曾獻(xiàn)群

(龍巖市大地礦業(yè)發(fā)展服務(wù)有限公司，龍巖，364000)

早白堊世侵入的堿長花崗巖(洪山超單元)，構(gòu)造簡單、成材率高?；◢弾r中含大量的鉀長石，因此巖石呈肉紅色，生產(chǎn)加工的石材被命名為G696“永定紅”，又叫“嘉士紅”、“東方紅”，其顏色鮮艷、花色穩(wěn)定、質(zhì)地堅硬，制作成的板面均勻清晰，適用于各種場所的裝飾裝修，產(chǎn)品熱銷國內(nèi)及韓國、中東、日本、泰國、歐美等國外市場。已成為華東地區(qū)優(yōu)質(zhì)的飾面石材基地。

1 礦區(qū)概述

礦區(qū)位于閩粵邊界的永定縣西部，東部為汀江(棉花灘龍湖水庫)，西南部為廣東梅州松源，北部為上杭縣下都鎮(zhèn)。汀江河將其割離成相對獨(dú)立的小單元，區(qū)內(nèi)人口不多，地質(zhì)環(huán)境敏感性較弱。礦區(qū)屬中低山地貌類型，地形切割較強(qiáng)烈，溝谷縱橫，地形總體呈中部高、東西兩側(cè)低。海拔最高為+1 025 m，最低為+175 m，相對高差850 m，地形坡度一般15°～25°，局部達(dá)30°～35°，呈陡崖狀。地表無較大規(guī)模水系，多條小溪流呈樹枝狀由西往東匯入汀江河龍湖水庫。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

該礦區(qū)位于閩南坳陷胡坊—永定隆起帶南端西南緣，上杭—云霄深大斷裂西南側(cè)，受北西向深大斷裂控制。礦區(qū)東西兩側(cè)外圍主要為震旦紀(jì)—晚泥盆世變質(zhì)巖、石炭紀(jì)—二疊紀(jì)砂巖、泥巖等?？傮w走向為北東，傾向為北西，受北西向構(gòu)造控制，呈北西向條帶狀分布；中部為中生代早侏羅世和早白堊世二期侵入的酸性巖漿巖，形成“地壘”式構(gòu)造特征，地層時代相差久遠(yuǎn)(圖1)。

圖1 永定洪山飾面花崗巖礦區(qū)地質(zhì)資源分布圖及剖面圖Fig.1 The geological and resource distribution map of Hongshan facing granite deposit in Yongding county

礦區(qū)東部外圍構(gòu)造較發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡單，主要見2條北西向和1條近東西向的構(gòu)造，早侏羅世和早白堊世2期酸性巖漿巖沿北西向構(gòu)造侵入。

3 礦體特征

礦區(qū)飾面花崗巖礦體主要為早白堊世(燕山晚期)侵入巖，屬過鋁偏堿性深成巖體，受北西向構(gòu)造控制，呈橢圓狀展布，分布面積約50 km2。以洪山巖體為代表建立的洪山超單元劃分為羅在下(K1Lz)、大山里(K1Ds)、彭古田(K1Pg)和補(bǔ)充期王壽山(K1W)共4個單元， Rb-Sr等時線年齡值為99 Ma，劃屬早白堊世[1]。巖體侵入于早侏羅世峰市超單元(燕山早期)巖體中，二期巖體接觸界線較平直，各期次呈脈動接觸，外接觸帶蝕變不強(qiáng)，內(nèi)接觸帶含不規(guī)則狀的圍巖捕虜體，各單元的分界呈漸變過渡關(guān)系，無明顯界線。礦區(qū)石材顏色鮮艷，花色穩(wěn)定，質(zhì)地堅硬,構(gòu)造簡單，成材率高，為優(yōu)質(zhì)的飾面石材。

東南部為早侏羅世侵入巖，為淺灰、灰白色，含斑或似斑狀中?；◢徑Y(jié)構(gòu)。因成色和材質(zhì)較差，不宜作飾面石材用。西部系老地層，北部為上杭轄區(qū)，系同一巖體。

3.1 巖性特征

礦區(qū)中部巖體為彭古田和王壽山單元，東西兩側(cè)為大山里單元，巖性以淺肉紅色中粗?；◢弾r為主。其中，王壽山單元含黑云母稍多，邊緣相為細(xì)粒黑云母花崗巖；彭古田單元含鉀長石稍多，局部為鉀長花崗巖；大山里單元斑晶粒徑較粗，以含斑中粗粒花崗巖為主。3個巖石單元礦石呈中粒-中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，晶洞構(gòu)造，斑晶粒徑1～4 mm，含量8%～15%，基質(zhì)粒徑約0.5～1 mm。晶洞分布極不均勻，含量一般在2%～4%，多分布于后期脈巖或色線發(fā)育地帶，晶洞大小不一，小者直徑2～3 cm，大者為20 cm以上。其內(nèi)往往被石英晶簇充填，礦物成分中鉀長石含量39%～57%，斜長石含量15%～27%，石英含量25%～30%，黑云母含量3%～6%。

何家寨、黑云寨和王壽山礦段采場中均見圍巖捕虜體，總體呈淺灰綠色，礦物成分復(fù)雜，呈串珠狀鑲嵌于近地表半風(fēng)化花崗巖中。捕虜體呈不規(guī)則的橢圓狀，長軸2～5 m，短軸1～1.5 m，系邊緣相侵入巖的典型特征(照片1)。

現(xiàn)有采場中巖體大多為彭古田和王壽山單元，產(chǎn)品以肉紅色“中花”石材為主，占70%以上，少量屬“粗花”和“細(xì)花” 石材。

照片1 洪山飾面花崗巖圍巖捕虜體Photo.1 The surrounding rock xenoliths of Hongshan facing granite

3.2 礦體形態(tài)及規(guī)模

該區(qū)飾面石材礦體即為洪山超單元中新鮮的堿長花崗巖體，規(guī)模巨大，分布范圍大，呈巖基狀產(chǎn)出。礦區(qū)構(gòu)造較簡單，構(gòu)造裂隙不甚發(fā)育，以球形風(fēng)化為典型特征。礦體頂板形態(tài)隨地形起伏變化，頂部為覆蓋殘坡積層和強(qiáng)風(fēng)化層，山頂及山脊的覆蓋層厚度較薄，一般為5～8 m，局部地區(qū)基巖裸露；山腳及緩坡地帶一般為10～20 m，局部超過25 m，由花崗巖強(qiáng)風(fēng)化產(chǎn)生的含礫砂質(zhì)粘土組成。覆蓋層下部為半風(fēng)化-微風(fēng)化花崗巖，也是裂隙密集發(fā)育帶，基本保留了原巖的結(jié)構(gòu)，厚度較穩(wěn)定，一般為15～20 m。由于長石類礦物風(fēng)化后強(qiáng)度極大降低，影響石材質(zhì)量，礦山開采時隨覆蓋層一并剝離，剝離層總厚度一般為35～45 m，風(fēng)化層下即為飾面石材礦體，見礦區(qū)典型剖面圖(圖2)。

圖2 永定洪山飾面花崗巖礦區(qū)典型剖面圖Fig.2 The typical section map of Hongshan facing granite deposit in Yongding county

3.3 巖石裂隙特征

巖石裂隙的性質(zhì)、規(guī)模及密度直接影響到飾面花崗巖的荒料率和成材率。受構(gòu)造活動及風(fēng)化作用共同影響，巖體內(nèi)主要發(fā)育風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙2類。裂隙的發(fā)育深度一般30～40 m，深部巖體風(fēng)化裂隙不發(fā)育，屬典型的球形風(fēng)化類型，裂隙發(fā)育程度總體較弱。

風(fēng)化裂隙：近地表巖石的風(fēng)化裂隙極為發(fā)育，主要為巖體表層風(fēng)化剝蝕、卸載回彈形成的卸荷裂隙。特點(diǎn)是裂隙面大致和風(fēng)化剝蝕界面平行，產(chǎn)狀較緩，傾角一般小于35°，裂面不平直，其密度由地表往深部迅速降低。裂隙發(fā)育帶深淺不一，一般為15～20 m。巖石往往被切割成碎塊狀、碎裂狀，荒料率和成材率低。

構(gòu)造裂隙：受區(qū)域構(gòu)造影響，構(gòu)造裂隙主要發(fā)育有走向近南北和近東西2組，產(chǎn)狀分別為走向350°～5°，傾角60°～70°和走向40°～60°，傾角70°～80°，空間上呈“X”型展布。該裂隙傾角較陡，裂隙面平直、閉合，寬度一般小于2 cm，發(fā)育深度一般30～50 m，密度總體較稀疏，裂隙間距一般2.0～10.0 m，僅在構(gòu)造帶附近較密集，往往成束出現(xiàn)。

3.4 礦石質(zhì)量

3.4.1 礦石的色線和色斑

礦石中少見色線(帶)和色斑(塊)，但于構(gòu)造裂隙密集帶往往成群成束出現(xiàn)，每米可見2～3條，產(chǎn)狀與構(gòu)造裂隙基本相同。按顏色分類成淺色、深色2類，淺色的色線由酸性斑巖、石英脈構(gòu)成；深色為基性巖脈、捕虜體構(gòu)成。一般長2～10 m，寬0.5～20 cm。野外少見硫化物侵染體，構(gòu)造帶附近偶見黃鐵礦細(xì)脈，長3.0～5.0 m，寬0.5～2.0 cm，色線、色斑的出現(xiàn)既影響礦體的荒料率又降低了石板材品質(zhì)。

3.4.2 荒料率

荒料率取決于節(jié)理裂隙發(fā)育程度，是評價飾面石材成材性能的重要指標(biāo)，決定了礦山的開采價值。該礦區(qū)巖體以球形風(fēng)化為典型特征，節(jié)理裂隙發(fā)育程度總體較弱，近地表巖石的節(jié)理裂隙成束出現(xiàn)，以風(fēng)化裂隙為主，巖石較破碎，往深度裂隙發(fā)育程度由強(qiáng)變?nèi)?。采場調(diào)查統(tǒng)計表明，開采深度0～20 m為殘坡積及強(qiáng)風(fēng)化層；20～40 m為節(jié)理裂隙發(fā)育帶，荒料率低于8%，不可采；40～60 m荒料率10%～15%；60～80 m荒料率15%～20%；80～100 m荒料率20%～25%；大于100 m荒料率為30%以上。目前礦山的開采深度多為50～80 m，荒料率為15%～20%，平均為17%。隨著開采深度的深入，荒料率將逐步提高。

3.4.3 礦石的物理力學(xué)性能

不同單元礦石的物理力學(xué)性能變化不大，各項指標(biāo)分別為：孔隙率2.11%～2.58%，平均2.17%；吸水率0.28%～0.54%，平均0.46%；干燥抗壓強(qiáng)度96.60～191.70 MPa，平均126.54 MPa；干燥抗折強(qiáng)度10.40～13.68 MPa，平均12.42 MPa；干燥抗拉強(qiáng)度6.33～8.78 MPa，平均7.53 MPa；光澤度91～95，平均92.9；硬度91.0～96.5，平均93.03；磨耗量0.72～0.95 g/cm2，平均0.82 g/cm2。不同單元礦石的物理力學(xué)性能的各項指標(biāo)能夠滿足飾面石材質(zhì)量要求，但近地表巖石中的長石類礦物風(fēng)化后，抗壓、抗折和抗拉強(qiáng)度極大降低，影響石材質(zhì)量。

3.4.4 放射性濃度

各采場工作面的放射性照射量率(伽馬)普遍較低，一般為34～40 γ，單點(diǎn)最高可達(dá)到46 γ，未發(fā)現(xiàn)伽馬異?；蚱邎觥７派湫院怂乇然疃葴y試結(jié)果：鐳(Ra-226)34.96 Bq/kg，釷(Th-232)80.31 Bq/kg，鉀(K-40)1 073.46 Bq/kg，內(nèi)照射指數(shù)(Ira)為0.17，外照射指數(shù)(Ir)為0.66。鐳當(dāng)量濃度CeRa和CRa達(dá)到了國標(biāo)A類裝飾材料要求，產(chǎn)銷與使用范圍不受限制。

3.5 礦石的加工性能

將礦體中裂隙發(fā)育的廢石剔除后切割成各種規(guī)格的荒料，送至當(dāng)?shù)丶庸S切割成厚2.5～4.0 cm的毛坯料，經(jīng)打磨、拋光后即為飾面板材，板材率可達(dá)25～35 m2/m3。多年生產(chǎn)經(jīng)驗表明該礦石致密堅硬、磨耗量小、花色均勻穩(wěn)定，工藝流程簡單，加工成本較低，礦石加工技術(shù)性能較好。

3.6 板材加工的尾渣(石粉)化學(xué)成分

飾面石材打磨、拋光過程中有大量的石粉產(chǎn)生，石粉呈細(xì)粒粉末狀，一部分被風(fēng)機(jī)鼓動后隨風(fēng)飛揚(yáng)，大部分隨冷卻水流出，使溪流呈乳白色，并呈固體狀沉淀于河床中，是飾面石材加工過程中主要的環(huán)境問題之一。

石粉化學(xué)成分測試成果表明SiO2為68.31%～71.03%、Al2O3為14.25%～16.68%、(K2O+ Na2O)為7.27%～8.91%，具有一定的再利用價值。

4 開發(fā)利用現(xiàn)狀

礦區(qū)已設(shè)置采礦權(quán)25個，采場60個，均采用露天臺階式開采，由于石材礦體埋藏較深，覆蓋層按合理邊坡角放坡剝離至新鮮基巖面后，以坑采方式開采深部礦體，形成3個或4個近直立的深坑。采坑底面積為0.2×104～0.4×104m2，坑深為50～80 m。2013年開采荒料量約32×104m3，生產(chǎn)面石材毛坯料約800×104m2，實現(xiàn)礦業(yè)產(chǎn)值約4.0億元。

礦山采用電鋸切割法開采荒料，首先對新鮮花崗巖礦體進(jìn)行場地整平，在平整的采場內(nèi)敷設(shè)間距0.75 m的平行軌道；在軌道上安裝圓盤板材切割機(jī)進(jìn)行交替切割，切割深度為1.25 m，寬度為0.75 m；完成切割后，在礦體底部鑿一排小眼，打入鐵楔，把毛坯料從巖體中分離出來；再根據(jù)毛坯料規(guī)格要求及節(jié)理裂隙的情況進(jìn)行裁切，一般裁切長度為2.0 m、2.5 m或4.0 m，荒料塊度一般為1.9 m3、2.3 m3和3.8 m3(圖3)。該采礦方法鋸縫小、廢料少，極大提高資源利用率，減少油料燃燒和荒料排放帶來的環(huán)境污染，系目前國內(nèi)外最為先進(jìn)的采礦方法之一。

由于礦體埋藏較深，開采時將產(chǎn)生大量的廢土、棄渣，同時還產(chǎn)生大量的小塊料，多數(shù)礦山就地排放，對生態(tài)環(huán)境造成一定破壞。

圖3 洪山飾面石材礦山開采方法示意圖 Fig.3 The sketch map of mining metheod of Hongshan facing granite deposit in Yongding county

5 礦區(qū)資源量估算

根據(jù)礦區(qū)地形(地貌)、礦體貯存形態(tài)及規(guī)模，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，洪山圩至下逕地形低洼處小溪流兩側(cè)村莊、人口密集，同時規(guī)劃建設(shè)省際公路，故規(guī)劃道路兩側(cè)各500 m作為禁采區(qū)，不估算資源量。規(guī)劃道路將礦區(qū)劃分為南、北2個區(qū)塊，南部王壽山已列為國家級森林自然保護(hù)區(qū)，暫不能開采。故劃分何家寨(北部)、黑云寨(西南部)、王壽山(東南部)和大山里(南部)共4個礦段以洪山超單元堿長花崗巖作為資源量估算對象。以最低侵蝕基準(zhǔn)面作為最低估算標(biāo)高，即+200 m水平以上，地表剝離總厚度按40 m計算，以A剖面線為中心，按北西向1.0 km間距圖切剖面8條，采用平行斷面法估算資源量(表1)。

估算全礦區(qū)飾面花崗巖資源量92.41×109m3，開采動用0.038 6×109m3，扣除暫不能開發(fā)利用的王壽山礦段，實際保有資源量46.84×109m3，荒料率按20%計算，可生產(chǎn)荒料約9.0×109m3左右，達(dá)到大型-特大型規(guī)模。

剝離厚度平均按40.0 m計算，扣除暫不能開發(fā)利用的王壽山礦段后，剝離總量為11.97×10-9m3，剝采比為0.255∶1，適宜露天開采。

表1 永定縣洪山飾面花崗巖礦區(qū)資源量估算

6 開發(fā)利用探討

(1)礦山目前開采規(guī)模普遍較小，造成“多、小、散、亂”的開采格局。應(yīng)開展資源勘查，在查明資源狀況的基礎(chǔ)上，科學(xué)、合理地編制礦區(qū)開采規(guī)劃，實現(xiàn)“統(tǒng)一規(guī)劃、科學(xué)設(shè)計、規(guī)模開采”。

(2)礦山開采必然產(chǎn)生大量的廢土、棄渣，須選擇合理地段建設(shè)排土場，科學(xué)、規(guī)范堆土、排渣。渣(土)場坡面進(jìn)行綠化，并于前緣修筑擋土墻和沉淀池，防止山洪夾帶大量泥、沙直接排入汀江。制定嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，規(guī)范開采行為，實現(xiàn)“紅色礦山、綠色開采”。

(3)礦石裁切時將產(chǎn)生大量的小塊料，材質(zhì)與石材礦體基本相同。應(yīng)拓寬資源利用渠道，推廣小塊料開發(fā)應(yīng)用工藝，如加工成觀賞石雕、石柱等石材工藝品。廢棄石料加工成片石、碎石等建筑用石料，高效利用礦產(chǎn)資源。

(4)礦體及其頂、底板均屬穩(wěn)固類巖體，裂隙不發(fā)育。開采技術(shù)條件宜于空場采礦法采準(zhǔn)、切割等礦房的設(shè)計與布置?？蛇M(jìn)行地下開采試點(diǎn)，以減少地表剝離，減輕礦山開采對生態(tài)環(huán)境的破壞。

(5)板材加工過程中將產(chǎn)生大量的石粉，污染大氣和水體，應(yīng)設(shè)立板材集中加工區(qū)，將分散設(shè)立的加工廠集中于區(qū)內(nèi)，改進(jìn)板材加工工藝。加工區(qū)下游建設(shè)沉淀池，將沉淀后的石粉采取技術(shù)措施，分別提取SiO2、Al2O3和(K2O+ Na2O)等有用成分作為工業(yè)原料，變廢為寶，減少廢物排放，有效保護(hù)環(huán)境。

1 地礦部福建地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.福建省地質(zhì)圖1∶50萬說明書.福州：福建省地質(zhì)出版社，1998.