格尔木石灰窑地区大理岩饰面石材矿床地质特征及综合利用

2016-10-15杜成玉中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队青海西宁810008

中国非金属矿工业导刊 2016年3期

陈　科，杜成玉（中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海西宁　810008）

陈科，杜成玉
（中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海西宁810008）

格尔木石灰窑地区大理岩饰面石材矿赋存于上奥陶统纳赤台群石灰厂组(O3ncb)地层中，该套地层是经区域变质作用形成的，岩性以灰白色大理岩为主，大理岩矿体呈层状分布，其矿石质量、装饰性能及加工技术性能较好，各项物理—力学性能指标满足规范要求，是优质的饰面石材材料，同时该大理岩矿石可在电石、制碱及水泥用石灰质原料等方面进行综合利用。

大理岩；饰面石材；矿床地质特征；综合利用

格尔木是青海省西部地区最大的工业基地，也是柴达木循环经济区的主要工业区之一。近年来随着国内外建筑装饰业的快速发展，建筑用石材产品市场前景看好，而格尔木石灰窑地区有着丰富的大理岩矿石储量，可用作饰面石材。

格尔木石灰窑地区大理岩饰面石材矿床位于格尔木市小干沟水电站南侧格尔木河以西，南距109国道约8km，南西距纳赤台约15km，北东距格尔木市南出口约70km。

1　地质背景

该地区地层由老到新主要为上元古界万保沟群碳酸盐组、上碎屑岩组，上奥陶统纳赤台群水泥厂组、石灰厂组和哈拉巴依沟组。其中上奥陶统纳赤台群石灰厂组为大理岩饰面石材矿的赋矿层位，岩性以灰白色大理岩、灰黑色灰岩为主夹少量砂砾岩及板岩。

区域大地构造单元属柴达木准地台南缘台褶带中段，区域内构造线方向均为东西向或近东西向，以压性构造为主，兼扭性构造性质。褶皱以线型紧闭褶皱为主，断层主要为逆断层。

2　矿体、矿石地质特征

2.1矿体形态、规模、产状

矿体形态为层状，矿体赋存于上奥陶统纳赤台群石灰厂组中，走向为北西—南东向，在矿区内延伸长约4 500m，厚度57.62～552.01m，矿体厚度由东向西逐渐变薄并逐渐尖灭，产状0～31°∠62～78°。

2.2矿石质量

大理岩饰面石材矿以灰白色为主，局部呈浅灰色，色线、色斑少，无色线、色斑密集区，其主要化学组分为：CaO平均54.71%，MgO平均0.36%，SiO2平均0.61%，Al2O3平均0.143%，Fe2O3平均0.081%，K2O+Na2O平均0.065%，SO3平均0.020%，P2O5平均0.014%，Cl-平均0.0071%，酸不溶物平均0.75%，烧失量平均43.34%。矿石杂质较少，质地较纯净，矿石质量在走向及倾向上无明显变化。

石灰窑地区大理岩饰面石材矿区域地质图

大理岩风化带较薄，主要分布在第四系覆盖处，基岩裸露处一般无风化层，通过山地工程发现风化层厚度＜0.5m。

通过对矿体的体图解荒料率测定，矿体的理论荒料率为20.99%～37.57%，平均理论荒料率为28.60%；试采荒料率为36.09%；经K值折算后的平均荒料率为31.42%，高于中档饰面石材荒料率20%的要求。

2.3矿体层理、节理裂隙发育特征

矿区内矿体层理不发育，呈厚层—块状构造，层面产状为0～31°∠62～78°。

矿体地表主要发育有两组节理，分别为①组：279～305°∠35～53°，节理间距2.1～3.2m；②组：201～215°∠42～56°，节理间距2.4～3.5m。这两组节理的贯通性均较差，且节理面较平直、缝隙紧闭，通过深部钻孔发现矿体较为完整，钻孔RQD值69%～78%，平均RQD值为75.7%。

2.4 矿石的装饰性能

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通过对基本样、标准样的切磨及抛光，矿石类型及色调单一，为细粒大理岩。以灰白色为主，局部呈浅灰色，灰白色与浅灰色界线不清，在空间上分布不连续、无定向，很难分别圈出；其次矿石中色线、色斑较少，拼接性较好，矿石中矿物颗粒细且匀称，局部有细小裂纹，总体外形较美观，装饰性能较好。

在地表局部地段，由于矿石中所含铁矿物氧化，使矿石沿裂隙面见浅褐红色铁染现象，从而在一定程度上影响了矿石的均一性、美观性和拼接性。

2.5 矿石的物理—力学性能

采取抗压、抗折、抗剪强度及耐磨性测试，其抗压强度样平均值为45.91～74.76MPa，抗折强度样平均值为4.2～21.1MPa，抗剪强度样平均值为4.94～10.69MPa，耐磨性平均值4.14～7.58g/ cm2(见下表)。

大理岩矿石物理—力学性能试验结果

测试结果表明，矿石的物理性能指标符合DZ/T 0291-2015《饰面石材矿产地质勘查规范》对饰面石材的规定要求，适宜作建筑饰面材料。

2.6 矿石的放射性强度

在矿区选择一条剖面采用FD-71A型晶体管小型闪烁辐射仪进行地表逐层系统测量，测点101个，测点间距3.9～5.5m，根据放射性剖面测量结果，其大理岩矿石的放射性强度一般为5.0～8.9γ，无异常，完全符合我国GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》之A类装饰装修材料要求，该类装饰装修材料的产销与使用范围不受任何限制。

2.7 矿床成因

矿床赋存于上奥陶统纳赤台群石灰厂组中，属浅海相沉积，经区域变质作用形成了大理岩矿床。

2.8 矿石加工技术性能

(1) 锯切。

采用金刚砂排锯对荒料进行切割，加工成200mm厚的毛板，在锯切过程中，该石材稳定性良好，无异常。

(2) 磨平、抛光。

锯好的毛板采用二十头大理石自动连续磨光机进行粗磨校平、半细磨、细磨、精磨，分别使用1#、2#、3#、4#、5#模块进行研磨，该大理石石材平整度良好；采用毛毡加蜡及金刚砂细粉对大理石板材进行抛光，对加工好的大理石材标准板进行光泽度测试，光泽度达到85～90度，符合大理石板材的要求。

(3) 切割。

采用数控石材切割机，将大理石大板裁切成800mm×800mm、600mm×600mm或500mm× 500mm的标准板，切割效果很好，切割质量满足石材要求。

(4) 板材率。

通过对矿区内6块大理石荒料进行加工测试，每立方荒料可生产约25.05m2大板成品，板材率为25.05m2/m3。

3　综合利用

该矿床估算的矿石资源量为4 988.73万m3，荒料率为31.42%，不能作为饰面石材矿的废石量为3 421.27万m3，因此矿床开采的同时可考虑从以下几方面进行综合利用：①该矿床矿石中CaO质量分数高达54.71%，其余有害成分含量亦较低，是优质的水泥用石灰质原料矿；②还可作为电石、制碱用石灰质原料；③块度较大的废石可以用作房屋建筑的料石，较小块度的可用于筑路石料。