陜西千陽石灰?guī)r(白云巖)礦規(guī)劃選區(qū)

壽立永，楊聯(lián)濤，吳 凱，陰建定

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003)

1 引言

石灰?guī)r是重要的原料礦產(chǎn)，最大用途為水泥、商砼產(chǎn)業(yè)，優(yōu)質(zhì)的石灰?guī)r可廣泛應(yīng)用于化工、玻纖、高活性脫硫劑、納米碳酸鈣等產(chǎn)業(yè)[1]。陜西關(guān)中渭北地區(qū)石灰?guī)r礦產(chǎn)資源豐富，作為建材礦產(chǎn)大規(guī)模開采已有近30年歷史。長期以來，礦山數(shù)量多、規(guī)模小，礦產(chǎn)資源利用水平低，不合理開發(fā)引發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害、地貌景觀破壞、土地資源破壞等環(huán)境問題[2]，這些問題嚴(yán)重制約了石灰?guī)r相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。2015年以來，陜西省深入實施開山采石整治，80%以上的礦山被關(guān)停，石灰?guī)r礦供需矛盾突出、價格大幅上漲。相關(guān)部門相繼出臺多項激勵政策，大力推進(jìn)石灰?guī)r資源集約利用，保障建筑用石料市場供給。千陽縣地處陜西省關(guān)中西陲，石灰石資源豐富，分布整個箭筈嶺(千陽嶺)奧陶系地層區(qū)，東西長約20km，寬約5km，石灰?guī)r遠(yuǎn)景儲量達(dá)20億t以上。千陽縣具有發(fā)展石灰?guī)r相關(guān)產(chǎn)業(yè)的資源、區(qū)位、市場等方面的優(yōu)勢，在新形勢下千陽縣的石灰?guī)r產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。

為科學(xué)開發(fā)利用千陽縣石灰?guī)r礦產(chǎn)資源，通過對千陽縣石灰?guī)r(白云巖)資源進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)礦產(chǎn)資源稟賦條件，充分考慮資源條件、交通條件、開采技術(shù)條件、人文景觀、地形地貌、景觀環(huán)境等主要影響因素進(jìn)行了規(guī)劃選區(qū)。

節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是基本國策。新時代，要堅定不移地建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，走可持續(xù)發(fā)展之路，秉承生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展，建設(shè)人與人、人與自然和諧發(fā)展的社會[3]。規(guī)劃選區(qū)是以習(xí)近平“我們既要綠水青山，也要金山銀山。寧要綠水青山，不要金山銀山，而且綠水青山就是金山銀山”科學(xué)論斷為指引，充分考慮了資源集約高效利用、環(huán)境承載力，力求做到礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)文明建設(shè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從源頭上破解礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾。避免資源過度開發(fā)，再走“先破壞、后治理”的老路。根據(jù)礦石質(zhì)量特征，按照優(yōu)質(zhì)優(yōu)用、階梯利用的原則對石灰?guī)r(白云巖)資源應(yīng)用方向進(jìn)行了初步規(guī)劃。規(guī)劃選區(qū)踐行了綠色發(fā)展理念，將助推石灰?guī)r礦業(yè)綠色發(fā)展方式的形成。

2 成礦地質(zhì)特征

千陽縣地處陜西省關(guān)中西陲，北靠甘肅省靈臺縣，南鄰寶雞市陳倉區(qū)，東與寶雞麟游縣、寶雞鳳翔縣毗鄰，西同寶雞隴縣接壤。大地構(gòu)造位置屬于華北陸塊之鄂爾多斯地塊之六盤山斷陷盆地，鄂爾多斯南緣翹起帶西段。地層區(qū)劃屬于華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)之華北西南緣地層分區(qū)之隴縣—永壽小區(qū)(圖1)。

圖1 千陽縣區(qū)域地質(zhì)圖

2.1 地層

區(qū)域出露地層主要有寒武—中奧陶統(tǒng)三山子組(∈Os)、馬家溝組(O2m)，二疊系(P)、三疊系(T)、白堊系(K)、新近系(N)、第四系(Q)等地層。其中奧陶統(tǒng)三山子組(∈Os)、馬家溝組(O2m)地層為含礦層位。

三山子組(∈Os)呈狹窄帶狀分布在千陽和陳倉縣界的宋家山—羅家山一帶，巖性組合為含燧石團(tuán)塊細(xì)晶白云巖、竹葉狀礫屑白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，厚度991m。

馬家溝組(O2m)在區(qū)內(nèi)呈北北西—南南東走向帶狀分布，西界為與和尚鋪組接觸固關(guān)—虢鎮(zhèn)斷裂，東界為與第四系接觸的千陽—彪角斷裂。巖性組合為白云質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r夾礫屑灰?guī)r。底部為淺灰色厚層微晶砂屑灰?guī)r夾縫合線礫屑灰?guī)r，含腹足類化石。厚度＞715m(圖2)。

圖2 馬家溝組(O2m)實測剖面圖

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為兩條北西西—南南東向斷層，固關(guān)—虢鎮(zhèn)斷裂和千陽—彪角斷裂，這兩條斷裂是六盤山—寶雞斷裂帶南段隴縣—寶雞斷裂帶的兩條主要斷裂，在晚白堊紀(jì)形成了“兩塹夾一壘”的構(gòu)造地貌，東邊是隴縣—千陽地塹，西邊是固關(guān)—寶雞地塹[4]。固關(guān)—虢鎮(zhèn)斷裂呈北西—南東向展布，為祁連—北秦嶺造山帶與華北陸塊的分界斷裂。該斷裂具多期活動，早期呈正斷層兼左型走滑剪切，晚期以右行走滑為主。西側(cè)為白堊系和尚鋪組地層形成褶曲狀復(fù)式單斜，表明斷裂為正斷層；東側(cè)為中奧陶統(tǒng)馬家溝組地層。千陽—彪角斷裂呈北西—南東向展布，與固關(guān)—虢鎮(zhèn)斷裂大致平行，基本為中奧陶統(tǒng)馬家溝組地層的東界。

馬家溝組(O2m)與三山子組(∈Os)處于上述兩條區(qū)域斷裂夾持部位，呈平行不整合接觸。各個巖層總體呈南東向單斜構(gòu)造產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀220～ 252°∠ 38～ 57° (圖 2)。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)未見巖漿活動及巖漿作用。

3 礦石特征

3.1 礦石礦物特征

礦石礦物成分主要為方解石，含少量白云石；另外含有痕量—極少量泥質(zhì)礦物、鐵類礦物。其中馬家溝組(O2m)礦石以粒屑粉晶—細(xì)晶灰?guī)r為主，方解石含量93%～98%，質(zhì)純。三山子組(∈Os)以粒狀白云巖、團(tuán)塊細(xì)晶白云巖為主，大部分方解石含量78%～85%，白云石含量11%～18%。

3.2 礦石化學(xué)成分及物理性能

通過隨機(jī)采取少量樣品進(jìn)行分析測試，礦石化學(xué)成分：CaO 49.23% ～ 55.76%，MgO 0.14% ～3.69%，SO30.011% ～ 0.018%；抗壓強(qiáng)度 67.94 ～99.32MPa。礦石質(zhì)量優(yōu)良，可滿足有關(guān)產(chǎn)業(yè)對石灰?guī)r應(yīng)用要求(表1)。

4 石灰?guī)r開發(fā)形勢分析

4.1 資源優(yōu)勢

奧陶統(tǒng)三山子組(∈Os)、馬家溝組(O2m)地層為千陽縣石灰?guī)r賦存層位，含礦地層分布廣，待開發(fā)的資源儲量大。初步估算千陽縣石灰?guī)r礦遠(yuǎn)景資源20億t，對比寶雞市境內(nèi)其他區(qū)縣，千陽縣占有巨大的資源優(yōu)勢。

表1 選區(qū)礦石質(zhì)量分析測試

4.2 區(qū)位優(yōu)勢

隴千南線(S212)、銀昆高速(G85)等干線公路在此經(jīng)過，寶(雞)中(衛(wèi))鐵路穿境而過，并設(shè)有千陽站、水溝站。千陽縣位于陜西關(guān)中地區(qū)第二大城市圈，距離寶雞市43km；北距甘肅省平?jīng)鍪屑s106km，東距西安約171km。具有石灰?guī)r開發(fā)得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢。

4.3 環(huán)境優(yōu)勢

隨著新的《陜西省秦嶺生態(tài)環(huán)境保護(hù)條例》的頒布，陜西省露天采石礦山專項整治的推進(jìn)，石灰石礦資源的重要性、稀缺性日益凸顯，滿足綠色開發(fā)條件的礦山更是稀缺。

陜西省政府辦公廳2018年發(fā)布的《陜西省鐵腕治霾打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動方案》中規(guī)定，關(guān)中地區(qū)原則上禁止新建露天礦山建設(shè)項目。千陽縣所處地理位置靠近關(guān)中盆地，但又地處關(guān)中盆地之外，石灰?guī)r礦產(chǎn)開發(fā)環(huán)境影響小。

4.3 市場優(yōu)勢

寶雞市2019年水泥產(chǎn)量約1 000萬t。據(jù)測算，寶雞市年建筑石料需求量約3 000萬t。據(jù)統(tǒng)計，目前寶雞市建筑石料用石灰?guī)r礦開采規(guī)模＜1 000萬t/年，缺口巨大。

5 石灰?guī)r開發(fā)規(guī)劃選區(qū)

“資源集約、生態(tài)友好”的礦業(yè)綠色開發(fā)理念必須貫穿選區(qū)規(guī)劃、地質(zhì)勘查、礦產(chǎn)開發(fā)、生態(tài)修復(fù)的全過程。規(guī)劃選區(qū)綜合考慮了資源高效利用、環(huán)境承載力、開采后生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。

5.1 規(guī)劃選區(qū)考慮因素

5.1.1 資源因素

礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，不可再生性決定了其逐漸稀缺的屬性。在礦產(chǎn)資源規(guī)劃、勘查、開發(fā)中，必須堅定高效利用資源就是節(jié)約資源的理念，對礦產(chǎn)資源進(jìn)行綜合勘查、綜合評價、綜合開采和綜合利用，推進(jìn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)用、梯級利用和循環(huán)利用，推進(jìn)廢石等廢棄物資源化利用，提高資源、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)等綜合效益。

按石灰石礦產(chǎn)資源的應(yīng)用要求將礦石由高到低分為：化工灰?guī)r、水泥用灰?guī)r、建筑石料用灰?guī)r三個級別進(jìn)行分級利用。石灰石礦利用階梯：優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r用于化工原料、納米碳酸鈣、高活性石灰、玻纖等產(chǎn)業(yè)→水泥原料→建筑石料。規(guī)劃選區(qū)充分考慮資源高效利用[5]，力爭實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的階梯利用、循環(huán)使用、綜合利用[6]，實現(xiàn)零排放，從而減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對環(huán)境造成的壓力，并緩解資源短缺的現(xiàn)狀，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展。加工過程中產(chǎn)生的石粉等固體廢棄物作為水泥原料綜合利用，剝離黃土作為水泥硅質(zhì)原料進(jìn)行綜合利用，實現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用。以上固體廢棄物綜合利用后剩余部分作為廢棄采坑治理填充材料或土地復(fù)墾土方使用，實現(xiàn)固體廢物零排放(圖3)。

圖3 石灰?guī)r階梯利用、綜合利用示意圖

寒武—奧陶統(tǒng)三山子組(∈Os)、馬家溝組(O2m)地層為千陽縣石灰?guī)r含礦層位。其中三山子組礦石質(zhì)量以低鈣、高鎂，機(jī)械強(qiáng)度高為特點，馬家溝組礦石以高鈣、低鎂，質(zhì)純、性脆為特征。規(guī)劃選區(qū)按照分級利用、階梯利用的原則對產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方向進(jìn)行了規(guī)劃，李家山選區(qū)、崗家溝選區(qū)可應(yīng)用化工、水泥、高活性石灰及建筑石料產(chǎn)業(yè)；杜家莊選區(qū)適合應(yīng)用于建筑石料產(chǎn)業(yè)。

5.1.2 交通條件因素

規(guī)劃選區(qū)充分考慮礦石運輸距離，盡量減少道路基建投入；借助靠近鐵路優(yōu)勢，選區(qū)盡量靠近鐵路貨運車站，兼顧礦產(chǎn)品運輸“公轉(zhuǎn)鐵”的發(fā)展趨勢。

5.1.3 開采技術(shù)條件

石灰?guī)r礦選區(qū)堅持集約利用的原則，依據(jù)礦產(chǎn)資源稟賦條件，充分考慮環(huán)境承載力[7]，科學(xué)劃定礦區(qū)范圍，規(guī)劃選區(qū)要保持礦體、山體的完整性，避免“大礦小開、一礦多開”；充分考慮露天剝離范圍，關(guān)注后期開發(fā)基建投入、運營成本、安全生產(chǎn)條件。

5.1.4 人文景觀因素

箭筈嶺又稱千陽嶺，橫亙千陽南部。唐代韋莊有詩形容千山風(fēng)光：汧水悠悠去似絣，遠(yuǎn)山如畫翠眉橫。箭筈嶺嶺高坡陡，山勢險峻，扼南北通途，嶺上有梁武城、雷擊石梁、大王殿、箭筈關(guān)(為宋金戰(zhàn)爭中雙方爭奪之關(guān)隘)、龜山等諸多歷史文化遺跡。規(guī)劃選區(qū)本著保留文化承載原則[8]，規(guī)避千陽嶺主脈。

5.1.5 地形地貌、景觀環(huán)境因素

石灰?guī)r礦山露天開采對地形地貌、景觀環(huán)境是最重要的影響問題，是公眾關(guān)注度最高的問題，也是生態(tài)修復(fù)難點問題。地貌重塑是礦區(qū)開發(fā)后生態(tài)重建過程中土壤重構(gòu)和植被重建的骨架[9]。規(guī)劃選區(qū)要充分考慮露天開采對地形地貌的影響，合理圈定開采境界，預(yù)測開采后地貌的影響，通過地形重塑、植被重建最大限度營造出貼近自然的地貌景觀，盡量使其與周邊的地形融為一體。

5.2 開發(fā)選區(qū)

綜合以上石灰?guī)r(白云巖)礦選區(qū)的主要影響因素，共劃定三處選區(qū)。現(xiàn)將交通條件、礦床規(guī)模、礦石質(zhì)量、開發(fā)技術(shù)條件、生態(tài)環(huán)境條件進(jìn)行評價。

5.2.1 李家山選區(qū)

(1)資源條件。

礦體南北長3.0km，東西寬1.5km，厚度超過300m。資源儲量預(yù)計大于30 000萬t，為一處超大型石灰?guī)r礦。礦石類型為石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r兩類，優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r可滿足化工灰?guī)r質(zhì)量要求，可應(yīng)用于高活性石灰、納米碳酸鈣、玻纖、水泥和建筑石料等各類相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

(2)交通條件。

選區(qū)距離寶(雞)—中(衛(wèi))鐵路水溝站5.2km，距離隴千南線(S212)3.9km；距離銀昆高速公路(G85)水溝收費站7.9km、千陽收費站7.5km、寶雞市48km，交通便利。

(3)開采技術(shù)條件。

礦體大部分裸露，礦區(qū)水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件簡單；山形完整，適合大規(guī)模露天開采，具備建設(shè)年產(chǎn)1 000萬t大型礦山條件。

(4)生態(tài)環(huán)境條件。

礦區(qū)遠(yuǎn)離“三區(qū)兩線”。土地類型以草地為主，其次為部分林地和少量普通旱地。植物喬灌草結(jié)合，以北方半干旱區(qū)植物物種為主。目前不存在地質(zhì)災(zāi)害。

(5)地形地貌、景觀影響。

礦山開采對環(huán)境景觀影響甚微，開采后局部形成一面邊坡，通過地貌重塑、植被恢復(fù)可基本消除采礦痕跡。形成的終了平臺面積與千陽縣城相當(dāng)，可采取生態(tài)修復(fù)+土地開發(fā)的模式新增5 000畝建設(shè)用地；也可建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、經(jīng)濟(jì)林地。

5.2.2 崗家溝選區(qū)

(1)資源條件。

礦體南北長1.0km，東西寬0.5km，厚度超過200m。資源儲量預(yù)計大于5 000萬t，為一處大型石灰?guī)r礦。礦石以優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r為主，可滿足化工灰?guī)r質(zhì)量要求。可應(yīng)用于高活性石灰、納米碳酸鈣、玻纖、水泥和建筑石料等各類相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

(2)交通條件。

選區(qū)距離寶(雞)—中(衛(wèi))鐵路水溝站4.9km，距離隴千南線(S212)4.7km；距離銀昆高速公路(G85)水溝收費站4.9km、千陽收費站11.9km、寶雞市51km。交通便利。

(3)開采技術(shù)條件。

礦體大部分裸露，礦區(qū)水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件簡單；山形完整，適合中等規(guī)模露天開采，可建設(shè)年產(chǎn)200萬t大型礦山。

(4)生態(tài)環(huán)境條件。

礦區(qū)遠(yuǎn)離“三區(qū)兩線”。土地類型以草地為主，其次為部分林地。植物物種以北方半干旱區(qū)草、灌木為主。目前區(qū)內(nèi)存在一處廢棄采礦地。

(5)地形地貌、景觀影響。

通過地形的重新塑造、邊坡綜合治理可最大程度實現(xiàn)景觀協(xié)調(diào)。形成的平臺也可復(fù)墾為林地、草地等。

5.2.3 杜家莊選區(qū)

(1)資源條件。

礦體東西長1.5km，東西寬1.2km，厚度約200m。資源儲量預(yù)計大于10 000萬t，為一處大型白云質(zhì)灰?guī)r礦。礦石以白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖為主，礦石機(jī)械強(qiáng)度高，可應(yīng)用于建筑石料產(chǎn)業(yè)。

(2)交通條件。

礦區(qū)距離省道S212約1km，沿省道S212向北約7km到達(dá)千陽縣，向南距離寶雞市32km，交通極為便利。

(3)開采技術(shù)條件。

礦區(qū)水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件簡單；山形完整，適合大規(guī)模露天開采，具備建設(shè)年產(chǎn)500萬t大型礦山能力。

(4)生態(tài)環(huán)境條件。

礦區(qū)遠(yuǎn)離“三區(qū)兩線”。土地類型以草地為主，其次為部分林地。植物物種以北方半干旱區(qū)草、灌木為主。目前區(qū)內(nèi)存在多處廢棄采礦地。

(5)地形地貌、景觀影響。

開采后形成一面高差200m的邊坡，通過邊坡綜合治理可最大程度改善景觀。形成的終了平臺可采取生態(tài)修復(fù)+土地開發(fā)的模式新增1 000畝建設(shè)用地；也可復(fù)墾為林地、草地等。

6 結(jié)論

(1)三山子組(∈Os)、馬家溝組(O2m)地層為千陽縣石灰?guī)r賦存層位，含礦地層分布廣、資源儲量大，成礦條件優(yōu)越。礦石類型簡單，滿足各類產(chǎn)業(yè)對石灰?guī)r原料的質(zhì)量要求。

(2)千陽縣石灰?guī)r礦產(chǎn)資源豐富、交通網(wǎng)絡(luò)密集、市場空間大、礦產(chǎn)開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響小，具有發(fā)展石灰?guī)r相關(guān)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。

(3)綜合考慮資源條件、交通條件、開采技術(shù)條件、人文景觀、地形地貌、景觀環(huán)境等影響因素，確定李家山、崗家溝、杜家莊三處規(guī)劃選區(qū)；根據(jù)礦石質(zhì)量特征，按照優(yōu)質(zhì)優(yōu)用、階梯利用的原則對應(yīng)用方向進(jìn)行初步規(guī)劃，為進(jìn)一步勘查、礦產(chǎn)資源規(guī)劃提供了依據(jù)。

(4)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是基本國策，礦產(chǎn)資源高效利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)相互制約和相互促進(jìn)的。資源的科學(xué)合理規(guī)劃、集約高效利用有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)；生態(tài)環(huán)境的保護(hù)進(jìn)一步促進(jìn)礦業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

致謝：在千陽縣野外調(diào)查和論文撰寫過程中，得到了千陽縣自然資源局、千陽縣礦產(chǎn)資源管理辦公室的大力支持和幫助，在此表示衷心感謝。