宿州市老寨山辉绿岩矿特征及开发利用评价

孙玉倩，尚德锋

(安徽省地质矿产勘查局325地质队，安徽 淮北 235000)

安徽省宿州市老寨山辉绿岩矿位于淮北平原北部，所处大地构造位置为华北陆台山东台背斜徐蚌凹褶带东侧的北段，濉宁～灵璧新华夏系构造区栏杆隆起带。其两侧分别为时村沉降带和支河沉降带[1-2]。2009年安徽省地质矿产勘查局325地质队在该矿区进行了辉绿岩饰面石材勘查，进一步查明了该期辉绿岩的岩石特征，尤其是作为饰面石材应用方面取得了较大的进展。

1 调查区地质特征

1.1 地层

本区出露地层主要有南华系震旦系上统史家组(Z2S)、震旦系上统望山组(Z2W)、震旦系上统沟后组(Z2g)，大部被第四系所掩盖，从老到新地层单元特征。

(1)震旦系上统史家组(Z2S)：黄绿色、紫红色含铁质结核贝为主，夹少量薄层含海绿石石英砂岩。厚度大于137m。

(2)震旦系上统望山组(Z2W)：富含叠层石，燧石结核灰质白云岩及灰岩，灰色薄-中薄层白云质灰岩及泥质条带灰岩，薄层白云质灰岩与黄绿钙质贝岩互层；震旦系金山寨砖红色中厚层含铁质砂岩叠层石灰岩，豆绿、紫红色、黄色粉砂质贝岩，含砾石英砂岩，底为燧石砾岩。本组厚度大约423m。

(3)震旦系上统沟后组(Z2g)：顶部为含燧石结核灰质白云岩；下部为灰色薄层～中厚层灰质白云岩和含灰质白云岩，局部夹竹叶状白云质灰岩；下部以紫红色、黄绿色页岩为主，夹灰色薄层状粘土质石英砂岩及灰质白云岩。厚110m。

西部边缘有寒武系猴家山组中厚层豹皮状白云质灰岩，贝片状泥灰岩。砂质泥灰岩，粉砂质灰岩。馒头组灰黄、灰紫色中薄层瘤状泥质灰岩及贝岩，中厚层豹皮状灰岩及肝紫色贝岩。毛庄组为灰、灰黄、灰紫色薄至中厚层灰岩，生物碎屑灰岩，灰贝岩，泥灰岩。

1.2 构造

郯庐断裂带是我国东部一条大型的深断裂带[3-6]，其中徐宿老寨山地区处于其西侧，大量的基性岩墙分布在郯庐断裂带的边缘，并且和各种矿床的关系非常密切。

据蔡逸、张洁涛，等前人研究，由于徐宿老寨山地区是中国大陆比较古老的陆块，受燕山运动的影响较突出，多以岩脉为主，常沿断层或裂隙侵入。断裂带为岩浆活动上侵提供了有利的通道，又是容岩控矿空间。区内多种多样的岩石其分布具有一定的规律性，且具有成群成带分段集中的特点[7]。区内的辉绿岩类、正长斑岩类二大岩脉较为发育，且平行断裂展布方向侵入。与浅层小规模岩浆有关的矿化较微弱，主要有磁铁矿化、弱矽卡岩化、黄铁矿化。

该区总体处于徐淮推覆体(徐宿弧)内，自新元古代青白口纪开始才全面接受地台相沉积，形成稳定的陆表浅海沉积组成了本区地台盖层的第一个构造层。

1.3 岩浆岩

本区岩浆岩主要为加里东期的老寨山基性侵入岩体，为辉绿岩岩体呈岩床状侵入到震旦系望山组、史家组中(图1)，岩床产状倾向245°，倾角30°。岩石矿化强烈具明显的矽卡岩化。另外还有零星分布的加里东期辉绿岩及燕山期辉绿岩、正长斑岩、石英二长岩等岩脉。

2 矿床地质特征

2.1 矿体地质特征

本区为中朝准地台的南缘，以中-浅成侵入为主，岩体近南北向分布，被栏杆平移断层截分为南、北两段。北段为岩体的主体部分，断续出露长达5km以上，向北延伸至江苏境内，在老寨山至猫头山一带出露最大宽度1.6km，平均宽约0.8km，主岩体旁侧又有脉状体平行分布，岩体南段的南部又在大堂山一带受金山寨平移断层的切割，出露长度约1650m，宽约230m。

整个区域辉绿岩分布广泛且出露地表(图1)，岩体边部及其过渡地带主要为细-中粗粒辉绿岩，中心部位一般为粗粒辉长—辉绿岩及辉长岩(表1) 。

表1 徐宿地区白山-老寨山辉绿岩床相带特证Tab 1.Zonation of Baishan-Laozhaishan Diabase Sill in Xu-Su Area

一般世界上辉绿岩床的上覆地层厚度大约在3km～6km[10]。而老寨山岩体上侵时上覆岩层厚度大致在0.05km～2km左右，前人测得老寨山岩体年龄为654.2Ma-706Ma[8]，这一年龄指示老寨山岩体形成于新元古代之后。

本区辉绿岩体即为花岗石饰面石材矿床，形态受辉绿岩体空间展布变化而变化，矿体呈一简单的楔形体，形态较为规则，条带状延展，其延展长度约30km，宽约100m～300m，最宽处达到1.6km。矿体在区内的出露标高，最高为52.00m(绝对标高)。岩体上、下接触面与围岩产状一致。接触面产状北西侧，倾角14°，南东侧倾向310°，倾角14°。在捕虏体和围岩顶盖中尚保留了岩层的原始形态。据野外实地勘查发现，其岩石具球形风化特征，风化面常见由斜长石集合体(多葡萄石化)组成的不规则的白色花斑。另一个显著特征是具有一组与岩体及围岩产状相一致的原生节理。岩石次生变化较普遍，其中斜长石以葡萄石化为主，次为绢云母化、高岭土化，辉石以绿帘石化为主，次为绿高岭土化、绿泥石化。地表岩石在风化蚀变过程中辉石普遍脱铁而成褐铁矿或铁绿泥石。

2.2 矿体围岩

整个矿区被第四系覆盖，表面主要为辉绿岩体及围岩风化后的冲积和堆积物，侵入围岩为震旦系上统史家组上部黄绿色页岩和望山组灰岩及条带状泥质白云质灰岩，围岩的岩性主要为泥、页岩与白云质灰岩互层，属坚硬～半坚硬岩石类型。由于本区为顺层侵入型岩体，在侵入过程中，受围岩成分的影响，岩体与围岩接触带有不同程度的矿化，由外向内依次表现为钾长石化、钠黝帘石化、绿泥石化，一般随着远离围岩而减弱；后期表现为热液顺裂隙、节理侵染的方解石细脉。围岩蚀变分布带明显，其显现出的岩性有角岩化泥岩、大理岩化灰岩、绿泥石化辉绿岩等。接触带见大理岩化及矽卡岩化。底板均为辉绿岩。

2.3 矿石质量

2.3.1 矿石结构、构造及矿物成分

该区矿石的结晶颗粒比较均匀且颜色均一，以灰绿-灰黑色为主，带有黄色斑，风化后呈深棕色辉绿结构，多呈块状构造、粒状构造，有少量的杏仁状构造。主要矿物成分为斜长石，含量40%～55%；辉石，含量40%～55%；碱性长石，含量1%～8%；副矿物以磷灰石、石英(玉髓)为主，石英含量1%～3%、磷灰石<1%；见有少量的榍石及不透明矿物(磁铁矿、钛铁矿)，榍石<1%、不透明的金属矿物1%～5%不等。斜长石部分钠黝帘石化、泥化；辉石绿泥石化、次闪石化。

本区矿石局部节理面发育。在平面上表现为三组裂隙，分为北北西向、近东西向和北东向。

北北西向裂隙为本区主要的裂隙，该裂隙组由3～5条次生裂隙组成，走向上基本平行，间距1m～3m；倾角72°～88°，平均85°左右，基本上垂直，计算时倾角影响可忽略不计。该组裂隙对成荒率影响不大。

近东西向裂隙由二条裂隙组成，基本平行，间距大于3m，呈断续出现，且不发育。该组裂隙控制着本区荒料成荒率的尺寸大小。近东西向裂隙与北北东裂隙组成X型。二组节理裂隙代表了本区岩浆岩成岩时的应力方向。

北东向的裂隙，呈不规则出现，一般间距大于5m，该组裂隙无变化规律，随机出现，局部密集出现，使总体成荒率比例略微降底。

2.3.2 试采荒料率(Hs)

取较大块度的直角六面体矿石，块度均大于1m3，可做为荒料的边长不小于1.0m，通过试采而求得开采荒料率。矿区内的试采点数量2个，采出矿石的体积均大于50m3。

根据采坑中试采的统计资料，统计成荒率一般在19%～23%之间，采用炮采略低于19%，采用机采略大于23%；平均成荒率为21.6%。

2.3.3 矿石物理性能

(1)耐磨率：根据邻近大理石厂资料，大理石的耐磨率为93%左右，花岗石的强度均大于大理石，其耐磨率应大于93%。

(2)含水率：经徐州中国矿业大学岩层控制实验室对抽取的五组矿石进行测定的结果(表2)来看，平均饱和吸水率为0.043%～0.048%之间，平均为0.045%。。

表2 矿石的物理性能饱和吸水率检测统计表Tab 2.Statistics of Physic Property Saturation and Water Absorbency Testing of Ore

(3)抗折、抗压强度：取样三组，经试验平均抗压强度为112.93Mpa、平均抗折强度为14.85Mpa(表3)。

表3 矿石的物理力学性能检测统计表Tab 3.Statistics of Physic Mechanics Property Testing of Ore

(4)对矿石采取小体重进行分析，平均比重为2.96。

(5)放射性强度评价：根据区域资料(安徽省地质矿产勘查局325地质队栏杆区域调查报告)显示加里东期的老寨山辉绿岩放射性强度较低，一般为4～7伽玛，小于规范要求值。

2.3.4 矿石的化学成分

为对矿石的成分进行了解，共取样8组，其化验结果见表4。

表4 化学分析结果统计表Tab 4.Statistics of Chemical Analysis Result

2.3.5 荒料出材率

饰面石材矿荒料出材率是荒料经加工后所获得的具有一定尺寸规格的抛光的板材面积，该区饰面石材为低～中挡板材，规范要求板材率不小于18m2/m3。现行的板材厚度为2cm，实际厚度1.80cm～1.95cm之间，理论上每立方米的荒料出材率应在40m2/m3，但因受出材的规格、加工工艺和操作水平等其它因素的影响，实际出材率要小于理论出材率，根据采坑中所采的荒料，经山东省平邑县石材加工厂加工，实际出材率在25m2～30m2/m3之间；平均为28m2/m3，其理论出材率与实际出出材率的比值应在70%左右，属于比较优质的中档板材。

3 矿石开发利用及初步评价

辉绿岩是上等的建筑材料，可用于建筑石材或工艺石材，其中质地细粒者更是尤佳。与普通的花岗岩相比，辉绿岩破碎概率较低，极大的降低了加工耗费量，而且辉绿岩的板材致密度也比酸性的花岗岩高出一倍。近年来，人民的生活水平日益提高，对自身周边环境的要求越来越高，越来越多的地区开始大量的旧城改造，因而对辉绿岩的需求逐年递增。徐宿地区老寨山辉绿岩结构较细腻，从抗压强度和抗折强度值来看，其硬度较高且吸水率低，粘附沥青性能较好，岩石磨光度也强，是作为高品位室内外装饰及工艺雕刻和高速公路路面集料的好辅料，又加上其出露多、埋藏浅、稳定的赋存，矿脉的连续性好且长。从开采技术条件方面看，无论是水文地质条件还是工程地质条件都较简单。其开发利用具有极大的应用前景及市场潜力。