玄武岩（Basalt）

玄武岩（Basalt）

一、概述

玄武岩是一种黑色致密、密度较大的喷出岩。根据玄武岩的Na2O、K2O含量和含不含白榴石，可将玄武岩分成一般玄武岩类和富钾玄武岩类两大类。一般玄武岩类分布最广泛，其特征是Na2O含量较高，且Na2O＞K2O，不含白榴石，即通常所称的玄武岩；富钾玄武岩分布较少，特点是K2O含量较高，且K2O＞Na2O，含白榴石。玄武岩的主要矿物成分为基性斜长石和普通辉石，也常有少量的橄榄石和角闪石。玄武岩具隐晶质斑状结构，气孔、杏仁构造发育。玄武岩是地壳中分布最广的基性喷出岩，如我国河北汉诺坝就是由玄武岩组成的。

根据陶维屏、陈从喜等的研究，玄武岩建造中蕴育了包括铸石用玄武岩矿床，岩棉用玄武岩矿床，饰面石材矿床，玄武质浮石、火山灰矿床，蓝宝石（刚玉）、橄榄石（贵橄榄石）、镁铝榴石等原生宝石矿床，热液型欧泊、玛瑙、碧玉、玉髓、翠玉、水晶等宝玉石矿床，光学材料冰洲石矿床，风化型的铝土矿、膨润土，凹凸棒石粘土矿床，残坡积型的蓝宝石、橄榄石、镁铝榴石等次生宝石矿床，玛瑙、碧玉等次生矿床，以及沉积型、火山沉积型的膨润土、凹凸棒石粘土、硅藻土矿床等一系列矿床。但本文所指玄武岩矿床仅限于铸石用、岩棉用和饰面石材用玄武岩矿床三种，是直接使用玄武岩本身来制取工业品的原料，而不涉及其他成矿作用形成的矿床。

二、矿物性质

玄武岩的物理性质：容重2.53～3.1g/cm³，孔隙度0.35%～3.0%，吸水率0.39%～0.80%，密度为2.8～3.1g/cm³，致密者抗压强度可高达300MPa，有时甚至更高，存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。

玄武岩的化学成分见表2-32-1。

表2-32-1 中国玄武岩的化学成分（wB/%）

表2-32-1 中国玄武岩的化学成分（wB/%）

三、用途

玄武岩的用途与辉绿岩基本相同，一是铸石，二是用于岩棉，三是用于饰面石材。

铸石产品可分为两类，一类为铸石板材，另一类为铸石管材。两类制品所需玄武岩的化学成分是有差异的，这种差异可用氧化物的分子余硅指数K表示。

中国非金属矿业

中国非金属矿业

铸石板材用玄武岩的余硅指数K为30～120，而铸石管材用玄武岩的余硅指数K为50～150。其相应的化学成分要求是：铸石板材 SiO2 46.26%～52.29%，TiO2 0.75%～2.29%，Al2O3 11.04%～15.28%，Fe2O3 3.02%～5.03%，FeO 3.67%～9.5%，MgO 5.86%～13.31%，CaO 4.1%～9.17%，Na2O 2.99%～4.22%，K2O 0.53%～1.97%。对应的岩石类型是碧玄岩和碱性橄榄玄武岩。

岩棉用玄武岩的化学成分要求根据酸度系数和碱度确定。

酸度系数＝（SiO2＋Al2O3）/（CaO＋MgO），应在1.5～4.5；

碱度：Na2O＋K2O的含量为2%～5%。

根据上述酸度和碱度，橄榄拉斑玄武岩最适合于制岩棉。

四、地质特征

铸石和岩棉用的玄武岩矿床一般呈层状分布，可直接裸露地表，可有风化层覆盖。矿层厚度一般2～30 m，长几百米至几十千米，宽几十米至几千米。矿体内的夹层有些是化学成分不能满足工业指标的玄武岩，另一些是沉积岩夹层。矿石一般呈铁灰色、黑褐色，致密坚硬，主要为块状构造，无斑隐晶结构，基质呈隐晶结构等。

铸石用、岩棉用玄武岩矿床的地质特征归纳于表2-32-2。

表2-32-2 中国玄武岩矿床的地质特征

表2-32-2 中国玄武岩矿床的地质特征

饰面石材用玄武岩矿体呈层状产出，形态简单，产状一般较缓，倾角0°～20°。矿层位于熔岩层的中下部，顶部或底部的玄武岩因含较多气孔，呈杏仁状，并受风化影响，不能作为饰面石材用。矿体规模一般较大，长几百米至几千米，宽几十米至几百米，矿体厚几米至十几米。矿石类型单一，为黑色致密块状玄武岩，隐晶—细晶结构，块状构造。矿石经抛光后，底面呈黑色，质地细腻光亮。抗压强度一般为200～250MPa，抗折强度一般为25～35MPa，矿石吸水率一般为0.007%～0.01%，低于一般石材的吸水率，说明其抗风化性能强。矿石的电绝缘性能较弱，电击穿强度一般为0.45 kV/mm³。矿石的光泽度大于90°，耐磨率平均为1.04g/cm³，容重平均为2.75g/cm³。

玄武岩石材矿体内主要发育的原生节理有柱状节理和水平节理。节理的密度由于岩浆冷凝的条件差异在矿区各处发育程度不一，呈波浪式起伏变化。玄武岩中的风化节理多发育在靠近地表部位5～10 m的范围内。由于风化节理的影响，地表的节理裂隙率可比深部增加20%～30%。

吉林和龙玄武岩饰面用矿床是一个典型的实例。古近-新近系船底山组玄武岩层，上覆于海西晚期黑云母花岗岩之上，厚逾200 m，可分为四次火山喷溢的产物。每一层下部为黑色玄武岩，构成矿层，上部为杏仁状玄武岩，为矿层的顶底板和夹层。矿层的平均厚度为5.57～19.27 m。矿山的理论荒料率为36%～50%，其中Ⅰ类（0.25～1.0 m³）占总荒料率的25%～50%，Ⅱ类（1.0～2.5 m³）占总荒料率的30%～50%，Ⅲ类（≥2.5 m³）占总荒料率的10%～15%。试采荒料率为20%～35%，其中Ⅰ类占35%，Ⅱ类占50%，Ⅲ类占15%。毛板板材率为20%左右，光板板材率为15%左右。达不到荒料规格的玄武岩可综合利用生产集料，也可以用来生产铸石和岩棉。

五、矿床分布

我国的玄武岩基本都是陆相的，有沿内陆裂谷分布和沿地缝合带分布两大类。我国西南地区广泛出露的二叠纪峨眉玄武岩，覆盖面积大，以喷溢相玄武岩为主，但在其中探明的铸石用、岩棉用和饰面用的玄武岩矿床并不多。在我国东部，北起黑龙江、南至海南岛的广大地区，是一个以碱性玄武岩为主，兼有拉斑玄武岩的复合岩区，岩石喷发于新生代，以中心式喷发为主，有数百座火山锥，尤以黑龙江-吉林、内蒙古高原、集宁-大同、南京、云南腾冲、广东雷州、海南岛和台湾最为丰富。其中黑龙江省的玄武岩分布最广，其保有储量居全国首位。可以作为矿产资源开发利用的多属于距今500 Ma以来上新世到全新世时期喷发形成的最新玄武岩。目前已探明铸石用和岩棉用玄武岩矿床各1处。牡丹江市黄花玄武岩为一处特大型铸石用玄武岩矿床，该矿位于牡丹江断陷盆地西缘，现牡丹江铸石板厂正在开采。岩棉用玄武岩矿床位于五大连池山群的中部，矿床为新生代第四纪全新世火烧山、老黑山喷发形成的盾状碱性玄武质熔岩。另外，在江苏、浙江、安徽、湖南、福建、云南、甘肃、青海、内蒙古等地均产有铸石用、岩棉用和饰面用的玄武岩矿床。

六、可供资源

据2005年国土资源部《全国矿产资源储量通报》统计（详见表2-32-3），全国探明铸石用玄武岩矿床8处，查明资源储量28668×10⁴t。探明岩棉用玄武岩矿床7处，查明资源储量10822×10⁴t。探明饰面用玄武岩矿床4处，查明资源储量1668×10⁴m³。随着节能的重要性被日益认识，岩棉用玄武岩资源的要求将会增加，因此，增加玄武岩矿床的可供资源是今后地质勘探的一个重要任务。

表2-32-3 中国玄武岩矿床查明资源储量情况

表2-32-3 中国玄武岩矿床查明资源储量情况

（据国土资源部《全国矿产资源储量通报》，2005）