武穴大坝龙家大湾矿区建筑用花岗岩矿成矿背景研究

李文杰，蔡长发，魏任行，邵泽坤

（ 建材广州工程勘测院有限公司, 广东广州 510000； 2.广东省地质工程公司， 广东广州 510000）

在矿产资源日益紧张的情况下，为了进一步保证矿产资源的开采质量和矿山勘查的准确性合理性，必须在矿山开采前进行相应的技术勘查及必要的成矿背景了解。武穴大坝龙家大湾建筑花岗岩矿区地质调查始于五十年代初期，自1950年起，多家地勘单位和地质服务机构相继开展了区域地质调查、地质普查等工作，矿山企业为武穴市余川大坝石材厂。该矿自2006年开采，为民营企业，矿区内已形成了一个采石场（坑），采坑面积达16709m2，矿区主要为建筑用花岗岩矿,产品以生产建筑用花岗岩矿原料为主，产品主要为寸口石、分口石、瓜米石、石屑。自建厂以来，矿山早期开采回采率、损失率不详，产品生产成本和销售价格在不同时期不尽相同，建筑用花岗岩最低不足10元/吨，最高达45元/吨。产品综合利用率早期较低，后期较高，可达95%左右。武穴市大坝龙家大湾矿区建筑用花岗岩矿采坑面积达16709m2，采坑的底板标高在海拔+101m左右，采坑边坡高3m～61m不等，最高61m左右,边坡角一般40°～70°，局部达75°。对于这样的露天开采简易矿山来说，对其成矿背景的了解是很有必要的，对以后开采勘察技术方案的实施有一定的指导性意义，根据不同的成矿条件地层构造条件可以采取不同的开采方式以及作出适合开采防护措施，比如岩性的不同就会影响到打钻打桩的岩体稳定性，地层构造岩浆岩条件是控矿的必要条件，对矿体储量计算以及开采会有一个指导性的意义。

1 矿区位置及交通

矿区位于武穴市北东45°方向约33km处，行政上隶属武穴市余川镇大坝村管辖，矿区中心位置地理坐标：东径115°40'50＂，北纬30°07'23＂，平面直角坐标：X3334505,Y39372754，矿区距原“黄（梅）—标（云岗）“二级公路约0.1km，距现“黄（梅）—标（云岗）“二级公路约10.0km，距供电网（余川镇）直线距离不足8Km，距最近水源地（北东侧荆竹水渠）直距0.30km～0.5km,水电资源丰富,交通十分便利。

2 以往地质工作概况

矿区地质调查始于五十年代初期，自1950年起，多家地勘单位和地质服务机构相继开展了区域地质调查、地质普查等工作，积累了较多的地质矿产资料，具体情况见表1。

表1 龙家大湾矿区以往工作概况

3 成矿地质背景分析

3.1 区域地质背景

秦岭—桐柏—大别复合造山带［1］（以下称为秦岭大别造山带）属于中国中央造山带的一部分，由华北克拉通与扬子克拉通汇聚形成。西接祁连与昆仑造山带，东邻苏鲁造山带，是研究大陆碰撞造山过程的热点地区之一。自元古代至早中生代华北克拉通与扬子克拉通块体［4］之间发生了一系列碰撞造山运动，形成了秦岭大别造山带这一内陆造山带，期间发生了多期次板块俯冲与碰撞，构造运动复杂，南北板块陆陆碰撞始于晚二叠世至早三叠世的大别造山带［2-3］，并发生大陆深俯冲，后经多次拆离／折返作用形成了大别高压与超高压变质岩带，而秦岭造山带经历了勉略洋的洋壳俯冲与洋盆闭合，以及洋盆闭合后的陆陆碰撞，期间伴随构造演化发生了多期次强烈的岩浆作用，形成了广泛分布于南秦岭的中生代花岗质岩石成矿区褶皱系南秦岭褶皱带桐柏一大别中间隆起带大别山复背斜浠水褶皱束之黄金堂单斜构造中，区域地质构造情况比较复杂。地层遭受强烈的风化剥蚀作用，致使原来面目难以辨认，现将区域构造、地层、岩浆岩及矿产情况简述如下：

（1）区域地层：区域地层属南秦岭—大别山地层区之桐柏—大别山地层分区。出露有［10］早元古代大别山岩群、中元古代红安岩群、中—晚元古代武当岩群、晚白垩世—早第三纪公安寨组及第四纪松散堆积物。

（2）区域岩浆岩：大面积出露的花岗岩是窥视地壳深部的窗口，对探索地壳深部物质组成和地球动力学环境具有重要的指示意义［5］。花岗岩浆活动又是大陆地壳生长和重循环的一种主要方式，对探索大陆地壳生长具有不可替代的作用，新元古代花岗岩［6］(659Ma～958Ma)主要出露于北秦岭、陡岭及汉南—勉略地区，主要岩石类型包括片麻状花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩。早古生代花岗岩是秦岭花岗岩的主体(420Ma～500Ma)，沿秦岭与华北板块的主缝合带—商丹断裂带(尤其是其北缘)分布。主要岩石类型包括二长花岗岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩。晚古生代花岗岩分布零星，目前所知仅出露于西秦岭东部，如西坝岩体(285Ma)等。中生代印支期花岗岩(188Ma～222Ma)十分发育，集中分布在商丹断裂带两侧、商州以西的西秦岭地区，主要岩石类型包括二长花岗岩、花岗闪长岩和环斑结构花岗岩［19］。区域侵入岩极为发育，形成时代为早元古代、古生代、中生代。

（3）区域构造：矿区区域构造位置位于桐柏—大别造山带东段南坡，扬子板块与华北板块之汇聚处，地质构造复杂［7］，总体显示出逆冲推覆与构造岩片叠置的基本构造格局，辅以岩浆再造及脆性改造形成的条块网络构造。依所区域边界条件、构造层次、变形条件及构造样式不同［8］，可将区域构造划分为四个构造区（带）：①四望山逆冲推覆—褶皱构造带（Ⅰ）；②荆竹水库走滑剪切构造带（Ⅱ）；③梅川侵入岩区（Ⅲ）；④中新生代盆地构造（Ⅳ）

（4）区域矿产：区域变质矿产和内生金属矿产较为普遍，但一般规模较小，目前己知的非金属矿产有：①产于第四系的有砖瓦用粘土和侵入岩体中的砖瓦用砂岩、片岩及片麻岩矿产。②产于红安群七角山组地层中的钾磷矿。③产于红安群七角山组地层中的花岗岩矿。④产于梅川岩体中的建筑石科用碎石。⑤产于红安群七角山组下段地层中的金红石矿。⑥产于梅川岩体中的脉石英矿。

3.2 矿区地质背景概况

（1）地层

矿区内出露地层单一，仅见少量新生界第四系(Q4al)冲积层，分布在矿区的北西部及龙家大湾周边，为全新统冲积层，由粉土、砂土、砾石等组成，厚度0.5m～0.3m。

（2）构造

矿区位于秦岭褶皱系南秦岭褶皱带桐柏-大别中间隆起带大别山复背斜［8,11］浠水褶皱束之黄金堂单斜构造中，地处“襄（樊）-广（济）”断裂带之北东部位，区域山构造比较发育，总体构造线为北西至南东向。

矿区内见有一列断裂构造，编号为F1，走向北西330°～340°，倾向60°～70°，倾角45°～65°。断裂构造区域大于3km，区内长度260m，宽20～30m，节理裂隙发育，岩石破碎，硅化、绿泥石化、高岭石化、钾化较强。

（3）岩浆岩

矿区内出露的岩浆岩均为晋宁期田家寨［9］片麻状二长花岗岩（ηγ2），岩体呈肉红色、灰红色，花岗变晶结构、片麻状构造，主要矿物组份为：钾长石28%，风化后灰褐色、黄褐色，斜长石35%，石英25%；次要矿物黑云母2%，绿化石2%，微量副矿物磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿、褐帘石及金红石等，片麻理产状一般为330°～350°∠65°～70°，该岩体为本次研究的主要对象（矿体）。

3.3 矿床特征

建筑用花岗岩矿由晋宁期田家寨片麻状二长花岗岩组成，分布在整个矿区，共圈定了建筑用花岗岩矿体1个，花岗岩为岩浆岩型矿床。

3.4 矿体特征

矿区矿体由晋宁期田家寨片麻状二长花岗岩组成。通过近一年多开采的采坑揭露，矿体规模没变化，其岩性主要为片麻状二长花岗岩，平面上呈不规则四边形，北西南东宽132m～160m，北东-南西长170m～275m，面积0.0384km2，开采标高+195m～+100m

3.5 矿石质量

（1）矿石物质成分及结构构造

矿石矿物成份：矿石矿物为钾长石28%，风化后灰褐色、黄褐色，斜长石35%，石英25%；次要矿物黑云母2%，绿化石2%，微量副矿物磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿、褐帘石及金红石。

矿石结构构造：矿石主要为中细粒花岗变晶结构，块状构造，片麻状构造，其中奥～中长石呈阗自形至他形粒状，粒径0.2mm～1.5mm，表面具绢云母化，条纹长石呈半自形粒状，粒径0.4mm～2.4mm，石英为他形粒状，粒径0.2mm～1.2mm；黑云母呈鳞片状，具绿泥石化。局部矿石经动力变质发行后为压碎结构、变作粗糜棱结构，眼球状片麻状构造。

（2）矿石化学特征

矿石主要化学成分及含量：SiO2（72.65%），Al2O3（13.6%），TiO2（0.26%），Fe2O3（0.82%），FeO（1.13%），MgO（0.64%），CaO（1.14%），Na2O（3.43%），K2O（4.60%），P2O5（0.059%），H2O（0.38%），CO2（1.6%）。

（3）矿石的物性特征

矿区矿产品主要为建筑用石，帮对矿石品位要求是以物性指标为主，依据《岩石力学性质经验值统计表》确定，测区矿石（新鲜岩石）主要特征变化为：①比重0.263T/m3～2.85T/m3；②容量2.60T/m3～2.80T/m3；③孔隙度0.04%～2.4%；④吸水率0.10%～0.70%；⑤饱和系数0.55；⑥强度指标：抗压度120Mpa～180Mpa，抗拉强度3.4Mpa～5.5Mpa，抗弯强度10Mpa～15Mpa，抗剪强度9.0Mpa～12.0MPa，抗挠强度8.5Mpa～15.0MPa；⑦似内磨擦角75°～87°；⑧岩石容许耐压力10kg/cm2～15kg/cm2。

（4）矿石风化特征

根据地表采坑揭露情况，近地表矿体风化裂隙发育，裂隙最密为4条/m，一般为1～3条/m，矿体风化层厚度5m～8m。

4 结论

武穴龙家大弯建筑用花岗岩矿区位于秦岭褶皱带桐柏一大别中间隆起带大别山复背斜浠水褶皱束之黄金堂单斜构造中，区域地质构造情况比较复杂。地层遭受强烈的风化剥蚀作用，成矿背景及控矿条件极为复杂，主要岩体矿体产于襄阳广济梅川岩体中，矿区多为非金属矿，位于四望山逆冲推覆—褶皱构造带、荆竹水库走滑剪切构造带等构造单元，矿石品位分布不均，富矿区与贫矿区差异较大，矿石特点极为鲜明，种类繁多，属于典型的岩浆岩矿床即建筑用花岗岩矿床。