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安徽花岗石新品种“青花镜”的地质研究与评价

2013-03-31 阅读:460
刘瑞坤
  摘要:本文在地质背景资料初步研究的基础上,分析该石材的岩石学及矿物学特征,理化学性能指标,从而时其作出初步评价和远景分析,并就其远景开发提出建议。 

  关键词:“青花镜”石材岩石学及矿物学特征外观质量矿山完整性花岗石及其主要的物安徽 

序言     

  安徽省拥有丰富的石材资源,例如皖南及大别山地区就有大量的大理岩及花岗岩出露,其中不乏有品质极佳的石材品种,但尚未得到应有的重视、开发。抓住当前机遇,开发石材新品种,发展一批石材企业,对安徽石材行业及地方经济发展都具有重要的意义。     

  作者就是在这个背景下参与由朱继存老师负责的“青花镜”石材的研究、评价项目的。样品及部分基础性资料来源于潜山青花镜石材试采厂的洪忠先生。

  本次研究集中在岩石学及矿物学特征、物理化学性能指标的测定,并在此基础上作了初步评价及远景分析。此次研究利用先进的显微图象分析系统(MIVNT)分析岩石的镜下特征(物质成分及组构特征),采用计点法进行矿物含量分析,按照最新的石材标准进行实验测定。主要工作成果如下:     

  1)搞清了“青花镜”石材的岩石学及矿物学特征。     

  2)测定了主要的物理、化学性能参数。     

  3)对其进行了初步评价和远景分析。 

1地质背景概述     

  潜山大驼岭位与桐城与潜山交界处,大别山东南麓,交通便利。该区地层发育,构造特征显著,岩浆岩出露面积较大。 

  1.1地层     

  官庄镇发育的地层属于前震旦系一大别山群的文家岭组(ANZW),文家岭组为向斜的核部或翼部组元,是岳西地区较发育的地层之一。岩性复杂,有成分单一的“浅色岩系”,也有以各类片麻岩为主的“杂色岩系”以及较发育的“碳酸岩系”等,韵路发育明显,大多数岩层浅暗带状互层清楚。     

  我们所研究的潜山县官庄镇大驼岭地区就属于文家岭组的上段。该地区岩性以黑云(角闪)斜长片麻岩、角闪黑云片麻岩为主的“杂色岩系”为特征,并夹有较多的“碳酸岩系”,总厚度815}1499m。三分明显,带状互层和韵和构造清楚,“碳酸岩系”发育,经受混合岩化作用大多已成条带状混合岩,部分为眼球状混合岩。     

  下部:灰黑、灰黄色薄层中细粒黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩以及斜长角闪岩等。各岩层多相间出现,显韵路特征,局部夹厚20余米的岩性单一的浅色二长片麻岩和厚50cm的杂质片岩,顶底有时见到数米至十余米的“碳酸岩系”,其间所夹大理岩呈透镜状产出,大小一般30 x60cm,成分复杂,蚀变强烈,厚472-856mo     

  中部:粉黄色中厚层含黑云(角闪)二长片麻岩,中细粒浅粒岩,局部夹斜长角闪岩薄层,厚117}282ma     
 
  上部:灰褐、灰黑色薄层,中细粒黑云(角闪)斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩及较发育的“碳酸岩系”,夹有黄色中厚层二长片麻岩、灰黑色斜长角闪岩。其中厚数十厘米到2米的大理岩夹层3-4层,厚者可达4- l0m,大理岩成分复杂,蚀变强烈,主要为灰黑色中细粒大理岩,与之相伴生的还有斜长角闪岩、薄层石英岩。岩层浅暗相间,韵路发育,厚者可达126-361m。     

  由此可见,下部岩石组合中浅色成分较多,大理岩不发育,仅以规模不大的透镜体产处。上部“碳酸岩系”发育,韵路构造清楚,局部见交错层理。 

  1.2地质构造     

  研究区内的地质构造较复杂,就构造方位而言,官庄镇受北东向和北北东向两条构造带的影响控制。现简述如下:     

  桐城一龙井关北东向断裂带     

  即习惯所称的郑庐断裂的南延部分,贯穿测区东南,出露长达60余公里,宽5--7公里,成为大别山和其南麓的低丘、平原的天然分界,地貌反应极为明显,它有过至少两次以上的活动。第一次活动强度较大,整个断裂带内岩石普遍遭到硅化、破碎、糜棱岩化,矿物压扁拉长定向排列,北东向压扭面具有斜向擦痕,指示东南盘向北东向推移,断面倾向东南,倾角600左右。影响宽度达数十公里。第二次活动强度相对较弱,影响宽度可达数公里,广泛分布糜棱岩,断面有水平及斜向擦痕,指示南盘相对向东推移。此外,有证据证明该断裂带在第三纪后仍有活动。     

  官庄S形构造     

  这是一条北北东向的构造,位于测区东南,桐城一龙井关北东向断裂带北西侧,宽3-4公里,长25公里,呈北北东向压扭性断裂密集。它隶属于新华夏系,其内充填的脉岩(石英正长斑岩)的母岩属于燕山晚期的产物。每条断裂带常有数十米的破碎带,北端向北东弯扭,压扭面倾向南东,南端向南西弯扭,倾角大于50°,呈S形展布,大部分断裂被石英正长斑岩充填。该断裂带对研究区内的岩浆岩有直接影响。

  1.3岩浆岩     

  在2.2地质构造中,分析说明了对官庄镇研究区内有直接或见接影响的构造断裂带。桐城一龙井关北东向断裂带控制了潜山乃至整个岳西东南的构造走向及岩浆岩发育,同时影响控制官庄,形构造的走向与活动,J3 -K 1左行平移,K2-E张裂,现代活动性质为挤压,岳西东南区内的岩浆岩都是在桐城一龙井关北东向断裂带左行平移以后产出,但它对研究区内的影响是间接的;而官庄S形构造带却对研究区内的岩浆岩有直接的影响。镜下可见黑云母受应力作用破碎的证据。由此可知,该岩浆岩应在官庄S形构造带活动之前形成,又根据前人的研究资料,岳西地区的岩浆岩主要在郑庐断裂带形成之后出露,因此作者推测该石英闪长岩应于燕山中早期形成。该岩浆岩体出露面积较大,完整性好。至于详细的岩石学及矿物学特征将在下面介绍,在此暂不提及。 

2岩石学与矿物学特征     

  经手标本和镜下综合鉴定,将样品定名为钾长石化似斑状石英闪长岩。手标本抛光后,底色为青色,纹路似花,光泽度较高,故命名为“青花镜”。 

  2.1岩石学特征 

  “青花镜”即钾长石化似斑状石英闪长岩.手标本上看,钾化斜长石为肉红色,颗粒显着较大,最大直径3cm,平均2cm左右,表面可见不定向裂纹和白色斑点(斜长石交代残余),构成斑晶;斜长石及暗色矿物则构成基质。组成岩石的矿物(斜长石、钾化斜长石、暗色矿物等)在整个岩石中分布均匀,岩石各部分在成分上或结构上基本一致:斜长石、钾化斜长石、暗色矿物各占1/3左右,含部分石英以及金属矿物。     

 
  组成岩石的矿物在整个岩石标本中分布均匀,岩石各部分在成分上或结构上基本一致,故为块状构造。从镜下或手标本观察,都很容易发现,岩石颗粒分为大小截然不同的两群,浅肉红色的钾化斜长石为斑晶,大者可达3cm,其它矿物构成基质肉眼无法辨别颗粒大小为隐晶质。Leica显微镜下可见到大量斜长石钾化现象,如钾化斜长石上残留的斜长石(孤岛),钾化斜长石与斜长石边界上存在的蠕英结构等。可见二者在结构和成分上基本一致。斑晶的周围未发现熔蚀或暗化边现象。由此可见钾化斜长石是由斜长石在后期地质环境下被交代的产物,斜长石交代增大,成为钾化长石(主要是微斜长石),亦即钾化斜长石晚于斜长石生成,他们不属于同一个世代的产物。交代的斑晶—书p化长石,呈半自形一自形晶,最大直径可达3cm,与基质—斜长石、暗色矿物等构成“似斑状结构”。它与传统意义上的似斑状结构不同,传统意义上的似斑状结构的斑晶与基质为同一世代的产物,本文为突出岩石的结构特征仍沿用了此概念。 

  2.2矿物学特征     

  钾长石化似斑状石英闪长岩石材的主要矿物为斜长石(包括钾化斜长石)、绿帘石化和绿泥石化角闪石、含量约84%-85%左右;次要矿物主要有石英、黑云母;副矿物为檐石、黄铁矿、磷灰石等。属于中性岩浆岩类石英含量较少,约7%-8%。在地质形态上成独立产出,官庄镇大驮岭紫金山高达1600多米,为一完整的石英闪长岩体。现在将各矿物分述如下:    

        2.21.斜长石     

  厚板状,呈半自形一自形晶。主要为酸性长石(更长石和钠长石)同时可发现中性长石环带结构及卡一钠双晶发育。为岩石的主要矿物,含量63%左右;晶体中含有黑云母、石英等矿物的包裹体;部分晶体可见绢云母化。     

  其中含有钾化斜长石,多为微斜长石,呈半自形一自形晶,颗粒较大有时可充满整个视域,发育有格子状双晶,可见条纹长石,正长石较少;含量约30%;可见到大量钾化斜长石晶体上残留的斜长石(孤岛),钾化斜长石与斜长石边界上存在的蠕英结构等,有力证明了交代作用的存在。 

       2.22角闪石     

  主要为绿色、褐色,中细粒,半自形长柱状晶体;含量约20%左右;斜消光,弱多色性和吸收性;大部分次生蚀变为绿帘石和绿泥石;最大直径约3.0mm;常与黄铁矿、黑云母伴生。 

       2.2.3黑云母     

  颜色多为褐色、棕红色,多为中细粒自形晶体;含量约8%; 001面解理纹清楚;部分受应力改造弯曲变形、破碎,可见波状消光;最大直径2.2mm.。

       2.2.4石英     

  含量较少,约7%-8%;呈它形充填于其它矿物之间,或做包裹体;表面光滑,无解理;最大直径2.8-3.0mm。 

       2.2.5副矿物     

  种类不多,主要有黄铁矿、檐石、磷灰石等。其中黄铁矿含量<1%,矿相显微镜下为金属光泽,呈浅黄铜色,正交偏光镜下为均质旋光性,最大直径约1.0mm;其它矿物较少见。 

  2.3次生蚀变作用     

  由于岩石具有较为复杂的地质背景,尤其是构造运动的影响控制,因此岩石的次生蚀变作用较发育。 

       2.3.1交代作用     

  这是一种主要的呈岩作用。在此过程中,斜长石被交代为钾长石,即斑晶。中可见到大量钾化斜长石晶体上残留的斜长石(孤岛),钾化斜长石与斜长石边界上存在的蠕英结构等,有力证明了交代作用的存在。作用机理如下:      
  

  带入一一钠长石—钾长石—带出,即在一定条件下含有钾离子的溶液与岩石作用,将钠离子带出,生成钾长石,此即所谓的钾长石化。 

       2.3.2变形及破碎作用     

  各种岩石受应力超过弹性限度时,就会出现塑性变形或破碎,是黑云母受应力作用的变形及破碎。此外还可见到钾长石斑晶的不规则裂纹。 

       2.3.3绿帘石化与绿泥石化     

  主要是角闪石的绿帘石化与绿泥石化单偏光镜下为浅绿色,典型的矿物组合为普通角闪石+绿帘石+绿泥石,此外还有黑云母及石英等。绿帘石化与绿泥石化蚀变作用对“青花镜”石材有重要的意义,它使石材具有独特的底色(青色)和花色。

  此外还可见到长石的绢云母化,在此不再详述。 

  3初步评价     

  通过上述一系列矿物成分、结构构造分析,作者对“青花镜”石材的外观质量,矿石质量以及物理化学性质特征做出如下概括: 

  3.1外观质量     

  石材的外观质量即石材产品给人们的第一感觉,即外在感觉,主要包括石材的花色、品种、纹路色调等外貌特征。通常消费者根据个人的审美观点和使用场合及建筑物的性质,用途确定石材的花色(如红色),然后再根据自己的偏好确定某类花色石材的品种(如中国红),石材的花色品种在确定石材资源的品质上是第一性的。它直接影响着石材产品的市场前景,但不同的时期,石材市场流行的花色有所不同,上个世纪80年代国内强调石材品种要纯色调,如纯黑、纯纸、纯白等,像四川的“中国红”,福建的“泉州白”,但对一些有特色的花色不予以重视;90年代后,受国际石材市场的影响,国内石材的花色不再局限于纯色,而是更加强调特色,如“虎皮红”“红钻”。     

  从这个意义上讲,“青花镜”石材适应了国内石材市场崇尚特色的趋势,它磨光后底色呈青,纹路似花鉴于,具有自己独特的花色特征,且无色斑、色线等缺陷。不足之处就是钾长石斑晶为浅肉红色,色调略显淡,但色调却因人而异,因此从花色品种上讲定会得到广大消费者的喜爱。 

  3.2矿石质量     

  矿石质量直接影响到矿山的开发价值,影响矿石质量的主要因素有矿物成分与含量、结构构造、裂隙以及层理等。     

  肉眼观察“青花镜”石材,浅肉红色钾化斜长石,斜长石暗色矿物大致各占1/3,分布均匀,其中,浅肉红色钾化斜长石颗粒粗大,最大直径达3个厘米,为其一大特色;白色斜长石(含石英)及暗色矿然均匀地充填于其中,无过度集中,我们知道石材色泽的变化主要取决于暗色矿物,暗色矿物增多,容易变为花色;暗色矿物分布不均,易引起色差;暗色矿物相对集中,形成色变。这对石材的品质会造成不良影响,“青花镜”石材无上述缺陷。     

  此外“青花镜”石材为块状构造,结构细密,矿物分布均一,从而使石材的花色及色调变化较柔和。不足之处是浅肉红色斑晶上留有少量钾长石交代斜长的残余,使斑晶色调不纯、不正,镜下分析得知黑云母含量为7%-8%,而黑云母在自然界中易风化,这会影响石材的使用年限,含有量<1%的黄铁矿且镜下观察部分集中出现直径约1.0mm,氧化后会生锈,这将会影响石材的美观;此外斑晶表面有少量不规则裂纹,但量较少,且仅出现在部分晶体上,影响不大。 

  3.3物理化学性能特征     

  物、化性能特征自然与石材的物、化性能指标密切相关,我们通过实际实验测得和比较分析得出“青花镜”石材的物、化性能主要指标值如表: 

  由表中可知,“青花镜”石材体积密度较大,吸水率相对较低,这样,在外观上看来比较细密,这样就延长了其使用年限。要不然,体积密度较小,材质疏松,则使用过程中容易吸人各种杂质和污物,造成石材过早失效。石材的压缩强度和弯曲强度是比较重要的指标,但本次研究由于供样方未提供测试资金的原因未给出实测值,仅给出估计值,且由于“青花镜”石材含有少量裂纹必定会对其强度有一定影响,望矿山开发商对其仔细研究,若不然会造成严重的工程隐患,评价方一概不负法律责任,对于外墙干挂石材更是如此。     

  由于“青花镜”石材岩石学命称为钾长石化斑状石英闪长岩,属中性偏酸性的岩浆岩Si0:含量>60%,所以有较强的耐酸性,此外,结构细密,矿物硬度大,耐磨性较好,这在做地面装饰石材时尤为重要。     

总之“青花镜”石材是一种优良的中等品质的环保型石材,它外表端丽,朴实,大方,不仅具有南方石材的纹路犀利的特点,且兼具北方石材的美观大方。 


4远景开发评价与建议     

  石材矿山的远景开发,需要深人的地质勘查市场研究和技术资金支持,本文在初步地质勘查、市场研究的基础上做出评价分析,信息资料来源于青花镜石材石的洪忠先生。 

  4.1矿山规模与完整性评价     

  具备一定的规模和较好的完整性是矿山开发的前提条件,没有一定的储量,就没有开采规模,更谈不上工业化生产。“青花镜”石材所处的石矿山—紫金山,海拔高1600多米,整个山体绝大部分为石英闪长岩,地质储量较为丰富,据洪称:以中等规模的采场为准,按正常的石材开采速度,仅紫金山可供开采2030年左右;此外,紫金山虽然地处构造背景复杂的大别山区,除少量风化剥蚀冲沟外,无明显的断层,裂隙,完整性较好。部分基岩裸露,覆盖物较薄,有利于设立采场。我们知道矿山完整性决定着石材矿出荒料率的高低,一个矿山完整性较高,出荒率就高,则投资价值就相应的较高,因为大的出荒率和规模开采都可降低开采成本,因此,储量大,完整性强的石材矿山投资效益高。“青花镜”石材矿规模大,完整性较好,必将为投资者带来较高的投资收益。 

  4.2市场前景分析     

  事实上“青花镜”石材的市场调研已于去年上半年就开始了,但由于种种原因未能深人,因此延误了投产,错过了许多机会。     

  “青花镜”做为安徽的一种石材新品种,市场需求量极大。合肥一位石材代理商称:“只要价格合理,有多少要多少”。有的客户一次性定单达500()平方米,但由于质量检测工作未完成而坐失良机。但我们可以从中看到它有着广阔的市场前景。笔者分析主要原因如下:①安徽近几年的基建发展较快,尤其是建筑业和住宅产业的蓬勃发展使石材需求量大增。②近几年全国中高档石材市场缺口较大。“青花镜”作为一种中档石材产品自然拥有较大的市场空间。③安徽石材产业不发达,省内竞争较弱,而外省石材进人安徽却成本较高,且主要为高档石材。④“青花镜”石材供应省内,交通便利,运费低,加之当地劳动力低廉,当地政府的支持等利润空间较大,价格以低于同类产品3}5元/平方米的利润仍可达50%,因此具有很强的市场竞争力。     

  总之“青花镜”石材矿山规模大,完整性较好,出荒率较高,利润率高,虽然品质中等但却有着广阔的市场前景。

  4.3开发建议     

  笔者根据石材矿山的开发经验,结合“青花镜”石材矿山的实际情况,提出建议如下:     

       1)加大勘查资金投入,加快地质勘查步伐,不断提高石材矿的储量,彻底搞清矿山的地质特征为矿山的开发提供详实、可靠的地质资料。搞清岩体的形成机理,岩体产状、相分析及地质储量评估等。     

       2)由于石材矿的特殊性,使其矿山的开采和建设程序上也有别于其它矿产,除事先做好统一规划外,具体建矿宜采用由小到大,由扩大试采到正式开采的逐步发展过程,不宜一下子就建成大矿正式开采。初期可试采,试销,多做调研,充分了解产品的性能与市场价值。     

       3)统筹规划矿山建设.矿山的首采地段、运输道路、固定装置的位置、排渣场地、堆料场地等都要合理、统一规划,同时要注意环境保护。例如首采地段应建在岩体的中间相上,固定设置应避免频繁移动等。     

       4)组建一个“开、采、工、贸”一体的集约化企业,加强管理,通过产权重组与股份制来搞活企业,提高市场竞争力,市场定位不要仅局限于城市,农村市场潜力巨大不容忽视。近几年国内石材市场的热点由城市逐渐向农村转移。专家预测:今后几年我国农村将会有5.68亿平方的住宅需求,十六大以来,建设小康社会的步伐将加快,小城镇建设特别是农民小康住宅的建设投人将加大。建立石材市场销售网络,实现市场多元化,以市场为导向积极应对市场变化,以企业的管理优势和优质的产品质量及服务水平来巩固市场、扩大市场;经常参加国内石材展,宣传自己,扩大知名度,寻找更多的贸易合作机会。 

5结论     

  现对“青花镜”石材的研究评价总结如下:    

   1)“青花镜”石材是一种优良的中等品质的环保型石材,它外表端丽、朴实、大方,不仅具有南方石材的纹路犀利的特点,且兼具北方石材的美观大方。     

  2)“青花镜”石材花色及色调独特。纹路似花,镜鉴于人,外观朴实,色调柔和,矿石质量较高,无花色、色差、色变等缺陷。斑晶表面有少量不规则显微裂纹,但量较少,且仅出现在部分晶体上,影响不大。

  3)“青花镜”石材的物理、化学性能指标均符合GB/T18600-2001国家标准。体积密度较大,吸水率相对较低;硬度大,耐酸性强;不畏曝晒。     

  4)“青花镜”石材矿规模大,完整性较好,市场前景广阔。

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