哈尔滨地区永吉陶粒板岩矿地质特征及开发利用前景

赵显明

(中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队)



哈尔滨地区永吉陶粒板岩矿地质特征及开发利用前景

赵显明

(中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队)

摘要结合哈尔滨地区永吉陶粒板岩矿区地质勘探资料，对该区地质特征及矿床地质特征进行了分析，在此基础上对区内资源开发利用前景进行了讨论，对于区内资源勘探及开发利用工作有一定的参考价值。

关键词陶粒板岩矿床地质特征开发利用

永吉陶粒板岩矿床位于哈尔滨市宾县宾州镇18 km处，距哈尔滨市区65 km ，交通便利。矿区位于张广才岭西麓支脉，属丘陵低山地貌，最高海拔432.20 m，矿区大部分基岩被掩盖，覆盖层厚0.5～4.5 m。矿区属大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短。鉴于陶粒具有较好的市场前景，研究和开发陶粒板岩对于发展地方经济具有重要意义。

1矿区地质特征

永吉陶粒板岩矿区位于小兴安岭—松嫩地块，滨东隆起带的玉泉断陷内，地层以上古生界和中新生界为主，侵入岩为印支晚期、燕山中期岩体，地质构造简单—中等复杂。

(1)地层。古生界二叠系土门岭组(P2t)主要岩性以灰—灰黑色泥质板岩、粉砂质板岩为主，次为斑点状板岩，中—下部夹大理岩透镜体，灰黑色泥质板岩与深灰色粉砂质板岩互层，局部见粉砂质条带，宽0.5～1 cm，变余层理发育，地层走向NE，倾向E—SE，倾角45°～55°，矿区东部土门岭组(P2t)岩层走向近SN。第三系丁山村组(E2d)主要由湖相沉积砂砾岩、泥岩等胶结松散岩层组成，据冲沟出露厚度推测，岩层厚度大于7 m。第四系全新统现代河流堆积物(Q4)分布于现代河流、冲沟中，由亚黏土、亚砂土、砂、砾石等组成，为冲、洪积层，厚度大于5 m。

(2)侵入岩。矿区中部发育2条煌斑岩，呈岩脉状穿插于土门岭组(P2t)中，钻孔中见1条闪长玢岩，脉岩破坏了矿体的完整性。

(3)构造。矿区位于全孝—弓棚子背斜中段南东翼，接近背斜轴部，岩层层理与板理产状一致，主要由土门岭组(P2t)厚层状泥质板岩、粉砂质板岩、含砂粉砂质板岩夹大理岩透镜体及少量薄层状粉质砂岩组成，总体呈倾向SE的单斜构造，控制矿体的展布和规模，局部发育层间褶曲和岩石碎裂。矿区发育的永吉屯西南沟谷为NE向压扭性断裂，使得整个土门岭组(P2t)地层被分割为3块。

2矿床地质特征

2.1矿体形态规模

永吉陶粒板岩矿床位于矿区中部，呈带状沿山脊东坡近SN向展布，呈单斜层状产出，赋存于二叠系土门岭组(P2t)中—上部，矿体控制南北长260 m，东西平均宽278.50 m，平均厚178 m，最厚295 m。区内岩层产状倾向95°～122°,倾角40°～56°，矿体上部被第四系全新统残、坡积物(Q4)覆盖，底板为二叠系土门岭组 (P2t)中—下部粉砂质板岩，矿体与底板呈整合接触关系。

2.2矿石类型

矿石自然类型为泥质板岩和少量粉砂质板岩，矿石呈深灰—灰黑—黑色，隐晶质或显微鳞片变晶结构，变余粉砂、泥质结构，板状、条带状(具0.5～5 mm宽的含砂、粉砂岩条带)及致密块状构造。经薄片鉴定、X光衍射分析，矿石矿物成分主要为水云母和绿泥石(或绢云母)占43.8%～51.9%、石英21.3%～25.1%、长石16.9%～20.7%、高岭石9.9%～10.4%，其余组分(磁铁矿、褐铁矿、有机质等)1%～5%。

2.3矿石质量

区内矿石化学组分含量变化不大，相对较稳定，周边陶粒板岩矿山矿石化学成分见表1、表2。

表1矿石化学成分含量

%

表2矿石成陶组分

%

2.4矿石品级

矿石工业品级是以最佳烧胀温度(1 220 ℃)时矿石烧胀成的陶粒预测堆积密度(532 kg/m3)为准，陶粒密度等级以500～600级为主。

2.5矿石烧胀性能

区内矿石烧胀成陶粒的性能与周边陶粒板岩矿山矿石的烧胀性能对比见表3。

表3　矿石烧胀性能

2.6板岩陶粒小试样测试

采集矿体内所有最佳焙烧温度1 220 ℃时预测堆积密度400～800级的矿石烧胀性能样品并合并为1件陶粒小试样，物理性能测试结果见表4。

表4　普通型板岩陶粒小试样测试结果

2.7矿石放射性特征

经测定，矿体和围岩的矿石放射性γ值为8～21，平均14.5，岩石γ值照射率为(1.04～2.73)×10-3μc/(kg·h)，平均照射率为1.89×10-3μc/(kg·h)。矿石放射性强度满足《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2001)。

2.8矿体围岩特征

矿体底板为粉砂质板岩，矿体顶板岩性与矿体岩性一致，将因受详查工作量限制而未采用探矿工程和采样测试控制的部分矿体(泥质板岩)划为矿体顶板。矿体内脉(夹)石层主要为脉岩，主要有煌斑岩、隐伏的闪长玢岩、不合乎工业指标要求的粉砂质板岩。粉砂质板岩、煌斑岩经烧胀性能测试，地表岩石堆积密度在1 220 ℃时为900～1 100级，闪长玢岩在1 220 ℃时呈熔融状态(不膨胀)，并且煌斑岩、闪长玢岩与矿石接触处产生热液蚀变(主要为硅化现象)。因此，脉岩对矿石质量有一定的影响，粉砂质板岩与矿石属同沉积变质产物，故对矿石质量的影响较小。

3矿床开发利用前景

永吉陶粒板岩矿区属低山丘陵区，海拔标高255～432.2 m，最低侵蚀基准面标高290 m，最大洪水位标高285.00 m，矿区内地表水系不发育，仅在矿区南东侧和矿区外围南东部有2条季节性小溪。矿体由泥质板岩构成，呈带状沿山脊东坡近SN向展布，岩石抗压强度142.7 MPa，抗折强度24.3 MPa，露采边坡角确定为55°，属较好稳定性、地质条件简单类型矿床。据估算：探求控制的内蕴经济资源量(332)368.78万t，推断的内蕴经济量(333)331.84万t；建设总投资206.407 5万元，年销售收入350万元，年销售利润120万元，年所得税39.6万元，年实现利润75.8万元，年净利润36.2万元，总利润额3 913.60万元，投资回收期7 a，投资利润率36.72%，简单投资收益率15.69%。可见，该矿山开发经济效益显著。

陶粒板岩经适当破碎、烧胀、冷却后可制成陶粒，具有密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等特点。由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具有一定的强度和坚固性，因而具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性等特点，故可将其广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等领域。

(收稿日期2015-08-07)

赵显明(1967—)，男，高级工程师，150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区健康路72号。