寧夏賀蘭石賦存特征及礦物成分分析

趙福壽

(寧夏礦業(yè)開發(fā)勘查院，寧夏銀川750021)

賀蘭石，又稱吉祥石、碧紫石，為寧夏五寶之首，被譽為寧夏的“藍寶”.北京人民大會堂寧夏展廳的大幅豎屏、寧夏政府贈香港回歸禮品《牧歸》、寧夏政府贈澳門回歸禮品《九羊啟泰鳳歸圖》等，均為賀蘭石工藝制品.多年來賀蘭石工藝制品已成為寧夏對外交流的一張靚麗名片，在展示寧夏、宣傳寧夏、促進寧夏經(jīng)濟發(fā)展等方面起到了重要作用.

賀蘭石為淺變質(zhì)作用形成，礦石石質(zhì)致密堅實，感觀細膩，嬌嫩有玉之美感[1].因變質(zhì)作用而使礦物呈一定程度的定向排列，但礦石節(jié)理不發(fā)育，具塊狀構(gòu)造，使礦石既有細潤的外觀，還不易裂碎;既不粗糙，還具發(fā)墨快的特點.賀蘭石摩氏硬度為2～4，較為適中，即具有良好的雕刻性，又適于研磨墨塊(墨塊硬度一般為2～3).作者對賀蘭山區(qū)賀蘭石的賦存特征及其礦物特性進行研究，為今后的開發(fā)利用提供技術依據(jù).

1 區(qū)域地層

研究區(qū)位于銀川平原西部的賀蘭山中段，屬構(gòu)造侵蝕中山區(qū)，海拔高程1 650～3 007 m，相對高差大于600 m.總體山勢較為陡峻，局部地形切割強烈，“V”字型溝谷發(fā)育[2].研究區(qū)出露地層主要有元古界青白口系黃旗口組、王全口組、震旦系正目觀組;其次為調(diào)查區(qū)北部零星出露的古生界寒武系辛集組、朱砂洞組、陶思溝組，二疊系石盒子組、孫家溝組，中生界三疊系二馬營組及第四系.賀蘭石礦層賦存于賀蘭山地區(qū)新元古界青白口系黃旗口組下部.在賀蘭山地區(qū)，黃旗口組主要分布在石嘴山地區(qū)和銀川地區(qū).

2 礦床賦存特征

調(diào)查區(qū)賀蘭石礦層賦存于青白口系黃旗口組第一段，呈層狀產(chǎn)出，其產(chǎn)出的空間狀態(tài)和產(chǎn)狀與含礦地層完全一致，呈北東—南西走向，傾向250°～325°，傾角 17°～25°.

2.1 含礦巖性段地質(zhì)特征

黃旗口組第一巖段含有3層(局部為兩層)砂質(zhì)泥質(zhì)板巖，巖層層位穩(wěn)定，呈狹長條帶狀，連續(xù)分布，局部被斷層、溝谷切斷，總厚度8～23 m.含礦層的下部為褐黃色—灰白色—淺肉紅色厚層細粒石英砂巖;中部為灰黑色、黃褐色、灰白色薄層石英巖、石英巖狀砂巖呈雜色薄層條帶狀互層，其間夾3層(局部為2層)暗紫色、紫灰色砂質(zhì)泥質(zhì)板巖，為賀蘭石礦層賦存層位，賀蘭石礦層一般產(chǎn)出于中間層位(在兩層板巖中產(chǎn)出于下部層位)的砂質(zhì)泥質(zhì)板巖;上部為紫紅色、粉紅色中厚—厚層狀石英砂巖、石英巖狀砂巖.上部的紅層與其下部雜色薄層條帶狀互層的石英巖、石英巖狀砂巖是賀蘭石礦層層位的特征標志之一.

2.2 賀蘭石礦層特征

通過本次野外地質(zhì)調(diào)查和采集樣品測試分析，調(diào)查區(qū)內(nèi)主要有一層賀蘭石礦層，礦層編號為K1，主要分布在四處:

(1)小口子溝溝腦賀蘭石礦層(K1-1).主要分布在小口子溝腦一帶，礦層走向呈北東—南西向，產(chǎn)狀為255°∠9°，順走向延伸長600 m，連續(xù)分布，層位、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量穩(wěn)定.礦石質(zhì)量為區(qū)內(nèi)最佳.礦層厚度8.67 m.向南、向北延伸，由于砂質(zhì)含量增高，砂質(zhì)顆

粒變粗，漸變?yōu)樯百|(zhì)板巖.

(2)大口子溝北岔溝賀蘭石礦層(K1-2).主要出露在大口子溝腦北部的岔溝一帶，礦層走向呈南北向，產(chǎn)狀為 270°∠17°，順走向出露長 100 m，層位、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量穩(wěn)定，礦石質(zhì)量次于小口子溝腦.礦層厚度12.22 m.向南、北延伸砂質(zhì)礦物含量明顯增高.

(3)下白寺溝至蘇峪口溝賀蘭石礦層(K1-3).主要出露在下白寺溝以東至蘇峪口溝以西，礦層走向北東東向，產(chǎn)狀325°∠13°，順走向延伸長2 500 m，礦層連續(xù)分布，層位、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量穩(wěn)定.礦層厚度 2.74 m ～4.32 m，平均厚度 3.53 m.

(4)筆架山地區(qū)北部賀蘭石礦層(K1-4、K1-5、K1-6).主要分布在筆架山地區(qū)北部山脊，為黃旗口組地層的剝蝕殘余地帶，礦體多呈斷塊形式出現(xiàn).礦層呈北東—南西走向，傾向 270°～310°，傾角17°～25°.礦體分3塊，分別出露于筆架山頂?shù)奈鱾?cè)(K1-4)、東側(cè)(K1-5)、、東北側(cè)(K1-6)，礦層出露長度分別為:225 m(K1-4)、225 m(K1-5)、260 m(K1-5);礦層厚度分別為:K1勘查線剖面4.72 m(K1-4)，K2勘查線剖面3.09 m(K1-5)，K4勘查線剖面2.58 m(K1-6).

3 礦石成分分析

3.1 礦石礦物成分

礦石巖性為粉砂質(zhì)(砂質(zhì))泥質(zhì)板巖，主要礦物成分為粘土、絹云母和綠泥石;其次為砂質(zhì)成分，多為石英、硅質(zhì)碎屑、鐵質(zhì)塵粒細粒等，含量變化較大，分布不均;礦石色調(diào)以紫色為基本色，其中嵌以不規(guī)則的灰綠色團塊、斑點、條紋和夾層;礦石具不完全節(jié)理.

礦石主要成分為粘土質(zhì)礦物、絹云母和綠泥石，含量70～95%，其中絹云母含量遠高于綠泥石含量;次要礦物成分為石英、硅質(zhì)碎屑、鐵質(zhì)塵粒細粒等，呈次棱角狀—次圓狀，分布不甚均勻.砂質(zhì)礦物總含量低于30%，其中，粒徑在0.004～0.06 mm之間的粉砂級石英含量多低于25%，含量一般在10% ～20%;粒徑在0.06～0.25 mm 間的細砂級石英含量低于10%;砂質(zhì)礦物粒度大于0.25 mm的礦物含量小于3%.

3.2 礦石的化學成分

在調(diào)查區(qū)勘查線采樣剖面上采取賀蘭石化學全分析樣12件，其檢測結(jié)果為礦石的化學成分主要為 SiO2、AI2O3、Fe2O3、K2O，總含量在 92% 以上，其中，SiO2含量 56.87% ～61.62%，平均為 58.33%;AI2O3含量 16.70% ～18.21%，平均為 17.7%;Fe2O3含量 8.15% ～10.41%，平均為 9.67%;K2O含量 6.45% ～ 7.11%，平均為 6.86%;其次為TiO2、FeO、MnO2、MgO、CaO、Na2O、P2O5、SO3、燒失量等，其總含量小于 8%;MgO含量 1.44% ～1.91%，平均為1.74%;燒失量平均值為2.92%;其它化學成分均低于1%.

在調(diào)查區(qū)勘查線采樣剖面上取賀蘭石光譜半定量全分析，結(jié)果顯示有害元素Pb、P2O5、As含量均低于異常值或無，放射性元素Nb、Ta、U、Th含量均低于異常值或無.

3.3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

調(diào)查區(qū)礦石結(jié)構(gòu)較為簡單，不同自然類型和工業(yè)類型的礦石在結(jié)構(gòu)上沒有明顯變化.礦石主要成分為絹云母、粘土礦物和綠泥石，呈細鱗片狀，占礦石礦物成分的65%以上，最高達95%，受變質(zhì)作用影響，呈定向排列.次要礦物石英、赤鐵礦呈微細顆粒分布于絹云母、粘土礦物和綠泥石中.礦石結(jié)構(gòu)為變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、變余砂質(zhì)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈板狀構(gòu)造.

3.4 礦石質(zhì)量

礦石在傾向上顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造較為穩(wěn)定，沒有明顯的規(guī)律性;走向上以金石公司采礦點為中心向南北延伸則砂質(zhì)含量增高、粒度變粗.調(diào)查區(qū)共測制了21條勘查線剖面，分別系統(tǒng)采集了礦石吸水率樣、巖礦鑒定樣、粒度分析樣和礦石硬度樣，在個別剖面上系統(tǒng)采集了礦層及其頂?shù)装鍘r石物理力學性能測試樣和礦石小體重樣、立方體鑒定樣.其中檢測結(jié)果分別為:礦石吸水率均低于1%，礦石摩氏硬度為2～4，礦石體重平均為2.89 g/cm3，礦石抗壓強度為58.17 MPa，抗拉強度7.1 MPa，抗剪強度19.16 MPa.

4 結(jié)論

(1)賀蘭石含礦巖性段賦存于青白口系黃旗口組第一巖段下部，在蘇峪口溝以北、椿樹口溝以南，白寺口—黃旗口—小口子—大口子、椿樹口一線以西的賀蘭山腹地，呈狹長的條帶狀分布，層位穩(wěn)定連續(xù)，走向大致呈南北向，順走向延伸長度約14 km.含礦層的厚度8～23 m，巖性為砂質(zhì)泥質(zhì)板巖，以小口子溝溝腦為中心，向南、向北相變較大，砂質(zhì)礦物含量增高、粘土質(zhì)礦物含量降低，砂質(zhì)礦物粒度變粗.

(2)礦石主要成分為粘土質(zhì)礦物、絹云母和綠泥石，含量70～95%，砂質(zhì)礦物總含量低于30%，;礦石的化學成分主要為 SiO2、AI2O3、Fe2O3、K2O，總含量在92%以上，其次為 TiO2、FeO、MnO2、MgO、CaO、Na2O、P2O5、SO3、燒失量等，其總含量小于8%;有害元素Pb、P2O5、As含量均低于異常值或無，放射性元素Nb、Ta、U、Th 含量均低于異常值或無.

(3)礦石吸水率均低于1%，礦石摩氏硬度為2～4，礦石體重平均為 2.89 g/cm3，礦石抗壓強度為58.17 MPa，抗拉強度7.1 MPa，抗剪強度19.16 MPa.

(4)研究區(qū)賀蘭石開采前景廣闊，具有較大的工業(yè)價值.

[1] 張堯榮.硯用賀蘭石勘查指標初探[J].國土資源情報，2009，(8):13-14.

[2] 撒利明，邸世琪，陳廣浩.賀西地區(qū)板塊構(gòu)造分區(qū)及晚古生代盆地形成與演化[J].大地構(gòu)造與成礦學，2002，26，(4):370-378.