贺州市平桂区高乐大理岩矿地质特征分析

魏小昭，李 志

(1.广西贺州市矿业投资集团有限公司，广西 贺州 542800；2.广东省地球物理探矿大队，广东 广州 510800)

大理岩凭借优异独特的物化性质，已经成为应用最广的非金属矿物材料之一。我国拥有丰富且优质的大理岩资源以及广阔的消费市场，特别是在中国一东盟自由贸易区建设的推动下，我国与东盟国家石材贸易发展前景广阔。贺州市作为广西碳酸钙石材产业发展的先行区，正进一步打造我国与东盟石材合作的权威展会和窗口。贺州位于南岭成矿带南西缘，在平桂区望高镇至黄田镇之间分布着大量的大理石矿山及加工企业[1]，石材—碳酸钙产业已成为贺州市的经济支柱。本文通过对高乐大理岩矿地质特征、矿石质量、加工技术等进行分析研究[2]，为矿山后续的开发利用提供依据。

1 成矿地质背景

研究区位于贺州市平桂区，区域大地构造属南华活动带的赣湘粤拗陷带中，矿区所处位置为大瑶山陆缘沉降带，位于姑婆山花岗岩体南端接触带上(图1)。区内北部为岩浆岩，南部为沉积岩，接触带上矿化(大理岩化)较为明显，变形变质与岩浆活动较为强烈。

图1 区域地质图(据文献 [2] 修改)

区域内出露地层主要有泥盆系、石炭系、三叠系、侏罗系、古近系—新近系和第四系[3-4]，中、上泥盆统主要分布于姑婆山花岗岩体的西面，地层为信都组、唐家湾组、桂林组、东村组、额头村组；石炭系主要分布于钟山向斜核部，侏罗系和古近系—新近系分别见于西湾向斜和洞心向斜，古近系—新近系为邕宁群，第四系全新统和更新统主要分布在研究区南部贺州市城区一带。

区域构造较复杂，北西、北东、南北、东西等方向的构造带均有发育，并多交织在一起，组成区内复杂的构造格架。其中北西向构造带几乎贯穿本区域，主断裂走向330°，倾向南西，长度约15.5km，主断裂旁次生断裂发育，南面分布着数条次生断裂与北东向断裂交汇呈网状；北东向构造带走向40°，倾向南东，断裂长度均大于5km，且所有断裂都延伸至姑婆山花岗岩岩体中；南北向构造带长度基本在5km 左右，东西向构造带长度3 ～5km 不等。

区域岩浆活动总体强烈，以中酸性岩浆侵入为主，主要分布于矿区北东部的中晚侏罗世及白垩世姑婆山花岗岩体。岩体接触变质作用十分强烈[5-6]，而与成矿关系最密切是矽卡岩化和大理石化，主要表现为中、上泥盆统较纯的碳酸盐岩发生热变质作用，形成了姑婆山南西接触带上广泛发育的大理石化带，属于南岭地区重要成矿区，构成了广西乃至华南地区占有重要地位的重质碳酸钙与饰面石材资源基地[7]。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区内出露地层为上泥盆统桂林组(D3g)以及第四系全新统(Qh)(图2)。上泥盆统桂林组地层基本覆盖整个矿区，岩层总体呈NW 向展布，倾向160°～250°，倾角为20°～30°；出露长 度约1500m，宽度约1300m，厚度245 ～550m。岩性主要为灰色—灰白—白色大理岩，局部夹灰黑色大理岩，细—中粗粒变晶结构，块状构造。由于矿物重结晶作用，原始层理已基本消失，除少部分仍保留原始层理外，其余均为缝合线构造。该层为重质碳酸钙用大理岩及饰面用大理岩的主要含矿层位。

图2 矿区地质图

第四系全新统：零星分布于矿区内平缓低洼地带，有坡积层、残积层和人工堆积层。主要成分为粘土和亚粘土及矿山开采过程中产生的废石、废料、石粉堆积体等，厚度一般0 ～3.0m。

2.2 矿区构造

矿区位于西湾向斜北东翼，区内构造发育较为简单，为一单斜构造，岩层倾向160°～250°，倾角为20°～30°。未发现具规模的断层，受区域构造的影响，区内发育北东向及北西向两组节理，但分布不均；顺层节理较发育，影响了岩石的完整性。

2.3 矿区岩浆岩

矿区范围内未见岩浆岩大面积出露，仅在中部以及北部发育花岗斑岩脉，呈近东西向穿插于大理岩地层中。北部花岗斑岩脉贯穿整个矿区，区内长约550m，宽约10m，产状340°～350°∠65°～85°；中部花岗斑岩脉规模较小，出露长度约500m，厚度约2 ～5m，倾向335°～350°，倾角70°～85°，深部有分叉现象 ；岩脉呈侵入接触，与大理岩界线清晰。

2.4 变质作用

矿区内岩石全部变质为大理岩，原岩为深灰色中厚层状泥晶灰岩、粒屑微晶灰岩、白云质灰岩[8]，因早白垩世岩浆侵入发生强烈接触变质作用[9]，在接触带附近灰岩变质成大理岩，越靠近岩体，大理岩化具增强趋势，以灰白—白色大理岩为主，具细—中粗粒变晶结构、块状构造。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

本矿床赋存于上泥盆统桂林组中，矿体形态大致呈似层状。根据矿体完整程度分析，在重质碳酸钙用大理岩矿体内(Ⅰ号区域)圈定了能够满足饰面石材开采要求的区域作为“贺州白”石材矿开采区(Ⅱ号区域)。

重质碳酸钙用大理岩矿体：分布区位于矿区北部、西南部、东南角，呈中厚层产出，总体走向北西—南东，倾向160°～250°，倾角为20°～30°。夹层将矿体分为两个矿层(Ⅰ-ZG1、Ⅰ-ZG2)，Ⅰ-ZG1矿层出露于矿区北部及西南部，长约550m，宽20 ～520m，厚度245 ～550m；Ⅰ-ZG2 号矿层出露于矿区南部东南角，长约200m,宽约300m，受矿权范围的影响，Ⅰ-ZG2 号矿层厚度仅50m。

饰面用大理岩矿体：是从重质碳酸钙用大理岩矿体中圈定出来的完整性较高的一部分矿体，分布在矿区南部采区的中部，呈中厚层产出，平面形态上总体呈北东向展布，矿体产状与重钙用大理岩矿一致。矿体长约460m，宽110 ～350m，厚度160 ～270m。

矿体夹石主要为灰色—灰黑色大理岩以及矿区北部灰绿色花岗斑岩岩脉。大理岩夹层在矿区内基本稳定，呈近南北向贯穿于矿区，呈灰—灰黑色，偶见浅灰色条带，细粒自形变晶结构，块状构造。CaO 平均含量54.05%，但白度低于80，不能满足重质碳酸钙用大理岩矿的要求。花岗斑岩脉呈近东西向侵入桂林组地层中，与大理岩界线清晰。

3.2 节理裂隙及荒料率

3.2.1 节理裂隙发育情况

受区域构造影响，矿区内岩层节理裂隙较为发育。饰面石材矿开采区主要发育有北东向和北西向两组裂隙，构成“X”型节理。节理连续性一般，其内有厚1~3mm 的铁泥质物、硅质物等充填，节理线密度为0~3 条/m。虽然节理规模较小，连通性差，但影响了矿体的荒料率及荒料的规格。

3.2.2 荒料率

在矿床内根据节理、裂隙、层理面、色斑、色线不同发育程度，在矿区内选择13 个区域进行荒料率统计，体图解荒料率统计结果见表1。

表1 体图解荒料率测定结果表

通过节理裂隙和体图解荒料率统计结果，确定体图解荒料率大于18%的区域为石材开采区，体图解荒料率平均值为23.00%。根据矿山近三年实际开采统计，平均生产荒料率为24.69%，说明体图解荒料率与生产荒料率基本吻合，体图解荒料率统计值可以指导饰面石材矿山开采规划和设计。

3.3 矿石特征

3.3.1 矿石矿物成分及结构构造

矿石主要由方解石组成，含少量绢云母、高岭石，颜色呈灰白—白色。粒状变晶结构，块状构造为主，条带状、纹层状构造次之。

3.3.2 矿石的化学成分及白度

经基本分析及组合分析统计(表2)，Ⅰ-ZG1 矿体矿石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 含量总平均55.04%，白度平均92.0。矿石质量满足一般重质碳酸钙用大理岩矿工业指标质量要求[13]。

从表2各组分含量及白度变化范围中可以看出，CaO 含量稳定，变化幅度小；MgO 含量与矿石中的白云质含量有关，Fe2O3含量高低与矿石中黄铁矿及沿裂隙充填的铁质细脉有关，A.I.R 含量除受矿石中黄铁矿及裂隙充填物的影响外，还受硅化的控制，硅化强则A.I.R 含量高。

表2 矿石化学组分及白度变化统计表

3.3.3 矿石的物理性能及放射性

在石材Ⅱ-SM 矿体的不同部位采集具代表性物性样品，进行物理性能测试。矿石的水饱和压缩强度59.0 ～78.9MPa，平均64MPa；干燥压缩强度40.1 ～81.8MPa，平均63.7MPa；水饱和弯曲强度平均为9.3MPa，干燥弯曲强度平均为10.6MPa，吸水率平均为0.10%，耐磨性平均为10(1/cm3)，均满足饰面用大理石矿物理性能一般要求。矿石内照射指数IRa为0.03 ～0.04，外照射指数Iγ为0.05，放射性水平低，能够满足A 类装饰装修材料要求，产销与使用范围不受限制。

3.3.4 矿石类型及石材品种

根据矿石结构构造等特征，矿石类型为灰白—白色细—中粗粒大理岩。按工业用途，分为重质碳酸钙用大理岩和饰面石材用大理岩矿。

矿区饰面用大理岩矿只有一种石材品种，为“贺州白”(图3)，矿石主体为灰白色，次为白色，具浅灰色条纹状，条纹疏密不等，密者经加工磨光后为白底具暗纹大理石，疏者经加工磨光后为白色大理石。装饰性能良好，效果显示高雅、大方，是优异的饰面石材品种。

图3 “贺州白”基本样及标准样

4 矿石加工技术性能

研究区矿山生产已多年，目前矿山南部以开采饰面用大理石荒料为主，北部及北西部以生产粉体用块矿为主。饰面用大理岩矿采用绳锯方法分离荒料，荒料加工使用龙门切割机或多片组合切割机进行切割，板材使用金刚石磨盘的多头式连续磨抛机进行粗磨、细磨及抛光，全自动桥式切边机进行裁切，最终生产出各种规格的石材产品。矿区开采的饰面用大理石呈白色、灰色，致密，坚硬，质纯，光泽度高，耐磨性较强，可作建筑板材之用。重质碳酸钙用大理岩矿矿石入选指标为CaO ≥52%、白度≥85。主要加工程序为原料清洗、破碎、ABB 立式干磨辊磨机研磨，再根据市场不同的需求生产出325 目干粉及各种粒级的超细微粉。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 成矿控矿因素

(1)地层、岩性控制控矿。

区内大理岩矿体严格受层位控制，赋存于特定层位桂林组和特定的岩性段灰岩中，大理岩矿的物质成分与原生碳酸盐岩基本相似，而且矿石结构构造也具有继承性和因果关系，区域内矿体多呈厚层状、块状展布，范围较广，规模较大。

(2)岩浆岩控矿。

大理岩矿体产于岩浆岩的外接触带西南部附近约3km 范围内，姑婆山花岗岩体呈岩基侵入于上泥盆统桂林组灰岩中，接触界线呈不规则状，为成矿提供了热源，方解石经热液变质重结晶形成大理岩矿。

5.2 矿床成因

由于构造运动，侵入岩的入侵，原岩(桂林组灰岩)侵入岩热流带来的热力作用下，碳酸盐岩在一定的范围内发生蚀变，距岩体越近，变质程度越高，近花岗岩体的方解石已全部重结晶，使原岩为石灰岩的母岩在热力作用下产生重结晶，形成了大理岩，镜下具粒状变晶结构，属典型的碳酸盐沉积成岩经接触变质作用形成的变成型大理岩矿床。

5.3 找矿标志

大理岩矿体的形成主要由石灰岩经接触热变质重结晶而成，因此，大理岩矿的找矿标志主要为石灰岩与岩浆岩的内接触带。

6 结语

(1)研究区位于姑婆山花岗岩体南端接触带上，矿床均赋存于上泥盆统桂林组中，矿体形态大致呈似层状。重质碳酸钙用大理岩矿石有益组分含量高、白度高，杂质含量低，是上乘的重质碳酸钙原料；饰面用大理岩矿石各项物理性能指标满足饰面石材一般要求，加工技术性能良好，装饰效果显示高雅、大方，是高档饰面石材品种。

(2)矿床成因为原岩(桂林组灰岩)在岩浆作用下，近花岗岩体的方解石全部重结晶，属典型的接触热变质型大理岩矿床，大理岩矿的找矿标志主要为灰岩与岩浆岩的内接触带。

(3)平桂区分布有大量的大理石矿山及加工企业，石材—碳酸钙产业已成为当地的百亿元产业，随着贺州市引进食品药品级碳酸钙、涂料塑料等加工新技术，将不断补齐碳酸钙上下游产业链，大力助推实现千亿元大产业的发展。