李博文，田 賀，李艷杰，王 政，王立考，王志剛

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071000)

石榴子石作為鋁硅酸鹽礦物，在自然界中有多種類質(zhì)同象系列礦物。特別是鐵鋁榴石，硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕性強(qiáng)，被廣泛用于研磨材料如研磨光學(xué)儀器、電子元件、玻璃和陶瓷制品，拋光軟金屬制作的零件，清潔機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備表面的油污，磨削打光木器家具、橡膠、皮革、塑料等產(chǎn)品。用于建筑機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路防滑路面和制造高鐵水泥及噴砂、過濾等行業(yè)。

河北省邢臺(tái)市西部山區(qū)的石榴子石礦產(chǎn)資源豐富，礦石含礦率也較高，已有多家采選廠，主要加工8～320目各種規(guī)格的礦砂，供國(guó)內(nèi)用作研磨材料，部分產(chǎn)品出口日本。用于建造高速公路和飛機(jī)跑道、停車場(chǎng)等，超細(xì)目礦砂及其系列產(chǎn)品已成為礦砂市場(chǎng)的搶手貨。已有礦山外圍工作程度低，僅在堯字溝一帶進(jìn)行過普查工作。為了摸清岳溝一帶地質(zhì)條件，本文通過填圖、探槽、取樣等工作，并結(jié)合相關(guān)地質(zhì)調(diào)查成果，對(duì)該礦區(qū)礦床地質(zhì)特征及開采技術(shù)條件進(jìn)行分析，為后期礦山開采提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域所處一級(jí)大地構(gòu)造單元為柴達(dá)木—華北板塊，二級(jí)構(gòu)造單元為華北陸塊，三級(jí)構(gòu)造單元為冀西—冀南微陸塊，四級(jí)構(gòu)造單元為白岸—衡水構(gòu)造帶及冀南斷塊[1](圖1)，主要出露有太古界贊皇群、元古界長(zhǎng)城系、古生界寒武系、奧陶系、新生界第四系[2]。其中太古界贊皇群放甲鋪組下段為石榴子石礦賦存層位。

圖1 大地構(gòu)造單元圖

區(qū)域構(gòu)造主要以斷裂為主，未發(fā)現(xiàn)較大的褶皺，僅在局部見有次級(jí)小褶皺。斷裂以北西、北北西向和北東向兩組較發(fā)育，局部偶見橫向斷裂。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)不強(qiáng)烈，僅見細(xì)小巖脈出露。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露地層主要為太古界贊皇群放甲鋪組中段(Arf2)、下段(Arf1)及第四系(圖2)。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

放甲鋪組下段(Arf1)近南北向分布于礦區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)，出露不全，僅為上部巖層。巖性為二長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、含石榴斜長(zhǎng)角閃巖、石榴斜長(zhǎng)角閃巖、含石榴黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、石榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖。局部見藍(lán)晶石。其中斜長(zhǎng)角閃巖為一巨大牛角狀透鏡體，內(nèi)普遍含石榴子石，呈南北向分布于放甲鋪組下段地層中。北部尖滅于黑垴村村北，南部經(jīng)衛(wèi)魯藍(lán)晶石礦、堯子溝石榴子石礦延伸至圖幅以外的東寺、小河一帶。下段巖層厚度＞1 000m。

放甲鋪組中段(Arf2)分布于圖幅西北角。巖性主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖和含角閃黑云斜長(zhǎng)片麻巖，夾花崗片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖。

第四系全新統(tǒng)主要分布在沖溝及山腳下。上部為黃色黃土狀亞粘土、亞砂土，河床內(nèi)為中細(xì)砂。中下部為中粗砂、粗砂、礫石。底部為灰黑色亞粘土。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造及巖漿巖

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，巖層均呈單斜產(chǎn)出。巖層傾向245～292°，傾角31～49°。區(qū)內(nèi)偶爾可見小型揉褶，未見斷裂等其他構(gòu)造。未見巖漿巖出露。

3 礦床特征

3.1 礦體形態(tài)及規(guī)模

礦體賦存于太古界贊皇群放甲鋪組下段(Arf1)地層中，含礦層巖性為石榴斜長(zhǎng)角閃巖、石榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖，巖層穩(wěn)定性好，走向、傾向變化不大[2]。礦區(qū)內(nèi)共圈定礦體10個(gè)(表1)，各礦體呈似層狀、透鏡狀，產(chǎn)狀260～285°∠38～45°，走向多為近南北向，局部略有彎曲，K4、K6、K10走向北東—南西向。礦體走向延伸最長(zhǎng)的是K6，為1 555m，最短的是K1，為194m。礦體平均厚度最大的是K1，為23.75m，平均厚度最小的是K4，為4.46m。K5、K7、K8、K9礦體的礦石類型為石榴斜長(zhǎng)角閃巖型，平均含礦率12.25%～16.48%；K1、K2、K3、K4、K6、K10為石榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖型，平均含礦率12.11%～14.37%。礦體圍巖為斜長(zhǎng)角閃巖、含石榴斜長(zhǎng)角閃巖，圍巖與礦體巖性一致，為含石榴斜長(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)角閃巖，只是石榴子石含量偏低(＜10%)，礦體與圍巖呈漸變關(guān)系。

表1 岳溝石榴子石礦區(qū)礦體特征一覽表

3.2 礦石類型

礦石自然類型有石榴斜長(zhǎng)角閃巖型和石榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖型兩種類型(圖3)。

圖3 石榴子石礦自然類型

石榴斜長(zhǎng)角閃巖型：巖石呈灰紅、黑紅色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分有斜長(zhǎng)石20%～40%，他形粒狀，粒徑0.1～1mm，集中分布，聚片雙晶發(fā)育，由于受力的作用，有時(shí)雙晶發(fā)生彎曲，具輕微的絹云母化和鈉黝簾石化；角閃石40%～60%，半自形、他形柱粒狀，粒徑0.3～1mm，角閃石式解理完全，顆粒內(nèi)有石英斜長(zhǎng)石包裹體，有向黑云母過渡跡象；石榴子石一般15%左右，局部含量高達(dá)40%，為鐵鋁榴石，酒紅色、褐紅色，粒狀，粒徑0.3～7mm，具規(guī)則的多邊形輪廓；石英5%～10%，多分布于石榴子石顆粒內(nèi)；黑云母3%～5%，與角閃石相毗鄰。角閃石、斜長(zhǎng)石和石榴子石各自集中分布，相間排列，略具定向性。

石榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖型：巖石呈灰紅色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，主要礦物成分有斜長(zhǎng)石30%～50%，半自形、他形柱粒狀，粒徑0.05～4mm，聚片雙晶發(fā)育，大顆粒中包裹有石英小顆粒，具輕微鈉黝簾石化和絹云母化；石英10%～15%，他形粒狀，粒徑0.3～0.5mm，由于受力的作用，大顆粒裂紋發(fā)育；黑云母10%～15%，片狀，片徑0.1～1mm，可見片理彎曲現(xiàn)象，大致定向分布；角閃石15%～20%，半自形、他形柱狀，粒徑0.3～1mm，角閃石式解理完全；石榴子石15%～20%，局部含量高達(dá)40%，為鐵鋁榴石，等軸粒狀，粒徑0.3～5mm，顆粒內(nèi)充有石英、赤鐵礦小晶體，具黑云母鑲邊。片狀黑云母和板柱狀角閃石定向排列。

3.3 礦石質(zhì)量

根據(jù)石榴子石化學(xué)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)，SiO2含量44.58%～47.99%，平均45.48%；Al2O3含量17.05%～18.61%，平均17.67%；Fe2O3含量24.84%～33.44%，平 均30.25%；TiO2含 量1.06%～0.74%，平 均0.92%；CaO含量2.88%～4.10%，平均3.33%；Mn3O4含量0.24%～0.64%，平均0.40%；FeO含量19.32%～28.30%，平 均25.20%。其 中SiO2+Al2O3+FeO=85.16%～90.75%，說明石榴石為鐵鋁榴石類型[3-4]。

表2 化學(xué)分析結(jié)果表

對(duì)10個(gè)礦體64件樣品含礦率的統(tǒng)計(jì)分析，樣品最高含礦率為40.80%，最低含礦率為8.40%，含礦率主要集中在10%～20%區(qū)間內(nèi)，含礦率較穩(wěn)定，平均含礦率為14.56%。含礦率8%～10%的樣品4件，占6%；含礦率10%～20%的樣品47件，占73%；含礦率20%～30%的樣品11件，占17%；含礦率30%～40%的樣品和含礦率＞40%的樣品各1件，各占2%。

4 礦床開采技術(shù)條件

4.1 水文地質(zhì)

礦區(qū)含水層主要包括第四系孔隙含水層、基巖風(fēng)化裂隙含水層、構(gòu)造裂隙含水層以及隔水層[5]。大氣降水為礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源，此外還有少部分接受基巖風(fēng)化裂隙水和第四系孔隙水的補(bǔ)給。礦區(qū)內(nèi)礦體標(biāo)高均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，地形有利于自然排水。礦床充水因素主要為大氣降水，降水的性質(zhì)、強(qiáng)度、連續(xù)時(shí)間對(duì)地下水位變幅、地表水流量變化影響較大。但大氣降水受季節(jié)因素影響，對(duì)礦床充水因素的影響會(huì)因季節(jié)變化而變化[6]。礦區(qū)水文地質(zhì)類型屬裸露型大氣降水補(bǔ)給的以裂隙為主的充水礦床。主要含水層受地形影響，含水性較弱，水文地質(zhì)勘查類型屬簡(jiǎn)單型。

4.2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)屬于低山丘陵較穩(wěn)定工程地質(zhì)區(qū)，根據(jù)出露的巖性及工程地質(zhì)特征，可將礦區(qū)內(nèi)巖層劃分為軟弱第四系松散巖組、軟弱基巖風(fēng)化巖組和堅(jiān)硬變質(zhì)巖巖組[7]。

礦體與圍巖巖性一致，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，偶爾可見小型揉褶，未見斷裂等其他構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)地形地貌條件簡(jiǎn)單，風(fēng)化作用中等，礦區(qū)工程地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。

4.3 環(huán)境地質(zhì)

地表調(diào)查過程中，未見現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，未來開采過程中應(yīng)嚴(yán)格按照開采方案進(jìn)行，避免崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[8-9]。礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件中等，屬地質(zhì)環(huán)境類型二類。

5 結(jié)論

(1)太古界贊皇群放甲鋪組下段(Arf1)為礦體主要賦存層位，礦體呈似層狀、透鏡狀，礦層穩(wěn)定性好，平均厚度約10m，礦體走向多為近南北向，傾向上變化不大，礦體含礦率穩(wěn)定，平均含礦率14.56%。

(2)贊皇巖群放甲鋪組是尋找石榴子石礦的重要層位。石榴斜長(zhǎng)角閃巖、石榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖可以作為直接找礦標(biāo)志。

(3)礦區(qū)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，環(huán)境地質(zhì)條件中等，為Ⅱ-3型[10]。礦山開發(fā)不存在大的水文、工程和環(huán)境等方面的隱患，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值可觀，具有廣闊的開發(fā)利用前景。