%。。

表2 礦石的物理性能飽和吸水率檢測統計表Tab 2.Statistics of Physic Property Saturation and Water Absorbency Testing of Ore

(3)抗折、抗壓強度：取樣三組，經試驗平均抗壓強度為112.93Mpa、平均抗折強度為14.85Mpa(表3)。

表3 礦石的物理力學性能檢測統計表Tab 3.Statistics of Physic Mechanics Property Testing of Ore

(4)對礦石采取小體重進行分析，平均比重為2.96。

(5)放射性強度評價：根據區域資料(安徽省地質礦產勘查局325地質隊欄桿區域調查報告)顯示加里東期的老寨山輝綠巖放射性強度較低，一般為4～7伽瑪，小于規范要求值。

2.3.4 礦石的化學成分

為對礦石的成分進行了解，共取樣8組，其化驗結果見表4。

表4 化學分析結果統計表Tab 4.Statistics of Chemical Analysis Result

2.3.5 荒料出材率

飾面石材礦荒料出材率是荒料經加工后所獲得的具有一定尺寸規格的拋光的板材面積，該區飾面石材為低～中擋板材，規范要求板材率不小于18m2/m3。現行的板材厚度為2cm，實際厚度1.80cm～1.95cm之間，理論上每立方米的荒料出材率應在40m2/m3，但因受出材的規格、加工工藝和操作水平等其它因素的影響，實際出材率要小于理論出材率，根據采坑中所采的荒料，經山東省平邑縣石材加工廠加工，實際出材率在25m2～30m2/m3之間；平均為28m2/m3，其理論出材率與實際出出材率的比值應在70%左右，屬于比較優質的中檔板材。

3 礦石開發利用及初步評價

輝綠巖是上等的建筑材料，可用于建筑石材或工藝石材，其中質地細粒者更是尤佳。與普通的花崗巖相比，輝綠巖破碎概率較低，極大的降低了加工耗費量，而且輝綠巖的板材致密度也比酸性的花崗巖高出一倍。近年來，人民的生活水平日益提高，對自身周邊環境的要求越來越高，越來越多的地區開始大量的舊城改造，因而對輝綠巖的需求逐年遞增。徐宿地區老寨山輝綠巖結構較細膩，從抗壓強度和抗折強度值來看，其硬度較高且吸水率低，粘附瀝青性能較好，巖石磨光度也強，是作為高品位室內外裝飾及工藝雕刻和高速公路路面集料的好輔料，又加上其出露多、埋藏淺、穩定的賦存，礦脈的連續性好且長。從開采技術條件方面看，無論是水文地質條件還是工程地質條件都較簡單。其開發利用具有極大的應用前景及市場潛力。