湖北十堰市南化塘地区米黄色大理岩地质特征及开发前景

林长谦， 陈 炜， 代炳扬， 金海云， 温礼琴， 穆 刚

(1.湖北省地质局 第八地质大队，湖北 襄阳 441000; 2.湖北省海外地质事业中心,湖北 武汉 430034；3.深圳海外装饰工程有限公司,广东 深圳 518031； 4.贵州省地质局 第二工程勘察院，贵州 遵义 563000)

郧阳区米黄色大理岩，因其风化后的颜色呈姜黄色而得名“米黄色大理岩”，具有色彩丰富、光泽鲜艳的特点，与普通的彩砂涂料相比具有更好的抗开裂、不变色、无放射性、耐磨损和抗风化能力等优点。米黄色大理岩商业用途广泛，作为天然彩色涂料多用于粉饰墙体、喷制道路路标等，此类矿产品在十堰市郧阳区北部南化塘地区出露较广，资源/储量较大，米黄色大理岩粉作为高级喷涂料，开发前景好。

笔者在十堰市郧阳区北部南化塘一带开展米黄色大理岩地质勘查工作，通过对区内米黄色大理岩矿地质特征和分布规律的研究，提出该矿种的保护和合理开发利用建议，对发展县域经济具有积极的推动作用。

1 区域地质概况

区内米黄色大理岩赋存于震旦系灯影组中，震旦系在十堰市郧阳区和郧西县广泛出露，该套地层均经历了区域动力变质作用改造，达低绿片岩相。

中元古代，十堰地区处于扬子地块北缘古裂谷带，以武当岩群双峰式海相火山岩为代表，此后晋宁运动裂谷关闭。晚元古代—早震旦世，随着本地区伸展作用的发展，扬子地块北缘再次拉开，堆积较厚的耀岭河组海相火山岩—沉积岩。晚震旦世，由于气候回暖冰川消融，湖北省全省演变成陆棚陆表海环境[1]，其中十堰地区在晚震旦世灯影期表现为“二台一盆”的构造格局[2]，即郧西—丹江口沿线以北和房县以南神农架地区为碳酸盐岩台地相沉积，武当山及以西地区竹溪、竹山和郧西南部为次深海盆地(图1)。

图1 十堰地区晚震旦世灯影期岩相古地理图[2]Fig.1 Paleogeography map of lithofacies afterthe late Sinian Dengying period in Shiyan area1.神农架地区碳酸盐岩台地；2.武当山次深海盆地沉积；3.郧丹地区碳酸盐岩台地沉积；4.现今地表断裂带；5.地表推测相带；6.隐伏相带。

2 矿区地质特征

2.1 含矿层空间分布特征

含矿层位于震旦系上统灯影组下部，空间上主要分布于南化塘青岩沟—谭山镇—梅铺镇董家台—白桑关姚子垭等地(图2)，该层由青岩沟向西逐渐尖灭。

图2 十堰市米黄色大理岩矿地质简图Fig.2 Geological map of beige marble deposit in Shiyan City1.白垩系；2.奥陶系；3.寒武系；4.震旦系上统灯影组第五—七段；5.震旦系上统灯影组第四段；6.震旦系上统灯影组第三段；7.震旦系上统灯影组第二段；8.震旦系上统灯影组第一段；9.震旦系下统陡山沱组；10.南华系中—上统耀岭河组；11.南华系下统武当岩群变沉积岩组；12.地层界线；13.角度不整合地质界线；14.断层；15.矿区位置。

2.2 灯影组岩性组合特征

研究区内灯影组分布广泛，其下伏陡山沱组，上覆下寒武统水口沟组。根据灯影组岩性组合特征，自下而上可划分为七个岩性段(图3)，各岩性段特征如下：

图3 区内灯影组地层柱状简图Fig.3 Column diagram of Dengying Formation in the area

3 矿床地质特征

3.1 矿层特征

本地区米黄色大理岩矿床主要有2个矿层，分别分布在灯影组一段和四段。

3.2 矿石特征

3.2.1矿石自然类型

矿石的自然类型为米黄色方解石大理岩、米黄色含白云石泥质大理岩等。

3.2.2矿石工业类型

矿石工业类型有三种，分别为建筑天然涂料用(石料)米黄色—灰白色大理岩矿石、饰面用石材米黄色—灰白色大理岩矿石和“米黄玉”矿石(照片1-照片3)。

照片1 建筑天然涂料用大理岩矿石(矿粉)(杨台矿区)Photo 1 Beige ore raw material for architectural coatings(Yangtai mining area)

照片2 饰面用石材大理岩矿石(姚子垭矿区)Photo 2 Facing stone marble ore (Yaoziya mining area)

照片3 “米黄玉”矿石(李家沟矿区)Photo 3 Chrysophane ore (Lijiagou mining area)

3.2.3矿石结构、构造

矿石结构简单，主要为细粒变晶结构，为岩石受区域动力变质作用影响所形成的一种特殊结构，方解石具有明显重结晶现象。

矿石构造主要为块状构造、不规则条带状构造和角砾状构造。

块状构造是矿石主要构造(照片4)；方解石沿大理岩层面和层间裂隙充填，形成颜色和粒度上差异，一般呈不规则条带(照片5)；角砾状构造多发生在小型断裂带附近，主要由灰岩角砾、大理岩角砾镶嵌组成，多为同生角砾，角砾大小一般为0.05～0.1 m，局部大的角砾直径可达0.15 m以上，其胶结物为无色或白色方解石(照片6)。

照片4 块状米黄色大理岩矿石(李家沟矿区)Photo 4 Massive beige marble ore (Lijiagou mining area)

照片5 米黄色条带状大理岩矿石Photo 5 Beige banded marble ore

照片6 角砾状构造矿石Photo 6 Breccia structure ore

3.2.4矿石矿物成分

根据李家沟米黄色大理岩矿区送检的8个岩矿鉴定样品分析结果，矿石主要矿物成分为方解石，占80%～100%,其次为石英、白云母、泥质类矿物等，约占15%～20%。方解石呈粒状变晶结构，具有高级白干涉色，大小0.02～0.05 mm，局部见方解石呈脉状分布，这种脉状方解石颗粒稍大，大小0.5 mm左右。白云母呈宽片状，少量，二级鲜艳干涉色，为原泥质变质形成，大小0.5～0.75 mm。不透明矿物少量，部分呈团状聚集，粒径0.03～0.05 mm。

3.2.5矿石化学成分

本区米黄色大理岩矿平均化学成分为：CaO 30.43%～37.13%，MgO 12.70%～22.51%，SiO20.51%～8.91%，Al2O30.062%～2.26%，Fe2O30.16%～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矿石物理性能

(1) 矿石压缩强度实验。对姚子垭(YZY)、杨台(YT)和李家沟(LJG)三个矿区岩石压缩强度进行统计(表1)，显示区内一部分矿石干燥状态能满足饰面饰材用大理岩矿技术指标，强度低于工业指标的可用于建筑涂料或其他标示标线的制作[3-5]。

表1 矿石压缩强度实验结果统计表Table 1 Statistical table of experimental results of compressive strength of ore

(2) 矿石弯曲强度实验。对姚子垭矿区采集的3件样品进行弯曲强度实验，实验结果如下(表2):矿石干燥弯曲强度最高为6.26 MPa，最低为1.80 MPa，平均为3.45 MPa；水饱和弯曲强度最高为8.06 MPa，最低为5.58 MPa，平均为6.52 MPa。

表2 矿石弯曲强度实验结果表Table 2 Experimental results of bending strength of ore

矿石的弯曲强度样本检验结果大部分不能满足《饰面石材矿产地质勘查规范》技术指标要求，据此判断约70%矿石可用于天然建筑涂料，约30%能用于饰面饰材或工艺品雕刻。

(3) 矿石耐磨性实验。对姚子垭矿区3件样品进行耐磨性检验，结果见表3。

表3 矿石耐磨性实验结果表Table 3 Experimental results of wear resistance of ore

矿石的耐磨性样本检验结果满足《饰面石材矿产地质勘查规范》规定“方解石大理岩≥10(1/cm3)”的技术指标要求。

(4) 矿石体积密度实验。对杨台、李家沟、姚子垭三个矿区共15件样品进行体积密度实验，平均密度为2.70 g/cm3，矿石天然状态的致密化程度基本一致，其样本实验结果满足《饰面石材矿产地质勘查规范》规定“方解石大理岩≥2.60 g/cm3”的技术指标要求。

(5) 矿石吸水率实验。对姚子垭5件样品进行吸水率实验(表4)，平均值为0.15%，满足《饰面石材矿产地质勘查规范》规定“方解石大理岩≤0.5%”的技术指标要求。

表4 矿石吸水率实验结果表Table 4 Experimental results of water absorption of ore

(6) 矿石放射性实验。在姚子垭、李家沟矿区采集两组矿石放射性核素限量测试，其内照射指数(IRa)为0 Bq/kg，外照射指数(Iγ)为0 Bq/kg，均符合建筑饰材A类指标质量要求。

4 矿产品特征

矿产品主要有石材、石料和玉石三种：一是切割加工成饰面石材，用于装修装饰行业；二是打磨过筛，形成粒度为60～200目的天然涂料，广泛用于建筑墙体装饰(照片7)；米黄色大理岩天然涂料比一般彩色涂料具有更好的耐磨性，可用于道路路标喷刷(照片8)；三是块度较好、硬度较大的，可用于建筑物室内装饰，品质上乘能达到玉石级别的，可用来做雕刻工艺品。

照片7 米黄色大理岩涂料外墙Photo 7 Exterior wall with turmeric coating

照片8 米黄色大理岩喷制的道路标线Photo 8 Road marking sprayed with turmeric

5 矿产开发前景及建议

2020年10月，湖北省自然资源厅出台的《省自然资源厅保障建筑石料供应能力提升三年行动方案》提出，“不断提升建筑石料矿资源市场供应保障能力，满足全省重点工程和民生需求”。该类矿山开采方式为机械化露天开采，根据《产业结构调整指导目录(2019年本)》，“机械化石材矿山开采”属于鼓励类项目第十二类“建材”类。

目前，杨台、李家沟、姚子垭通过初步勘查，已查明资源/储量约1亿m3。按照含矿层空间分布，十堰市郧阳区北部梅铺—谭山—白桑关—南化塘一线米黄色大理岩潜在资源/储量超过10亿m3，产品主要销往国内大中型城市。据市场调研米黄色大理岩涂料每吨约400元，饰面饰材大理岩每立方米约3 000元，估算该区米黄色大理岩潜在经济价值超20万亿元。开发利用米黄色大理岩矿产资源，既可提升郧阳区建筑石料矿资源供应保障能力，又能带动乡村振兴、巩固地方脱贫攻坚成果，符合国家和湖北省产业发展政策，具有较好的市场前景。郧阳区位于南水北调核心水源区，为确保“一江清水送北京”，笔者提出以下建议：

(1) 地方政府在编制“十四五”矿产资源规划时将区内米黄色大理岩矿产开发进行专项规划，有序投放矿业权，规范地方矿产开发市场。

(2) 正在开采的矿山或拟建矿山要加快推进绿色矿山建设进度，严格落实《汉江生态经济带发展规划》、“三线一单”等管控要求，在符合环保要求的前提下提高资源利用效率。

(3) 地方政府应围绕米黄色大理岩矿产资源保护和开发利用建立地方法规、技术标准，鼓励和引导市场主体规范化开展矿产勘查开发工作。