四川麒麟村饰面用砂岩矿床地质特征及加工技术性能浅析

杨 勇，邓修林，罗 林，陈海军

(中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，四川 成都 610000)

四川饰面石材资源蕴藏量十分丰富，分布面积很广，花色品种繁多，质地名贵，具备发展石材工业的优良条件。先后发现有“宝兴白”、“青花白”、“青花灰”和“中国红”等多个优质石材品种，而饰面用砂岩矿产地相对较少[2]。四川省麒麟村的饰面用砂岩矿石质量优良，品种独特，以“东方墨石”为主，装饰性能良好。本文总结了该区矿床地质特征以及矿石加工技术性能，为本地区寻找同类或类似的饰面用砂岩提供帮助。

1 区域地质特征

矿区大地构造位于上扬子陆块(I1)之上扬子南部陆缘逆冲—褶皱带(I1-6)南端之筠连—叙永盖层褶冲带(I1-6-2)，区内出露地层主要为寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、白垩系、第四系。褶皱带内东西向褶皱比较发育，褶皱构造主要有长宁大背斜、岩砂田鼻状背斜，麟儿沟断层。

长宁大背斜主轴为北西—南东向，北翼及西端陡，倾角46°～60°，南翼及东端缓，背斜内次级褶皱和断裂发育，存在不同构造形迹的叠加，故产生多高点、多断裂、多鼻状构造，轴线不衔接，次级构造线方向多异的特点。岩砂田鼻状背斜位于长宁大背斜东南端，长约9km，轴向近南北，核部及两翼地层为上、中奥陶统，两翼倾角14°～17°，两翼对称，为长宁背斜上的鼻状构造。麟儿沟断层位于长宁背斜东端，长4km，走向北30°西，倾向东，倾角70°，断层300m，断层两盘地层主要为奥陶系，两盘地层产状对顶，有明显牵引现象，为压性逆冲断层。

受长宁大背斜影响，区内地层产出形态与构造行迹基本一致，总体呈北西—南东走向展布，倾向沿主背斜两翼分别向北东和南西两个方向倾斜，多有褶曲和断失的情况发生，但除褶皱核部和断层破碎带对矿层的完整度有一定影响外，矿层总体形态基本完整，区内构造对矿层影响相对较小。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层(图1)主要为下奥陶统湄潭组(O1m)。另外，在山坡平缓地带有少量第四系残坡积层(Q4edl)分布。

图1 矿区地质简图

下奥陶统湄潭组(O1m)地层大面积出露，呈北西—南东走向展布。区域内根据岩性和生物组合分为上、中、下三段；下段(O1m1)主要岩性为灰绿色页岩夹少量泥质粉砂岩，厚度115.63～184.3m。与下伏红花园组(O1h)地层呈整合接触；中段(O1m2)为黄灰色或褐灰色中厚层石英砂岩与黄绿色不等厚页岩互层，厚度176.3～182.3m，该段中一深灰色细粒长石石英砂岩层为区内饰面用砂岩矿层；上段(O1m3)为砂岩、粉砂岩夹灰岩，岩性和岩相变化较大，厚度 36.4～37.9m。

第四系残坡积层(Q4edl)主要分布于地形平缓和沟谷两侧，由棕红、褐棕色粘土、岩石碎石，腐植土等组成，厚度一般在0～3m。

2.2 构造

矿区位于长宁大背斜东南端之岩砂田鼻状背斜中段北东翼。区内形成小型褶曲麒麟向斜，核部和两翼地层均为下奥陶统湄潭组(O1m)地层，向斜延伸＜1 000m，轴向136°～159°，西翼倾向70°～87°，倾角8°～21°；东翼倾向203°～223°，倾角8°～21°。

区内矿层形态与构造形迹一致，总体倾向南东，向斜西翼倾向北东，东翼倾向南西，由于矿区内褶皱构造舒缓，除转折端局部有破坏外，矿层总体完整性较好，受构造影响不大。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于下奥陶统湄潭组中段(O1m2)地层中，产状与地层产状一致，呈向斜层状产出，北西—南东走向展布。西翼产状：倾向73°～80°，倾角9°～20°；东翼产状：倾向206°～230°，倾角6°～15°；核部产状：倾向203°～233°，倾角3°。矿体地表出露宽2.3～12.9m，矿体长750m，厚度3.25～14.60m，平均厚度10.98m，厚度变化系数31%，厚度稳定。矿体出露最低标高为512.34m，最高标高561.07m。

3.2 矿体围岩

矿体顶板和底板均为灰色钙质页岩，泥质结构，叶片状构造，属于软质岩，遇水易软化，与矿层岩性差异大，易于识别和区分。

3.3 矿体的完整性

受区内麒麟向斜的影响，矿体节理较发育，主要有4组(图2)。第一组倾向74°～78°，倾角80°～82°；第二组倾向140°～165°，倾角70°～84°，与第一组节理构成“X”节理；第三组倾向120°～122°，倾角10°～15°；第四组倾向208°～262°，倾角81°～85°。节理一般连续性差，延长为数米至数十米，延深为数米，宽为0～5cm，其间有少量泥质充填。节理线密度为1.0～2.8条/m。尽管节理规模小，连通性差，但对矿体的完整性及荒料的规格仍有一定的影响。

图2 矿区节理裂隙玫瑰花图

据统计，矿区内砂岩荒料规格主要为Ⅱ类和Ⅲ类，其中Ⅱ类(≥200cm×80cm×130cm)荒料占比26.5%；Ⅲ类(≥100cm×50cm×40cm)荒料占比73.5%。全矿区平均理论荒料率为23.66%。

3.4 矿石特征

(1)矿物组成及化学特征。

矿石类型为细粒长石石英砂岩，深灰色，细粒砂状结构，块状构造。岩石由碎屑、填隙物两部分组成(图3)。碎屑约占86%～95%，主要为石英(83%～85%)，混杂微量长石(5%)，多呈棱角状—次棱角状，少见呈次圆状，粒度多在0.1～0.25mm之间不等，分选性好；颗粒之间多呈颗粒支撑，凹凸—线状接触，孔隙式—接触式胶结。填隙物约占5%～14%，主要为钙质(5%～7%)、泥质(2%～3%)，混杂微量硅质(＜1%)、不透明矿物(＜1%)，呈充填状分布在碎屑颗粒之间。

图3 微—细粒长石石英砂岩

矿石化学成分 (%)：SiO271.68、Al2O35.18、Fe2O30.64、SO30.049、CaO 9.96、MgO 0.41、K2O 2.06、Na2O 0.37、P2O50.097、Cl 0.014、LOI 9.05、TiO20.23、Mn3O40.059。

(2)矿石的物理性能及放射性。

在矿体的不同部位采集具有代表性的物理性能试验样，物理性能指标如下：吸水率一般值 为 0.36% ～ 0.45%， 平 均 值 为 0.40%。 干 密度平均值为2.60g/cm3。干燥状态压缩强度一般值 为 134 ～ 182MPa， 平 均 值 为 168.6MPa； 饱和状态压缩强度一般值为147～170MPa，平均值为157.8MPa。矿石干燥状态弯曲强度平均值17.1MPa；饱和状态弯曲强度平均值为13.7MPa。耐磨性平均值为71.7(l/cm3)。各项物理性能指标满足有关规范规定的砂岩质量要求。矿石的内照射指数IRa平均为 0.075；外照射指数Iγ值平均为 0.2。放射性比活度较低，符合国家A类装饰装修材料标准。

3.5 矿石品种及其特征

细粒长石石英砂岩经加工成型的板材商品名“东方墨石”(图4)，外观主要为深灰色，占比95%，少量灰白色，占比小于5%。结构稳定，颜色均匀，拼接性能好；浸润感明显，质地细润，高贵典雅；放射性水平低，具有耐磨损、不易变色、无孔隙、防潮、防滑、吸音、吸光、无味等特点，光泽浑然天成，具有较好的装饰效果[12]，属于中—高档饰面石材品种。

图4 东方墨石品种

4 加工技术性能浅析

石材的加工主要是锯、切、磨、抛等。影响石材加工的主要因素有岩石的结构构造、硬度、矿物成分和化学成分。饰面用长石石英砂岩莫氏硬度长石6、石英7，有害矿物成分主要为岩屑、白云母、电气石及锆石。岩屑不均匀分布，形成条带、晕斑，影响矿石质量，含量增大会降低矿石强度；白云母定向排列会破坏砂岩成块性；电气石及锆石不均匀分布影响板材的锯切和磨光。

为查明矿石加工技术性能，共采集5块饰面用长石石英砂岩荒料进行锯、切、磨等石材加工工艺测试，锯切砂岩平均落速25cm/h，锯切石料最大规格6m×6m×2m，平均锯切效率3h/m3；磨光每平方米板材约需5分钟，平均每平方米耗磨头0.3块；切断1m2(厚2cm)的板材约需20分钟，板材率26m2/m3。矿石在切割过程中无崩边、断角、裂纹等现象，板材厚度较为稳定；在抛光、磨光过程中无断裂、裂纹现象。矿石加工后颜色单一，拼接性能良好。

5 综合利用探讨

矿体赋存于下奥陶统湄潭组(O1m)地层中，矿石类型为长石石英砂岩。笔者在评价饰面石材的基础上，初步评价了建筑用石料的物理性能及力学指标，认为该矿区石材开采产生的废石，其抗压强度(平均值为157.8MPa)、硫酸盐及硫化物含量(平均0.049%)、放射性等指标均满足建筑用石料的一般工业指标要求。目前骨料市场走势良好，价格稳步增长，该区废石作为建筑石料开发，具有较好的经济效益。同时矿石的综合利用减少了废石排放，利于环境保护，生态效益明显，符合绿色矿山建设要求。饰面石材+建筑石料综合开发模式的经济和生态效益明显，综合利用价值高[12]。