湖北咸豐縣清坪礦區優質飾面用大理巖礦床地質特征

黃 強，李光順，康 康，郝智敏，董 政

(湖北省地質局第二地質大隊，湖北 恩施 445000)

0 引言

大理巖為灰巖、云質灰巖、云巖等碳酸鹽巖經區域變質作用或接觸變質作用形成的巖石，因具有美麗的顏色、花紋和優異的物理力學性能，美觀莊重，格調高雅，被廣泛用作于高級建筑物墻體內外的飾面板和室內地板磚[1-7]。我國飾面用大理巖礦產資源極其豐富，儲量大、品種繁多，其中“漢白玉”、“雪花白”、“松香玉”、“安琪米黃”、“莫地卡灰”和“丹東綠”等為常見的優質石材品種。近幾年來，隨著人民的生活水平快速提高和居住條件改善，飾面用大理巖石材越來越受到人們的青睞。

享有“武陵石材之都”美譽的咸豐縣，縣域內飾面用大理巖礦產資源豐富，屬優勢礦產資源，預測資源總量達6300萬立方米[8]。近幾年來，咸豐縣石材產業經過迅猛發展，已形成武陵山區極具規模的石材產業集群和石材加工貿易基地。隨著新型城鎮化建設和美麗鄉村建設的進程加快，將帶動城市和村鎮建筑業的飛速發展，飾面石材需求量將不斷增長，市場前景甚好[9-14]。

咸豐縣清坪飾面用大理巖礦區位于湖北省咸豐縣城NW320°方位、直距14.5 km處清坪集鎮附近(圖1)。2017—2018年，湖北省地質局第二地質大隊開展了湖北省地質勘查基金項目“湖北省咸豐縣清坪礦區飾面用大理礦詳查”，通過詳查工作，基本查明了礦床地質特征，并提交中型飾面用大理巖礦床1處[15]。本文將根據本次勘查成果，對飾面用大理巖礦床地質特征進行闡述。

圖1 清坪大理巖礦區交通位置圖

1 區域地質背景

區域地層屬揚子區恩施—咸豐小區，區域地層發育較齊全，出露下志留統紗帽組(S1s)—上三疊統九里崗組(T3j)等，僅缺失石炭系。巖性主要為碳酸鹽巖，次為碎屑巖。

區域構造處揚子陸塊區(Ⅱ)上揚子古陸塊(Ⅱ2)上揚子南部被動邊緣褶沖帶(Ⅱ2-3)八面山臺地褶皺帶(Ⅱ2-3-1)恩施—黔江臺褶束(Ⅱ2-3-1-1)的南西段(圖2)。區域主體構造為NE向，由一系列隔擋式或隔槽式褶皺及斷裂構成區域基本構造格架，以褶皺為主，斷裂為輔。

圖2 區域構造綱要圖

區域礦產以沉積礦產為主，主要礦產有飾面用灰巖礦、硫鐵礦、煤、鋁土礦等。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區由北西向南東依次出露下三疊統大冶組三段(T1d3)、大冶組四段(T1d4)、嘉陵江組一段(T1j1)、嘉陵江組二段(T1j2)等(圖3)，地層、巖性簡單。由老至新敘述如下：

圖3 清坪大理巖礦區地質簡圖

1)下三疊統大冶組三段(T1d3)

厚>110 m

巖性以灰色薄—中層灰巖為主，局部見淺灰色層紋狀灰巖。微晶結構，層狀構造，單層厚0.05～0.4 m。層理清晰，層面上見有黃色泥質斑點，局部發育縫合線構造。本段屬開闊海臺地環境沉積，呈窄條狀出露于礦區北西近邊緣部位。

2)下三疊統大冶組四段(T1d4)

厚94.08～135.53 m

本段為飾面用大理巖含礦層位，進一步劃分為上、下兩個亞段。

大冶組四段下亞段(T1d4-1)：為礦層直接底板，厚18.90～64.94 m。巖性以灰色薄—中層灰巖為主，局部夾淺灰色、灰白色厚層—巨厚層云質灰巖、鮞狀灰巖等。

大冶組四段上亞段(T1d4-2)：為礦層，厚46.68～91.76 m。中—下部巖性以灰白、乳白色厚層—巨厚層云質大理巖、含礫屑云質大理巖為主，夾灰白色厚層—巨厚層礫屑鮞狀大理巖和灰色薄—中層灰巖透鏡體；上部巖性為淺灰—灰白色厚層—巨厚層鮞狀大理巖、含礫屑鮞狀大理巖。

本段屬開闊海臺地環境沉積，分布于趙家坪—六角坨—硯池壩一帶山地斜坡部位。

3)下三疊統嘉陵江組一段(T1j1)

厚115.92～154.74 m

底部巖性為磚紅色中層狀角礫灰巖，厚1.5～3 m；該層磚紅色角礫灰巖為嘉陵江組一段與大冶組四段的分層標志層；中、上部及頂部巖性以灰色(略帶肉紅)云質灰巖為主，局部夾厚0.5～1.0 m的磚紅色中層狀角礫灰巖。本段屬開闊海臺地環境沉積，呈帶狀出露于礦區北西趙家坪—六角坨—硯池壩一帶近山頂部位，為區內石灰石飾面石材礦層的直接頂板。

4)下三疊統嘉陵江組二段(T1j2)

厚>110 m

下部巖性為灰黃色薄—中層狀泥質白云巖；中上部巖性為淺灰—灰—深灰色中—厚層—巨厚層狀白云巖、灰巖夾角礫狀灰巖、云質灰巖。本段屬局限海臺地環境沉積，呈帶狀出露于礦區南東黑石頭—楊家壩一帶山地斜坡部位。

2.2 構造

礦區位于大集向斜北西翼，地層總體走向北東，傾向126°～155°，傾角22°～40°，整體為一傾向南東的單斜構造。礦區內褶皺、斷裂構造不發育，地質構造復雜程度屬簡單類型。

3 礦床地質特征

3.1 礦體(層)特征

礦體(層)賦存于大冶組四段上亞段(T1d4-2)，見礦一層，顏色為淺灰色、灰白色和乳白色，主要由云質大理巖、含礫屑云質大理巖、鮞狀大理巖、含礫屑鮞狀大理巖組成(圖4、圖5)。礦體(層)與頂、底板的巖性顏色及單層厚度差異明顯，野外易于鑒別。

圖4 0號勘查線剖面圖

圖5 礦層照片

礦體平面形態為NE—SW展布的長條狀，空間上呈層狀、似層狀與圍巖整合產出，其走向225°～239°，傾向135°～149°，地表傾角24°～34°，深部傾角26°～38°。礦體沿走向控制延長>800 m，沿傾向控制延深100～120 m。據統計，礦層通常厚61.33～81.16 m，最厚86.07 m，最薄54.31 m，平均厚75.73 m，變化系數為11.71%，厚度屬穩定型。

3.2 礦石質量特征

3.2.1 礦石花色品種

參照咸豐縣鑫磊礦業開發有限公司對產地飾面石材的分類，將區內礦石花色品種按成材面顏色、花紋、花斑及色線性質和發育程度大致分三類，商業名稱分別為“安琪米黃”、“莫地卡灰”、“普金灰”[16-17]。

“安琪米黃”：呈灰白—乳白底色，微—細晶結構，塊狀構造，色澤均勻；成材面上常見褐紅、橘黃或紫紅花線，偶見零星分布的金黃色、褐紅色、紫紅色斑點或花斑；該品種質地堅硬，底色偏白，紋路整齊，華麗高貴，屬中—高檔飾面石材；礦石巖性主要為云質大理巖，次為鮞狀大理巖(圖6)。

圖6 安琪米黃

“莫地卡灰”：呈淺灰底色，礫屑、鮞粒結構，塊狀構造，色澤欠均勻。成材面上常均勻分布直徑0.2～2 mm橢圓狀鮞粒，絕大部分鮞粒同心層為干凈明亮的白色方解石，呈現白色斑點，鮞粒間不均勻分布具定向性的橢圓狀、長條狀等不規則狀礫屑，大部分礫屑為暗色，呈現暗色花斑，少部分礫屑為白色，顯斑狀圖案；局部見褐紅或橘黃花線；該品種質地堅硬，紋路美觀，簡約大氣，屬中—高檔飾面石材；礦石巖性主要為鮞狀大理巖、含礫屑鮞狀大理巖(圖7)。

圖7 莫地卡灰

“普金灰”：淺灰—灰白底色，偏白，礫屑結構，塊狀構造，色澤欠均勻；成材面常不均勻分布具定向性的橢圓狀、次圓狀、長條狀等不規則狀同生礫屑，粒徑為10～44 mm，絕大部分礫屑為暗色，呈現暗色花斑，少部分礫屑為白色，顯斑狀圖案；局部見褐紅或橘黃花線；該品種質地堅硬，黑白灰作為主流色調，具有獨特、奇妙紋理，屬中—高檔飾面石材；礦石巖性主為含礫屑云質大理巖，次為含礫屑鮞狀大理巖(圖8)。

圖8 普金灰

3.2.2 礦石類型

本區主要有高密度塊狀云質大理巖、鮞狀大理巖和含礫屑鮞狀云質大理巖三種礦石類型，其中：①高密度塊狀云質大理巖礦石為礦區混合礦層的主要礦石類型，呈層狀、似層狀連續分布于礦層的中、下部，約占混合礦石的70%；②高密度塊狀鮞狀大理巖礦石在混合礦層上部呈層狀、似層狀連續分布，在中部呈透鏡狀斷續分布，約占混合礦石的22%；③高密度塊狀含礫屑鮞狀云質大理巖礦石夾雜在上兩種類型之中，呈扁豆狀產出，厚度變化大，約占混合礦石的8%。

3.2.3 礦石的物質組分

云質大理巖：礦物成分主要為方解石，占55%～65%，次為白云石，占35～45%，另見少許副礦物氧化鐵質(<1%)；方解石呈他形粒狀，見兩種產出形態，一種為粒徑為0.01～0.03 mm的微晶狀，另一種為粒徑在為0.03～0.06 mm的亮晶方解石；白云石呈粉晶—細晶狀，為自形—半自形菱形狀，粒徑在0.06～0.25 mm之間；氧化鐵質呈不透明粒狀，零星散布。

鮞狀大理巖：礦物成分主要為方解石，占97%以上，另見少量白云石(約2%)和微量副礦物氧化鐵質(<1%)；方解石呈他形粒狀，見兩種產出形態，一種為粒徑為0.01～0.06 mm的微—粉晶狀，另一種為粒徑為0.06～0.25 mm的亮晶方解石；白云石呈粉晶—細晶狀，為自形—半自形菱形狀，粒徑在0.03～0.2 mm之間；氧化鐵質呈不透明粒狀，多沿裂隙分布，以縫合線形式產出；巖石中鮞粒多呈橢圓狀，主要以單鮞為主，少數為復鮞及表鮞，直徑為0.2～2.0 mm，多數鮞粒核心發生重結晶，同心層成分為泥晶方解石。

含礫屑鮞狀云質大理巖：礦物成分主要為方解石，約占80%，次為白云石約占20%，另見微量副礦物氧化鐵質和黏土礦物。方解石呈他形粒狀，見兩種產出形態，一種為粒徑為0.01～0.03 mm的微晶狀，另一種為粒徑為0.03～0.06 mm的亮晶方解石；白云石呈微晶粒狀，多為自形—半自形菱形狀，粒徑為0.01～0.03 mm；氧化鐵質呈不透明粒狀，沿裂隙處分布，與黏土礦物混雜以縫合線形式產出；巖中粒屑主要以鮞粒、內碎屑為主，次為球粒，鮞粒以單鮞為主，直徑多在0.1～0.6 mm之間，且其核部大多被白云石所交代，同心層成分為泥晶方解石，內碎屑成分多以泥晶—微晶方解石組成，大小為(0.6～2.0) mm×4.0 mm，球粒大小為0.06～0.2 mm，成分主要為泥晶方解石。

3.2.4 礦石化學成分

云質大理巖主要化學成分：w(CaO)=55.08%，w(MgO)=0.58%，w(SiO2)=0.16%，w(Al2O3)=0.038%，w(Fe2O3)=0.100%，燒失量為43.22%。

鮞狀大理巖主要化學成分：w(CaO)=54.20%，w(MgO)=1.24%，w(SiO2)=0.31%，w(Al2O3)=0.094%，w(Fe2O3)=0.080%，燒失量為43.35%。

3.2.5 礦石的結構構造

礦石結構簡單，主要為微粒變晶結構、變余鮞粒結構，其次為變余礫屑結構。微粒變晶結構主要見于云質大理巖礦石中，鮞粒結構見于鮞狀大理巖礦石中，礫屑結構見于含礫屑的云質大理巖或鮞狀大理巖礦石中。微粒變晶結構中，方解石重結晶呈他形粒狀，結晶顆粒較均勻，晶粒間鑲嵌緊密，粒徑范圍一般為0.01～0.03 mm，礦石構造以塊狀構造為主。

3.2.6 礦石的物理機械性能

礦石物理機械性能試驗結果見表1。

表1 礦石物理機械性能試驗結果

3.3 礦體節理裂隙發育情況

本區節理裂隙按走向及發育程度大致可劃分為以下4組(圖9)：

圖9 礦區節理裂隙走向玫瑰花圖

走向NEE(60°～89°)，傾角44°～70°，延伸長以0.65～3.9 m為主，寬以0.1～10 mm為主，間距0.2～4.0 m，主要發育于礦區南西礦體出露區域。

走向NW(293°～320°)，傾角64°～86°，延伸長以0.9～4.73 m為主，寬以0.1～5 mm為主，間距0.1～7.0 m，主要發育于礦區北東礦體出露區域。

走向NWW(273°～288°)，傾角56°～85°，延伸長以1.1～3.9 m為主，寬以0.1～4 mm為主，間距0.1～6.5 m，全區均可見。

走向NE(33°～55°)，傾角54°～77°；延伸長以1.1～2.9 m為主；寬以0.1～3 mm為主，間距0.2～5.0 m，主要發育于礦區北東礦體出露區域。

上述節理裂隙多為張性，剪性節理裂隙少見，節理產狀不甚穩定，單條節理裂隙短而彎曲，常呈側列產出；節理面多被鐵泥質浸染，粗糙不平，無明顯擦痕；多數節理裂隙微開口，縫內常充填方解石脈，裂面常附著方解石晶體。

據統計，礦體面裂隙率在0.07%～7.76%區間，加權平均后為2.76%，按面裂隙率劃分，礦體出露區域總體屬弱—中等裂隙性區。

3.4 礦體荒料率

全區體圖解荒料率最高為52.33%，最低為39.00%，加權平均后為44.64%(表2)。

表2 全區體圖解荒料率統計結果

理論荒料率為校正后的體圖解荒料率，計算公式為Hl=Ht×Kh，其中Ht為體圖解荒料率(44.64%)、Kh為荒料率矯正系數(0.65)。經計算，本礦區理論荒料率(Hl)為29.02%。

4 結語

本文通過對清坪礦區飾面用大理巖的礦體特征、礦石質量特征和礦體節理裂隙發育情況等方面的闡述，主要得出如下認識：

1)礦床地質方面：礦體(層)賦存于大冶組四段上亞段(T1d4-2)，見礦一層；礦體呈層狀、似層狀與圍巖整合產出；礦體沿走向長大于800 m，沿傾向控制延深100～120 m，平均厚75.73 m；礦體規模屬中型，礦體形態完整、邊界規則，厚度變化屬穩定型。該大理巖礦床受巖層和區域變質作用控制，成因類型屬沉積變質型。

2)石材質量方面：礦石類型主要有高密度塊狀云質大理巖、鮞狀大理巖和含礫屑鮞狀云質大理巖；礦石結構簡單，主要為微粒變晶結構、塊狀構造；礦石主要物理機械性能(壓縮強度、彎曲強度等)均滿足飾面石材一般工業指標要求；礦石花色品種較簡單，主要為“安琪米黃”、“莫地卡灰”、“普金灰”；根據目前市場行情，礦區飾面用大理巖屬于中—高檔飾面石材，具有較好的開發利用價值。