四川省雷波地区纤维用玄武岩找矿远景分析

阳伟 ，化得钧 ，曾令熙 ，臧凯 ，李剑南

（1. 四川省煤田地质工程勘察设计研究院，四川 成都 610072；2. 中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041）

连续玄武岩纤维（简称“CBF”）为天然玄武岩石料破碎后加入熔窑中，在1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，具有突出的力学性能、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、抗燃烧等多种优异性能，还有绝缘性好、绝热隔音性能优异、良好的透波性能等优点[1-2]。峨眉山玄武岩在康滇古陆的攀枝花二滩、越西、雷波、马边、沐川、盐津等地开展过系统的岩石学和地球化学特征研究[3]针对四川省的纤维用玄武岩也开展过面积性的找矿远景评价[4-6]，但大多工作未深入到偏远的雷波地区。依据峨眉山玄武岩在雷波地区的分布特征（图1），本次在3个不同区块有代表性地段分别实测了1条（P01、P02和P03）玄武岩地质剖面，对致密块状玄武岩采集了岩石学和地球化学样品9件，以深入研究其岩石学及主量元素特征，并总结分析雷波地区纤维用玄武岩矿找矿远景。

图1 雷波地区峨眉山玄武岩分布及剖面测量、样品采集位置Fig.1 Schematic diagram of the distribution of Emeishan basalts, profile measurement and sample collection location in Leibo area

1 纤维用玄武岩工业指标

纤维用玄武岩的矿石评价工业指标目前主要来源于各玄武岩纤维相关企业（表1），部分学者开展过局部地区的试验研究工作[7-9]，针对纤维用玄武岩的矿石评价工业指标虽有一些研究，但原矿石评价方面尚未统一认识，形成行业规程规范。综合分析来看，适合生产纤维的玄武岩必须是均质、细颗粒、无大的斑晶，没有石英、玉髓、隧石及外来杂质等，其主要化学成分是 SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3+FeO、K2O+Na2O、TiO2，生产过程中允许这些化学成分含量有较大的波动[10]。另外，部分企业或学者提出了酸度系数 IMK=w(SiO2+Al2O3)/w(CaO+MgO)的概念，认为酸度系数应当在3.5～5.0、3～6等多种范围之内[11-12]，但是根据《四川省纤维用玄武岩矿调查与评价项目》拉丝试验成果，酸度系数不能根本性决定拉丝质量，高酸度系数矿石仍然能够拉出连续玄武岩纤维。本次在综合研究前人成果基础上，结合研究区实际，初步拟定了研究区纤维用玄武岩矿石评价工业指标（表1）。

2 雷波地区玄武岩岩石学特征

2.1 致密块状玄武岩

灰绿色、灰黑色，隐晶质结构，块状构造，局部发育柱状节理（图2a、2b）。显微镜下具间粒间隐结构（图3a、3b），主要由微晶斜长石组成（约64%），呈细小板状、针状杂乱交错分布，晶粒粒径在0.01×0.03 mm～0.1×0.42 mm，矿物较脏，普遍发生黏土化（高岭石化、绿泥石化）。其次为辉石（约16%），呈细小粒状充填在斜长石矿物之间，晶粒粒径在0.02～0.05 mm之间，与斜长石形成间粒结构，且部分发生蚀变（绿泥石化）；少量隐晶质基质（约12%），无光性特征，充填在斜长石晶粒之间，且部分发生绿泥石化。少量磁铁矿（约2%），呈细小黑色粒状零散分布在斜长石晶粒状之间。蚀变矿物主要是绿泥石（约6%），呈黄绿色微晶鳞片状集合体，主要是斜长石及隐晶质基质蚀变形成，少量绿泥石充填在岩石气孔中。

2.2 杏仁状玄武岩

灰绿色、浅灰色，斑状结构，杏仁状构造（图2c）。杏仁体多呈黑色椭圆状、小圆点状，多由绿泥石、石英充填，直径1～4 mm, 含量大多5%～40%。显微镜下具间粒间隐结构（图3c），主要由微晶斜长石及隐晶质基质组成，其中斜长石（约66%）主要呈细小板状、针状杂乱交错分布，晶粒粒径在0.02×0.04 mm～0.06×0.2 mm，矿物较脏，普遍发生黏土化（高岭石化、绿泥石化）。部分隐晶质基质（约15%），无光性特征，且普遍发生黏土化（高岭石化、绿泥石化）。少量辉石（约10%），呈细小粒状充填在斜长石矿物之间，晶粒粒径在0.02～0.05 mm之间；少量磁铁矿（约2%），呈细小黑色粒状零散分布在斜长石晶粒状之间。蚀变矿物主要是绿泥石（约5%），呈黄绿色微晶鳞片状集合体，主要是斜长石及隐晶质基质蚀变形成，少量充填在岩石气孔中，形成杏仁状构造。少量硅质组分（约2%），呈细小粒状充填在岩石气孔中。

图2 雷波地区峨眉山玄武岩典型野外照片Fig.2 Typical field photographs of Emeishan basalt in Leibo area

2.3 斑状玄武岩

灰绿色, 斑状结构, 块状构造（图2d），斑晶为斜长石，呈板状自形晶，长0.5～3 cm，宽约0.3 cm，个别斜长石斑晶相互交叉在一起，整体呈星散状或“雪花状”特征，含量5%～30%。显微镜下具间粒间隐结构（图3d），主要由微晶斜长石组成（约61%），主要呈细小板状杂乱交错分布，晶粒粒径在0.02×0.05 mm～0.1×0.6 mm，矿物较脏，普遍发生黏土化（高岭石化、绿泥石化）。部分辉石（约10%），呈细小粒状、短柱状充填在斜长石矿物之间，晶粒粒径在0.02～0.1 mm之间，部分发生绿帘石化，与斜长石形成间粒结构。少量隐晶质基质（约10%），无光性特征，呈黑色团块状充填在斜长石矿物之间。少量磁铁矿（约1%），呈细小黑色粒状分布在斜长石晶粒之间。蚀变矿物主要是绿泥石（约13%），多呈黄绿色微晶鳞片状集合体，主要是斜长石等矿物组分蚀变的结果，部分充填岩石气孔中。少量绿帘石（约5%），主要充填在岩石气孔中，少量是辉石矿物蚀变的结果。

图3 雷波地区峨眉山玄武岩显微镜下照片Fig.3 Microscopic photographs of Emeishan basalt in Leibo area

3 雷波地区纤维用玄武岩主量元素特征

雷波地区P01、P02及P03剖面分别分布于雷波县城的西部、北部和东部，均揭露了二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3β）、宣威组（P3x）及中统茅口组（P2m），峨眉山玄武岩组与上覆宣威组、下伏茅口组分别为平行不整合、角度不整合接触；峨眉山玄武岩组总体表现为下部由斑状玄武岩与致密块状玄武岩组成的多个韵律旋回组成，上部由杏仁状玄武岩与致密块状玄武岩组成的多个韵律旋回组成。其中，P01剖面长度2.94 km，划分为14层，1层为宣威组细砂岩夹泥岩，厚度约214.40 m；2层为致密块状玄武岩，厚度约233.00 m；3层为杏仁状玄武岩，厚度约17.00 m；4层为致密块状玄武岩，厚度约63.60 m；5层为杏仁状玄武岩，厚度约33.70 m；6层为致密块状玄武岩，厚度约38.20 m；7层为杏仁状玄武岩，厚度约68.30 m；8层为致密块状玄武岩，厚度约318.10 m；9层为斑状玄武岩，厚度约15.50 m；10层为致密块状玄武岩，厚度约100.80 m；11层为斑状玄武岩，厚度约43.80 m；12层为致密块状玄武岩，厚度约132.90 m；13层为斑状玄武岩，厚度约130.30 m；14层为茅口组灰岩，厚度约31.90 m；致密块状玄武岩总厚度约886.60 m。P02剖面长度1.28 km，划分为6层，1层为茅口组灰岩，厚度约100.60 m；2层为致密块状玄武岩，厚度约119.20 m；3层为斑状玄武岩，厚度约23.60 m；4层为致密块状玄武岩，厚度约334.70 m；5层为斑状、杏仁状玄武岩，厚度约107.70 m；6层为宣威组砂质泥岩，厚度约112.30 m；致密块状玄武岩总厚度约453.90 m。P03剖面长度0.56 km，划分为25层，1层为宣威组细砂岩，厚度约83.25 m；2～6层为致密块状玄武岩夹杏仁状玄武岩，厚度约79.54 m；7～13层为杏仁状玄武岩夹致密块状玄武岩，厚度约80.77 m；14层为致密块状玄武岩，厚度约83.80 m；15层为杏仁状玄武岩，厚度约25.89 m；16～18层为致密块状玄武岩夹杏仁状玄武岩，厚度约29.70 m；19层为杏仁状玄武岩，厚度约120.59 m；20层为致密块状玄武岩，厚度约9.43 m；21层为杏仁状玄武岩，厚度约26.63 m；22层为斑状、杏仁状玄武岩，厚度约18.22 m；23层为杏仁状玄武岩，厚度约20.95 m；24层为斑状、杏仁状玄武岩，厚度约25.50 m；25层为茅口组灰岩，厚度约87.98 m；致密块状玄武岩总厚度约191.77 m。

9件样品测试分析结果表明（表2）：w(SiO2)=48.15%～51.65%，平均49.81%；w( Al2O3) =12.12%～14.06%，平均13.15%，w( CaO)= 6.54%～8.80%，平均7.71%；w( MgO)=3.59%～4.82%，平均4.32%；w( Fe2O3+ FeO) =11.23%～13.76%，平均12.66%；w( K2O + Na2O) =3.48%～5.24%，平均4.25%；w( TiO2) =3.47%～4.46%，平均3.93%。9件玄武岩样品化学成分均符合纤维用玄武岩工业指标，具有较大的找矿远景。

4 与邻区拉丝成功的矿石特征对比

雷波地区与乐山金口河勘查区区域构造上均位于上扬子古陆南缘之四川前陆盆地叙永—筠连叠加褶皱带，同位于康滇古陆东侧，直线距离约100 km。金口河勘查区MZC-Ⅱ号矿体矿石类型为致密状玄武岩，隐晶质结构，块状构造，其在四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司开展了拉丝试验工作，试验结果：金口河勘查区MZC-Ⅱ号矿体致密状玄武岩在生产纤维规格17 µm时能进行满桶拉丝作业（3kg/桶），成丝率63%（图4），可进行连续纤维拉丝生产作业；纤维断裂强度为0.43 N/tex，高于国家标准0.4 N/tex；熔融温度1413℃，析晶温度1197℃；酸度系数4.72～4.99。乐山金口河勘查区该试验玄武岩样品的岩石学及主量元素特征与本次雷波地区纤维用玄武岩矿石的岩石学及主量元素特征基本一致（表2），均符合本次拟定的纤维用玄武岩矿石评价标准，初步认为：雷波地区纤维用玄武岩矿石能够进行连续纤维拉丝生产作业，且拉丝质量较好。其中，SiO2和Al2O3同为纤维网络骨架，SiO2和Al2O3的含量决定了纤维的强度特性、温度及化学稳定性，对比二者总体含量基本一致，能够保证纤维具有较好的强度、热稳定性和化学稳定性；Fe2O3和FeO影响熔化与拉丝温度、熔融物粘度以及纤维化学稳定性等纤维拉丝工艺参数，雷波地区测试结果适当偏高，在允许范围之内；Na2O+K2O含量影响熔化温度、熔融物的粘度及纤维的化学与热稳定性，对比二者含量较为接近；CaO和MgO均为成纤必不可少的成分，其含量影响对打断力键和纤维成型，并影响纤维防水性能和耐腐蚀性能，雷波地区测试结果适当偏低，在允许范围之内；TiO2含量相对较低，对玄武岩纤维的热性能和化学性能有一定影响。

图4 乐山金口河MZC-Ⅱ号矿体纤维加工试验样品成品及粘度-温度曲线Fig.4 Fiber processing test sample products and viscosity-temperature curve of Leshan Jinkouhe MZC-Ⅱ orebody

表2 雷波地区及乐山金口河致密块状玄武岩主量元素特征Table 2 Major elements characteristics of compact basalt in Leibo area and Leshan Jinkouhe

5 雷波地区纤维用玄武岩资源潜力分析

四川省雷波地区位于康滇古陆东侧, 大地构造位置属上扬子古陆南缘之四川前陆盆地叙永—筠连叠加褶皱带。依据前人研究成果，峨眉山大火成岩省可分为内、中、外三个带，位于西部的云南宾川玄武岩厚度高达5000 m以上，中部厚度大于1000 m，位于东部的玄武岩厚度大多小于1000 m[13-14]。雷波地区玄武岩厚约800 m，位于中带。在区域上，沿康滇地区及周缘自西往东的金河—程海断裂、安宁河断裂及小江断裂等深大断裂形成一系列的喷发中心，峨眉山玄武岩厚度以该喷发中心向西由近及远逐渐减薄；由西向东玄武岩的喷发呈现海相-陆相, 由基本未分异的苦橄岩到雷波地区具分异和混染的玄武岩, 由爆发相玄武岩到宁静的喷溢-溢流相玄武岩等一系列明显的变化。雷波地区峨眉山玄武岩岩石类型主要为致密块状玄武岩、斑状玄武岩、杏仁状玄武岩, 局部发育柱状节理, 为典型陆相喷发玄武岩，为喷溢-溢流相；因此，致密块状玄武岩在本区大面积发育，且厚度巨大，是本区典型的纤维用玄武岩矿石类型，具备良好的成矿地质背景。

本次3条实测玄武岩地质剖面分布在雷波地区各玄武岩大面积分布区域，地层顶底出露完整，能够较好的揭露区域峨眉山玄武岩的地层层序、岩性及厚度发育特征，研究结果表明：致密块状玄武岩在剖面中大量出现，均质、细颗粒、无大的斑晶，累计厚度多达886.60 m，厚度巨大；与同构造位置的乐山金口河勘查区成功获得拉丝产品的玄武岩的岩石学及主量元素对比分析，其矿石岩石学及主量元素特征基本一致，且均符合初步拟定的矿石评价工业指标，预计拉丝质量较好，资源潜力较大。

雷波县是四川省凉山彝族自治州的国家级贫困县，区域大面积分布着储量巨大的纤维用玄武岩资源，矿石分布面积广、厚度大、交通便利，其有效的开发利用有着重大的经济和社会意义；但该区玄武岩相当一部分位于生态红线边缘，可以通过规划调整并开展系统的调查评价工作，圈定有利勘查靶区；在此基础上，引进有实力的国企、民企投入这个新兴行业，带动经济发展，同时对四川省玄武岩纤维产业的发展起积极推动作用。