鄂东长江沿岸石灰岩、白云岩资源及其开发利用

涂秉峰, 史新芳

(1.湖北非金属地质公司，湖北 武汉 430030; 2.华新水泥股份有限公司，湖北 武汉 430074)

鄂东长江沿岸石灰岩、白云岩资源及其开发利用

涂秉峰1, 史新芳2

(1.湖北非金属地质公司，湖北 武汉 430030; 2.华新水泥股份有限公司，湖北 武汉 430074)

随着长江经济带的建设,长江中下游地区对原材料特别是建筑材料的需求不断增长。阐述鄂东黄石—武穴段长江沿岸石灰岩、白云岩主要矿石类型,资源分布特征,地质勘查工作程度及开发利用现状,对进一步开发利用提出建议,建议将鄂东长江沿岸石灰岩、白云岩资源开发利用作为支柱产业，合理规划布局，大幅提高资源开发利用水平，促进经济发展与环境保护双赢。

石灰岩；白云岩；建筑材料；长江经济带；开发利用

1 概述

长江中下游地区是中国经济最发达的地区之一,城市规模的快速扩张，城市基础设施的建设对原材料特别是建筑材料的需求基数很大,并且呈不断增长趋势。鄂东黄石—武穴处于长江经济带重要地位,水陆交通便利,长江沿线有黄石新港(棋盘洲)、富池、蕲州、田镇、武穴等深水良港,通过长江黄金水道上至武汉、荆州及江汉平原,下至南京、上海等长江三角洲经济发达地区。黄石—武穴长江沿岸石灰岩、白云岩资源丰富,是湖北省重要的建筑材料生产基地。原材料及其产品通过长江黄金水道辐射于长江中下游区域。因此,查明本地区石灰岩、白云岩资源并合理开发利用,对于长江经济带建设及其城镇化发展具有重要意义。

2 石灰岩、白云岩资源

2.1 区域地质背景

本地区大地构造位置处于扬子准地台下扬子台坪大冶台褶束之海口湖—马口湖复式向斜[1]。区域构造线总体走向以北西—南东向为主。石灰岩、白云岩分布的主要地层层位见表1[2]。

表1 石灰岩、白云岩分布层位及岩性特征表Table 1 Properties table of the horizon and lithologic of limestone and dolomite

2.2 石灰岩、白云岩资源及分布特征

2.2.1 主要岩(矿)石类型及其化学成分

灰岩 薄层,中—厚层,厚层—块状,以含生物屑微晶—粉晶结构为主。主要矿物成分为方解石,少量生物碎屑,极少量粘土、碳质和白云石等矿物。 主要分布于石炭系黄龙组、三叠系大冶组,在震旦系灯影组、奥陶系中统、二叠系栖霞组、茅口组及三叠系中统有少量分布。主要岩石地层单位中石灰岩化学成分见表2。石灰岩主要作为水泥原料利用。黄龙组及部分栖霞组、茅口组、大冶组质优石灰岩,可作为冶金熔剂、化工原料和电厂脱硫原料[3]。一些节理裂隙、岩溶不发育,块度完整,且颜色花纹美观的灰岩可作为饰面大理石。

表2 主要岩石地层单位中石灰岩化学成分Table 2 Chemical composition of limestone of the main lithostratigraphic units

含燧石结核灰岩 以厚层—块状为主,基质具微—泥晶结构的生物碎屑结构、含生屑微晶结构,由灰岩及燧石结核两部分组成,灰岩主要矿物成分为微—泥晶方解石及生物碎屑；燧石结核多呈团块状,团块一般数厘米—十几厘米大小。在灰岩中分布不均匀,局部富集,含量一般2%～10%,主要分布于二叠系栖霞组和茅口组中。化学成分CaO 48.93%～52.84%,MgO 0.40%～1.25%,SiO23.02%～10.11%。主要用于建筑骨料,燧石含量较少的可作为水泥原料[4]。

含泥质条带灰岩 薄层状,微薄层—页片状,条带状构造,灰岩层厚2～50 mm,粉晶—微晶结构、含粒屑泥晶—微晶结构。主要矿物成分为方解石,少量泥质呈细分散状分布。灰岩层间泥质条带厚一般<2 mm,局部密集分布。主要成分为水云母,少量蒙脱石、高岭石。主要分布于大冶组中部。化学成分一般CaO 45%～50%,少量<45%,MgO<3%,K2O+Na2O 0.4%～0.8%。主要用于水泥原料(大部分达到Ⅱ级品矿石要求)[4]，少量可作为饰面大理石利用。

白云质灰岩、灰质白云岩 薄—厚层状,泥晶—粉晶结构,主要矿物成分为方解石、白云石,极少量铁质、泥质,白云岩呈团块状分布于灰岩中,或呈条纹(带)状与灰岩互层。主要分布于震旦系灯影组，寒武系中上统,石炭系大浦组,三叠系大冶组、嘉陵江组,中三叠统。化学成分CaO 40.24%～51.33%,MgO 3.58%～12.31%。主要作为饰面大理石及建筑骨料。

白云岩 薄—厚层块状角砾状,泥晶—粉晶结构,少量假鲕状结构,主要矿物成分为白云石(含量一般40%～75%),方解石(含量一般20%～50%),极少量铁质、泥质,主要分布于震旦系灯影组，寒武系中上统,石炭系大浦组,三叠系大冶组、嘉陵江组。主要岩石地层单位中白云岩化学成分见表3。MgO含量高的可用于冶金熔剂、耐火炉衬用及制钙镁磷肥用原料，其余尚可作为饰面大理石、建筑骨料等利用。

表3 主要岩石地层单位中白云岩化学成分Table 3 Chemical composition of dolomite of main lithostratigraphic units

2.2.2 资源分布特征

本地区石灰岩、白云岩资源分布广泛,江南主要分布于黄石河口—阳新黄颡口、富池一带,江北主要分布于蕲州—田镇一带。大致可分为以下六个集中分布区(图1)。

Ⅰ区 位于黄石市区南部,总体呈近东西走向,中部向北突出,沿走向延伸约15 km,出露宽度3～6 km,石灰岩、白云岩资源分布于南北两侧,北部为主体,主要分布层位有石炭系上统、二叠系中统及三叠系中下统;南部分布层位以寒武系中上统及奥陶系中下统为主,少量石炭系上统。本区大部分现已被黄石市列为禁采区。

Ⅱ区 位于河口镇以南,海口湖以北。总体为一北西南东走向背斜,沿走向延伸约10 km,出露宽度3～8 km,石灰岩、白云岩资源分布于两翼,主要由二叠系中统及三叠系中下统地层组成。预计石灰岩、白云岩远景资源量>50 000万t,其中石灰岩>30 000万t。

Ⅲ区 位于太子庙—黄颡口一线以南,陶港—网湖一线以北。总体为一北西—南东走向的倒转背斜,沿走向延伸约35 km,出露宽度3～9 km,石灰岩、白云岩资源分布于背斜两翼,主要由石炭系上统、二叠系中统及三叠系中下统地层组成。预计石灰岩、白云岩远景资源量>500 000万t,其中石灰岩>200 000万t。

Ⅳ区 位于富池口南部。总体为一近东西走向的向斜,沿走向延伸约18 km,出露宽度3～6 km,石灰岩、白云岩资源分布于向斜核部及两翼,核部由三叠系下统地层组成,两翼由石炭系上统及二叠系中统地层组成。预计石灰岩、白云岩远景资源量>50 000万t,其中石灰岩>20 000万t。

Ⅴ区 位于武穴—田镇一线以北。总体为一北西—南东走向的复式向斜。石灰岩、白云岩资源分布于核部及两翼,核部由三叠系中下统地层组成,两翼由石炭系上统及二叠系中统地层组成。预计石灰岩、白云岩远景资源量>250 000万t,其中石灰岩约100 000万t。

图1 石灰岩、白云岩资源分布略图[1]Fig.1 Distribution diagram of limestone and dolomite

Ⅵ区 位于蕲州—武山湖一带,由两部分组成,北部总体为呈北西南东走向的单斜构造,延伸约20 km,出露宽度1～2 km,以白云质灰岩、白云岩为主,主要由震旦系上统、寒武系中上统、奥陶系下统地层组成,远景资源量>20 000万t。南部为呈北西南东走向的单斜构造,延伸约3.5 km,出露宽度约1 km,以石灰岩为主,少量白云岩。主要由石炭系上统及二叠系中统地层组成。远景资源量约10 000万t。

3 石灰岩、白云岩资源开发利用

3.1 地质工作情况简述

本地区针对石灰岩矿地质工作程度较高,主要以水泥原料为主,少量为冶金溶剂石灰岩及建筑骨料。

水泥用石灰岩：勘探9个,普查3个,累计查明资源储量133 712万t,至2013年底保有资源储量119 642万t。除黄石市附近(Ⅰ区)为禁采区未开采或停采外,其余大部分由华新、亚东、娲石等下属水泥厂开采,少量由民营企业开采建筑骨料。

冶金熔剂灰岩：详查3个,未开采；普查2个,已开采利用,累计查明资源储量15 704万t,至2013年底保有资源储量15 488万t。

建筑骨料：有40多家中小型建筑骨料矿山,地质工作程度低,大多未开展正规地质工作。

3.2 开发利用现状

鄂东黄石市—武穴市长江沿岸石灰岩、白云岩资源丰富,品质优良,交通便利,区位优势明显。目前水泥用石灰岩、建筑骨料用石灰岩、白云岩开采量大；冶金熔剂用、火电厂脱硫用和化工用(主要用于轻钙)石灰岩等也有一定开采量,但多以原矿出售。

水泥用石灰岩：鄂东沿江水泥厂较多,产业完整,主要有华新、亚东、娲石等公司的水泥厂,水泥总产量约2 000万t/年。各水泥厂均有正规的石灰岩矿山,单个水泥矿山年开采石灰岩矿石200万～600万t,年开采矿石量合计2 000万～2 500万t。

建筑骨料：本地区建筑骨料产业前期以小型采石场为主,高峰时期近200家,其特点是规模小,开采方式、加工工艺及加工设备落后,生产的产品质量不稳定,导致资源浪费严重。近年来通过“关、停、并、转”等手段,建筑骨料厂向大型方向发展,据不完全统计,目前骨料厂尚有数十家,年产量超过10 000万t。主要沿长江水道外销。

冶金熔剂用、火电厂脱硫用石灰岩：主要开采层位是石炭系黄龙组,二叠系栖霞组、茅口组,三叠系大冶组也有少量。大部分原矿经过破碎加工,通过长江水道销售到中下游的钢厂、火电厂。

化工用石灰岩(主要是轻钙用)：开采层位主要为石炭系黄龙组,少量二叠系栖霞组、茅口组,主要是开采原矿,破碎后销售,但是销售量不大。

3.3 开发利用建议

对如何将鄂东黄石市—武汉市长江沿岸交通区位优势与区域资源优势相结合,合理开发利用本地区丰富的石灰岩、白云岩资源,提出如下建议：

(1) 本地区除大型水泥企业外,缺乏其他大中型石灰岩、白云岩深加工企业。目前只有沙钢与当地民企合作在武穴马口兴建了一座大型的冶金用氧化钙生产线,但尚未投产。因此,应引进资金雄厚、技术力量强的企业,利用优质石灰岩兴办纳米碳酸钙等深加工生产线；对于丰富的白云岩资源,目前大多作为建筑骨料综合利用,大冶组及大浦组的白云岩,有一部分MgO含量>20%,SiO2、Fe2O3等杂质含量低,建议在查明其规模及矿物成分、化学成分特征的基础上,加强应用研究,包括作为冶金熔剂、玻璃、耐火炉衬及制钙镁磷肥原料等利用[5]；另外,本地区石灰岩、白云岩资源尚未作为大理石开采利用,通过与邻近的通山及阳新其它地区等大理石矿山类比,其中不乏金镶玉、欧网、灰网及黑白根等中高档大理石品种。因此,应加强地质勘查工作,寻找优质大理石矿床进而开发利用,可大大提高矿产资源附加值,促进当地经济发展。

(2) 根据本地区总体规划,划分出可采区、限采区和禁采区。限采区、禁采区包括军事禁区，风景旅游区，大型水利工程设施，重要水库及其饮用水源保护区，重要交通干线两侧直观可视范围，绿化保护区，城镇居民密集点周边一定范围等,目前黄石市周边(Ⅰ区)已划为禁采区。对可采区则根据石灰岩、白云岩资源分布特征,对现有矿山,特别是中小型建筑骨料矿山进行整合,严格控制矿山总数,规划布局数个(特)大型产品多元化的综合矿山,通过地质工作,查明其石灰岩、白云岩资源规模,岩(矿)石类型及其矿物成分、化学成分特征,在此基础上,进行合理规划设计,按不同岩(矿)石类型分别开采利用,做到优质优用,因材施用。即在同一矿山中,优先开采能作为化工用、冶金熔剂用、脱硫用石灰岩及大理石,其次开采水泥原料,而将其余部分作为建筑石料综合开采利用。这样既充分地利用了有限的矿产资源,也保证了产品结构优化及产品质量。

(3) 对于本地区石灰岩、白云岩资源开发利用,应将环境保护放在重要位置,严格把关,合理规划,提高开发利用水平,充分考虑资源的综合利用。包括水泥灰岩矿山剥离的白云岩、白云质灰岩除作为建筑骨料综合利用外,应研究作为水泥混合材在厂内直接利用,以增加综合经济效益；生产冶金熔剂、脱硫及轻钙用石灰岩的筛下细料作为水泥原料利用；生产大理石荒料后的废料作为水泥原料、建筑骨料综合利用；生产建筑骨料产生的石粉(渣)作为建筑用砂等利用。这样既减少废石排放对环境的污染,同时又能增加矿山开采的综合经济效益。

(4) 与有关地勘单位及科研部门合作,依靠科技进步和信息交流,解决石灰岩、白云岩资源开发利用中的技术难题。改造传统产业，发展高新技术产业,使本地区石灰岩、白云岩开发利用规模化、集约化。

4 结束语

长江中下游分布有众多特大型钢铁厂、火力发电厂、大型水泥厂,需要大量的冶金熔剂用石灰岩、白云岩,脱硫用石灰岩,水泥用石灰岩,长江经济带基础建设、城镇化建设需要大量的建筑骨料。石灰岩、白云岩资源刚性需求大,具有广阔的市场。因此,建议将鄂东长江沿岸石灰岩、白云岩资源开发利用作为支柱产业,合理规划布局,大幅提高资源开发利用水平,促进经济发展与环境保护双赢。

[1] 湖北省地质勘查局.湖北省区域地质志[M].北京:地质出版社,1990.

[2] 湖北省地质勘查局.湖北省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1996.

[3] 邵厥年,陶维屏,张义勋，等.矿产资源工业要求手册[M].北京:地质出版社,2010.

[4] 中华人民共和国国土资源部.冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范[S].北京:地质出版社,2003.

[5] 郭甲一,谢白杨，王英超，等.郏县马武寨白云岩矿床地质特征、成因及评价[J].中国非金属矿工业导刊,2014(2)：40-43.

(责任编辑：陈姣霞)

Exploitation and Utilization of Limestone and Dolomite Resources Along the Yangtze River in Eastern Hubei

TU Bingfeng1, SHI Xinfang2
(1.HubeiNonmetalGeologicalCompany,Wuhan,Hubei430030; 2.HuaxinCementCo.LTD.,Wuhan,Hubei430074)

Along with the construction of the Yangtze economic zone,the demand of raw materials ,especially the building materials,is growing continually.The study area is along the Yangtze River of Huangshi to Wuxue in eastern Hubei.In this paper,the mine type of limestone and dolomite,resources distribution,geological exploration degree and the utilization are all expounded. Based on the study ,aiming at the exploration and utilization,some suggestions have been made.Exploitation and utilization of limestone and dolomite as a pillar industry is proposed.The authors raise the level of development and utilization of resources,promote win-win economic development and environmental protection.

limestone;dolomite;building materials;Yangtze economic zone;exploration and utilization

2014-08-11；改回日期：2014-11-11

涂秉峰(1963-),男,高级工程师,地质矿产专业,从事建材非金属矿地质勘查工作。E-mail:tubingfeng@sina.com

P619.22+5; P619.23+4

A

1671-1211(2015)01-0094-04

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150112.0938.001.html 数字出版日期:2015-01-12 09:38