贺州寨脚垌矿区饰面用砂岩矿地质特征及开发利用

李旭成，冼道学，李言复，龚 云

(1.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西 南宁 530000；2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100025；3.广西壮族自治区区域地质调查研究院，广西 桂林 530023)

贺州饰面石材矿产资源蕴藏量十分丰富，分布面积很广，花色品种繁多，质地优良名贵，具备发展石材工业的优良条件。先后发现有“贺州白”、“钟山青”、“珍珠黑”和“贺州红”等多个优质石材品种[1-5]，而饰面用砂岩矿产地相对较少。贺州市寨脚垌矿区饰面用砂岩矿石质量优良，品种独特，以“富罗黑”为主，装饰性能良好。本文总结了该区矿床地质特征，分析了开发利用前景，旨在为本区寻找同类型的饰面用砂岩矿以及开发利用提供帮助。

1 区域地质背景

本区处于南岭复杂构造带中段与湘南径向构造带南端和新华夏构造带的北东端复合部位。矿区所处位置为四级大地构造单元，为大瑶山陆缘沉降带(Ⅳ-4-2-4)，区内出露地层主要为震旦系、寒武系、泥盆系；区域构造以褶皱构造为主，主要发育有一组轴部近东西向的复式背向斜褶皱组合，由北到南依次为犁头顶向斜、新振顶背斜、六堡向斜和梧桐向斜；区域岩浆岩主要为中侏罗世细、中粒花岗闪长岩，多呈岩株产出；区域变质岩主要为角岩，与岩浆岩接触的地层均有部分或全部角岩化蚀变。

新振顶背斜呈长条形，近东西向延长，长50km，宽10km。背斜核部地层为寒武系小内冲组(Єx)的长石石英砂岩、细砂岩、粉砂质页岩、页岩夹炭质页岩。寒武系小内冲组长石石英砂岩为本区饰面用砂岩矿的主要含矿层位。

2 矿区地质特征

图1 矿区区域地质简图(据广西地质调查研究院，2004)

矿区内仅出露寒武系小内冲组(Єx)地层：分布于整个矿区，岩层产状20°～63°∠15°～43°，出露长约1 200m，宽约190～470m，钻探工程控制地层厚度最大达250.41m，未见底；主要岩性为长石石英砂岩、石英粉砂岩，二者呈水平层理，以长石石英砂岩为主；是本区饰面用砂岩矿的含矿地层。长石石英砂岩单层厚度约0.5～5m，是区内饰面用砂岩矿主要矿石类型。

矿区构造较简单，为一单斜构造，属于新振顶背斜的轴部一部分，地层产状总体较稳定，总体呈北西走向，产状为20°～63°∠15°～43°。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区内共圈定1个饰面用砂岩矿体，矿体主要赋存于寒武系小内冲组(Єx)地层中，产状为20°～63°∠15°～43°，呈厚层状—块状产出，分布于矿区6号～1号勘探线之间(图2)，矿区内展布面积约为0.289 3km²，深部由9个钻孔控制。矿体长约950m，宽约94～370m，控制矿体标高+392.3～205m，钻孔控制厚度5.00～180.79m，平均厚度80.44m。岩性主要为深灰色、略带深灰绿色中细粒厚层状长石石英砂岩。

图2 矿体地质图

根据矿区控制矿体的9个钻探工程可知，矿体围岩为风化褪色的长石石英砂岩，颜色、硬度均与矿层岩性差异较大，容易区分。矿体上覆围岩厚度10.21～51.39m不等，平均厚度29.03m，剥采比为0.249:1。矿体与围岩界线(风化界线)随地形起伏。

3.2 节理裂隙发育情况及荒料率

受区域构造影响，矿区内局部岩层中节理较发育，主要有3组(图3)。第1组节理产状80°～115°∠ 30°～64°；第2组节理产状183°～216°∠43°～ 87°，与第1组节理构成“X”型节理；第3组节理产状280°～315°∠28°～40°。节理连续性一般，走向延伸约数米至数十米，倾向延深数米至数十米，宽约0～2cm，其内偶见有少量泥质充填。节理线密度为0.76～1.3 条/m。虽然节理规模较小，连通性差，但是会影响矿体的荒料率及荒料的规格。

图3 矿区节理裂隙玫瑰花图

通过对相邻已开采矿山采用叠合图法测定其体图解荒料率，求得其平均体图解荒料率(Ht)，结合相邻矿山实际开采荒料率，从而类比可得本矿区平均体图解荒料率(Ht)平均为20.26%。并且据相邻已开采矿山裂隙统计面统计，类比可知矿区内饰面石材用砂岩矿荒料规格主要为中料和小料，其中中料(≥200cm×80cm×130cm)荒料占比24.3%；小料(≥100cm×50cm×40cm)荒料占比75.7%。

3.3 矿物组成及化学特征

饰面用砂岩矿矿石类型主要是长石石英砂岩，颜色为深灰色，略带深灰绿色，为中—细粒砂状结构，由碎屑物和填隙物组成。碎屑物约占岩石的82%以上，主要为石英、长石，及微量白云母、绿泥石、电气石、锆石，多呈棱角状或次棱角状，石英、长石等碎屑物的大小多数在0.06～0.25mm间，碎屑物粗细混杂、无定向分布；填隙物为显微鳞片状的绢云母、高岭石、绿泥石作为杂基填在碎屑物间。

矿石化学成分(%)：SiO267.31、Al2O314.80、Fe2O35.50、K2O 2.93、Na2O 0.89、MgO 1.48、CaO 0.45、SO30.35、TiO20.67、Cl-0.03。

3.4 矿石物理性能及放射性

在矿体的不同部位采集具有代表性的物理性能试验样，测试结果如下：矿石(水饱和)抗弯曲强度10.52～20.72MPa，平均15.57MPa；(水饱和)抗压缩强度91.5～102MPa，平均98.5MPa；耐磨性17.6～19.0 1/cm3，平均18.23 1/cm3；吸水率0.14%～0.48%，平均0.22%；体积密度2.44～2.73 g/cm3，平均2.57g/cm3；光泽度52～64，平均值58.57。各项物理性能指标满足饰面石材物理性能技术指标要求。

矿石40K放射性内照射指数I为0.015 1～

Ra0.022 8，外照射指数I为0.017 6～0.212，矿石

r满足饰面用石材放射性水平，属A类装饰装修材料。

3.5 矿石品种及其特征

矿区矿石经加工成型的板材(50cm×50cm×2cm)，品种为“富罗黑”(图4)，主要为深灰色、略带深灰绿色中细粒长石石英砂岩，经加工磨光后为纯黑色砂岩。装饰效果显示高雅、大方、色相柔和、化学成分稳定，不含硫化物及其对人体有害的元素等特点，是良好的饰面用建筑装饰材料[6]。“富罗黑”板材总体为黑色，仅少数带有一些白色石英脉细纹，形成自然花纹，不影响饰面石材整体美观。

图4 “富罗黑”标准样

3.6 矿床成因浅析

寒武系小内冲组(Єx)地层，岩石类型以长石石英砂岩、粉砂岩、泥(页)岩为主，其中砂、泥(页)岩常构成典型的复理石韵律，为本区饰面用砂岩矿体的赋矿层位。在早寒武世和中寒武世出现过两次大规模海进过程中，形成中厚层状—块状构造岩层。本区砂岩矿体沉积环境主要是深水盆地至斜坡环境，使得岩层连续性、厚度、层位稳定，呈厚层层状产出，后期受区域变质作用，发生轻微变质作用，使得岩石碎屑物颗粒增大，岩石密度变大。所以,本区矿床成因类型属沉积型矿床。

4 加工技术性能及开发利用前景

矿区矿石主要为饰面用砂岩矿荒料及综合利用建筑石料用砂岩矿。开采方式为山坡露天台阶式开采，加工工艺简单。作为饰面石材的加工性能良好，试验效果良好，各项指标均符合饰面石材规定的质量要求[7]。

矿区内边角料作为建筑用石料进行综合回收利用，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，促进了周边环境协调发展，生态效益明显，符合绿色矿山开发要求。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[8-9]。

贺州饰面用砂岩矿矿产资源较丰富，材质坚硬，具有稳定的物理化学性质和机械性能，其抗风化、耐腐蚀及耐磨蚀能力强，因此能够长久地保持其观赏价值。砂岩具有良好的可抛光性能，磨抛后光泽度可达58以上。其花色在同一矿体中较为稳定一致，便于大批量开采和加工，适用于大面积装修。砂岩板材作为建筑装修材料，不受地域与文化限制，远销东南沿海地区以及东南亚各国，应用范围较为广阔。开发该砂岩矿产资源，不仅能起到带动当地乡镇发展、扩大就业，而且还能促进地方经济发展，具有良好的开发利用前景[10]。

5 结论

(1)通过总结矿区内饰面用砂岩矿的矿体特征、矿床成因，分析矿石的类型、品种及加工技术性能等，可为区域内寻找同类型饰面用砂岩矿提供参考。

(2)本区饰面用砂岩矿放射性、物理性能均满足饰面石材A类使用要求。装饰效果高雅、大方、色相柔和，是良好的饰面用建筑装饰材料。

(3)以“饰面石材+建筑石料综合开发模式”开发本区饰面石材用砂岩矿，既符合绿色矿山的开发要求，又能促进地方经济发展，开发利用前景较好。