宁夏贺兰石赋存特征及矿物成分分析

赵福寿

(宁夏矿业开发勘查院，宁夏银川750021)

贺兰石，又称吉祥石、碧紫石，为宁夏五宝之首，被誉为宁夏的“蓝宝”.北京人民大会堂宁夏展厅的大幅竖屏、宁夏政府赠香港回归礼品《牧归》、宁夏政府赠澳门回归礼品《九羊启泰凤归图》等，均为贺兰石工艺制品.多年来贺兰石工艺制品已成为宁夏对外交流的一张靓丽名片，在展示宁夏、宣传宁夏、促进宁夏经济发展等方面起到了重要作用.

贺兰石为浅变质作用形成，矿石石质致密坚实，感观细腻，娇嫩有玉之美感[1].因变质作用而使矿物呈一定程度的定向排列，但矿石节理不发育，具块状构造，使矿石既有细润的外观，还不易裂碎;既不粗糙，还具发墨快的特点.贺兰石摩氏硬度为2～4，较为适中，即具有良好的雕刻性，又适于研磨墨块(墨块硬度一般为2～3).作者对贺兰山区贺兰石的赋存特征及其矿物特性进行研究，为今后的开发利用提供技术依据.

1 区域地层

研究区位于银川平原西部的贺兰山中段，属构造侵蚀中山区，海拔高程1 650～3 007 m，相对高差大于600 m.总体山势较为陡峻，局部地形切割强烈，“V”字型沟谷发育[2].研究区出露地层主要有元古界青白口系黄旗口组、王全口组、震旦系正目观组;其次为调查区北部零星出露的古生界寒武系辛集组、朱砂洞组、陶思沟组，二叠系石盒子组、孙家沟组，中生界三叠系二马营组及第四系.贺兰石矿层赋存于贺兰山地区新元古界青白口系黄旗口组下部.在贺兰山地区，黄旗口组主要分布在石嘴山地区和银川地区.

2 矿床赋存特征

调查区贺兰石矿层赋存于青白口系黄旗口组第一段，呈层状产出，其产出的空间状态和产状与含矿地层完全一致，呈北东—南西走向，倾向250°～325°，倾角 17°～25°.

2.1 含矿岩性段地质特征

黄旗口组第一岩段含有3层(局部为两层)砂质泥质板岩，岩层层位稳定，呈狭长条带状，连续分布，局部被断层、沟谷切断，总厚度8～23 m.含矿层的下部为褐黄色—灰白色—浅肉红色厚层细粒石英砂岩;中部为灰黑色、黄褐色、灰白色薄层石英岩、石英岩状砂岩呈杂色薄层条带状互层，其间夹3层(局部为2层)暗紫色、紫灰色砂质泥质板岩，为贺兰石矿层赋存层位，贺兰石矿层一般产出于中间层位(在两层板岩中产出于下部层位)的砂质泥质板岩;上部为紫红色、粉红色中厚—厚层状石英砂岩、石英岩状砂岩.上部的红层与其下部杂色薄层条带状互层的石英岩、石英岩状砂岩是贺兰石矿层层位的特征标志之一.

2.2 贺兰石矿层特征

通过本次野外地质调查和采集样品测试分析，调查区内主要有一层贺兰石矿层，矿层编号为K1，主要分布在四处:

(1)小口子沟沟脑贺兰石矿层(K1-1).主要分布在小口子沟脑一带，矿层走向呈北东—南西向，产状为255°∠9°，顺走向延伸长600 m，连续分布，层位、形态、结构和质量稳定.矿石质量为区内最佳.矿层厚度8.67 m.向南、向北延伸，由于砂质含量增高，砂质颗

粒变粗，渐变为砂质板岩.

(2)大口子沟北岔沟贺兰石矿层(K1-2).主要出露在大口子沟脑北部的岔沟一带，矿层走向呈南北向，产状为 270°∠17°，顺走向出露长 100 m，层位、形态、结构和质量稳定，矿石质量次于小口子沟脑.矿层厚度12.22 m.向南、北延伸砂质矿物含量明显增高.

(3)下白寺沟至苏峪口沟贺兰石矿层(K1-3).主要出露在下白寺沟以东至苏峪口沟以西，矿层走向北东东向，产状325°∠13°，顺走向延伸长2 500 m，矿层连续分布，层位、形态、结构和质量稳定.矿层厚度 2.74 m ～4.32 m，平均厚度 3.53 m.

(4)笔架山地区北部贺兰石矿层(K1-4、K1-5、K1-6).主要分布在笔架山地区北部山脊，为黄旗口组地层的剥蚀残余地带，矿体多呈断块形式出现.矿层呈北东—南西走向，倾向 270°～310°，倾角17°～25°.矿体分3块，分别出露于笔架山顶的西侧(K1-4)、东侧(K1-5)、、东北侧(K1-6)，矿层出露长度分别为:225 m(K1-4)、225 m(K1-5)、260 m(K1-5);矿层厚度分别为:K1勘查线剖面4.72 m(K1-4)，K2勘查线剖面3.09 m(K1-5)，K4勘查线剖面2.58 m(K1-6).

3 矿石成分分析

3.1 矿石矿物成分

矿石岩性为粉砂质(砂质)泥质板岩，主要矿物成分为粘土、绢云母和绿泥石;其次为砂质成分，多为石英、硅质碎屑、铁质尘粒细粒等，含量变化较大，分布不均;矿石色调以紫色为基本色，其中嵌以不规则的灰绿色团块、斑点、条纹和夹层;矿石具不完全节理.

矿石主要成分为粘土质矿物、绢云母和绿泥石，含量70～95%，其中绢云母含量远高于绿泥石含量;次要矿物成分为石英、硅质碎屑、铁质尘粒细粒等，呈次棱角状—次圆状，分布不甚均匀.砂质矿物总含量低于30%，其中，粒径在0.004～0.06 mm之间的粉砂级石英含量多低于25%，含量一般在10% ～20%;粒径在0.06～0.25 mm 间的细砂级石英含量低于10%;砂质矿物粒度大于0.25 mm的矿物含量小于3%.

3.2 矿石的化学成分

在调查区勘查线采样剖面上采取贺兰石化学全分析样12件，其检测结果为矿石的化学成分主要为 SiO2、AI2O3、Fe2O3、K2O，总含量在 92% 以上，其中，SiO2含量 56.87% ～61.62%，平均为 58.33%;AI2O3含量 16.70% ～18.21%，平均为 17.7%;Fe2O3含量 8.15% ～10.41%，平均为 9.67%;K2O含量 6.45% ～ 7.11%，平均为 6.86%;其次为TiO2、FeO、MnO2、MgO、CaO、Na2O、P2O5、SO3、烧失量等，其总含量小于 8%;MgO含量 1.44% ～1.91%，平均为1.74%;烧失量平均值为2.92%;其它化学成分均低于1%.

在调查区勘查线采样剖面上取贺兰石光谱半定量全分析，结果显示有害元素Pb、P2O5、As含量均低于异常值或无，放射性元素Nb、Ta、U、Th含量均低于异常值或无.

3.3 矿石的结构构造

调查区矿石结构较为简单，不同自然类型和工业类型的矿石在结构上没有明显变化.矿石主要成分为绢云母、粘土矿物和绿泥石，呈细鳞片状，占矿石矿物成分的65%以上，最高达95%，受变质作用影响，呈定向排列.次要矿物石英、赤铁矿呈微细颗粒分布于绢云母、粘土矿物和绿泥石中.矿石结构为变余泥质结构、变余砂质泥质结构，呈板状构造.

3.4 矿石质量

矿石在倾向上颜色、结构、构造较为稳定，没有明显的规律性;走向上以金石公司采矿点为中心向南北延伸则砂质含量增高、粒度变粗.调查区共测制了21条勘查线剖面，分别系统采集了矿石吸水率样、岩矿鉴定样、粒度分析样和矿石硬度样，在个别剖面上系统采集了矿层及其顶底板岩石物理力学性能测试样和矿石小体重样、立方体鉴定样.其中检测结果分别为:矿石吸水率均低于1%，矿石摩氏硬度为2～4，矿石体重平均为2.89 g/cm3，矿石抗压强度为58.17 MPa，抗拉强度7.1 MPa，抗剪强度19.16 MPa.

4 结论

(1)贺兰石含矿岩性段赋存于青白口系黄旗口组第一岩段下部，在苏峪口沟以北、椿树口沟以南，白寺口—黄旗口—小口子—大口子、椿树口一线以西的贺兰山腹地，呈狭长的条带状分布，层位稳定连续，走向大致呈南北向，顺走向延伸长度约14 km.含矿层的厚度8～23 m，岩性为砂质泥质板岩，以小口子沟沟脑为中心，向南、向北相变较大，砂质矿物含量增高、粘土质矿物含量降低，砂质矿物粒度变粗.

(2)矿石主要成分为粘土质矿物、绢云母和绿泥石，含量70～95%，砂质矿物总含量低于30%，;矿石的化学成分主要为 SiO2、AI2O3、Fe2O3、K2O，总含量在92%以上，其次为 TiO2、FeO、MnO2、MgO、CaO、Na2O、P2O5、SO3、烧失量等，其总含量小于8%;有害元素Pb、P2O5、As含量均低于异常值或无，放射性元素Nb、Ta、U、Th 含量均低于异常值或无.

(3)矿石吸水率均低于1%，矿石摩氏硬度为2～4，矿石体重平均为 2.89 g/cm3，矿石抗压强度为58.17 MPa，抗拉强度7.1 MPa，抗剪强度19.16 MPa.

(4)研究区贺兰石开采前景广阔，具有较大的工业价值.

[1] 张尧荣.砚用贺兰石勘查指标初探[J].国土资源情报，2009，(8):13-14.

[2] 撒利明，邸世琪，陈广浩.贺西地区板块构造分区及晚古生代盆地形成与演化[J].大地构造与成矿学，2002，26，(4):370-378.