广西贺州平桂区水井山矿区大理石矿床地质特征及成因

张学义，孙文燕，樊晋鹏，李先军，王平户

(1.中国冶金地质总局，北京 100025；2.中国地质科学院，北京 100037；3.正元国际矿业有限公司，北京 101399)

0 引言

大理石以其独特的物理性质(天然颜色、花纹、加工性能等)被广泛应用于建筑装饰材料和工艺美术材料。其矿物成分以方解石和白云石等碳酸盐类矿物为主，矿床成因主要有四种类型(郑昌寿，1981；李峥等，2016)：一是沉积型(宋志纯，1987；刘金山，1990；李伍平和蔡海东，1996；项新葵，2005；栗欢欢，2014；乔爽，2015；马文昆，2018a；马文昆，2018b；刘心开和林旭，2018a；马文昆，2019)；二是接触变质型(兰天龙，2012；李忠阳等，2020)；三是区域变质型(李永明和石磊，2016；徐俊，2018；刘心开和林旭，2018b；李嘉，2019)；四是动力变质型(刘大清，1993；项新葵，2005)。但也有学者研究认为存在侧分泌型(欧阳斌，1987)和热液充填型(赵来时等，1999)大理石矿床。在所有的大理石中，我国白色大理石久负盛名，尤其“汉白玉”更是珍品。目前，我国储量最大的白色大理石矿主要在四川的宝兴和广西的贺州(谭金华和周克继，2017)。“汉白玉”、“宝兴白”和“贺州白”是我国白色大理石具有代表性的三个品种(项新葵和刘南庆，2004；曹中煌等，2019)。除大理石矿外，大理岩中还可形成铅锌矿(李勇等，2010)、蚀变岩型金矿床(王一存等，2015)等。

贺州市平桂区大理石矿资源丰富，已探明储量9886万m3，品种有白色、灰白色、黄白色、灰黑色、黑色等，其中白色品种占大理石总储量的76%(盛荣和陆燕，2018)。利用平桂区碳酸钙资源和大理石开发产生的废料，发展石材产业高新材料重质碳酸钙超细粉体产业，是平桂区以及贺州市高新技术新兴产业的重点发展规划与方向。

前人在平桂区开展的地学研究主要有隐伏花岗岩与深部找矿(刘文龙和袁奎荣，1990)、遥感影像研究(冯佐海等，2002)、望高大理石矿研究(刘中楠和高银梅，2017)、岩溶发育特征(江思义等，2019)等，而关于水井山矿区的矿床研究基本空缺。中国冶金地质总局广西地质勘查院于2013年对水井山矿区开展了详查工作；贺州续宝矿业投资有限公司于2016年委托中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队对水井山矿区进行资源储量核查工作。本次通过补充勘查，开展了钻探施工及地质编录工作、裂隙统计平台施工及统计工作、各类样品的采集、加工、分析与测试等工作，结合历次地质工作的野外调查、样品测试分析等结果，基本查明了矿床地质、构造特征，并对矿床成因进行了分析，为合理开发利用本区大理石资源提供了可靠的依据。

1 区域地质概况

本区位于华南板块南华活动带(II)桂中-桂东北褶皱系(II1)大瑶山隆起(II14)的东北边缘，区内

区内矿产十分丰富，以锡矿为主，另外还有钨、金、银、铅、锌、砷、硫、稀土和高岭土、大理石、花岗石和硅灰石等。

图1 广西贺州水井山矿区区域地质图(据注释①修改)Fig.1 Regional geological map of the Shuijingshan mining area in Hezhou City of Guangxi (modified from Note ①)1-第四系桂平组；2-第四系望高组；3-石炭系黄金组；4-石炭系鹿寨组；5-石炭系英塘组；6-泥盆系融县组；7-泥盆系巴漆组；8-泥盆系东岗岭组、巴漆组并层；9-泥盆系唐家湾组；10-泥盆系信都组；11-泥盆系贺县组；12-泥盆系莲花山组；13-寒武系黄洞口组；14-寒武系小内冲组；15-震旦系培地组；16-晚白垩世细粒斑状角闪花岗岩；17-晚白垩世细粒斑状黑云二长花岗岩；18-晚侏罗世中粗斑状黑云正长花岗岩；19-晚侏罗世粗-中粗粒斑状含角闪黑云二长花岗岩；20-晚侏罗世细中粒斑状含角闪黑云二长花岗岩；21-晚志留世细中粒斑状角闪黑云二长花岗岩；22-酸性岩脉；23-断层；24-矿区位置1-Quaternary Guiping Formation;2-Quaternary Wanggao Formation;3-Carboniferous Huangjin Formation;4-Carboniferous Luzhai Formation;5-Carboniferous Yingtang Formation;6-Devonian Rongxian Formation;7-Devonian Baqi Formation;8-Devonian Donggangling Formation and Baqi Formation in parallel;9-Devonian Tangjiawan Formation;10-Devonian Xindu Formation;11-Devonian Hexian Formation;12-Devonian Lianhuashan Formation;13-Cambrian Huangdongkou Formation;14-Cambrian Xiaoneichong Formation;15-Sinian Peidi Formation;16-Late Cretaceous fine-grained porphyritic hornblende granite;17-Late Cretaceous fine-grained porphyritic biotite monzogranite;18-Late Jurassic medium coarse-grained porphyritic biotite syenogranite;19-Late Jurassic coarse-medium coarse-grained porphyritic biotite monzogranite bearing hornblende;20-Late Jurassic fine-medium-grained porphyritic biotite monzogranite bearing hornblende;21-Late Silurian fine-medium grained porphyritic hornblende biotite monzogranite;22-acid dike;23-fault;24-location of mine area

2 矿区地质背景

2.1 地层

矿区出露地层由老至新有中泥盆统信都组(D2x)、巴漆组(D2-3b)、上泥盆统融县组(D3r)、第四系(Q)(图2)。

2.1.1 中泥盆统信都组(D2x)

出露在矿区南部边缘，岩性主要为灰白-浅紫红色中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，夹页岩、砂质页岩。在矿区与巴漆组、融县组地层呈断层接触，厚度10～865 m。

2.1.2 中泥盆统巴漆组(D2-3b)

出露在矿区东北部边缘，原岩的岩性为深灰色薄-中层状灰岩、粉晶灰岩、泥晶灰岩夹燧石条带或硅质岩，在矿区出露大部分已蚀变为细粒大理岩，蚀变程度较轻，仍为薄层状，没有褪色，为灰色薄层状细粒大理岩，局部仍见残余泥晶灰岩团块。在矿区与上覆融县组为整合接触，矿区内出露厚度大于132 m。

图2 水井山矿区大理石矿矿区地质图(据注释①修改)Fig.2 Geological map of marble deposit in Shuijingshan mining area (modified from Note ①)1-泥盆系融县组；2-泥盆系巴漆组；3-泥盆系信都组；4-岩脉编号/晚白垩世黑云二长花岗岩；5-钻孔位置及编号；6-灰色大理岩夹石位置及编号；7-矿体边界；8-勘探线及编号；9-断层；10-矿区范围1-Devonian Rongxian Formation;2-Devonian Baqi Formation;3-Devonian Xindu Formation;4-dike number/Late Cretaceous biotite monzogranite;5-drill hole and number;6-location and number of gray marble horse;7-orebody boundary;8-exploration line and number;9-fault;10-mining area

2.1.3 上泥盆统融县组(D3r)

分布于矿区中部到西部及北部的大部分区域，原岩为浅灰色厚层鲕粒灰岩、藻灰岩、砾屑灰岩、白云岩、白云质灰岩，经接触变质作用后蚀变为厚层-巨厚层状白色中粒大理岩，为本矿的赋矿层位。与下伏地层整合接触；矿区出露厚度大于217 m。

2.1.4 第四系(Q)

主要分布在矿区洼地、沟谷一带。为坡积、洪积、残积层，岩性主要是亚粘土、亚砂土夹砾石，局部含锡砂、白钨等。与下伏地层不整合接触。厚度0～10 m。

2.2 构造

受区域构造影响，矿区构造方向主要是北西向及近东西向。矿区位于清水塘向斜的东翼，矿区为一单斜构造。

矿区内出露的断层只有新村-茂冲断层，从矿区南部边缘通过(图2)。新村-茂冲断层在本区出露的是中段，为正断层，走向近东西向，横切矿区南部，其总体倾向北，倾角55°～57°；断距大于360 m，走向长1850 m；上盘为上泥盆统融县组(D3r)及中泥盆统巴漆组(D2-3b)地层，下盘为中泥盆统信都组(D2x)地层。由于下盘抬升，使上泥盆统融县组(D3r)与中泥盆统信都组(D2x)呈断层接触。

2.3 岩浆岩

中生代侵入岩-姑婆山岩体出露在矿区的西北部边缘(图1)，而在矿区内出露的岩浆岩主要是花岗岩脉，为早白垩世侵入的黑云母二长花岗岩(K1γ)(图2)。姑婆山岩体为复式岩体，在印支-燕山旋回的后造山期，经过了三次侵入形成；本区岩脉为第三次侵入的侵入岩。受到新村-茂冲断层影响，近东西向发育，使早白垩世的花岗岩以近东西走向入侵矿区的上泥盆统融县组(D3r)地层中，以岩墙状或岩株状出露。接触面产状为15°～26°∠72°～85°，倾角较陡。黑云母二长花岗岩岩脉主要矿物成分为：斜长石40%、石英32%、钾长石14%、云母13%、磁铁矿1%，中粗粒半自形粒状结构。长石含量多的地方还可见风化成高岭土。另外岩脉的局部含有黄铁矿、锡矿等金属矿物。岩脉对矿体完整性产生一定程度的破坏。

2.4 变质岩

本区的变质作用主要是接触变质作用。与岩体接触的灰岩发生矽卡岩化和大理岩化。

矿区出露的变质岩主要为大理岩。主要有两大类型，一为厚层的白色、灰白色中细粒、中粒大理岩；二为薄层状灰色、深灰色中粒、细粒大理岩。

白色、灰白色中细粒、中粒大理岩的原岩为上泥盆统融县组(D3r)的浅灰色厚层块鲕粒灰岩、白云质灰岩，经蚀变后形成大理岩，为本矿的主要含矿层位。该层大理岩以白色、灰白色为主，具中细粒、中粒变晶结构，块状构造，局部夹有暗色团块(图3a)。在该层的底部及上部的岩石因构造影响，节理发育，节理面被铁质浸染，岩石垂直节理面的断面也出现铁质红色线条，经蚀变重结晶后，仍未褪色(图3b)。

薄层状灰色、深灰色中粒、细粒大理岩的原岩为中泥盆统巴漆组(D2-3b)深灰色薄-中层状灰岩、粉晶灰岩、泥晶灰岩，经蚀变后形成大理岩，为本矿的底板。该层大理岩以灰色、深灰色为主，具细粒变晶结构，块状构造，局部也夹有浅色大理岩团块。岩石的变质程度较轻，局部还可见有残余结构以及未蚀变的灰色泥晶灰岩团块(图3c)。

图3 不同类型大理岩手标本Fig.3 Specimens of different types of marblesa-白色中粒大理岩;b-白色中粒含铁质红色色线大理岩;c-未蚀变的泥晶灰岩团块a-white medium-grained marble;b-white medium-grained marble with ferriferous red line;c-unaltered micritic limestone mass

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

本矿区根据矿石类型对应的石材品种圈定矿体，共圈定4个矿体，编号为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号(图4)。矿体总体呈梯形(图2)，东南窄，西北宽，以层状产出，其中Ⅰ号为主矿体。Ⅱ号矿体中部被①号岩脉侵入破坏。Ⅳ号矿体夹在Ⅰ号矿体上部，以似层状、透镜体状产出。

3.1.1 Ⅰ号矿体

Ⅰ号矿体赋存于上泥盆统融县组(D3r)地层下部，层状产出,分布在矿区中、东部。矿体整体呈梯形或喇叭形，北宽南窄，近南北展布。在矿体的中部及底部有岩脉(①号岩脉)侵入，岩脉对矿体中下部的完整性造成破坏。矿体近南北走向长613 m，近东西倾向宽300～612 m，矿体厚度135～291 m，平均209.8 m，矿体出露标高230～446.4 m，出露面积0.281 km2。矿体厚度变化不大，变化系数为33.5%；产状稳定，主要产状为202°～232°∠25°～35°。

3.1.2 Ⅱ号矿体

Ⅱ号矿体赋存于上泥盆统融县组(D3r)地层中部，层状产出,分布在矿区中部。矿体整体呈矩形，北西-南东向展布，其南东端被①号岩脉分叉侵入到矿体的中部至底部，使矿体从中部向南东分叉。其北西端，被③号岩脉侵入矿体底部，对矿体的完整性破坏程度明显。矿体北西-南东走向长1253 m，北东-南西倾向宽278～545 m，矿体厚度50～149 m，矿体出露标高230～364 m，出露面积0.363 km2。矿体平均厚度102.3 m，矿体厚度变化不大，变化系数34.5%；矿体产状稳定，主要产状为219°～260°∠15°～24°。

3.1.3 Ⅲ号矿体

Ⅲ号矿体赋存于上泥盆统融县组(D3r)地层上部，层状产出。矿体呈头向北西的“葫芦”状，近北西-南东向展布。在南东端的11～15线间有⑥、⑦、⑧号岩脉近东西向侵入矿体中上部，西北端有④号岩脉侵入矿体底部。矿体北西-南东走向长1605 m，北东-南西倾向宽93～612 m，矿体厚度18～194 m，矿体出露标高230～387 m，出露面积0.335 km2。矿体平均厚度94.5 m，厚度变化系数为66%，这是由于矿权边界圈定范围所引起的，并非矿体本身存在的厚度变化；矿体产状稳定，主要产状为206°～265°∠21°～27°。

图4 水井山矿区大理石矿1号勘探线剖面图(据注释①修改)Fig.4 Profile of No.1 exploration line of marble deposit in Shuijingshan mining area (modified from Note ①)1-泥盆系融县组；2-泥盆系巴漆组；3-岩脉编号/晚白垩世黑云二长花岗岩；4-大理岩；5-白云石大理岩；6-岩层产状；7-矿体编号(石材品种)；8-夹石编号1-Devonian Rongxian Formation;2-Devonian Baqi Formation;3-dike number/Late Cretaceous biotite monzogranite;4-marble;5-dolomite marble;6-attitude of rock;7-orebody number (stone species);8-horse number

3.1.4 Ⅳ号矿体

Ⅳ号矿体赋存于上泥盆统融县组(D3r)地层中下部，以似层状、透镜体状产出，分别为Ⅳ-1号和Ⅳ-2号。

Ⅳ-1号矿体出露在1线、2线、4线中部的地表位置，以似层状产出，近北西-南东向展布，北西-南东走向长467 m，北东-南西倾向宽6～30 m，矿体在地表出露标高231～332 m，出露面积0.0071 km2。出露厚度3～13 m，平均7 m。

Ⅳ-2号矿体在4线中部及Ⅳ-1号矿体下部的地表出露，深部在ZK406、ZK407中控制，以透镜体状产出，近北西-南东向展布，北西-南东走向长150 m，北东-南西倾向宽10 m，延深大于215 m，矿体在地表出露标高280～350 m，出露面积0.0008 km2。平均厚度6 m。

本矿为单一矿床，无共(伴)生矿床。

3.2 矿石的矿物成分及结构

矿石主要由方解石组成，含少量褐铁矿。矿物成分：方解石98%，褐铁矿≤1%。方解石无色透明，呈半自形-他形粒状，具高级白干涉色，闪突起明显，聚片双晶和菱形解理发育，具对称消光。粒径在0.90～2.40 mm之间，粒径大小较均匀，为中粒粒状变晶结构，块状构造，定名为白色中粒大理岩。

在矿区中部①号岩脉的近东西向分叉两侧出露的灰色大理岩团块中含有白云石大理岩团块，其矿物成分主要都由方解石组成，方解石80%～98%，白云石1%～20%，少量褐铁矿；方解石无色透明，呈半自形-他形粒状，具高级白干涉色，闪突起明显，聚片双晶和菱形解理发育，具对称消光。粒径在0.84～2.48 mm之间，粒径大小较均匀，为中粒粒状变晶结构。白云石无色透明，呈半自形-菱形粒状。岩石为块状构造，定名为灰色中粒白云石大理岩。

3.3 矿石类型

按矿石中所含的暗色团块或色线等特征将矿石划分为三种类型：白色、灰白色含暗色团块中粒大理岩，白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩，白色中细粒大理岩。

(1)白色、灰白色含暗色团块中粒大理岩：以白色、灰白色大理岩为主体，含灰色、浅灰色大理岩暗色团块，团块大小不均，分布不规则，颜色深浅不一，形态各异，但深浅色过渡自然(图5a)。矿石较致密，以中粒结构为主，少量中细粒结构。该类矿石主要分布在Ⅱ号矿体。

(2)白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩：矿石主体为白色，部分含暗色团块呈灰白色，矿石中的裂隙被铁质浸染成红色色线，经过变质重结晶后，红色线条仍保留，以中粒变晶结构为主，少量为中细粒变晶结构(图5b)。该类矿石主要分布在Ⅰ号和Ⅲ号矿体，为本矿主要矿石类型。

(3)白色中细粒大理岩：矿石为白色，中粒、中细粒变晶结构(图5c)，由1线往2～4线方向其结晶粒度由细粒渐变为中细粒、中粒，并向8线方向尖灭。该类矿石主要分布在Ⅳ号矿体。

图5 不同类型矿石手标本Fig.5 Ore specimens of marble of different typesa-白色、灰白色含暗色团块中粒大理岩;b-白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩;c-白色中细粒大理岩a-white,gray white marble containing dark mass;b-white,gray white medium grained marble with ferriferous red lines;c-white medium-fine grained marble

3.4 矿体(层)围岩和夹石

3.4.1 矿体围岩

本矿的矿石为大理岩，西部围岩是同层位的大理岩，东部为中泥盆统巴漆组(D2-3b)深灰色薄层状细粒大理岩夹泥晶灰岩；北部矿权边界外也为同层位的大理岩，南部为与断层接触的中泥盆统信都组(D2x)黄色砂岩。

另外，矿体还存在从底部以岩墙或岩株状侵入的花岗岩脉所形成的围岩，共有7个，岩脉编号是①、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧号(图2)。

3.4.2 夹石

本次工作的夹石有两类，一类为灰色大理岩，另一类为松散、易破碎成沙状的白色大理岩。矿体中的灰色大理岩，量少，易破碎，圈为夹石，共15个，主要分布在矿区的中部、东北部1、2、4号勘探线之间，其编号从北向南分别为j1～j15。另一类，在矿体深部，因地下水侵蚀，结构松散，易破碎，成沙状，不成荒料，圈为夹石，编号为j16、j17。

3.5 节理裂隙特征

本次的节理裂隙统计工作在施工的节理裂隙统计平台和填图工作中分别进行。

3.5.1 平台节理裂隙统计

平台的节理裂隙统计工作在施工的平台进行，在确定的南、北两个首采地段施工的节理裂隙统计平台上进行统计。所有平台的截面为垂直面，对施工的平台进行素描，并统计了节理裂隙，10个平台节理主要有134°∠82°、154°∠41°、13°∠69°、323°∠76°四组节理裂隙较为发育。通过把裂隙的走向按北东、北西向进行统计，并按统计的结果做节理裂隙玫瑰花图(图6)，可以看出矿区在 30°～69°走向方向和280°～289°走向方向的节理裂隙较为发育。是影响矿体荒料率的主要节理裂隙。

图6 平台统计的节理裂隙玫瑰花图Fig.6 Rose diagram of joints and fissures from statisics on platform

3.5.2 矿区节理裂隙统计

在地质填图工作中，对每个地质点还进行了节理裂隙统计，并计算每个地质点的裂隙密度值。通过统计，把矿区裂隙的走向按北东、北西向进行统计，并按统计的结果做节理裂隙玫瑰花图(图7)，可见30°～69°走向方向的节理裂隙较为发育。

对全矿区的地质点进行节理裂隙统计，计算每个地质点的裂隙密度值，并按平均裂隙密度做了矿区节理裂隙发育程度图。结果显示矿区有三个地段裂隙较为发育，分别为矿区北部ZK804孔南部、矿区中西部4线的南端附近、矿区南部15号勘探线北端附近。这三处地段的节理裂隙平均密度达到5条/m3以上，提示在以后的矿山开采设计中，应注意其对荒料率的影响。

工作中还对施工的15个钻孔统计岩心的节理裂隙密度进行统计，以了解从地表到深部节理裂隙发育变化情况，从统计的15个钻孔的结果看，矿体深部的节理裂隙密度变化不大，裂隙密度平均值都在2.4条/m以下。

图7 矿区节理裂隙玫瑰花图Fig.7 Rose diagram of joints and fissures in mining area

4 分析与讨论

4.1 矿石性能分析

4.1.1 矿石化学成分

本矿经过地表刻槽、钻孔劈心采取化学样1790件，于2017年底由中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队建材非金属矿测试中心进行测试工作。结果如下(由于数据量大，具体测试数据略)：CaO 29.57%～55.52%，平均值为52.96%；MgO 0.23%～21.99%，平均值为2.41%；Fe2O30.003%～2.930%，平均值为0.058%；MnO 0.0016%～2.2200%，平均值为0.0180%；白度43.10%～97.40%，平均值为85.10%；酸不溶物0.01%～8.41%，平均值为0.39%；Pb(0.20～3338.00)×10-6，平均值为17.06×10-6；As(0.05～813.42)×10-6，平均值为9.23×10-6；Hg(0.0003～0.2500)×10-6，平均值为0.0055×10-6；Cd(0.01～20.39)×10-6，平均值为0.67×10-6；Cr(0.05～13.98)×10-6，平均值为2.91×10-6。

根据石材品种圈定四个矿体后，各矿体的主要化学成分平均如下：

Ⅰ号矿体化学成分平均：CaO 54.74%，MgO 0.86%，Fe2O30.047%，MnO 0.0074%，白度87.40%。对于石材有害的Fe2O3、MnO含量都较少，且变化较稳定。

Ⅱ号矿体化学成分平均：CaO 50.74%，MgO 4.32%，Fe2O30.081%，MnO 0.0216%，白度83.30%。对于石材有害的Fe2O3、MnO含量都较少，且变化较稳定。但在矿体中部①号岩脉两侧，出露有白云石大理岩，其MgO含量高达21%，灰色的白云石大理岩的圈为夹石，白色的白云石大理岩对饰面石材矿没有影响，仍为质量优质的矿石。

Ⅲ号矿体化学成分平均：CaO 54.14%，MgO 1.46%，Fe2O30.043%，MnO 0.0260%，白度86.09%。对于石材有害的Fe2O3、MnO含量都较少，且变化较稳定。

Ⅳ号矿体化学成分平均：CaO 54.80%，MgO 0.71%，Fe2O30.058%，MnO 0.0044%，白度87.00%。对于石材有害的Fe2O3、MnO含量极少，且变化较稳定。

从四个矿体的平均化学成分看，矿石作为石材其影响装饰性能的金属矿物含量不高，且变化较稳定，对石材的影响较小，而Ⅱ号矿体中夹的少量白云石大理岩也是优质的饰面石材矿石。

4.1.2 物理性能

矿石主要为白色中粒大理岩，矿石颜色较为均匀，总体以白色、灰白色为主，以中粒粒状变晶结构为主，少量中细粒结构，其粒度过渡也为较均匀，矿区中各矿体矿石的物理性能基本相同。各矿体的物理性能如下：

Ⅰ号矿体(白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩)：矿石体积密度平均为2.69 g/cm3，光泽度平均值84.8，(饱和)抗压缩强度平均为98.76 MPa，(饱和)抗弯曲强度平均为9.30 MPa，吸水率平均为0.062%。

Ⅱ号矿体(白色、灰白色含暗色团块中粒大理岩)：矿石体积密度平均为2.71 g/cm3，光泽度平均值85.6，(饱和)抗压缩强度平均为110.15 MPa，(饱和)抗弯曲强度平均为8.90 MPa，吸水率平均为0.062%。

Ⅲ号矿体(白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩)：矿石体积密度平均为2.70 g/cm3，光泽度平均值86，(饱和)抗压缩强度平均为68.12 MPa，(饱和)抗弯曲强度平均为8.49 MPa，吸水率平均为0.062%。

Ⅳ号矿体(白色中细粒大理岩)：矿石体积密度平均为2.70 g/cm3，光泽度平均值99.1，(饱和)抗压缩强度平均为85.45 MPa，(饱和)抗弯曲强度平均为13.67 MPa，吸水率平均为0.062%。

总体上，矿石体积密度2.67～2.74g/cm3，平均为2.70 g/cm3；光泽度：最大值100.9，最小值51.2，平均值85.4；(饱和)抗压缩强度：62.76～142.53 MPa，平均为93.01 MPa；(饱和)抗弯曲强度：3.12～16.54 MPa，平均为10.96 MPa；吸水率：0.014%～0.285%，平均为0.062%。矿石平均光泽度85.4，大于国家标准值下限80(高媛等，2006)；矿石的压缩强度中等，接近国际标准(≥100)(张绍燕，2019)；弯曲强度中等；吸水率较低，低于国家标准(≤0.6%)。

4.1.3 矿石的放射性水平

本矿床为沉积岩变质的大理岩矿床，矿石为白色、灰白色大理岩，矿石的放射水平极低，其矿石的放射性比活度平均为13.94(Bq/kg)，IRa=0.07，Iγ<0.054,远低于A类放射性水平指数IRa≤1.0 、Iγ≤1.3的要求(马文昆，2019)。

4.1.4 矿石质量评价

本矿作为饰面石材矿，四个矿体中矿石的有害物质含量平均为MgO 2.41%、Fe2O30.058%、MnO 0.0180%，对矿石的质量没有大的影响，矿石的物理性质优良，矿石体积密度平均为2.70 g/cm3；光泽度平均值85.4；(饱和)抗压缩强度平均为93.01 MPa；(饱和)抗弯曲强度平均为10.96 MPa；吸水率平均为0.062%；矿石的抗压、抗弯曲强度强度中等，光泽度较高，装饰性能良好，各矿体矿石颜色的变化均匀稳定，Ⅰ号与Ⅲ号矿体为同类型矿石，其化学成分、物理性能都基本相同。矿区平均RQD值(岩石质量指标)85.39%，反映矿石的完整性较好；部分矿石样品的透光性达到7 cm，为优质的饰面石材矿。

4.2 石材品种

本矿的石材品种按大类分都属“贺州白”系列，但其各具特色，根据矿石类型及各自的特点分为三个石材品种：“云团白”、“红线白”及“雪花白”。

4.2.1 “云团白”

“云团白”(图8a)：岩性为白色、灰白色含暗色团块中粒大理岩，结晶粒度1～3 mm，少量大于3 mm。该石材品种主体白色、灰白色大理岩，但所含的暗色块(灰色、浅灰色大理岩)像云团、像波浪不规分布，且深浅过渡自然，图案花纹大都较为美观，分布在矿区中部的Ⅱ号矿体中。该品种为“贺州白”系列之一，为“贺州白”系列内的中档石材品种，市场上的“贺州白”多数以该石材品种为主。

4.2.2 “红线白”

“红线白”(图8b)：岩性为白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩，结晶粒度1～3 mm。该石材品种主体也是白色或灰白色，部分含暗色块不规则分布，主要特征是含有较明显的红色、少量浅黄红色的色线条，线条粗细不一，但具有一定的方向性，部分岩石带有淡红色。由于红色线在白色石面上的点缀，使该品种的石材具有一定的喜庆元素。该石材品种主要分布在矿区北部及南部的Ⅰ号、Ⅲ号矿体之中；该品种也是“贺州白”系列之一，该品种目前在市场上还较少见，有一定的市场前景。

4.2.3 “雪花白”

“雪花白”(图8c)：岩性为白色中细粒大理岩，结晶粒度0.5～2 mm，为中细粒变晶结构，部分为0.2～1 mm，具细粒变晶结构。该石材品种质地较纯白，有像雪花一样的细小颗粒，结构紧密，形态上像雪花，该石材品种较为高档，但整体纯白色较少，在白色大理岩中都含有少量暗色块(浅灰色大理岩)，该石材品种的品质以暗色块含量少质量为好，也为“贺州白”系列之一，是“贺州白”系列内典型的、最具价值的石材品种，市场上较为奇缺。分布在矿区中部1线、2线、4线上，圈定为Ⅳ号矿体；在1线上(Ⅳ-1矿体南部)见有少量矿石具中细粒、细粒变晶结构，结晶粒度0.1～1 mm，矿石质地细腻、洁白，结构紧密，杂质少，可达到“汉白玉”石材品质(图6d)，但量较少，无法单独圈出。

图8 不同石材品种标本Fig.8 Specimens of different stone speciesa-云团白;b-红线白;c-雪花白;d-汉白玉a-“cloud white” marble;b-“red line white” marble;c-“snow white” marble;d-white marble

4.3 荒料率统计

矿区按规范要求前后共施工了10个节理裂隙统计平台，采用叠合图法测定体图解荒料率，从而求出矿区总的荒料率。通过统计，荒料规格的比例(大料：中料：小料)为20.63%:8.02%:71.35%。可见本矿的荒料主要还是以小料为主。矿区的荒料率为体图解荒料率，全矿区平均荒料率为21.19%。

4.4 矿床成因及找矿标志

本区的姑婆山岩体是复式岩体，在印支-燕山旋回的后造山期，经历三次花岗岩侵入形成。由于岩体的多次侵入，造成其接触带上的岩石发生一次或多次热变质。在与岩体接触的区域，碳酸盐岩在侵入岩的热力作用下，在一定的范围内发生变质，距岩体越近，变质程度越高，相反则变质程度越低。在平面上形成以侵入体为中心向外的环带状。本区的变质作用主要是大理岩化。原岩为浅色中厚层的灰岩经变质普遍形成灰白色、白色大理岩，脱色较为明显，如上泥盆统融县组(D3r)的浅灰色灰岩经蚀变后成为灰白色、白色中粒、中粗粒大理岩；而原岩为深灰色的灰岩的巴漆组(D2-3b)则蚀变为灰色中粒大理岩，脱色不明显，主体仍保留灰色，局部夹有灰白色团块。在姑婆山岩体西北的大铜鼓凹一带的情况也是如此，上泥盆统桂林组(D3g)浅灰色灰岩经蚀变后成为白色中粒大理岩，脱色明显；而其下伏的唐家湾组深灰色灰岩经蚀变后形成灰色片麻状中粒大理岩，脱色不明显。由此可见，本矿的成矿控制因素有两个，一为岩体入侵产生变质作用，二是母岩为浅色的碳酸盐岩。

综上所述，在本区域的大理岩矿找矿标志是花岗岩体的边缘接触带上，有浅色碳酸盐岩出露的区域，就有可能找到白色大理岩，特别是岩体多次侵入的地段，矿石质量会更好。

5 结论

(1)水井山矿区大理石矿床矿石中，影响装饰性能的金属矿物含量不高，对石材的影响较小。其物理性能优良；放射水平极低；完整性较好；荒料率较高；矿体深部的节理裂隙密度变化不大，是优质的饰面石材矿。

(2)本矿石材品种属“贺州白”系列，根据矿石类型分为三个石材品种，分别是：“云团白”(岩性为白色、灰白色含暗色团块中粒大理岩)、“红线白”(岩性为白色、灰白色含铁质红色色线中粒大理岩)和“雪花白”(岩性为白色中细粒大理岩)。

(3)该区大理石矿床主要是由于姑婆山复式花岗岩体形成过程中多次岩浆侵入使浅色碳酸盐岩经热接触变质作用发生重结晶而形成。找矿标志是花岗岩体的边缘接触带上，有浅色碳酸盐岩出露的区域。

[注 释]

①潘威武,唐汉林,仲文斌,宾树毅.中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队.2017.广西贺州市平桂区水井山矿区饰面用大理石矿补充勘查报告[R].

[附中文参考文献]

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