湖北十堰市南化塘地區(qū)米黃色大理巖地質(zhì)特征及開發(fā)前景

林長謙， 陳 煒， 代炳揚(yáng)， 金海云， 溫禮琴， 穆 剛

(1.湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊(duì)，湖北 襄陽 441000; 2.湖北省海外地質(zhì)事業(yè)中心,湖北 武漢 430034；3.深圳海外裝飾工程有限公司,廣東 深圳 518031； 4.貴州省地質(zhì)局 第二工程勘察院，貴州 遵義 563000)

鄖陽區(qū)米黃色大理巖，因其風(fēng)化后的顏色呈姜黃色而得名“米黃色大理巖”，具有色彩豐富、光澤鮮艷的特點(diǎn)，與普通的彩砂涂料相比具有更好的抗開裂、不變色、無放射性、耐磨損和抗風(fēng)化能力等優(yōu)點(diǎn)。米黃色大理巖商業(yè)用途廣泛，作為天然彩色涂料多用于粉飾墻體、噴制道路路標(biāo)等，此類礦產(chǎn)品在十堰市鄖陽區(qū)北部南化塘地區(qū)出露較廣，資源/儲(chǔ)量較大，米黃色大理巖粉作為高級噴涂料，開發(fā)前景好。

筆者在十堰市鄖陽區(qū)北部南化塘一帶開展米黃色大理巖地質(zhì)勘查工作，通過對區(qū)內(nèi)米黃色大理巖礦地質(zhì)特征和分布規(guī)律的研究，提出該礦種的保護(hù)和合理開發(fā)利用建議，對發(fā)展縣域經(jīng)濟(jì)具有積極的推動(dòng)作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)米黃色大理巖賦存于震旦系燈影組中，震旦系在十堰市鄖陽區(qū)和鄖西縣廣泛出露，該套地層均經(jīng)歷了區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用改造，達(dá)低綠片巖相。

中元古代，十堰地區(qū)處于揚(yáng)子地塊北緣古裂谷帶，以武當(dāng)巖群雙峰式海相火山巖為代表，此后晉寧運(yùn)動(dòng)裂谷關(guān)閉。晚元古代—早震旦世，隨著本地區(qū)伸展作用的發(fā)展，揚(yáng)子地塊北緣再次拉開，堆積較厚的耀嶺河組海相火山巖—沉積巖。晚震旦世，由于氣候回暖冰川消融，湖北省全省演變成陸棚陸表海環(huán)境[1]，其中十堰地區(qū)在晚震旦世燈影期表現(xiàn)為“二臺一盆”的構(gòu)造格局[2]，即鄖西—丹江口沿線以北和房縣以南神農(nóng)架地區(qū)為碳酸鹽巖臺地相沉積，武當(dāng)山及以西地區(qū)竹溪、竹山和鄖西南部為次深海盆地(圖1)。

圖1 十堰地區(qū)晚震旦世燈影期巖相古地理圖[2]Fig.1 Paleogeography map of lithofacies afterthe late Sinian Dengying period in Shiyan area1.神農(nóng)架地區(qū)碳酸鹽巖臺地；2.武當(dāng)山次深海盆地沉積；3.鄖丹地區(qū)碳酸鹽巖臺地沉積；4.現(xiàn)今地表斷裂帶；5.地表推測相帶；6.隱伏相帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 含礦層空間分布特征

含礦層位于震旦系上統(tǒng)燈影組下部，空間上主要分布于南化塘青巖溝—譚山鎮(zhèn)—梅鋪鎮(zhèn)董家臺—白桑關(guān)姚子埡等地(圖2)，該層由青巖溝向西逐漸尖滅。

圖2 十堰市米黃色大理巖礦地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of beige marble deposit in Shiyan City1.白堊系；2.奧陶系；3.寒武系；4.震旦系上統(tǒng)燈影組第五—七段；5.震旦系上統(tǒng)燈影組第四段；6.震旦系上統(tǒng)燈影組第三段；7.震旦系上統(tǒng)燈影組第二段；8.震旦系上統(tǒng)燈影組第一段；9.震旦系下統(tǒng)陡山沱組；10.南華系中—上統(tǒng)耀嶺河組；11.南華系下統(tǒng)武當(dāng)巖群變沉積巖組；12.地層界線；13.角度不整合地質(zhì)界線；14.斷層；15.礦區(qū)位置。

2.2 燈影組巖性組合特征

研究區(qū)內(nèi)燈影組分布廣泛，其下伏陡山沱組，上覆下寒武統(tǒng)水口溝組。根據(jù)燈影組巖性組合特征，自下而上可劃分為七個(gè)巖性段(圖3)，各巖性段特征如下：

圖3 區(qū)內(nèi)燈影組地層柱狀簡圖Fig.3 Column diagram of Dengying Formation in the area

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦層特征

本地區(qū)米黃色大理巖礦床主要有2個(gè)礦層，分別分布在燈影組一段和四段。

3.2 礦石特征

3.2.1礦石自然類型

礦石的自然類型為米黃色方解石大理巖、米黃色含白云石泥質(zhì)大理巖等。

3.2.2礦石工業(yè)類型

礦石工業(yè)類型有三種，分別為建筑天然涂料用(石料)米黃色—灰白色大理巖礦石、飾面用石材米黃色—灰白色大理巖礦石和“米黃玉”礦石(照片1-照片3)。

照片1 建筑天然涂料用大理巖礦石(礦粉)(楊臺礦區(qū))Photo 1 Beige ore raw material for architectural coatings(Yangtai mining area)

照片2 飾面用石材大理巖礦石(姚子埡礦區(qū))Photo 2 Facing stone marble ore (Yaoziya mining area)

照片3 “米黃玉”礦石(李家溝礦區(qū))Photo 3 Chrysophane ore (Lijiagou mining area)

3.2.3礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)簡單，主要為細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，為巖石受區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用影響所形成的一種特殊結(jié)構(gòu)，方解石具有明顯重結(jié)晶現(xiàn)象。

礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、不規(guī)則條帶狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造。

塊狀構(gòu)造是礦石主要構(gòu)造(照片4)；方解石沿大理巖層面和層間裂隙充填，形成顏色和粒度上差異，一般呈不規(guī)則條帶(照片5)；角礫狀構(gòu)造多發(fā)生在小型斷裂帶附近，主要由灰?guī)r角礫、大理巖角礫鑲嵌組成，多為同生角礫，角礫大小一般為0.05～0.1 m，局部大的角礫直徑可達(dá)0.15 m以上，其膠結(jié)物為無色或白色方解石(照片6)。

照片4 塊狀米黃色大理巖礦石(李家溝礦區(qū))Photo 4 Massive beige marble ore (Lijiagou mining area)

照片5 米黃色條帶狀大理巖礦石Photo 5 Beige banded marble ore

照片6 角礫狀構(gòu)造礦石Photo 6 Breccia structure ore

3.2.4礦石礦物成分

根據(jù)李家溝米黃色大理巖礦區(qū)送檢的8個(gè)巖礦鑒定樣品分析結(jié)果，礦石主要礦物成分為方解石，占80%～100%,其次為石英、白云母、泥質(zhì)類礦物等，約占15%～20%。方解石呈粒狀變晶結(jié)構(gòu)，具有高級白干涉色，大小0.02～0.05 mm，局部見方解石呈脈狀分布，這種脈狀方解石顆粒稍大，大小0.5 mm左右。白云母呈寬片狀，少量，二級鮮艷干涉色，為原泥質(zhì)變質(zhì)形成，大小0.5～0.75 mm。不透明礦物少量，部分呈團(tuán)狀聚集，粒徑0.03～0.05 mm。

3.2.5礦石化學(xué)成分

本區(qū)米黃色大理巖礦平均化學(xué)成分為：CaO 30.43%～37.13%，MgO 12.70%～22.51%，SiO20.51%～8.91%，Al2O30.062%～2.26%，F(xiàn)e2O30.16%～1.94%，S 0.002%～0.07%，K2O 0.022%～0.76%，P2O50.018%～0.020%，MnO 0.005%～0.028%，TiO20.002%～0.013%，LOI 45.50%～45.59%。

3.2.6礦石物理性能

(1) 礦石壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。對姚子埡(YZY)、楊臺(YT)和李家溝(LJG)三個(gè)礦區(qū)巖石壓縮強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表1)，顯示區(qū)內(nèi)一部分礦石干燥狀態(tài)能滿足飾面飾材用大理巖礦技術(shù)指標(biāo)，強(qiáng)度低于工業(yè)指標(biāo)的可用于建筑涂料或其他標(biāo)示標(biāo)線的制作[3-5]。

表1 礦石壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of experimental results of compressive strength of ore

(2) 礦石彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。對姚子埡礦區(qū)采集的3件樣品進(jìn)行彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下(表2):礦石干燥彎曲強(qiáng)度最高為6.26 MPa，最低為1.80 MPa，平均為3.45 MPa；水飽和彎曲強(qiáng)度最高為8.06 MPa，最低為5.58 MPa，平均為6.52 MPa。

表2 礦石彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 2 Experimental results of bending strength of ore

礦石的彎曲強(qiáng)度樣本檢驗(yàn)結(jié)果大部分不能滿足《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》技術(shù)指標(biāo)要求，據(jù)此判斷約70%礦石可用于天然建筑涂料，約30%能用于飾面飾材或工藝品雕刻。

(3) 礦石耐磨性實(shí)驗(yàn)。對姚子埡礦區(qū)3件樣品進(jìn)行耐磨性檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 礦石耐磨性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 3 Experimental results of wear resistance of ore

礦石的耐磨性樣本檢驗(yàn)結(jié)果滿足《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》規(guī)定“方解石大理巖≥10(1/cm3)”的技術(shù)指標(biāo)要求。

(4) 礦石體積密度實(shí)驗(yàn)。對楊臺、李家溝、姚子埡三個(gè)礦區(qū)共15件樣品進(jìn)行體積密度實(shí)驗(yàn)，平均密度為2.70 g/cm3，礦石天然狀態(tài)的致密化程度基本一致，其樣本實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》規(guī)定“方解石大理巖≥2.60 g/cm3”的技術(shù)指標(biāo)要求。

(5) 礦石吸水率實(shí)驗(yàn)。對姚子埡5件樣品進(jìn)行吸水率實(shí)驗(yàn)(表4)，平均值為0.15%，滿足《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》規(guī)定“方解石大理巖≤0.5%”的技術(shù)指標(biāo)要求。

表4 礦石吸水率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 4 Experimental results of water absorption of ore

(6) 礦石放射性實(shí)驗(yàn)。在姚子埡、李家溝礦區(qū)采集兩組礦石放射性核素限量測試，其內(nèi)照射指數(shù)(IRa)為0 Bq/kg，外照射指數(shù)(Iγ)為0 Bq/kg，均符合建筑飾材A類指標(biāo)質(zhì)量要求。

4 礦產(chǎn)品特征

礦產(chǎn)品主要有石材、石料和玉石三種：一是切割加工成飾面石材，用于裝修裝飾行業(yè)；二是打磨過篩，形成粒度為60～200目的天然涂料，廣泛用于建筑墻體裝飾(照片7)；米黃色大理巖天然涂料比一般彩色涂料具有更好的耐磨性，可用于道路路標(biāo)噴刷(照片8)；三是塊度較好、硬度較大的，可用于建筑物室內(nèi)裝飾，品質(zhì)上乘能達(dá)到玉石級別的，可用來做雕刻工藝品。

照片7 米黃色大理巖涂料外墻Photo 7 Exterior wall with turmeric coating

照片8 米黃色大理巖噴制的道路標(biāo)線Photo 8 Road marking sprayed with turmeric

5 礦產(chǎn)開發(fā)前景及建議

2020年10月，湖北省自然資源廳出臺的《省自然資源廳保障建筑石料供應(yīng)能力提升三年行動(dòng)方案》提出，“不斷提升建筑石料礦資源市場供應(yīng)保障能力，滿足全省重點(diǎn)工程和民生需求”。該類礦山開采方式為機(jī)械化露天開采，根據(jù)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》，“機(jī)械化石材礦山開采”屬于鼓勵(lì)類項(xiàng)目第十二類“建材”類。

目前，楊臺、李家溝、姚子埡通過初步勘查，已查明資源/儲(chǔ)量約1億m3。按照含礦層空間分布，十堰市鄖陽區(qū)北部梅鋪—譚山—白桑關(guān)—南化塘一線米黃色大理巖潛在資源/儲(chǔ)量超過10億m3，產(chǎn)品主要銷往國內(nèi)大中型城市。據(jù)市場調(diào)研米黃色大理巖涂料每噸約400元，飾面飾材大理巖每立方米約3 000元，估算該區(qū)米黃色大理巖潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值超20萬億元。開發(fā)利用米黃色大理巖礦產(chǎn)資源，既可提升鄖陽區(qū)建筑石料礦資源供應(yīng)保障能力，又能帶動(dòng)鄉(xiāng)村振興、鞏固地方脫貧攻堅(jiān)成果，符合國家和湖北省產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，具有較好的市場前景。鄖陽區(qū)位于南水北調(diào)核心水源區(qū)，為確?！耙唤逅捅本保P者提出以下建議：

(1) 地方政府在編制“十四五”礦產(chǎn)資源規(guī)劃時(shí)將區(qū)內(nèi)米黃色大理巖礦產(chǎn)開發(fā)進(jìn)行專項(xiàng)規(guī)劃，有序投放礦業(yè)權(quán)，規(guī)范地方礦產(chǎn)開發(fā)市場。

(2) 正在開采的礦山或擬建礦山要加快推進(jìn)綠色礦山建設(shè)進(jìn)度，嚴(yán)格落實(shí)《漢江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃》、“三線一單”等管控要求，在符合環(huán)保要求的前提下提高資源利用效率。

(3) 地方政府應(yīng)圍繞米黃色大理巖礦產(chǎn)資源保護(hù)和開發(fā)利用建立地方法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)市場主體規(guī)范化開展礦產(chǎn)勘查開發(fā)工作。