甘肅古浪魏家嶺建筑用石料礦地質特征與礦床綜合利用

丁洋洋

(中國建筑材料工業地質勘查中心青海總隊，青海 西寧 810000)

建筑用石料礦是國民經濟的重要基礎原材料，甘肅古浪魏家嶺建筑用石料礦賦存于中奧陶統中堡群中細粒巖屑石英砂巖地層中，礦體埋深較大，地表露頭少。根據地質勘查成果，總結歸納了礦區地質特征、石料礦體的形態、規模、產狀及礦石質量。并針對該礦體上部黃土覆蓋面積大、厚度深的特征，通過對覆蓋層的綜合研究分析，認為礦產綜合利用前景大，為今后在該區域尋找相同類型的建筑用石料礦及綜合利用提供了一定地質依據。

1 區域地質概況

礦區大地構造隸屬秦祁昆造山系北祁連弧盆系走廊邊緣盆地單元[1]，區域內出露地層由老至新為中奧陶統中堡群(O2z)、中下泥盆統老君山組(D1-2l)和第四系，巖層總體呈近東西向展布，由南向北地層由老到新，南側地層發育，基巖出露，北側大面積為風積黃土覆蓋。

區域內巖漿巖分布較少，僅區域西南側的冷龍嶺—烏鞘嶺一帶有少量的細粒黑云角閃石英閃長巖。

2 礦區地質特征

工作區內出露地層有中奧陶統中堡群(O2z)和第四系(Q)。

中奧陶統中堡群(O2z)：分布于整個工作區，由于被第四系覆蓋，地表出露面積小，呈單斜層狀產出，產狀165°～215°∠40°～75°，形態完整，輕微受到層間小構造的影響。巖性為中細粒巖屑石英砂巖，中細粒砂狀結構，塊狀構造，為賦礦地層；局部夾0.2～3m的泥質板巖。

第四系上更新統 (Qp3eol)：在工作區大面積分布，風積黃土[2]厚度29～83m，且隨著地形的升高，有變厚的趨勢，顏色為灰黃色，成分均一，以粉砂質為主，質地疏松，層理不明顯，垂直節理發育。

工作區內斷裂及褶皺構造不發育，局部地層倒轉[3]，產狀335°∠75°。未見巖漿巖發育(圖1)。

圖1 魏家嶺建筑用石料礦地質簡圖

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于中奧陶統中堡群中細粒巖屑石英砂巖地層中，長約690m，沿傾斜方向延伸約300m，礦體厚度145～308m，平均218m，厚度變化系數[4]為37.89%，厚度較穩定。產狀165°～215°∠40°～75°，近東西走向產出，沿走南北兩側延伸出工區，巖層呈單斜層狀，形態完整，輕微受到層間小構造的影響(圖2)。地表被大面積的第四系所覆蓋，僅在北部和東部有少量露頭，出露面積僅約占工作區總面積的15%。

圖2 魏家嶺礦區0線礦體地質剖面圖

3.2 礦石特征

3.2.1 礦物組成及結構構造

礦石為巖屑石英砂巖，顏色為灰—淺灰綠色，中細粒砂狀結構，塊狀構造、中厚層狀構造，主要由碎屑和填隙物組成。碎屑多呈次圓狀，少量呈次棱角狀，磨圓度較好。粒徑約0.2～1.2mm，以＜0.25mm的細粒為主，其次為中粒，見有＞0.5mm的粗粒，分選性較好。

碎屑成分以石英(87%)為主，次為巖屑(11%)，少見長石(2%)、白云母，偶見電氣石。石英主要為單晶石英，顯波狀消光[5]，多晶石英為石英質變質巖，顯定向分布。長石為鉀長石、斜長石，顯格子狀雙晶或鈉長石律雙晶[6]。巖屑為板巖，見絹云母定向分布，次為粘土礦物。電氣石呈藍色[7]，偶見。填隙物主要為粘土雜基，重結晶后變化為絹云母、綠泥石，定向分布(圖3)。

圖3 巖礦鏡下圖

3.2.2 礦石化學成分

根據多元素分析[8]，礦石化學成分為SiO2、Al2O3，其次為CaO、MgO、K2O、Fe2O3等(表1)。

表1 多元素分析結果統計表 (單位：%)

3.2.3 礦石物理性能

根據力學強度試驗[9-10]，礦石飽和抗壓強度為31.0～119.4MPa，平均為65.5MPa，滿足建筑用石料抗壓強度要求(沉積巖≥30MPa)[11]。

根據組合分析測試，礦石吸水率平均值為0.63%，表觀密度平均值為2.73g/cm3，堅固性指標平均值為3.83%，壓碎指標平均值為6.9%，堿活性反應平均值為0.07%，硫酸鹽及硫化物含量平均值為0.1%，各項指標均達到Ⅰ類建筑用石料質量指標要求。

3.2.4 放射性

通過放射性測試[12-13]，礦石滿足建筑材料放射性核素限量對建筑主體材料放射性核素限量內照指數IRa≤1.0和外照指數Iγ≤1.0的要求[14]。放射性測試結果見表2。

表2 放射性測試結果表

3.4 圍巖與夾石

礦體頂底板巖性均為巖屑石英砂巖，礦體中局部夾有0.2～3m的夾層，其規模小，巖性為泥質板巖，變余泥質結構，板狀構造，巖石由粘土礦物、少量綠泥石、絹云母、粉砂級碎屑組成。在夾層中采集一組力學試驗樣，飽和抗壓強度為45.6MPa，由于夾層厚度小，化學成分相對穩定，規模小，其巖石物理性能及化學成分滿足建筑用石料指標要求，且礦山在后期規模開采中，對于厚度較小的夾層無法單獨采出，故本次將夾層全部歸為同一類建筑石料用礦體，礦體內無夾石。

4 綜合利用

區內上更新統風積黃土在工作區大面積分布，根據探礦工程控制情況可知，風積黃土厚度0～83m，且隨著地形的升高，有變厚的趨勢，黃土成分均一，以粉砂質為主，質地疏松，未固結，層理不明顯，垂直節理發育。

經分析測試，黃土化學成分及含量見表3。經過計算，硅酸率(SM)=ω(SiO2)/ω(Al2O3+Fe2O3) =3.78；鋁氧率(AM)=ω(Al2O3)/ω(Fe2O3)=2.68，上述指標滿足水泥配料一類黏土質原料的要求[15]。由此可知，在今后開發利用建筑用石料的同時，可充分利用大面積分布的覆蓋層黃土，降低建筑用石料開采的剝離成本，做到固廢零排放量，提高礦產資源綜合利用率。

表3 黃土化學成分統計表 (單位：%)

5 結論

(1)礦區內賦礦地層為中奧陶統中堡群(O2z)，巖性為中細粒巖屑石英砂，出露的砂巖呈單斜層狀產，形態完整。礦石質量較好，各項指標均滿足Ⅰ類建筑用石料質量指標要求。

(2)礦體埋深較大，通過對覆蓋層的綜合評價，其化學成分滿足水泥配料一類黏土質原料的要求。

(3)本項目的建設對于綜合利用當地的資源優勢，加快本地區工業結構的調整，促進當地經濟可持續發展具有重要的意義；可帶動當地其他產業的發展，對加快基礎設施建設，促進經濟的發展起到積極作用，具有較好的發展前景。