賀州市平桂區高樂大理巖礦地質特征分析

魏小昭，李 志

(1.廣西賀州市礦業投資集團有限公司，廣西 賀州 542800；2.廣東省地球物理探礦大隊，廣東 廣州 510800)

大理巖憑借優異獨特的物化性質，已經成為應用最廣的非金屬礦物材料之一。我國擁有豐富且優質的大理巖資源以及廣闊的消費市場，特別是在中國一東盟自由貿易區建設的推動下，我國與東盟國家石材貿易發展前景廣闊。賀州市作為廣西碳酸鈣石材產業發展的先行區，正進一步打造我國與東盟石材合作的權威展會和窗口。賀州位于南嶺成礦帶南西緣，在平桂區望高鎮至黃田鎮之間分布著大量的大理石礦山及加工企業[1]，石材—碳酸鈣產業已成為賀州市的經濟支柱。本文通過對高樂大理巖礦地質特征、礦石質量、加工技術等進行分析研究[2]，為礦山后續的開發利用提供依據。

1 成礦地質背景

研究區位于賀州市平桂區，區域大地構造屬南華活動帶的贛湘粵拗陷帶中，礦區所處位置為大瑤山陸緣沉降帶，位于姑婆山花崗巖體南端接觸帶上(圖1)。區內北部為巖漿巖，南部為沉積巖，接觸帶上礦化(大理巖化)較為明顯，變形變質與巖漿活動較為強烈。

圖1 區域地質圖(據文獻 [2] 修改)

區域內出露地層主要有泥盆系、石炭系、三疊系、侏羅系、古近系—新近系和第四系[3-4]，中、上泥盆統主要分布于姑婆山花崗巖體的西面，地層為信都組、唐家灣組、桂林組、東村組、額頭村組；石炭系主要分布于鐘山向斜核部，侏羅系和古近系—新近系分別見于西灣向斜和洞心向斜，古近系—新近系為邕寧群，第四系全新統和更新統主要分布在研究區南部賀州市城區一帶。

區域構造較復雜，北西、北東、南北、東西等方向的構造帶均有發育，并多交織在一起，組成區內復雜的構造格架。其中北西向構造帶幾乎貫穿本區域，主斷裂走向330°，傾向南西，長度約15.5km，主斷裂旁次生斷裂發育，南面分布著數條次生斷裂與北東向斷裂交匯呈網狀；北東向構造帶走向40°，傾向南東，斷裂長度均大于5km，且所有斷裂都延伸至姑婆山花崗巖巖體中；南北向構造帶長度基本在5km 左右，東西向構造帶長度3 ～5km 不等。

區域巖漿活動總體強烈，以中酸性巖漿侵入為主，主要分布于礦區北東部的中晚侏羅世及白堊世姑婆山花崗巖體。巖體接觸變質作用十分強烈[5-6]，而與成礦關系最密切是矽卡巖化和大理石化，主要表現為中、上泥盆統較純的碳酸鹽巖發生熱變質作用，形成了姑婆山南西接觸帶上廣泛發育的大理石化帶，屬于南嶺地區重要成礦區，構成了廣西乃至華南地區占有重要地位的重質碳酸鈣與飾面石材資源基地[7]。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層

礦區內出露地層為上泥盆統桂林組(D3g)以及第四系全新統(Qh)(圖2)。上泥盆統桂林組地層基本覆蓋整個礦區，巖層總體呈NW 向展布，傾向160°～250°，傾角為20°～30°；出露長 度約1500m，寬度約1300m，厚度245 ～550m。巖性主要為灰色—灰白—白色大理巖，局部夾灰黑色大理巖，細—中粗粒變晶結構，塊狀構造。由于礦物重結晶作用，原始層理已基本消失，除少部分仍保留原始層理外，其余均為縫合線構造。該層為重質碳酸鈣用大理巖及飾面用大理巖的主要含礦層位。

圖2 礦區地質圖

第四系全新統：零星分布于礦區內平緩低洼地帶，有坡積層、殘積層和人工堆積層。主要成分為粘土和亞粘土及礦山開采過程中產生的廢石、廢料、石粉堆積體等，厚度一般0 ～3.0m。

2.2 礦區構造

礦區位于西灣向斜北東翼，區內構造發育較為簡單，為一單斜構造，巖層傾向160°～250°，傾角為20°～30°。未發現具規模的斷層，受區域構造的影響，區內發育北東向及北西向兩組節理，但分布不均；順層節理較發育，影響了巖石的完整性。

2.3 礦區巖漿巖

礦區范圍內未見巖漿巖大面積出露，僅在中部以及北部發育花崗斑巖脈，呈近東西向穿插于大理巖地層中。北部花崗斑巖脈貫穿整個礦區，區內長約550m，寬約10m，產狀340°～350°∠65°～85°；中部花崗斑巖脈規模較小，出露長度約500m，厚度約2 ～5m，傾向335°～350°，傾角70°～85°，深部有分叉現象 ；巖脈呈侵入接觸，與大理巖界線清晰。

2.4 變質作用

礦區內巖石全部變質為大理巖，原巖為深灰色中厚層狀泥晶灰巖、粒屑微晶灰巖、白云質灰巖[8]，因早白堊世巖漿侵入發生強烈接觸變質作用[9]，在接觸帶附近灰巖變質成大理巖，越靠近巖體，大理巖化具增強趨勢，以灰白—白色大理巖為主，具細—中粗粒變晶結構、塊狀構造。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

本礦床賦存于上泥盆統桂林組中，礦體形態大致呈似層狀。根據礦體完整程度分析，在重質碳酸鈣用大理巖礦體內(Ⅰ號區域)圈定了能夠滿足飾面石材開采要求的區域作為“賀州白”石材礦開采區(Ⅱ號區域)。

重質碳酸鈣用大理巖礦體：分布區位于礦區北部、西南部、東南角，呈中厚層產出，總體走向北西—南東，傾向160°～250°，傾角為20°～30°。夾層將礦體分為兩個礦層(Ⅰ-ZG1、Ⅰ-ZG2)，Ⅰ-ZG1礦層出露于礦區北部及西南部，長約550m，寬20 ～520m，厚度245 ～550m；Ⅰ-ZG2 號礦層出露于礦區南部東南角，長約200m,寬約300m，受礦權范圍的影響，Ⅰ-ZG2 號礦層厚度僅50m。

飾面用大理巖礦體：是從重質碳酸鈣用大理巖礦體中圈定出來的完整性較高的一部分礦體，分布在礦區南部采區的中部，呈中厚層產出，平面形態上總體呈北東向展布，礦體產狀與重鈣用大理巖礦一致。礦體長約460m，寬110 ～350m，厚度160 ～270m。

礦體夾石主要為灰色—灰黑色大理巖以及礦區北部灰綠色花崗斑巖巖脈。大理巖夾層在礦區內基本穩定，呈近南北向貫穿于礦區，呈灰—灰黑色，偶見淺灰色條帶，細粒自形變晶結構，塊狀構造。CaO 平均含量54.05%，但白度低于80，不能滿足重質碳酸鈣用大理巖礦的要求?；◢彴邘r脈呈近東西向侵入桂林組地層中，與大理巖界線清晰。

3.2 節理裂隙及荒料率

3.2.1 節理裂隙發育情況

受區域構造影響，礦區內巖層節理裂隙較為發育。飾面石材礦開采區主要發育有北東向和北西向兩組裂隙，構成“X”型節理。節理連續性一般，其內有厚1~3mm 的鐵泥質物、硅質物等充填，節理線密度為0~3 條/m。雖然節理規模較小，連通性差，但影響了礦體的荒料率及荒料的規格。

3.2.2 荒料率

在礦床內根據節理、裂隙、層理面、色斑、色線不同發育程度，在礦區內選擇13 個區域進行荒料率統計，體圖解荒料率統計結果見表1。

表1 體圖解荒料率測定結果表

通過節理裂隙和體圖解荒料率統計結果，確定體圖解荒料率大于18%的區域為石材開采區，體圖解荒料率平均值為23.00%。根據礦山近三年實際開采統計，平均生產荒料率為24.69%，說明體圖解荒料率與生產荒料率基本吻合，體圖解荒料率統計值可以指導飾面石材礦山開采規劃和設計。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦石礦物成分及結構構造

礦石主要由方解石組成，含少量絹云母、高嶺石，顏色呈灰白—白色。粒狀變晶結構，塊狀構造為主，條帶狀、紋層狀構造次之。

3.3.2 礦石的化學成分及白度

經基本分析及組合分析統計(表2)，Ⅰ-ZG1 礦體礦石CaO 含量平均55.05%，白度平均92.1；Ⅰ-ZG2其CaO 含量平均54.49%，白度平均90.5。CaO 含量總平均55.04%，白度平均92.0。礦石質量滿足一般重質碳酸鈣用大理巖礦工業指標質量要求[13]。

從表2各組分含量及白度變化范圍中可以看出，CaO 含量穩定，變化幅度??；MgO 含量與礦石中的白云質含量有關，Fe2O3含量高低與礦石中黃鐵礦及沿裂隙充填的鐵質細脈有關，A.I.R 含量除受礦石中黃鐵礦及裂隙充填物的影響外，還受硅化的控制，硅化強則A.I.R 含量高。

表2 礦石化學組分及白度變化統計表

3.3.3 礦石的物理性能及放射性

在石材Ⅱ-SM 礦體的不同部位采集具代表性物性樣品，進行物理性能測試。礦石的水飽和壓縮強度59.0 ～78.9MPa，平均64MPa；干燥壓縮強度40.1 ～81.8MPa，平均63.7MPa；水飽和彎曲強度平均為9.3MPa，干燥彎曲強度平均為10.6MPa，吸水率平均為0.10%，耐磨性平均為10(1/cm3)，均滿足飾面用大理石礦物理性能一般要求。礦石內照射指數IRa為0.03 ～0.04，外照射指數Iγ為0.05，放射性水平低，能夠滿足A 類裝飾裝修材料要求，產銷與使用范圍不受限制。

3.3.4 礦石類型及石材品種

根據礦石結構構造等特征，礦石類型為灰白—白色細—中粗粒大理巖。按工業用途，分為重質碳酸鈣用大理巖和飾面石材用大理巖礦。

礦區飾面用大理巖礦只有一種石材品種，為“賀州白”(圖3)，礦石主體為灰白色，次為白色，具淺灰色條紋狀，條紋疏密不等，密者經加工磨光后為白底具暗紋大理石，疏者經加工磨光后為白色大理石。裝飾性能良好，效果顯示高雅、大方，是優異的飾面石材品種。

圖3 “賀州白”基本樣及標準樣

4 礦石加工技術性能

研究區礦山生產已多年，目前礦山南部以開采飾面用大理石荒料為主，北部及北西部以生產粉體用塊礦為主。飾面用大理巖礦采用繩鋸方法分離荒料，荒料加工使用龍門切割機或多片組合切割機進行切割，板材使用金剛石磨盤的多頭式連續磨拋機進行粗磨、細磨及拋光，全自動橋式切邊機進行裁切，最終生產出各種規格的石材產品。礦區開采的飾面用大理石呈白色、灰色，致密，堅硬，質純，光澤度高，耐磨性較強，可作建筑板材之用。重質碳酸鈣用大理巖礦礦石入選指標為CaO ≥52%、白度≥85。主要加工程序為原料清洗、破碎、ABB 立式干磨輥磨機研磨，再根據市場不同的需求生產出325 目干粉及各種粒級的超細微粉。

5 礦床成因及找礦標志

5.1 成礦控礦因素

(1)地層、巖性控制控礦。

區內大理巖礦體嚴格受層位控制，賦存于特定層位桂林組和特定的巖性段灰巖中，大理巖礦的物質成分與原生碳酸鹽巖基本相似，而且礦石結構構造也具有繼承性和因果關系，區域內礦體多呈厚層狀、塊狀展布，范圍較廣，規模較大。

(2)巖漿巖控礦。

大理巖礦體產于巖漿巖的外接觸帶西南部附近約3km 范圍內，姑婆山花崗巖體呈巖基侵入于上泥盆統桂林組灰巖中，接觸界線呈不規則狀，為成礦提供了熱源，方解石經熱液變質重結晶形成大理巖礦。

5.2 礦床成因

由于構造運動，侵入巖的入侵，原巖(桂林組灰巖)侵入巖熱流帶來的熱力作用下，碳酸鹽巖在一定的范圍內發生蝕變，距巖體越近，變質程度越高，近花崗巖體的方解石已全部重結晶，使原巖為石灰巖的母巖在熱力作用下產生重結晶，形成了大理巖，鏡下具粒狀變晶結構，屬典型的碳酸鹽沉積成巖經接觸變質作用形成的變成型大理巖礦床。

5.3 找礦標志

大理巖礦體的形成主要由石灰巖經接觸熱變質重結晶而成，因此，大理巖礦的找礦標志主要為石灰巖與巖漿巖的內接觸帶。

6 結語

(1)研究區位于姑婆山花崗巖體南端接觸帶上，礦床均賦存于上泥盆統桂林組中，礦體形態大致呈似層狀。重質碳酸鈣用大理巖礦石有益組分含量高、白度高，雜質含量低，是上乘的重質碳酸鈣原料；飾面用大理巖礦石各項物理性能指標滿足飾面石材一般要求，加工技術性能良好，裝飾效果顯示高雅、大方，是高檔飾面石材品種。

(2)礦床成因為原巖(桂林組灰巖)在巖漿作用下，近花崗巖體的方解石全部重結晶，屬典型的接觸熱變質型大理巖礦床，大理巖礦的找礦標志主要為灰巖與巖漿巖的內接觸帶。

(3)平桂區分布有大量的大理石礦山及加工企業，石材—碳酸鈣產業已成為當地的百億元產業，隨著賀州市引進食品藥品級碳酸鈣、涂料塑料等加工新技術，將不斷補齊碳酸鈣上下游產業鏈，大力助推實現千億元大產業的發展。