新疆木垒县“木纹石”矿床地质特征及成因浅析

张磊

（中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队 乌鲁木齐 830000）

“木纹石”是一种稀有的石材矿产，常作为饰面石材使用。在石材行业，只要经过切割加工后具有类木质纹理的石材都可以称为木纹石。因加工切割方式不同，在纵切是木纹，横切可呈现云纹、水纹或者类似年轮的纹理。

1 地质概况

木垒县饰面石材用木纹石矿大地构造位置位于哈萨克斯坦-准噶尔板块（Ⅰ级）-准噶尔微板块（Ⅱ级）-准噶尔中央地块（Ⅲ级）的东缘。矿区地质构造比较简单；出露地层以二叠系阿尔萨依组为主，局部被第四系全新统冲积层覆盖；岩浆岩主要以喷出岩为主，岩性较为单一，以流纹岩、流纹斑岩为主。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

矿体主要产于下二叠系阿尔萨依组第三亚组（P1ae3）地层中，据基岩露头、地表揭露工程的控制情况来看，矿体呈北西-南东向展布、东部宽西部窄的不规则状。东西长约760m，南北宽65～143m，面积约0.06km2。矿体由紫色、紫红色流纹岩组成，矿石品种为“幻彩木纹”（图1）。岩石风化面呈黑紫色，新鲜面呈紫色、紫红色，斑状结构，块状构造。

图15 号矿体

地表可见少量色斑，无规律分布于矿体中，色斑主要为灰黑色凝灰碎屑，地表形态多呈椭圆状，色斑大小2cm×2cm～2cm×5cm，面统计10m2内发育3～5个，偶见4cm×8cm以上的色斑。

矿体内节理裂隙发育程度较低，岩石较完整。由矿体节理走向玫瑰花图（图2）可以看出，主要发育有三组节理，现分述如下：

图2 木纹石矿体节理走向玫瑰花图

⑴近南北走向节理：总体走向358°，产状多在78°～107°∠60～75°和 250°～273°∠68°～86°之间。节理间距0.7～3.0m，最大间距可达5m以上。该组节理产状基本稳定，贯穿性和切割性强，节理面较粗糙且闭合性差，节理两盘裂距在4～10mm之间，可见硅质充填物，为矿体的主要节理。

⑵北东走向节理：该组节理稳定性差，总体走向60°，产状多在 133°～162°∠53～83°和 313°～347°∠64°～79°之间。节理间距一般在0.5～3.5m。该组节理其贯穿性和切割性较差，节理面平直光滑，节理两盘闭合性较好，其内无充填物，为矿体次要节理。

⑶近东西走向节理：总体走向272°，倾向一般在171°～198°，倾角60°～73°，节理间距0.80～1.50m，最大间距可达2m以上。该组节理倾向较稳定，倾角在小范围内变化较频繁。其贯穿性和切割性较差，多呈断续发育，节理面平整光滑，闭合性较好。

另外，在矿体地表还发育一种缓倾斜节理，该组节理倾向一般与地形坡向相近，倾角3°～15°，节理间距介于0.2～1.5m之间。受风化作用，该组节理地表局部节理发育密集，范围较小，厚度小于1.5m，对矿体基本无影响。

通过对现有采坑编录统计，地表0～1.5m深度内矿体缓倾角节理发育程度较高，一般节理间距0.2～0.5m。在1.5～4.4m控制深度内节理间距变化较大，节理间距0.6～2.5m。自地表向深部节理间距有逐渐加大的趋势，局部有色差变化。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石自然类型及品种

根据矿石主体颜色、外观特征和矿物成分，将矿石确定为紫色、紫红色流纹岩。通过标准样、基本样剖光对比结果，矿石商业名称确定为“幻彩木纹”。

2.2.2 矿石外观特征及矿物成分

矿体为紫色、紫红色流纹岩。该矿石外观特征：紫色、紫红色，霏细结构，流纹构造或块状构造。其矿物成分主要为霏细状长英质集合体，次为嵌晶状石英主晶中包含霏细状长石质点，少量微粒状石英条带，三者不均匀分布。后期少量绢云母化。矿石颜色变化不大，有色差存在。

2.2.3 矿石色泽变化及装饰性能

通过对地表基本样、标准样及采坑矿石的颜色进行观察对比，矿体颜色以紫红色为主，局部略带浅绿色。矿石矿物颗粒大小较均匀，无突变现象。各矿物之间互相镶嵌紧密，矿石颜色基本稳定，光泽度及机械强度较高，具有良好的装饰性能。矿石因流纹构造所形成的彩色条带虽然美观，却具一定方向，拼接性一般。

2.2.4 矿石化学成分

根据样品的化学分析成果，矿石的化学成分为：SiO276.96%、Al2O314.06%、Fe2O31.24%、CaO1.66%、MgO0.32%、K2O1.58%、Na2O2.45%、SO30.01%、P2O50.050%、MnO0.15%、TiO20.12%、烧失量1.32%。

2.2.5 矿石的荒料率

矿体理论荒料率为31.30%～40.28%，矿体平均理论荒料率为35.91%，其中Ⅰ类荒料占0%；Ⅱ类荒料占6.59%；Ⅲ类荒料占29.32%；围岩理论荒料率为12.47%。

经统计计算，5号矿体的平均理论荒料率为35.91%，采坑CK5-1开采荒料率为29.28%，校正系数K=29.28%/35.91%=0.82。

通过对校正后的矿体理论荒料率的计算，5号矿体的平均荒料率为29.45%。

2.2.6 矿石物理性能

为了解矿石的物理性能，在矿体中采集具代表性的小体重、压缩强度和弯曲强度实验样。

2.2.6.1 矿石的体积密度和吸水率

由表1可知，矿体矿石的体积密度平均值为2.51 g/cm3，小于对花岗石（体积密度≥2.56g/cm3）的一般要求。

矿体矿石的吸水率平均值为1.38%，大于对花岗石（吸水率≤0.60%）的一般要求。

表1 矿石的体积密度、吸水率平均值统计表

2.2.6.2 矿石的压缩强度和弯曲强度

矿体矿石的单轴饱和压缩强度平均值为137.96 MPa(表2），饱和弯曲平均值为8.86MPa(表3），满足对花岗石（压缩强度不小于100MPa）的一般要求。

表2 矿体矿石的压缩强度统计表

表3 矿体矿石的弯曲强度统计表

2.2.7 矿石放射性

根据放射性核素的比活度测试结果，矿体内照射指数（IRa）平均为 0.18，外照射指数（Iγ）平均为0.68。满足A类装饰装修材料标准。

2.3 有害地质体

通过对矿体地表、采坑和样品及实地观察，可见少量色斑，无规律分布于矿体中。色斑主要为灰黑色凝灰碎屑，地表形态多呈椭圆状，色斑大小一般在2cm×2cm～2cm×5cm之间，面统计10m2内发育3～5个，偶见4cm×7cm以上的色斑。

2.4 矿体围岩及夹石

矿体围岩为节理发育区，其岩性与矿体一致。与矿体的区别在于节理、裂隙发育程度高，局部呈网状，自然块度一般较小，根据节理裂隙统计和荒料率计算，荒料率达不到一般工业指标≥18%的要求。

3 矿床成因

该区域华力西期岩浆活动频繁，尤其在华力西晚期岩浆活动十分活跃。矿区内花岗岩类岩石分布面积较大，呈岩枝产出，形态较规则，且受后期构造影响较小，岩体中节理裂隙不甚发育，色线、色斑基本不发育，形成有较明显的木纹特征，具有良好的饰面石材成矿条件。

4 结论

随着国家“一带一路”战略的日益深入，基础设施建设项目空前发展，饰面石材用花岗石产品销售前景好，矿山经济效益和社会效益是可观的。特别是“木纹石”作为稀有石材资源，市场前景广阔，进一步开发利用可推动地区经济发展。