四川石棉县河坝头饰面大理岩矿床地质特征

吴 波

(中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，四川 成都 610000)

大理石是天然饰面石材的一大门类，常见的大理石、石灰岩、白云岩等符合饰面石材工业指标要求的均能形成大理石饰面石材[7]。随着社会经济的快速发展，城市基础建设、房地产业等领域，在市场需求的刺激下，石材成为我国经济建设的重要消费品[6-8]。本文通过对矿区地质资料的综合研究整理，总结了矿区大理石矿的地质特征。初步分析了饰面大理岩的矿石类型、化学组分、物理性能、荒料率等特征。对该矿山开发利用及后期寻找同类型饰面石材矿床具有一定的借鉴意义。

1 区域地质背景

区域处于扬子准地台康滇地轴泸定—米易台拱石棉台穹[1]，紧邻松潘甘孜地槽皱系(I3)。区域出露地层有古生代泥盆系(D)、二叠系(P)；中生代三叠系(T)及第四系(Q)(图1)[2]。泥盆系岩性以变质石英砂岩、大理岩、白云大理岩为主，厚＞1 000m；二叠系岩性以大理岩、变质碎屑岩—泥质岩—碳酸盐质岩、玄武岩、板岩及砂岩为主，厚＞4 000m；三叠系岩性以黑云母钙质绿泥石石英片岩、绢云母片岩、绢云母石英片岩与白色、浅灰白、深灰色厚至块层状细晶大理岩互层为主，厚＞2 199m。河坝头饰面大理岩矿体赋存于中泥盆统标水岩组(D2b)上部。

图1 区域地质简图

区域分布断层主要有湾坝河断层(F1)、西油房—子耳山断层(F2)、麂子坪—大桥断层(F3)、安顺场—公益海断层(F4)。

石棉县河坝头饰面大理岩矿区位于西油房—子耳山主韧性剪切断裂带东侧，受该断裂构造的影响，对岩层的整体完整性具有较强破坏作用，对矿体的完整性影响较大，直接影响矿石的成荒率。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层简单，主要有中泥盆统标水岩组(D2b)、火木山组(D2h)(图2)。

图2 河坝头大理岩矿地质简图

标水岩组(D2b)呈近南北向分布在整个矿区，根据岩性组合特征本组划分为深灰色—浅灰色—浅灰色、白色整合过渡的三个岩性段。下部为深灰色薄层状大理岩化灰岩及灰绿色片岩，厚度大于300m；中部为浅灰—灰白色中—厚层状白云大理岩与大理岩互层，厚约425m；上部为浅灰白、白色薄—中层状大理岩，夹少量灰色白云大理岩及肉红色绢云母片岩，厚度大于400m，为大理岩矿体含矿层位，大理岩矿体呈南北向分布矿区中部。

火木山组(D2h)呈近南北向分布在矿区西侧，根据岩性组合特征本组划分为含炭质白云大理岩夹砂岩—细晶大理岩、硅质白云大理岩两个岩性段。下部为含炭质白云大理岩夹砂岩；上部为细晶大理岩、硅质白云大理岩厚733m。

2.2 构造

矿区位于西油房—子耳山主韧性剪切断裂带东侧，地层总体为北西—南东走向的单斜构造，产状210°～260°∠35°～70°，局部产状较陡,近直立。断裂活动使岩石节理、裂隙发育。

经分类统计，区内主要发育有五组节理(表1)，大理石矿节理裂隙玫瑰花图见图3。

图3 大理岩节理裂隙玫瑰花图

表1 节理裂隙特征表

第五组裂隙在全矿区普遍存在，为矿区的主要裂隙，第一组及第四组裂隙较发育，第二组及第三组次之。几组裂隙相互作用，加之矿体为薄层状构造，单层厚度为0.05 ～0.10m，对矿体的完整性影响较大，直接影响矿石的成荒率。

2.3 变质作用

石棉县河坝头大理石矿位于扬子准地台康滇地轴泸定—米易台拱石棉台穹[1]，紧邻松潘甘孜地槽皱系(I3)，大地构造环境具有地槽向地台过渡的特征。矿体赋存于泥盆系，根据其变质岩石组合及岩石类型原岩为碎屑岩—碳酸盐建造夹基性岩—酸性(或碱性)火山岩建造[12]，经历早二叠世末的中压型区域动力热流作用以及印支期低压型区域动力低温作用的叠加下，使沉积形成灰岩变质重结晶为大理岩、白云质大理岩，从而形成大理石矿床。

3 矿体特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于中泥盆统标水岩组(D2b)上部，呈层状单斜产出，以薄层状大理岩为主，少量薄—中层状大理岩。矿体总体产状倾向210°～260°，倾角51°～68°，矿体(层)延伸长度＞500m，出露宽度＞200m，控制矿体厚度258 ～453m。矿体平面形态呈长条形；空间形态为板块状，在走向和倾向上矿层厚度基本稳定。

矿体顶板为标水岩组(D2b)深灰—黑色大理岩，矿体底板为标水岩组(D2b)中部灰色白云大理岩，矿体顶底板界线较清楚。

3.2 矿石类型

根据矿石的矿物组成，结构组分及构造和饰面板材的表观颜色、花纹、透明度等，将饰面石材大理岩分为浅灰白色大理岩、浅黄白色大理岩及白色大理岩三个品种。

浅灰白色大理岩(图4a)：浅灰白色，粒状变晶结构，薄—中层状构造，矿物成分主要为方解石，高级珍珠状干涉色，含量≥99%，方解石粒径0.06 ～1mm，另含少量次棱角—次圆状石英、极少量星散粒状、微晶鳞片状铁泥质。方解石紧密镶嵌构成岩石基本结构，部分方解石颗粒有轻微拉长定向排列现象(图5)。

图5 大理岩显微镜下照片

浅黄白色大理岩(图4b)：浅黄白色，粒状变晶结构，中层状构造，矿物成分主要为方解石，高级珍珠状干涉色，含量≥99%，另含少量次棱角—次圆状石英、极少量星散粒状、微晶鳞片状铁泥质。方解石紧密镶嵌构成岩石基本结构，部分方解石颗粒有轻微拉长定向排列现象。

白色大理岩(图4c)：白色，粒状变晶结构，薄—中层状构造，矿物成分主要为方解石，高级珍珠状干涉色，含量≥99%，另含少量次棱角—次圆状石英、极少量星散粒状、微晶鳞片状铁泥质。方解石紧密镶嵌构成岩石基本结构，部分方解石颗粒有轻微拉长定向排列现象。

图4 饰面石材大理岩标准样照片

与附近的四川宝兴大理石矿相比，宝兴大理石矿体主要赋存于前震旦系盐井群锅巴岩组中[7]，变质程度更高；以纯白色、白色厚层—块状大理岩为主，饰面石材产品为著名的“宝兴白”，为高级板材[12]。石棉大理石色泽为浅灰白、浅黄白及白色三种，为薄—中层状大理石，规格大部分为小料，少量中料。

3.3 矿石化学成分及物理性能

(1)化学成分。

通过对矿体地表及钻孔所采化学分析样品分析结果可知，矿石化学成分及含量基本相同(表2)，全区矿石主要化学成分：CaO 含量53.44%～55.77%，平均为55.26%；MgO 含量0.09%～0.17%，平均为0.14%；SiO2含量0.20%～2.41%，平均为0.73%；Al2O3含 量0.054% ～1.580%， 平 均 为0.38%；TFe2O3含 量0.027% ～0.140%， 平 均 为0.05%；K2O+Na2O 含量0.008%～0.202%，平均为0.032%。

表2 各类型大理岩化学分析结果表 (单位：%)

(2)物理性能。

物理性能是检验大理石类饰面石材质量的核心指标[5]。野外观察大理岩颜色均匀、结构稳定、光泽度好；根据物理性能测试结果，矿石平均白度91.0、光泽度97.8、密度2.64g/cm3、吸水率 0.15%、抗压强度56.9MPa 和抗折强度干燥状态17.1MPa、水饱和状态13.9MPa、耐磨性能12.3 (l/cm3)、肖氏硬度49.7，矿石的物理性能指标满足饰面石材的要求[4](表3)。

表3 大理岩物理性能

依据放射性测试结果，矿石内照射指数IRa为0.1，外照射指数Iγ为0.1。根据国家标准GB6566-2010 规定，内、外照射指数远小建筑主体材料的限值≤1.0[3]，属A 装修装饰材料[4]。

3.4 荒料率

矿山开采荒料一般形成以钢丝绳锯机、串珠锯切割与排孔凿眼组合开采系统、人工分离等工艺，后经锯石机、切机、多片薄板切割机切割成不同规格的板材，再经打磨抛光等工艺形成最终产品[8-11]。饰面石材大理岩荒料按规格分三类，大料≥280cm×80cm×160cm、中料≥200cm×80cm×130cm、小料≥100cm×50cm×40cm[4]。

区内裂隙较发育，对矿体的完整性影响较大，在矿体内节理、裂隙、层理面、色斑、色线不同发育程度区进行图解荒料率统计，体积加权平均后代表此类区域的图解荒料率，据实地工作区内饰面石材大理岩规格几乎全为小料，少量中料，矿山理论荒料率为25.38%(表4)。

表4 图解荒料率

4 开发利用情况

雅安市的大理石白度高、储量丰富，其中宝兴县“宝兴白”饰面石材成为著名品牌，享誉中外。但目前大部分矿山生产规模较小、资源利用水平较低，同时对生态环境影响也较大。

目前宝兴大理石受大熊猫国家公园等自然保护区影响，限制开发范围，存在资源开发利用与生态保护矛盾。在宝兴县资源开发与环境保护的平衡关系未得到改善前，是有必要大力开发石棉县大理石矿来满足大理石矿的消费市场。石棉河坝头大理石矿位于四川石棉蟹螺—安顺场—新民—草科—宝峰方解石、大理岩、矿泉水重点勘查区(KZ51180000001)内，属雅安市市级重点勘查区，后期将增加该区域勘查开发程度，同时该区已有超过十家矿山开采加工企业，通过当地矿石资源带动乡村振兴，对于促进石棉县及雅安市经济社会发展起着重要支撑作用。