云致冲建筑用花岗岩矿区地质特征及综合利用

宋晨成

（广东省有色金属地质局九三三队，广东肇庆 526060）

广东省德庆县新圩镇云致冲矿区位于肇庆市德庆县城307°方向，直距8.5km 处，矿区的大地构造位置位于罗定—悦城深大断裂带西北侧。本文详细讲述该矿区的地质特征，并根据成矿地质条件和矿床的成因类型，对矿区内可能形成的共（伴生）矿产包括陶瓷用花岗岩、离子吸附型稀土矿、建设用砂进行综合利用评价。

1 矿区地质

1.1 地层

矿区内地层不发育，仅出露第四系（Qhal）地层，第四系地层以坡积和残坡积层为主。

分布于山麓及山坡上，主要由砾石、砂、砂土、粘土组成，厚度不均。矿区内残坡积层一般厚度0.5～3m，局部厚度大于5m，平均约2m。

1.2 构造

矿区内无大的断裂构造经过，但受区域断裂构造影响，岩石节理裂隙发育。节理裂隙面结合较紧密，局部略张开，其宽度约数毫米；岩石主要发育二组节理，第一组产状20°～30°∠70°～80°；第二组产状120°～130°∠50～70°。节理裂隙对岩矿石无大的破坏作用，局部使岩矿石沿节理裂隙面破碎呈碎块状。

1.3 岩浆岩

区内大面积出露晚侏罗世侵入岩（J32ηγ），呈岩基状产出，为宾村岩体的南部边缘，岩性主要为中细粒斑状黑云母（二长）花岗岩，局部岩石受构造作用的影响，而呈现不同程度的蚀变，主要有绿泥石化、硅化等。地表岩石风化强烈，局部见基岩出露，风化带的厚度一般十几到几十米不等，分带性明显。中细粒斑状黑云母（二长）花岗岩呈浅肉红—浅灰白色，中细粒花岗结构、似斑状结构，块状构造。主要由钾长石（约55%）、钠—更长石（约15%）和石英（约25%）组成，其次是黑云母（约4%）及少量白云母、绿帘石、磷灰石、不透明矿物等，粒径大于5mm钾长石视为斑晶，含量约10%。

2 矿床特征

2.1 矿体特征

矿体岩性主要为斑状黑云母（二长）花岗岩。矿体呈岩基状产出，受矿区边界的限制，矿体平面上呈不规则多边形，东西向长740～1050m，南北向宽210～630m，空间上总体呈倒梯形。根据钻孔及采场边坡揭露情况，矿体赋存标高160～20m，最小垂直厚度10m，最大垂直厚度140m，向四周及深部延伸至矿区外。矿体最小埋深0m，最大埋深62m。矿体上覆为全—半风化斑状黑云母（二长）花岗岩，四周及下部围岩与矿体为同一岩性的微—未风化斑状黑云母（二长）花岗岩。

矿体上部覆盖层较厚，厚度不均一。根据钻孔及采场边坡揭露，覆盖层总厚13～62m，平均约31m。其中，残坡积层厚0.5～3m，平均约2m；全风化层厚10～38m，平均约19m，半风化层厚1.5～22m，平均约10m。

2.2 矿石类型及质量

2.2.1 矿石物质组成

矿石为中细粒斑状黑云母（二长）花岗岩，岩石呈浅灰白色、浅肉红色，风化后呈黄灰—黄白色，似斑状结构、中细粒花岗结构，块状构造。矿石主要矿物有：钾长石40%～55%、斜长石15%～30%、石英25%～26%、黑云母4%～5%、少量磷灰石、绿帘石、白云母及不透明矿物。

钾长石呈半自形—他形板状或粒状，粒径0.4～9mm，大于5mm 者视为斑晶，包括条纹长石、微斜长石和正长石。条纹长石主晶为正长石或微斜长石，客晶为条纹状钠长石，正长石表面脏杂，微弱泥化，一级灰干涉色，部分可见简单双晶。微斜长石发育格子双晶。

斜长石为钠—更长石，呈半自形板状或粒状，粒径0.2～1.8mm。钠—更长石发育钠长石聚片双晶及卡钠复合双晶，可见弱绢云母化、泥化、碳酸盐化，与钾长石镶嵌分布。

石英呈他形粒状或不规则状，粒径大小在0.2～3mm，可见弱波状消光，不均匀分布在长石颗粒间。

黑云母呈片状，多色性明显，片径0.2～1.2mm，常见绿泥石化，无定向较均匀分布。白云母呈片状，二级鲜艳干涉色，局部分布。

绿帘石呈自形柱状，长径0.04～0.1mm，正高突起，三级干涉色，零星分布。磷灰石呈半自形柱状，长径约0.03～0.1mm，正中突起，一级灰干涉色，零星分布。

不透明矿物呈半自形—他形粒状，粒径0.04～0.2mm，不均匀分布。

2.2.2 矿石化学成分

微—未风化花岗岩矿石化学成份（%）：SiO2（73.80）、Al2O3（13.20）、Fe2O3（2.40）、TiO2（0.30）、K2O（4.10）、Na2O（3.00）、CaO（1.90）、MgO（0.40）、P2O5（0.065）、Cl-（0.20L）、LOl（0.80）、SO3（0.02）。

物理、化学性能：微—未风化花岗岩矿石表观密度均为2650kg/m3，矿石表观密度达到表观密度不小于2500kg/m3的质量指标；微—未风化矿石吸水率最大0.4%，最小0.2%，平均0.3%，矿石达到吸水率不大于1.0%的质量指标；微—未风化矿石坚固性最大4%，矿石达到建筑用石料物理性能坚固性不大于5%的Ⅰ类质量指标；微—未风化矿石压碎指标最大14%，矿石达到建筑用石料物理性能压碎指标不大于20%的Ⅱ类质量指标；微—未风化矿石碱活性反应最大0.08%，矿石达到碱活性不大于0.1%的质量要求；微—未风化矿石硫酸盐及硫化物含量最大0.6%，矿石达到建筑用石料化学成分不大于1.0%的要求。

半风化花岗岩岩石饱和抗压强度25～66MPa，平均49MPa，不能满足建筑用花岗岩矿石抗压强度要求；微—未风化花岗岩矿石饱和抗压强度89～160MPa，平均114MPa，达到火成岩类建筑用石料饱和抗压强度大于80MPa 的质量指标，岩矿石抗压性能较好，均为硬质岩石。

花岗岩矿石放射性内照指数IRa最大值为0.40，外照射指数Iγ最大值为0.80，矿区建筑用花岗岩的放射性指标已满足建筑主体材料指标要求，其产销和使用范围不受限制，矿山在开采矿石过程中不会对采矿人员及周边环境造成大的放射性影响。

3 综合利用

3.1 矿区内共（伴）生矿产综合评价

根据成矿地质条件和矿床的成因类型，矿区可能形成的共（伴生）矿产包括陶瓷用花岗岩、离子吸附型稀土矿、建设用砂，并采集相应的样品进行分析测试。

取花岗岩矿石进行光谱半定量全分析，分析结果本区矿石微量元素含锰、钛、铍、砷、硼、锆、锡、镓、铌、钼、矾、铜、锌、镍、钴、铬、锶、钡等元素含量极微，无综合利用价值。

另外新建矿山必须严格要求按绿色矿山标准进行建矿，要求按照减量化、资源化、再利用的原则，综合开发利用共伴生矿产资源，科学合理利用废石、尾矿等固体废弃物及选矿废水。因此，本次核实对矿区内建筑用花岗岩矿上部覆盖层进行综合评价。

3.2 覆盖层产出特征

根据地质勘查结果，建筑用花岗岩矿体上部覆盖层自上而下可分为第四系残坡积层、全风化花岗岩层、半风化花岗岩层三层。

第四系残坡积层：土黄—浅紫红色，主要成分为砂、粘土、少量砾石及植物根系等，钻孔揭露厚度为1.5～8m 之间，现采空区揭露厚度为0.5～3m 之间，平均厚度约3.2m。该层厚度不大，含砂率较低，可预留作为矿山地质环境保护与土地复垦的土壤资源。

全风化花岗岩层：灰—灰黄色，局部浅肉红—浅紫红色，岩石已强烈风化呈半岩半土状，结构松散，主要由粘土、石英和少量长石、云母等组成；钻孔揭露厚度为10～30m之间，现采空区揭露厚度为10～38m之间，平均厚度约19.5m。

半风化花岗岩层：以灰色、褐黄色为主，局部浅肉红—灰白色，岩石风化较强烈，岩体稍破碎，节理裂隙稍发育，敲击后易破碎，岩石具似斑状结构，块状构造；主要由长石类、石英、云母等组成；钻孔揭露厚度为1.5～12m 之间，现采空区揭露厚度为1.5～22m 之间，平均厚度约11m。

3.3 全风化花岗岩综合评价

全风化花岗岩含砂层即矿区范围内建筑用花岗岩矿体上覆盖层中的全风化花岗岩层，其受地质界线及矿区范围限制，矿体平面上呈不规则多边形，空间上整体呈似层状多边体，东西向长700～1000m，南北向宽150～610m，赋存标高190～30m，厚度10～40m，平均厚度约20m，埋深0～5m，向四周延伸至矿区外。

含砂层边界由地质界线、矿区边界及开采边坡限定，顶板为第四系残坡积层，底板为半风化花岗岩层。

全风化花岗岩含砂层呈灰—灰黄色，局部浅肉红—浅紫红色，岩石已强烈风化呈半岩半土状，结构松散，主要由粘土、石英和少量长石、云母等组成；长石多高岭土化，呈土状产出；石英颗粒中—细粒他形粒状，粒径多介于0.15～3.5mm。

对全风化花岗岩采集相应的样品进行分析测试，具体情况如下：

陶瓷用花岗岩样品分析结果：在全风化花岗岩层洗砂后沉淀土中采集的化学分析测试结果中，Al2O3达到陶瓷用砂质高岭土的要求，但样品Fe2O3TiO2含量超出陶瓷用砂质高岭土（＜2%）的范围，未达到陶瓷用花岗岩的综合利用要求。

离子吸附型稀土矿样品分析结果：矿区采集的全风化花岗岩样全相稀土总量平均0.025%，低于稀土矿的边界品位0.05%，未能达到稀土矿回收综合利用要求。

建设用砂评价：对全风化花岗岩层山砂原样进行了颗粒级配、含泥量、泥块含量、有害物质含量、表观密度、松散堆积密度、孔隙率、吸水率、坚固性、压碎指标、放射性等试验，由于原砂样品含泥量较高，不符合国家建设用砂标准。因此对全风化花岗岩层经初步淘洗后的山砂样及进一步加工、淘洗后的山砂样进行了建设用砂评价。

全风化花岗岩层经初步淘洗后的山砂样评价：根据1、2、3区标准值判断，全风化花岗岩颗粒级配均在1区标准区范围内，根据细度模数判断，全风化花岗岩层样品为粗砂、中砂；含泥量1.2%～1.6%，平均值1.4%，泥块含量1.5%～2.0%，平均值1.7%，符合天然砂含泥量、泥块含量标准；有害物质云母含量为0.0%～0.1%、轻物质含量0.0%、有机物含量合格、硫化物及硫酸盐含量小于0.1L%，符合有害物质要求；表观密度均为2630kg/m3；松散堆积密度1462～1470kg/m3；孔隙率44%。符合天然砂表观密度、松散堆积密度、孔隙率要求；全风化花岗岩层的单级最大压碎指标均不符合建设用砂中单级最大压碎指标不大于30%的要求。因此矿区初步淘洗后山砂样不符合建设用砂的要求，需进一步淘洗等洗砂加工。

进一步加工、淘洗后的全风化花岗岩层山砂样评价：根据天然砂1、2、3区标准值判断，砂样的颗粒级配在1区标准区范围内，根据细度模数判断，均为粗砂；含泥量3.0%，泥块含量0.5%，符合天然砂含泥量、泥块含量标准；云母含量0.3%，轻物质含量0.0%，有机物含量合格，硫化物及硫酸盐含量0.1L%，符合有害物质要求；表观密度2620kg/m3；松散堆积密度1470kg/m3；孔隙率44%。表观密度、松散堆积密度和孔隙率均符合要求；砂样单级最大质量损失30%，符合Ⅲ类的单级最大压碎指标不大于30%的要求。矿区全风化花岗岩层经进一步加工、淘洗的砂样符合建设用砂的要求，属天然砂1区级配区，级配类别为Ⅲ类。

经实验室和矿山的现场砂生产试验测定，全风化花岗岩砂样的含砂率为35%。放射性内照指数IRa最大为0.3，外照射指数Iγ最大为0.6。可作为建筑主体材料和A类装修材料，其产销和使用范围不受限制，采剥时对采矿人员及周边环境放射性影响很小。

全风化花岗岩层综合评价结果：

（1）全风化花岗岩层未能达到陶瓷用花岗岩和稀土回收的综合利用要求。

（2）全风化花岗岩层初步淘洗后山砂不符合建设用砂的要求，需进行淘洗等洗砂加工。

（3）经进一步加工、淘洗的全风化花岗岩砂样，总体上各项指标的平均值符合建设用砂标准，天然砂级配区属1区，级配类别为Ⅲ类。