四川省雷波地區纖維用玄武巖找礦遠景分析

陽偉 ，化得鈞 ，曾令熙 ，臧凱 ，李劍南

（1. 四川省煤田地質工程勘察設計研究院，四川 成都 610072；2. 中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041）

連續玄武巖纖維（簡稱“CBF”）為天然玄武巖石料破碎后加入熔窯中，在1450～1500℃熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續纖維，是一種新型無機環保綠色高性能纖維材料，具有突出的力學性能、耐高溫、耐酸堿、抗腐蝕、抗燃燒等多種優異性能，還有絕緣性好、絕熱隔音性能優異、良好的透波性能等優點[1-2]。峨眉山玄武巖在康滇古陸的攀枝花二灘、越西、雷波、馬邊、沐川、鹽津等地開展過系統的巖石學和地球化學特征研究[3]針對四川省的纖維用玄武巖也開展過面積性的找礦遠景評價[4-6]，但大多工作未深入到偏遠的雷波地區。依據峨眉山玄武巖在雷波地區的分布特征（圖1），本次在3個不同區塊有代表性地段分別實測了1條（P01、P02和P03）玄武巖地質剖面，對致密塊狀玄武巖采集了巖石學和地球化學樣品9件，以深入研究其巖石學及主量元素特征，并總結分析雷波地區纖維用玄武巖礦找礦遠景。

圖1 雷波地區峨眉山玄武巖分布及剖面測量、樣品采集位置Fig.1 Schematic diagram of the distribution of Emeishan basalts, profile measurement and sample collection location in Leibo area

1 纖維用玄武巖工業指標

纖維用玄武巖的礦石評價工業指標目前主要來源于各玄武巖纖維相關企業（表1），部分學者開展過局部地區的試驗研究工作[7-9]，針對纖維用玄武巖的礦石評價工業指標雖有一些研究，但原礦石評價方面尚未統一認識，形成行業規程規范。綜合分析來看，適合生產纖維的玄武巖必須是均質、細顆粒、無大的斑晶，沒有石英、玉髓、隧石及外來雜質等，其主要化學成分是 SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3+FeO、K2O+Na2O、TiO2，生產過程中允許這些化學成分含量有較大的波動[10]。另外，部分企業或學者提出了酸度系數 IMK=w(SiO2+Al2O3)/w(CaO+MgO)的概念，認為酸度系數應當在3.5～5.0、3～6等多種范圍之內[11-12]，但是根據《四川省纖維用玄武巖礦調查與評價項目》拉絲試驗成果，酸度系數不能根本性決定拉絲質量，高酸度系數礦石仍然能夠拉出連續玄武巖纖維。本次在綜合研究前人成果基礎上，結合研究區實際，初步擬定了研究區纖維用玄武巖礦石評價工業指標（表1）。

2 雷波地區玄武巖巖石學特征

2.1 致密塊狀玄武巖

灰綠色、灰黑色，隱晶質結構，塊狀構造，局部發育柱狀節理（圖2a、2b）。顯微鏡下具間粒間隱結構（圖3a、3b），主要由微晶斜長石組成（約64%），呈細小板狀、針狀雜亂交錯分布，晶粒粒徑在0.01×0.03 mm～0.1×0.42 mm，礦物較臟，普遍發生黏土化（高嶺石化、綠泥石化）。其次為輝石（約16%），呈細小粒狀充填在斜長石礦物之間，晶粒粒徑在0.02～0.05 mm之間，與斜長石形成間粒結構，且部分發生蝕變（綠泥石化）；少量隱晶質基質（約12%），無光性特征，充填在斜長石晶粒之間，且部分發生綠泥石化。少量磁鐵礦（約2%），呈細小黑色粒狀零散分布在斜長石晶粒狀之間。蝕變礦物主要是綠泥石（約6%），呈黃綠色微晶鱗片狀集合體，主要是斜長石及隱晶質基質蝕變形成，少量綠泥石充填在巖石氣孔中。

2.2 杏仁狀玄武巖

灰綠色、淺灰色，斑狀結構，杏仁狀構造（圖2c）。杏仁體多呈黑色橢圓狀、小圓點狀，多由綠泥石、石英充填，直徑1～4 mm, 含量大多5%～40%。顯微鏡下具間粒間隱結構（圖3c），主要由微晶斜長石及隱晶質基質組成，其中斜長石（約66%）主要呈細小板狀、針狀雜亂交錯分布，晶粒粒徑在0.02×0.04 mm～0.06×0.2 mm，礦物較臟，普遍發生黏土化（高嶺石化、綠泥石化）。部分隱晶質基質（約15%），無光性特征，且普遍發生黏土化（高嶺石化、綠泥石化）。少量輝石（約10%），呈細小粒狀充填在斜長石礦物之間，晶粒粒徑在0.02～0.05 mm之間；少量磁鐵礦（約2%），呈細小黑色粒狀零散分布在斜長石晶粒狀之間。蝕變礦物主要是綠泥石（約5%），呈黃綠色微晶鱗片狀集合體，主要是斜長石及隱晶質基質蝕變形成，少量充填在巖石氣孔中，形成杏仁狀構造。少量硅質組分（約2%），呈細小粒狀充填在巖石氣孔中。

圖2 雷波地區峨眉山玄武巖典型野外照片Fig.2 Typical field photographs of Emeishan basalt in Leibo area

2.3 斑狀玄武巖

灰綠色, 斑狀結構, 塊狀構造（圖2d），斑晶為斜長石，呈板狀自形晶，長0.5～3 cm，寬約0.3 cm，個別斜長石斑晶相互交叉在一起，整體呈星散狀或“雪花狀”特征，含量5%～30%。顯微鏡下具間粒間隱結構（圖3d），主要由微晶斜長石組成（約61%），主要呈細小板狀雜亂交錯分布，晶粒粒徑在0.02×0.05 mm～0.1×0.6 mm，礦物較臟，普遍發生黏土化（高嶺石化、綠泥石化）。部分輝石（約10%），呈細小粒狀、短柱狀充填在斜長石礦物之間，晶粒粒徑在0.02～0.1 mm之間，部分發生綠簾石化，與斜長石形成間粒結構。少量隱晶質基質（約10%），無光性特征，呈黑色團塊狀充填在斜長石礦物之間。少量磁鐵礦（約1%），呈細小黑色粒狀分布在斜長石晶粒之間。蝕變礦物主要是綠泥石（約13%），多呈黃綠色微晶鱗片狀集合體，主要是斜長石等礦物組分蝕變的結果，部分充填巖石氣孔中。少量綠簾石（約5%），主要充填在巖石氣孔中，少量是輝石礦物蝕變的結果。

圖3 雷波地區峨眉山玄武巖顯微鏡下照片Fig.3 Microscopic photographs of Emeishan basalt in Leibo area

3 雷波地區纖維用玄武巖主量元素特征

雷波地區P01、P02及P03剖面分別分布于雷波縣城的西部、北部和東部，均揭露了二疊系上統峨眉山玄武巖組（P3β）、宣威組（P3x）及中統茅口組（P2m），峨眉山玄武巖組與上覆宣威組、下伏茅口組分別為平行不整合、角度不整合接觸；峨眉山玄武巖組總體表現為下部由斑狀玄武巖與致密塊狀玄武巖組成的多個韻律旋回組成，上部由杏仁狀玄武巖與致密塊狀玄武巖組成的多個韻律旋回組成。其中，P01剖面長度2.94 km，劃分為14層，1層為宣威組細砂巖夾泥巖，厚度約214.40 m；2層為致密塊狀玄武巖，厚度約233.00 m；3層為杏仁狀玄武巖，厚度約17.00 m；4層為致密塊狀玄武巖，厚度約63.60 m；5層為杏仁狀玄武巖，厚度約33.70 m；6層為致密塊狀玄武巖，厚度約38.20 m；7層為杏仁狀玄武巖，厚度約68.30 m；8層為致密塊狀玄武巖，厚度約318.10 m；9層為斑狀玄武巖，厚度約15.50 m；10層為致密塊狀玄武巖，厚度約100.80 m；11層為斑狀玄武巖，厚度約43.80 m；12層為致密塊狀玄武巖，厚度約132.90 m；13層為斑狀玄武巖，厚度約130.30 m；14層為茅口組灰巖，厚度約31.90 m；致密塊狀玄武巖總厚度約886.60 m。P02剖面長度1.28 km，劃分為6層，1層為茅口組灰巖，厚度約100.60 m；2層為致密塊狀玄武巖，厚度約119.20 m；3層為斑狀玄武巖，厚度約23.60 m；4層為致密塊狀玄武巖，厚度約334.70 m；5層為斑狀、杏仁狀玄武巖，厚度約107.70 m；6層為宣威組砂質泥巖，厚度約112.30 m；致密塊狀玄武巖總厚度約453.90 m。P03剖面長度0.56 km，劃分為25層，1層為宣威組細砂巖，厚度約83.25 m；2～6層為致密塊狀玄武巖夾杏仁狀玄武巖，厚度約79.54 m；7～13層為杏仁狀玄武巖夾致密塊狀玄武巖，厚度約80.77 m；14層為致密塊狀玄武巖，厚度約83.80 m；15層為杏仁狀玄武巖，厚度約25.89 m；16～18層為致密塊狀玄武巖夾杏仁狀玄武巖，厚度約29.70 m；19層為杏仁狀玄武巖，厚度約120.59 m；20層為致密塊狀玄武巖，厚度約9.43 m；21層為杏仁狀玄武巖，厚度約26.63 m；22層為斑狀、杏仁狀玄武巖，厚度約18.22 m；23層為杏仁狀玄武巖，厚度約20.95 m；24層為斑狀、杏仁狀玄武巖，厚度約25.50 m；25層為茅口組灰巖，厚度約87.98 m；致密塊狀玄武巖總厚度約191.77 m。

9件樣品測試分析結果表明（表2）：w(SiO2)=48.15%～51.65%，平均49.81%；w( Al2O3) =12.12%～14.06%，平均13.15%，w( CaO)= 6.54%～8.80%，平均7.71%；w( MgO)=3.59%～4.82%，平均4.32%；w( Fe2O3+ FeO) =11.23%～13.76%，平均12.66%；w( K2O + Na2O) =3.48%～5.24%，平均4.25%；w( TiO2) =3.47%～4.46%，平均3.93%。9件玄武巖樣品化學成分均符合纖維用玄武巖工業指標，具有較大的找礦遠景。

4 與鄰區拉絲成功的礦石特征對比

雷波地區與樂山金口河勘查區區域構造上均位于上揚子古陸南緣之四川前陸盆地敘永—筠連疊加褶皺帶，同位于康滇古陸東側，直線距離約100 km。金口河勘查區MZC-Ⅱ號礦體礦石類型為致密狀玄武巖，隱晶質結構，塊狀構造，其在四川航天拓鑫玄武巖實業有限公司開展了拉絲試驗工作，試驗結果：金口河勘查區MZC-Ⅱ號礦體致密狀玄武巖在生產纖維規格17 μm時能進行滿桶拉絲作業（3kg/桶），成絲率63%（圖4），可進行連續纖維拉絲生產作業；纖維斷裂強度為0.43 N/tex，高于國家標準0.4 N/tex；熔融溫度1413℃，析晶溫度1197℃；酸度系數4.72～4.99。樂山金口河勘查區該試驗玄武巖樣品的巖石學及主量元素特征與本次雷波地區纖維用玄武巖礦石的巖石學及主量元素特征基本一致（表2），均符合本次擬定的纖維用玄武巖礦石評價標準，初步認為：雷波地區纖維用玄武巖礦石能夠進行連續纖維拉絲生產作業，且拉絲質量較好。其中，SiO2和Al2O3同為纖維網絡骨架，SiO2和Al2O3的含量決定了纖維的強度特性、溫度及化學穩定性，對比二者總體含量基本一致，能夠保證纖維具有較好的強度、熱穩定性和化學穩定性；Fe2O3和FeO影響熔化與拉絲溫度、熔融物粘度以及纖維化學穩定性等纖維拉絲工藝參數，雷波地區測試結果適當偏高，在允許范圍之內；Na2O+K2O含量影響熔化溫度、熔融物的粘度及纖維的化學與熱穩定性，對比二者含量較為接近；CaO和MgO均為成纖必不可少的成分，其含量影響對打斷力鍵和纖維成型，并影響纖維防水性能和耐腐蝕性能，雷波地區測試結果適當偏低，在允許范圍之內；TiO2含量相對較低，對玄武巖纖維的熱性能和化學性能有一定影響。

圖4 樂山金口河MZC-Ⅱ號礦體纖維加工試驗樣品成品及粘度-溫度曲線Fig.4 Fiber processing test sample products and viscosity-temperature curve of Leshan Jinkouhe MZC-Ⅱ orebody

表2 雷波地區及樂山金口河致密塊狀玄武巖主量元素特征Table 2 Major elements characteristics of compact basalt in Leibo area and Leshan Jinkouhe

5 雷波地區纖維用玄武巖資源潛力分析

四川省雷波地區位于康滇古陸東側, 大地構造位置屬上揚子古陸南緣之四川前陸盆地敘永—筠連疊加褶皺帶。依據前人研究成果，峨眉山大火成巖省可分為內、中、外三個帶，位于西部的云南賓川玄武巖厚度高達5000 m以上，中部厚度大于1000 m，位于東部的玄武巖厚度大多小于1000 m[13-14]。雷波地區玄武巖厚約800 m，位于中帶。在區域上，沿康滇地區及周緣自西往東的金河—程海斷裂、安寧河斷裂及小江斷裂等深大斷裂形成一系列的噴發中心，峨眉山玄武巖厚度以該噴發中心向西由近及遠逐漸減薄；由西向東玄武巖的噴發呈現海相-陸相, 由基本未分異的苦橄巖到雷波地區具分異和混染的玄武巖, 由爆發相玄武巖到寧靜的噴溢-溢流相玄武巖等一系列明顯的變化。雷波地區峨眉山玄武巖巖石類型主要為致密塊狀玄武巖、斑狀玄武巖、杏仁狀玄武巖, 局部發育柱狀節理, 為典型陸相噴發玄武巖，為噴溢-溢流相；因此，致密塊狀玄武巖在本區大面積發育，且厚度巨大，是本區典型的纖維用玄武巖礦石類型，具備良好的成礦地質背景。

本次3條實測玄武巖地質剖面分布在雷波地區各玄武巖大面積分布區域，地層頂底出露完整，能夠較好的揭露區域峨眉山玄武巖的地層層序、巖性及厚度發育特征，研究結果表明：致密塊狀玄武巖在剖面中大量出現，均質、細顆粒、無大的斑晶，累計厚度多達886.60 m，厚度巨大；與同構造位置的樂山金口河勘查區成功獲得拉絲產品的玄武巖的巖石學及主量元素對比分析，其礦石巖石學及主量元素特征基本一致，且均符合初步擬定的礦石評價工業指標，預計拉絲質量較好，資源潛力較大。

雷波縣是四川省涼山彝族自治州的國家級貧困縣，區域大面積分布著儲量巨大的纖維用玄武巖資源，礦石分布面積廣、厚度大、交通便利，其有效的開發利用有著重大的經濟和社會意義；但該區玄武巖相當一部分位于生態紅線邊緣，可以通過規劃調整并開展系統的調查評價工作，圈定有利勘查靶區；在此基礎上，引進有實力的國企、民企投入這個新興行業，帶動經濟發展，同時對四川省玄武巖纖維產業的發展起積極推動作用。