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    广东省云浮市观音山矿区地质特征及矿床成因浅析

    时间：2023-06-27 14:05:07来源：百花范文网本文已影响人

    詹承淮

    (广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526020)

    观音山矿区位于云浮市东北部约33 km处，是广东省地质局第五地质大队近几年新发现的一个大型建筑用花岗岩矿。矿区通过开展资源储量核实工作，取得了可喜的成果，这对于临近地区开发相似类型矿床具有参考意义，可以加快促进当地社会经济发展。

    1-第四系；
    2-泥盆系春湾组；
    3-泥盆系老虎坳组；
    4-寒武系高滩组；
    5-寒武系牛角河组6-新元古界中部大绀山组；
    7-早石炭世二长花岗岩；
    8-晚志留世二长花岗岩；
    9-实测断层及编号；
    10-实、推测地质界线；
    11-不整合接触界线；
    12-地层产状；
    13-水系；
    14-矿区范围

    区域范围内出露地层从老到新有新元古界中期、寒武系、泥盆系和第四系。矿区地处华南褶皱系云开隆起带与粤中拗陷之交汇部位，位于吴川-四会深断裂带之中，云浮大绀山背斜北东倾伏端。区域内断裂发育，主要由一系列断裂组成，以北东向构造为主，东西向断裂零星分布[2]。区内的岩浆岩分布较广，以侵入岩为主，呈岩基状产出。岩性以黑云母花岗岩、二长花岗岩、片麻状花岗岩为主。侵入时代为晚志留世(ηγS3)和早石炭世(ηγπC1)。该矿区就位于晚志留世(ηγS3)大尖岩体之中。大尖岩体呈一长轴南北走向长的拉长椭圆体，岩体的延伸方向与构造线相吻合，地表风化极为强烈，地表多为浮土掩盖。该岩体岩性主要为片麻状巨(环)斑黑云二长花岗岩，岩浆岩呈岩基面状大面积分布。

    2.1 地层

    矿区出露第四系(Q)，除局部山沟出现基岩外，全矿区均有分布。残坡积层(Qedl)，除局部山沟出现基岩外，全矿区均有分布，岩性为黄褐色砂质粘土，厚度一般为0.5～13.8 m，呈松散土体结构，工程物理力学性质较差，遇水易软化崩解，稳固性差。

    2.2 构造

    据1:5万悦城幅区域地质资料，大洞断裂、九八圩断裂斜穿矿区，使得矿区内的岩石具有不同程度的片理化现象，并伴有较普遍的绿泥石化现象，裂隙、节理较发育。通过钻孔揭露显示，于矿区发现一条北东向糜棱岩(化)带，分布在矿区西南部及北部少量地段，沿北东向延伸约200～791 m，宽为2～69 m，主要由糜棱岩化花岗岩组成，矿物成分主要为石英、长石及少量黑色矿物，石英呈压扁拉长定向排列，长石多呈眼球状。岩石裂隙较发育。糜棱岩(化)带倾向95°～125°，倾角15°～35°。

    此外，矿区内花岗岩见有三组节理裂隙，产状分别为320°∠55°、110°～130°∠30°～50°、46°∠50°，节理面较平直，规模不大，间距多大于1.0 m，岩心节理面结合较紧密，局部略张开，其宽度小于1 mm。

    2.3 岩浆岩

    矿区出露岩浆岩为晚志留世花岗岩(ηγS3)，为大尖岩体的一部分，呈岩基状产出，全矿区均有分布，岩性主要为中粗粒似斑状二长花岗岩，少量为细粒黑云母花岗岩。局部受动力变质作用及区域变质作用，变质为糜棱岩化花岗岩、糜棱岩和绢云岩化花岗岩。矿区内岩浆岩由于受到风化作用，从上而下大致可分为全风化花岗岩、中风化花岗岩、微(未)风化花岗岩。

    3.1 矿体地质特征

    矿体赋存于晚志留世时期侵入的花岗岩(ηγS3)之中，矿石岩性主要为中粗粒似斑状二长花岗岩，少量为细粒黑云母花岗岩。

    据钻孔揭露显示，矿体被残坡积层、全风化岩和中风化岩层所覆盖。矿体的分布范围、规模受拟设矿区范围限制，平面上呈不规则多边形，矿体南北长度为2 526 m，东西呈中间窄两头宽形态，宽度最大为1 360 m；
    空间上，矿体近似底面起伏不平的倒梯形体。矿体厚度与地形呈正相关，矿区南部矿体厚度较北部矿体大，中部矿体厚度相对较小，矿体厚度最大为339.33 m(ZK102西侧)，矿体厚度最小为矿区东北部17.5 m(SZK506东侧)，矿体规模属大型。

    矿区内为单矿体，矿体埋深介于7.32～115.9 m，平均33.62 m。矿体顶界随地形变化而变化，矿体出露标高介于503.86～150 m。根据拟设矿区54个钻孔揭露显示，矿体内共圈定了8层夹石，主要分布于矿区的中南部，0～11号勘探线矿体中，岩性主要为绿泥石化花岗岩及糜棱岩化花岗岩，其原岩成分均为花岗岩。

    3.2 矿石质量

    3.2.1 矿物组成与结构构造

    野外观察及岩矿鉴定表明，矿石类型较为单一，矿石主要为中粗粒似斑状二长花岗岩，局部有少量的细粒黑云母花岗岩。

    中粗粒似斑状二长花岗岩：呈灰白色，中粗粒花岗结构，似斑状结构，块状构造，矿物成分主要为钾长石35%～41%，斜长石23%～30%，石英27%～30%，黑云母1%～5%、白云母3%～7%，其它次要矿物磷灰石、绿帘石、锆石等微量。根据矿石结构、构造，矿石属天然块状原生矿石。

    3.2.2 矿石化学成分

    矿石基本化学分析表明，矿石成份以SiO2及Al2O3为主，SiO2为74.86%～76.06%，Al2O3为12.53%～13.32%，另含有少量K2O 和Na2O(见表1)。

    表1 矿石化学分析结果表 %

    3.2.3 矿石物理力学性质

    1)矿石饱和抗压强度。根据工业指标要求并结合钻孔地质编录资料，此次核实工作采集的274件样品中有188件属于矿石饱和抗压样。其中：171件样品饱和抗压强度大于80 MPa，最低为80.4 MPa，最高为168.8 MPa，平均101.7 MPa，抗压强度变化系数为15.96%；
    17件样品饱和抗压强度小于80 MPa，最低为16.0 MPa，最高为77.9 MPa，平均44.9 MPa。

    实验测试结果表明，矿石饱和抗压强度由浅到深虽然有所波动，但变化不大，且均大于花岗岩矿石饱和抗压强度最低工业指标(80 MPa)，满足建筑用碎石质量指标要求。个别饱和抗压强度小于80 MPa是由于裂隙破坏或矿物成分分布不均导致的，且均未达到夹石剔除厚度(2 m)，为保证矿体的完整性，故在圈定矿体时未作剔除。

    2)矿石体重。矿石体重2.59～2.62 g/cm3，平均2.60 g/cm3(见表2)。

    表2 矿石体重测试结果表

    3)矿石压碎性、坚固性指标。矿石破碎成碎石的压碎指标为9%～10%，平均值为9.5%，坚固性指标为1%；
    根据矿区内矿石的密度及坚硬程度，按《矿产地质勘查规范建筑用石料类》DZ/T 0341-2020，矿石压碎性指标达到I类碎石压碎指标要求(≤10%)，矿石属I类建筑用碎石料。

    4)矿石放射性特征。在矿区不同钻孔不同深度范围采集了4组矿石放射性检测样品。经放射性检测，其内照射指数IRa为0.8～1.0；
    外照射指数Iγ为0.8～1.0，根据《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2010)标准，矿石可作为建筑主体材料和A类装饰装修材料，其产销和使用范围不受限制(见表3)。

    表3 矿石放射性分析结果表

    3.2.4 矿石碱集料反应特征

    通过对钻孔里采集的6组矿石样进行岩相法碱活性鉴定，结果表明矿石中长石主要为半自形板状，可见双晶，可见蚀变现象，不具碱活性；
    石英为它形粒状，5%～10%为严重波状消光石英，为碱硅活性矿物；
    云母为片状，普遍发生次生蚀变，不具有碱活性，结论是送检的矿石样品含有碱硅活性矿物，不含有碱碳酸盐活性矿物。因此，于矿区内采集了6组样品进行碱集料反应试验，试验结果显示试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在14天膨胀率介于0.06%～0.07%，无潜在碱-硅酸反应危害，均符合建筑用碎石料要求。

    3.3 覆盖层和夹石特征

    3.3.1 覆盖层特征

    矿体被残坡积层和全～中风化花岗岩所覆盖，覆盖层厚度为7.32～115.9 m，平均33.62 m，厚度分布不均。

    残坡积层：除山沟出露少量新鲜基岩外，矿区内均见有残坡积层。岩性为砂质粘土，一般沿山坡相对较薄，而谷地与山脚相对较厚。

    全风化花岗岩：遍布全区，该层岩石风化强烈，长石已基本风化为粘土质或高岭土化，原岩结构不清晰。据钻孔揭露，厚0.75～50.44 m，平均16.63 m，山脊和山坡相对较厚，而山脚和沟谷地带相对较薄。

    中风化花岗岩：均匀分布于全矿区，与上覆全风化花岗岩呈渐变过渡关系，其岩性主要为中粗粒似斑状二长花岗岩，少量为细粒黑云母花岗岩，矿物成分主要为长石、石英，少量黑云母和白云母。据钻孔揭露，中风化花岗岩层厚度为1.49～109.1 m，平均16.22 m。据61个中风化花岗岩采集样品测试结果统计，其中53个样品饱和抗压强度低于80 MPa，介于10.0～75.9 MPa，平均45.3 MPa，变化系数为42.60%；
    8个样品饱和抗压强度高于80 MPa，主要原因是由于矿物成分布不均导致的，且均未达到矿石的最小可采厚度(3 m)。中风化花岗岩的体重为2.44～2.56 g/cm3，平均2.53 g/cm3。中风化花岗岩岩土结构一般，岩体质量中等～良好，岩体稳定性中等～良好。

    3.3.2 夹石特征

    矿体内共圈定了8层夹石，主要分布于矿区的中南部，0～11号勘探线矿体中，岩性主要为绿泥石化花岗岩及糜棱岩化花岗岩，其原岩成分均为花岗岩。

    根据工业指标要求，圈定的矿体内夹石有两种类型，一种为绿泥石化花岗岩，分布在0线，形态为透镜体，主要原因是岩石裂隙发育和矿物组成差异造成饱和抗压强度不足且达到了夹石剔除厚度圈定的夹石；
    另一种为糜棱岩化花岗岩，分布在0～11线，形态为似层状，强糜棱岩化花岗岩由于矿物定向排列，呈片状，岩芯整体破碎，且岩芯表面多具绿泥石化现象，蚀变较强；
    而个别弱糜棱岩化花岗岩由于呈弱定向排列，矿物因重结晶而使岩石本身抗压强度增强，蚀变也较弱，其饱和抗压强度达到建筑用花岗岩的一般要求。

    通过类比余长发等在《粤西大金山花岗岩体地球化学特征及及岩石成因探讨》[3]一文的研究成果，结合该矿区的地质特征，总结出该矿床的成因。

    4.1 区域背景类似

    矿区与大金山矿区均地处华南褶皱系云开隆起带与粤中拗陷之交汇部位，两者均位于云浮市北部地区，属于邻近矿区。该地区经历了复杂的地质演化过程，区内出露的岩体表现出多旋回、多期次的特点。

    4.2 岩性特征类似

    该矿区的岩性主要为中粗粒似斑状二长花岗岩，局部有少量的细粒黑云母花岗岩，据表1可知，该岩性组合的SiO2含量为74.86%～76.06%，显著高于世界花岗岩的平均值69.26%～71.63%，全碱含量(K2O+Na2O)为6.11%～7.94%，均具有高硅、高铝、富碱、贫镁钙等特征，这与大金山的两个花岗岩岩性组合高度类似。

    4.3 矿床成因总结

    通过类比，该矿区与大金山矿区所处区域背景及岩性特征高度相似，因此根据大金山矿区的研究成果，总结出该矿区的花岗岩成因为：该矿区花岗岩体高钾钙碱性系列，岩石具有高硅、高铝、富碱、贫镁钙等特征，在晚志留世(ηγS3)岩浆经侵入作用冷却凝固结晶成岩，经后期构造运动与老地层整体抬升或剥蚀至(近)地表，成为可开发利用的建筑用花岗岩矿石。

    1)矿床赋存于晚志留世(ηγS3)大尖岩体之中，矿石岩性为中粗粒似斑状二长花岗岩。

    2)通过对矿石质量的分析测试，均符合建筑用花岗岩相关规范要求。

    3)通过类比邻近矿区的研究成果，总结出矿床的主要成因为早期岩浆经侵入作用冷却凝固结晶成岩，后期构造运动与老地层整体抬升或剥蚀至(近)地表，成为可开发利用的建筑用花岗岩矿石。

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