我国饰面石材资源和开发利用现状分析

詹建华，陈正国

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽 合肥 230031；2.中国建筑材料工业地质勘查中心，北京 100035)

一般来说，以天然岩石为主要原材料经加工制作用于建筑、装饰、碑石、工艺品或路面等用途的材料通称为石材，按照用途主要分为建筑用石材和饰面用石材。商业上，天然饰面石材按照材质的不同划分为花岗石、大理石、石灰石、砂岩、板石等[1-2]。我国是饰面石材矿产资源大国，30个省(市、区)都有饰面石材资源分布，保有资源量近百亿立方米。人类利用天然石材历史悠久，从旧石器时代到新石器时代，再到现代文明，无不“与石俱进”。新中国成立以来，自1973年全国“三石”(大理石、花岗石、水磨石)工作会议开始，在几代人共同努力下，石材行业走过了从小到大、从弱渐强的发展历程，我国已经成为饰面石材生产大国、消费大国、进出口大国。近二十多年以来，饰面石材行业进入了全新发展阶段。有必要全面总结饰面石材的物理性能最新研究成果，对全国范围内主要饰面石材资源，特别是饰面用花岗岩和饰面用大理岩勘查成果、资源储量和开发利用现状进行全面梳理，为高效利用饰面石材资源，促进行业产业合理布局和地方经济发展提供资料参考。

1 饰面石材的特点

1.1 颜色和光泽度

岩石中组成矿物对不同波长的可见光选择性吸收和反射不同，在人眼中引起的感觉而呈现出的各种颜色。在饰面石材评价中颜色占有重要位置，珍贵色彩的饰面石材价值高。

花岗石的基本色调取决于含石英、长石和暗色矿物的种类和含量。一般石英和长石含量多，则呈浅色；当含有一定量暗色矿物时，则呈现出灰白色和灰红色系列。长石的种类对花岗岩的颜色影响极大，斜长石含量高时花岗石呈深浅不同的灰白色、灰色；主要为钾长石时，呈现深浅不同的美丽鲜艳的红色。部分花岗石会出现其他颜色，其致色原因主要有三点：①组成矿物化学成分中含有致色离子，比如角闪石和黑云母呈黑色与其中含有的铁离子有关，比如四川“中国红”呈现的樱桃红、玫瑰红就是与Fe3+含量有关；②色心致色，即矿物晶体结构缺陷所产生的颜色，比如钾长石和斜长石晶体有缺陷时可呈现艳红色或淡青色；③由于岩石孔隙或矿物解理中混入杂质而引起饰面石材致色，这种形式与岩石矿物成分和晶体结构无关，比如“锈石”，就是由于含铁矿物风化分解生成的氢氧化铁充填而使岩石呈锈黄色[3-4]。

白色大理石是组成方解石和白云石的本色，如北京“汉白玉”和四川“宝兴白”，其他颜色如陕西和湖北的“大花绿”是因岩石中有蛇纹石而呈绿色，辽宁的“丹东绿”则因含镁橄榄石和透辉石而呈绿色，四川的“凤羽花”因含透辉石而呈黑褐色。也有与矿物本身无关，因含有带色杂质的机械混入导致，如云南大理石掺入的杂质含铜呈绿色或蓝色；含锰呈赤色；含褐铁矿呈黄色或褐色；含石墨呈黑色；含有机质呈灰色或灰黑色等。大理石的魅力花纹和图画，是因其所含矿物杂质和有机质种类、数量不同且分布不均匀所致，加之在多次构造运动中受到挤压、搓揉、扭曲，使得图画变得更加绚丽多彩、变化无奇[5]。

光泽度是评价石材品质的重要指标之一，影响光泽度高低的主要因素是石材自身的矿物成分、颜色、硬度、密度、孔隙率，一般而言，矿物组成单一、结晶程度高、颗粒小，光泽度就会高[6]。光泽度还决定于饰面石材的加工技术，同样的石材可以加工出不同光泽度的产品，这与加工的设备、器材及磨抛工艺相关[7]。目前国内饰面石材的光泽度在80左右，高光泽度(＞100)饰面石材磨抛工艺仅日本、意大利等少数几个国家掌握。提高饰面石材光泽度可使国内饰面石材产品的经济效益显著提升[7]。

1.2 强度

饰面石材强度主要取决于岩石成因、矿物成分、结构构造、风化程度、含水率、裂隙发育程度及裂隙充填物性质等因素，同时也与测试条件相关。一般沉积岩的强度低于变质岩和岩浆岩的强度。在结构构造条件相同的情况下，岩石的强度随大硬度矿物的含量增加而提高。强度还随着矿物颗粒大小变化而变化，一般细粒岩石强度较粗粒高1～2倍。矿物单一的岩石抗压强度较高。矿物颗粒的形状对岩石强度也有很大影响，多种形状(如柱状、板状、粒状)矿物无规则排列，较完全由粒状矿物组成的岩石强度高。岩石强度还随岩石的密度增加而增大，如致密结晶大理岩可比粗粒结晶大理岩的强度高2～3倍。岩石强度还随着孔隙度和含水率增大而降低。岩石一般都存在各向异性性质，同一块岩石的不同方向上各种强度的测试结果并不相同，比如大理岩在平行层理方向较高的抗折强度和较低的抗压强度。基于这一性质，在选择作为台板、干挂板等对抗折强度和抗撞击强度有较高要求的饰面石材前，应当根据所选用的花纹做相应的测试试验。同时，地质勘查过程中也应当根据岩石特征进行不同方位的采样测试，为使用者提供更多参考价值的数据。近年来干挂石材兴起，国家和行业标准也规定了干挂石材的挂装强度实验方法和指标。

1.3 吸水率

吸水率主要取决于岩石内部孔隙的体积大小、密集度及孔的闭合程度，也与孔隙率的大小、孔隙特征有关。一般孔隙率越大吸水率越大，但是对于封闭的孔隙，由于孔隙不能相通，虽孔隙率大但是吸水率不一定高。吸水性也取决于矿物本身的亲水性能，如蒙脱石之类亲水性强的矿物，吸水后膨胀性所含水量多。大理石因后期重结晶作用致使矿物颗粒次生加大，矿物间的孔隙被充填、堵塞，则岩石的孔隙率降低，与石灰岩相比其吸水率较低。吸水率高低反映了岩石的致密程度，对饰面石材的使用性和耐久性的影响较大。饰面石材的吸水率越高就容易被污染，从而使石材失去原来的绚丽色彩和光泽。

1.4 硬度

由于饰面石材属脆性材料，我国饰面石材通常采用肖氏硬度计测定动态硬度，以肖氏符号HS表示。饰面石材肖氏硬度与岩石的化学成分、矿物组成和结构构造有关。石英含量多，SiO2含量高，则硬度高。大理石的肖氏硬度随着SiO2和MgO的含量增加而增高，是因为其导致硅酸盐矿物和白云石含量增高，此类矿物的硬度都比方解石要高。再者，岩石肖氏硬度还与结构、构造和蚀变程度有关。花岗石的肖氏硬度在60～116之间，而大理石的肖氏硬度在35～55之间。岩石的肖氏硬度与抗压强度有正相关关系，同时肖氏硬度大的岩石耐磨性好，但是加工难度也比较大。了解岩石肖氏硬度对于石材的加工工具和加工工艺选用具有指导意义。

1.5 放射性

大理岩有区域变质和接触变质两种成因类型，母岩为碳酸盐岩。在区域变质过程中与外界少有物质交换，更无放射性元素导入，故而不会有放射性产生。接触变质型是碳酸盐岩与侵入岩接触，除重结晶生成大理岩外，可能会产生物质交换而形成硅灰石、透辉石、透闪石、石棉、纤维状海泡石等，同样也不具有放射性危害。故现行DZ/T 0291-2015《饰面石材矿产地质勘查规范》明确了碳酸盐岩及其变质矿床，无需开展放射性水平评价[8]。现行的GB 50210-2018《建筑装饰装修工程质量验收标准》中也不要求大理石板材出具放射性检测合格报告。

花岗岩在形成过程之中能使放射性元素相对富集，影响到花岗石的放射性，强放射性对人体健康有害。花岗石放射性水平的高低取决于岩石中的放射性核素镭、钍、钾的含量和氡的析出率。根据GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》，符合要求的花岗石按照放射性比活度的大小分为A、B、C三类。有研究表明：花岗石中镭、钍、钾的含量主要与岩性、蚀变程度、成岩时代等有关。黑色花岗石岩性为基性或超基性岩石，放射性水平很低，为A类石材；灰色花岗石多为中性岩，少量酸性岩，钾长石含量较低，一般为A类，极个别品种为B类石材；浅肉红色、红色花岗石的镭、钾含量较高，多数放射性水平处于为A与B类边界。东北某地位于碱性杂岩体中的花岗石，镭、钍、钾含量均较高，且分布极不均匀，在不同矿段分别可见A、B、C类，甚至超C类石材。此外，蚀变带、岩体过渡相，以及成岩时代较新等石材放射性水平也相对较高[9]。

1.6 其他物理性能

耐磨性是指饰面石材抗磨损的性能指标，反映研磨抛光的难易程度，以耐磨率表示。耐磨率过低则表示石材松散不易抛光、过高则坚硬难于研磨。饰面石材的耐酸碱性能影响了其适用范围。花岗石既耐腐蚀又耐磨蚀，广泛应用于酸碱反应设备或容器内衬、室外装饰、地面和楼梯板等；而大理石多仅用于室内装饰[10]。

2 饰面石材的资源现状

2.1 总体特征

我国共有饰面石材矿产地1 300余处，查明矿产资源储量近百亿立方米，是世界上饰面石材矿产资源最丰富的国家，资源储量位列全球第一。饰面用花岗岩查明资源储量相对较大，为饰面用大理岩的三倍多。矿床(点)分布广泛，全国30省(市、区)均有发现，但空间上分布不均匀，局部较为集中。矿床成矿时代自太古宙至喜马拉雅期都有不同程度的分布，但主要成矿期集中于燕山期、华力西期。

我国共有饰面用花岗岩矿产地860余处，从区域上看，主要分布于华东、中南和西北地区，其次为华北、东北地区，西南地区较少。总资源储量近77亿m3，其中华东、华北和西北地区较为集中，其次为中南地区，西南和东北地区较少。分省(市、区)来说，以新疆、内蒙古、山东、安徽、四川等5个省(区)分布相对较为集中(图1)，约占全国查明资源储量的68%。广西、湖北、海南、江西、北京、河北占全国查明资源储量的20%。其中内蒙古、新疆查明资源储量分别均占全国的20%(图1)。全国中型及以上矿床共172处，其中，广东30处、山东22处、新疆、江西、福建分别21处、内蒙10处[11]。

图1 饰面用花岗岩矿查明资源储量分布图

饰面用花岗岩的矿石自然类型繁多，以碱性花岗岩、花岗岩和二长花岗岩居多，占矿产地数量总数的82%(图2)。不同地区饰面用花岗岩矿的岩 性分布亦各具特征。华北陆块的饰面用花岗岩矿以闪长岩—石英闪长岩—石英二长岩—花岗闪长岩—花岗岩岩性组合为特征；岭南地区的则以二长花岗岩—正长花岗岩—二云母花岗岩—花岗闪长岩岩性组合为主；四川盆地周边多以碱性花岗岩为主。同一饰面用花岗岩矿床岩性往往不是单一的，从中心到边部不同相带会出现岩性结构差异。

图2 我国典型花岗岩矿的岩性QAP投图

我国共有饰面用大理岩矿产地450余处，从区域上看，主要分布于华北、华东地区，其次为西北、东北和中南地区。查明资源储量22.6亿m3，其中华东、西北和华北地区的查明资源储量较为集中，其次为中南、西南地区，东北地区最少。分省(市、区)来说，河北、甘肃、江西、安徽、四川等5个省(区)占全国查明总量的58%，其中河北查明量最多，约占全国16%；甘肃次之，约占全国15%(图3)。全国中型及以上矿床共119处，其中，超大型9处、大型37处、中型73处[12]。饰面用大理岩矿石自然类型比较简单，主要为方解石大理岩、白云质大理岩、蛇纹石大理岩，少量为透闪石大理岩、条带状大理岩等。矿床有区域变质型和接触变质型两种成因类型，最老成矿期为阜平期，最新为喜马拉雅期，主要成矿期为前寒武纪、华力西期和燕山期。

图3 饰面用大理岩矿查明资源储量分布图

2.2 分区特征

(1)西北地区。

饰面石材矿产地数量占全国的14%，大中型以上矿床占比23%，查明资源储量占全国的22%(表1)。饰面用花岗岩矿主要集中于新疆，矿产地数量占全区的86%，查明资源储量占全区的91%。饰面用大理岩矿的查明资源储量主要集中于甘肃，占全区的55%，其他资源储量分布较为分散。

表1 不同地区饰面石材矿产资源状况

(2)华北地区。

饰面石材矿产地数量占全国的13%，查明资源储量占全国的25%，超大型矿床大13处。饰面用花岗岩矿大中型以上矿床占比全区的64%，查明资源储量占全国的29%；主要分布于内蒙，查明资源储量占全区的76%。饰面用大理岩矿大中型以上矿床占比亦达16%，多为小型及以下规模。查明资源储量主要集中于河北，占全区的65%；其次为山西。

(3)东北地区。

饰面石材矿产地数量占全国的11%，但是查明资源储量较少，仅占全国的2%。饰面用花岗岩矿主要集中于吉林、黑龙江，查明资源量分别占东北地区的53%和35%。饰面用大理岩主要分布于辽宁，查明资源量占全区的61%。

(4)西南地区。

饰面石材矿产地数量仅占全国的6%，查明资源储量占全国的8%。饰面用花岗岩矿除一处大型矿床位于西藏外，其余大中型以上矿床全部位于四川，其查明资源储量占全区97%。四川饰面用大理岩矿的矿产地数量和查明资源量分别占全区的68%和78%。云南是我国开采利用大理岩最早的地区，据有关史书记载，唐朝初期就在大理市点苍山采矿并加工为大理石。

(5)中南地区。

饰面石材矿产地数量占全国的14%，查明资源储量占全国的16%。饰面用花岗岩矿在各省(区)矿产地数量相近，大型和超大型矿床多达23处，广西和湖北的查明资源储量最多，均占全区的32%以上；海南的查明资源量约占全区的19%。中南地区的饰面用大理岩矿主要集中于广东、广西，查明量分别占全区的45%、43%，大型矿床达10处。

(6)华东地区。

饰面石材矿产地数量较多，占全国的42%，其中饰面用花岗岩矿产地数量为饰面用大理岩的四倍多；查明资源储量占全国的26%，大型和超大型矿床多达25处。福建、江西的饰面用花岗岩矿产地数量分别为248处和109处，查明资源量则集中于山东和安徽，分别占全区的45%、34%。饰面用大理岩的查明资源量主要集中于江西和安徽，分别占全区的48%、40%。

3 开发利用

3.1 古代的开采利用

就广义而言，人类对非金属矿的利用始于旧石器时代。最早可以追溯到距今约170万年以前，云南元谋猿人选择质地较硬的石英岩打制石器。石材开采利用历史久远，在远古时代便已开采石材广泛用于建筑工程，如台基、栏杆、御路、华表、牌坊、石雕、须弥座、柱顶石、石棺、石磨、石棚等。距今3 500多年前，辽宁省海城市析木城镇姑嫂石村山上的由六块巨大花岗岩石板套合在一起搭砌而成的石棚。汉代北京房山地区就开始开采汉白玉，历代朝廷兴建皇宫、寺庙、陵寝、牌坊、桥涵、御路都是从这里取材。还有，距今1 300年前的唐代南诏云南开始在古城之西的点苍山开采大理石[13]。

3.2 新中国成立前的开发利用

在新中国成立前漫长的艰苦岁月里，石材开采加工一直采取分散的、个体手工生产方式，多以石雕石刻石工艺品手工制作为主。作为工业性生产是从20世纪初开始的。据不完全统计，到1949年我国生产大理石、花岗石和水磨石的能力共计1.5万m2左右，从业人数总数约3 000人[14]。

3.3 新中国成立后的开发利用

新中国成立之后石材工业的发展经历了三个发展阶段。

(1)第一阶段(1949～1978年)，为新中国饰面石材工业的起步阶段。

建国初期，小石材作坊小企业改造为公私合营、生产合作社或中型企业。通过扩建初步形成了一批骨干企业，年产花岗石和大理石16万m2。1958年落成的“人民英雄纪念碑”是新中国前十年石材加工技术进步的见证，也是石材应用史上的一座丰碑。

1959年之后的十多年里，由于国家经济困难和十年动乱的干扰，石材工业生产停滞不前，发展缓慢。

20世纪70年代，国际石材贸易额以每年20%的速度快速增长，随着中国与西方国家关系的改善，石材工业面临着快速发展的机遇。1973年在北京召开了全国“三石”(大理石、花岗石、水磨石)工作会议，会议确定了扩大石材出口创汇的发展方针，会后制订了“三石”技术质量标准；到1978年，全国石材企业发展到60多家，年产大理石、花岗石41.5万m2；1973～1978年，石材产量平均每年递增12.4%，出口换汇年均增长率为11.8%，累计2亿美元。这一时期称为第一次石材热。

(2)第二阶段(十一届三中全会后至2001年)，为我国饰面石材工业的快速发展阶段。

在改革开放政策指引下，我国石材工业进入一个全新的发展时期。全国石材工业先经历了两次特征明显的发展高潮。

第一次高潮(20世纪80年代中期开始)：在贯彻实施“大家办建材”方针之后，调动了各方面办石材的积极性，在全国范围内又一次掀起大办石材的热潮。首先是兴建了一批中外合资企业。据不完全统计，至1987年底全国已建成17家中外合作石材企业，利用外资2 168万美元。其次是全国各地共引进石材加工与矿山开采生产线200多条，国内一批重点石材企业基本上实现了生产机械化，少数企业的技术装备已达到国际先进水平。1989年全国大理石产量674.1万m2、花岗石产量328.39万m2、石材出口创汇首次突破1亿美元。

第二次高潮(20世纪90年代初开始)：1992年邓小平南巡讲话后，呈现了以石材制品出口和石材原料进口为特征的进出口带动国内产业发展高潮。1992年花岗石产量首次超过大理石，而且以后一直处于领先地位。1995年石材产量达到20世纪的最高峰，花岗石产量1.62亿m2，大理石年产量0.55亿m2。2000年，全国石材企业已发展至2.78万家，石材业生产总值近1 000亿元。基本形成了石材加工、石材机械与工具制造、石材对外贸易等较为完整的石材工业体系。

至2001年，全世界石材荒料总产量为6 870万t，中国产量1 680万t排名第一；全世界共消费石材7.095亿m3，中国消费量7 334万m3位列第一；全世界天然石材荒料总出口量783.3万t，中国出口量181.6万t排名第一；全世界石材加工产品出口量共1 586万t，中国出口量615.4万t排名第一；大理石荒料和加工产品出口量107.8万t，排名第一。毫无疑问，中国已经成为世界石材行业主角，已成为世界第一的石材生产、消费、出口大国[15]。

(3)第三阶段(21世纪初至今)，为我国石材引领发展期。

进入新世纪，国内经济持续稳健发展，房地产业、建筑业和装饰装修业呈高速发展态势，为国内石材提供了旺盛的市场需求，石材工业在已经取得世界领先情况下继续高速发展(表2)[15]。

表2 全国规模以上企业石材产量和进出口量

2005年，依托资源、贸易、技术、市场的优势，基本完成了福建的南安水头、惠安、厦门，广东云浮，山东莱州、平邑、五莲，广西岑溪、贺州，河北曲阳，四川宝兴，陕西紫阳，北京房山，新疆哈密，河南南阳等石材产业集群地。

2009年，基本形成了由地质勘查业、矿山开采业、石材加工业、石材养护业、专业机械制造业、石材流通业等组成的一个完整的工业体系。

2010年，全国规模以上企业销售收入达2 070亿元，实现利润154亿元；大理石板材产量5 477万m3，花岗石板材产量30 826万m3；出口2 155万t，创汇41.4亿美元；进口石材1 231万t，用汇22.6亿美元。

2015年，全国规模以上企业销售收入4 468亿元，利润362亿元；花岗石板材产量6.69亿m3，大理石板材产量3.48亿m3；进出口贸易额108亿美元，出口量3 136万t，进口量1 242万t。

2018年全世界石材开采量达1.53亿t，主要集中在中国、印度、土耳其、伊朗、巴西和意大利，开采量占比70%。全世界石材消费总量17亿m2(以2cm厚板材计)，占前几位的是中国、印度、美国；中国人均使用量266m2/千人，但落后于瑞士、韩国、沙特和比利时(人均使用量超过1m2)。依出口金额计，中国、意大利、土耳其、印度、巴西、西班牙和葡萄牙占全世界总量的72.1%；依出口量计，中国、美国、韩国、德国、印度和法国占全世界总量的45.6%[16]。目前全国石材矿山超过6 000家，占全国各类矿山总数的10%，全国规模以上企业销售收入达3 000多亿元，已成为我国建材工业的重要组成部分[17]。

4 结论与建议

4.1 主要结论

(1)饰面石材通过加工切割而呈现出美丽的颜色和花纹图案，以良好可拼性能广泛应用于建筑物室内外的装饰，其色彩、光泽、亮度、块度等呈现的美感易与观者产生情感共鸣，自古至今已经完全融入人们生活之中，成为建筑文化的重要组成部分。

(2)全国共有饰面石材矿产地超过1 300余处，总资源量过100亿m3，主要分布于华东、西北、华北地区，其次为中南、西南和东北地区。总体分布不均，局部较为集中。相比较而言，全国饰面用花岗岩矿的查明资源量为饰面用大理岩矿的三倍多。

(3)经过几十年发展，我国已经形成地质勘查业、矿山开采业、石材加工业、石材养护业、专业机械制造业、石材流通业等组成的一个完整的工业体系，已成为我国建材工业的重要组成部分。同时，自20世纪80年代开始，石材工业为我国出口创汇做出了重要贡献，自2001年至今我国一直为世界第一大石材出口国。

4.2 建议

(1)大力发展饰面石材产业。饰面石材行业是生态环保产业，在整个开发应用过程中，饰面石材产业链每万元工业增加值能耗标煤只有0.33t。石材行业2020年二氧化碳排放105万t，计算电力消耗后为480万t[18]。通过加强资源节约集约，提高综合利用能力，打造绿色矿山、生态矿山，增加绿色碳汇，助力实现国家碳中和及生态文明建设。

(2)加强地质找矿。建议在准葛尔的星星峡和东天山、秦岭的陇南—商洛、川南的攀枝花—锦屏山、大兴安岭的阴山—黄岗梁、佳木斯—兴凯地块的天岗—鹤岗、辽东隆起的千山、胶东隆起带、长江中下游的池州—杭州、浙闽粤的潮州—莆田、南岭—云开等地区开展饰面花岗岩找矿工作。在塔里木板块北缘的东天山、南祁连的鸟鼠山—太白山、华北陆块北缘的大青山、吉中—延边活动陆缘的辽源—延吉、羌南地块的高黎贡山、哀牢山推覆带、康滇隆起的锦屏山—邛崃山、伏牛山—大别山、胶东隆起的云台山—烟台、南岭—韶关等地区开展饰面用大理岩找矿工作。