我國飾面石材資源和開發利用現狀分析

詹建華，陳正國

(1.中國建筑材料工業地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230031；2.中國建筑材料工業地質勘查中心，北京 100035)

一般來說，以天然巖石為主要原材料經加工制作用于建筑、裝飾、碑石、工藝品或路面等用途的材料通稱為石材，按照用途主要分為建筑用石材和飾面用石材。商業上，天然飾面石材按照材質的不同劃分為花崗石、大理石、石灰石、砂巖、板石等[1-2]。我國是飾面石材礦產資源大國，30個省(市、區)都有飾面石材資源分布，保有資源量近百億立方米。人類利用天然石材歷史悠久，從舊石器時代到新石器時代，再到現代文明，無不“與石俱進”。新中國成立以來，自1973年全國“三石”(大理石、花崗石、水磨石)工作會議開始，在幾代人共同努力下，石材行業走過了從小到大、從弱漸強的發展歷程，我國已經成為飾面石材生產大國、消費大國、進出口大國。近二十多年以來，飾面石材行業進入了全新發展階段。有必要全面總結飾面石材的物理性能最新研究成果，對全國范圍內主要飾面石材資源，特別是飾面用花崗巖和飾面用大理巖勘查成果、資源儲量和開發利用現狀進行全面梳理，為高效利用飾面石材資源，促進行業產業合理布局和地方經濟發展提供資料參考。

1 飾面石材的特點

1.1 顏色和光澤度

巖石中組成礦物對不同波長的可見光選擇性吸收和反射不同，在人眼中引起的感覺而呈現出的各種顏色。在飾面石材評價中顏色占有重要位置，珍貴色彩的飾面石材價值高。

花崗石的基本色調取決于含石英、長石和暗色礦物的種類和含量。一般石英和長石含量多，則呈淺色；當含有一定量暗色礦物時，則呈現出灰白色和灰紅色系列。長石的種類對花崗巖的顏色影響極大，斜長石含量高時花崗石呈深淺不同的灰白色、灰色；主要為鉀長石時，呈現深淺不同的美麗鮮艷的紅色。部分花崗石會出現其他顏色，其致色原因主要有三點：①組成礦物化學成分中含有致色離子，比如角閃石和黑云母呈黑色與其中含有的鐵離子有關，比如四川“中國紅”呈現的櫻桃紅、玫瑰紅就是與Fe3+含量有關；②色心致色，即礦物晶體結構缺陷所產生的顏色，比如鉀長石和斜長石晶體有缺陷時可呈現艷紅色或淡青色；③由于巖石孔隙或礦物解理中混入雜質而引起飾面石材致色，這種形式與巖石礦物成分和晶體結構無關，比如“銹石”，就是由于含鐵礦物風化分解生成的氫氧化鐵充填而使巖石呈銹黃色[3-4]。

白色大理石是組成方解石和白云石的本色，如北京“漢白玉”和四川“寶興白”，其他顏色如陜西和湖北的“大花綠”是因巖石中有蛇紋石而呈綠色，遼寧的“丹東綠”則因含鎂橄欖石和透輝石而呈綠色，四川的“鳳羽花”因含透輝石而呈黑褐色。也有與礦物本身無關，因含有帶色雜質的機械混入導致，如云南大理石摻入的雜質含銅呈綠色或藍色；含錳呈赤色；含褐鐵礦呈黃色或褐色；含石墨呈黑色；含有機質呈灰色或灰黑色等。大理石的魅力花紋和圖畫，是因其所含礦物雜質和有機質種類、數量不同且分布不均勻所致，加之在多次構造運動中受到擠壓、搓揉、扭曲，使得圖畫變得更加絢麗多彩、變化無奇[5]。

光澤度是評價石材品質的重要指標之一，影響光澤度高低的主要因素是石材自身的礦物成分、顏色、硬度、密度、孔隙率，一般而言，礦物組成單一、結晶程度高、顆粒小，光澤度就會高[6]。光澤度還決定于飾面石材的加工技術，同樣的石材可以加工出不同光澤度的產品，這與加工的設備、器材及磨拋工藝相關[7]。目前國內飾面石材的光澤度在80左右，高光澤度(＞100)飾面石材磨拋工藝僅日本、意大利等少數幾個國家掌握。提高飾面石材光澤度可使國內飾面石材產品的經濟效益顯著提升[7]。

1.2 強度

飾面石材強度主要取決于巖石成因、礦物成分、結構構造、風化程度、含水率、裂隙發育程度及裂隙充填物性質等因素，同時也與測試條件相關。一般沉積巖的強度低于變質巖和巖漿巖的強度。在結構構造條件相同的情況下，巖石的強度隨大硬度礦物的含量增加而提高。強度還隨著礦物顆粒大小變化而變化，一般細粒巖石強度較粗粒高1～2倍。礦物單一的巖石抗壓強度較高。礦物顆粒的形狀對巖石強度也有很大影響，多種形狀(如柱狀、板狀、粒狀)礦物無規則排列，較完全由粒狀礦物組成的巖石強度高。巖石強度還隨巖石的密度增加而增大，如致密結晶大理巖可比粗粒結晶大理巖的強度高2～3倍。巖石強度還隨著孔隙度和含水率增大而降低。巖石一般都存在各向異性性質，同一塊巖石的不同方向上各種強度的測試結果并不相同，比如大理巖在平行層理方向較高的抗折強度和較低的抗壓強度。基于這一性質，在選擇作為臺板、干掛板等對抗折強度和抗撞擊強度有較高要求的飾面石材前，應當根據所選用的花紋做相應的測試試驗。同時，地質勘查過程中也應當根據巖石特征進行不同方位的采樣測試，為使用者提供更多參考價值的數據。近年來干掛石材興起，國家和行業標準也規定了干掛石材的掛裝強度實驗方法和指標。

1.3 吸水率

吸水率主要取決于巖石內部孔隙的體積大小、密集度及孔的閉合程度，也與孔隙率的大小、孔隙特征有關。一般孔隙率越大吸水率越大，但是對于封閉的孔隙，由于孔隙不能相通，雖孔隙率大但是吸水率不一定高。吸水性也取決于礦物本身的親水性能，如蒙脫石之類親水性強的礦物，吸水后膨脹性所含水量多。大理石因后期重結晶作用致使礦物顆粒次生加大，礦物間的孔隙被充填、堵塞，則巖石的孔隙率降低，與石灰巖相比其吸水率較低。吸水率高低反映了巖石的致密程度，對飾面石材的使用性和耐久性的影響較大。飾面石材的吸水率越高就容易被污染，從而使石材失去原來的絢麗色彩和光澤。

1.4 硬度

由于飾面石材屬脆性材料，我國飾面石材通常采用肖氏硬度計測定動態硬度，以肖氏符號HS表示。飾面石材肖氏硬度與巖石的化學成分、礦物組成和結構構造有關。石英含量多，SiO2含量高，則硬度高。大理石的肖氏硬度隨著SiO2和MgO的含量增加而增高，是因為其導致硅酸鹽礦物和白云石含量增高，此類礦物的硬度都比方解石要高。再者，巖石肖氏硬度還與結構、構造和蝕變程度有關。花崗石的肖氏硬度在60～116之間，而大理石的肖氏硬度在35～55之間。巖石的肖氏硬度與抗壓強度有正相關關系，同時肖氏硬度大的巖石耐磨性好，但是加工難度也比較大。了解巖石肖氏硬度對于石材的加工工具和加工工藝選用具有指導意義。

1.5 放射性

大理巖有區域變質和接觸變質兩種成因類型，母巖為碳酸鹽巖。在區域變質過程中與外界少有物質交換，更無放射性元素導入，故而不會有放射性產生。接觸變質型是碳酸鹽巖與侵入巖接觸，除重結晶生成大理巖外，可能會產生物質交換而形成硅灰石、透輝石、透閃石、石棉、纖維狀海泡石等，同樣也不具有放射性危害。故現行DZ/T 0291-2015《飾面石材礦產地質勘查規范》明確了碳酸鹽巖及其變質礦床，無需開展放射性水平評價[8]。現行的GB 50210-2018《建筑裝飾裝修工程質量驗收標準》中也不要求大理石板材出具放射性檢測合格報告。

花崗巖在形成過程之中能使放射性元素相對富集，影響到花崗石的放射性，強放射性對人體健康有害。花崗石放射性水平的高低取決于巖石中的放射性核素鐳、釷、鉀的含量和氡的析出率。根據GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》，符合要求的花崗石按照放射性比活度的大小分為A、B、C三類。有研究表明：花崗石中鐳、釷、鉀的含量主要與巖性、蝕變程度、成巖時代等有關。黑色花崗石巖性為基性或超基性巖石，放射性水平很低，為A類石材；灰色花崗石多為中性巖，少量酸性巖，鉀長石含量較低，一般為A類，極個別品種為B類石材；淺肉紅色、紅色花崗石的鐳、鉀含量較高，多數放射性水平處于為A與B類邊界。東北某地位于堿性雜巖體中的花崗石，鐳、釷、鉀含量均較高，且分布極不均勻，在不同礦段分別可見A、B、C類，甚至超C類石材。此外，蝕變帶、巖體過渡相，以及成巖時代較新等石材放射性水平也相對較高[9]。

1.6 其他物理性能

耐磨性是指飾面石材抗磨損的性能指標，反映研磨拋光的難易程度，以耐磨率表示。耐磨率過低則表示石材松散不易拋光、過高則堅硬難于研磨。飾面石材的耐酸堿性能影響了其適用范圍。花崗石既耐腐蝕又耐磨蝕，廣泛應用于酸堿反應設備或容器內襯、室外裝飾、地面和樓梯板等；而大理石多僅用于室內裝飾[10]。

2 飾面石材的資源現狀

2.1 總體特征

我國共有飾面石材礦產地1 300余處，查明礦產資源儲量近百億立方米，是世界上飾面石材礦產資源最豐富的國家，資源儲量位列全球第一。飾面用花崗巖查明資源儲量相對較大，為飾面用大理巖的三倍多。礦床(點)分布廣泛，全國30省(市、區)均有發現，但空間上分布不均勻，局部較為集中。礦床成礦時代自太古宙至喜馬拉雅期都有不同程度的分布，但主要成礦期集中于燕山期、華力西期。

我國共有飾面用花崗巖礦產地860余處，從區域上看，主要分布于華東、中南和西北地區，其次為華北、東北地區，西南地區較少。總資源儲量近77億m3，其中華東、華北和西北地區較為集中，其次為中南地區，西南和東北地區較少。分省(市、區)來說，以新疆、內蒙古、山東、安徽、四川等5個省(區)分布相對較為集中(圖1)，約占全國查明資源儲量的68%。廣西、湖北、海南、江西、北京、河北占全國查明資源儲量的20%。其中內蒙古、新疆查明資源儲量分別均占全國的20%(圖1)。全國中型及以上礦床共172處，其中，廣東30處、山東22處、新疆、江西、福建分別21處、內蒙10處[11]。

圖1 飾面用花崗巖礦查明資源儲量分布圖

飾面用花崗巖的礦石自然類型繁多，以堿性花崗巖、花崗巖和二長花崗巖居多，占礦產地數量總數的82%(圖2)。不同地區飾面用花崗巖礦的巖 性分布亦各具特征。華北陸塊的飾面用花崗巖礦以閃長巖—石英閃長巖—石英二長巖—花崗閃長巖—花崗巖巖性組合為特征；嶺南地區的則以二長花崗巖—正長花崗巖—二云母花崗巖—花崗閃長巖巖性組合為主；四川盆地周邊多以堿性花崗巖為主。同一飾面用花崗巖礦床巖性往往不是單一的，從中心到邊部不同相帶會出現巖性結構差異。

圖2 我國典型花崗巖礦的巖性QAP投圖

我國共有飾面用大理巖礦產地450余處，從區域上看，主要分布于華北、華東地區，其次為西北、東北和中南地區。查明資源儲量22.6億m3，其中華東、西北和華北地區的查明資源儲量較為集中，其次為中南、西南地區，東北地區最少。分省(市、區)來說，河北、甘肅、江西、安徽、四川等5個省(區)占全國查明總量的58%，其中河北查明量最多，約占全國16%；甘肅次之，約占全國15%(圖3)。全國中型及以上礦床共119處，其中，超大型9處、大型37處、中型73處[12]。飾面用大理巖礦石自然類型比較簡單，主要為方解石大理巖、白云質大理巖、蛇紋石大理巖，少量為透閃石大理巖、條帶狀大理巖等。礦床有區域變質型和接觸變質型兩種成因類型，最老成礦期為阜平期，最新為喜馬拉雅期，主要成礦期為前寒武紀、華力西期和燕山期。

圖3 飾面用大理巖礦查明資源儲量分布圖

2.2 分區特征

(1)西北地區。

飾面石材礦產地數量占全國的14%，大中型以上礦床占比23%，查明資源儲量占全國的22%(表1)。飾面用花崗巖礦主要集中于新疆，礦產地數量占全區的86%，查明資源儲量占全區的91%。飾面用大理巖礦的查明資源儲量主要集中于甘肅，占全區的55%，其他資源儲量分布較為分散。

表1 不同地區飾面石材礦產資源狀況

(2)華北地區。

飾面石材礦產地數量占全國的13%，查明資源儲量占全國的25%，超大型礦床大13處。飾面用花崗巖礦大中型以上礦床占比全區的64%，查明資源儲量占全國的29%；主要分布于內蒙，查明資源儲量占全區的76%。飾面用大理巖礦大中型以上礦床占比亦達16%，多為小型及以下規模。查明資源儲量主要集中于河北，占全區的65%；其次為山西。

(3)東北地區。

飾面石材礦產地數量占全國的11%，但是查明資源儲量較少，僅占全國的2%。飾面用花崗巖礦主要集中于吉林、黑龍江，查明資源量分別占東北地區的53%和35%。飾面用大理巖主要分布于遼寧，查明資源量占全區的61%。

(4)西南地區。

飾面石材礦產地數量僅占全國的6%，查明資源儲量占全國的8%。飾面用花崗巖礦除一處大型礦床位于西藏外，其余大中型以上礦床全部位于四川，其查明資源儲量占全區97%。四川飾面用大理巖礦的礦產地數量和查明資源量分別占全區的68%和78%。云南是我國開采利用大理巖最早的地區，據有關史書記載，唐朝初期就在大理市點蒼山采礦并加工為大理石。

(5)中南地區。

飾面石材礦產地數量占全國的14%，查明資源儲量占全國的16%。飾面用花崗巖礦在各省(區)礦產地數量相近，大型和超大型礦床多達23處，廣西和湖北的查明資源儲量最多，均占全區的32%以上；海南的查明資源量約占全區的19%。中南地區的飾面用大理巖礦主要集中于廣東、廣西，查明量分別占全區的45%、43%，大型礦床達10處。

(6)華東地區。

飾面石材礦產地數量較多，占全國的42%，其中飾面用花崗巖礦產地數量為飾面用大理巖的四倍多；查明資源儲量占全國的26%，大型和超大型礦床多達25處。福建、江西的飾面用花崗巖礦產地數量分別為248處和109處，查明資源量則集中于山東和安徽，分別占全區的45%、34%。飾面用大理巖的查明資源量主要集中于江西和安徽，分別占全區的48%、40%。

3 開發利用

3.1 古代的開采利用

就廣義而言，人類對非金屬礦的利用始于舊石器時代。最早可以追溯到距今約170萬年以前，云南元謀猿人選擇質地較硬的石英巖打制石器。石材開采利用歷史久遠，在遠古時代便已開采石材廣泛用于建筑工程，如臺基、欄桿、御路、華表、牌坊、石雕、須彌座、柱頂石、石棺、石磨、石棚等。距今3 500多年前，遼寧省海城市析木城鎮姑嫂石村山上的由六塊巨大花崗巖石板套合在一起搭砌而成的石棚。漢代北京房山地區就開始開采漢白玉，歷代朝廷興建皇宮、寺廟、陵寢、牌坊、橋涵、御路都是從這里取材。還有，距今1 300年前的唐代南詔云南開始在古城之西的點蒼山開采大理石[13]。

3.2 新中國成立前的開發利用

在新中國成立前漫長的艱苦歲月里，石材開采加工一直采取分散的、個體手工生產方式，多以石雕石刻石工藝品手工制作為主。作為工業性生產是從20世紀初開始的。據不完全統計，到1949年我國生產大理石、花崗石和水磨石的能力共計1.5萬m2左右，從業人數總數約3 000人[14]。

3.3 新中國成立后的開發利用

新中國成立之后石材工業的發展經歷了三個發展階段。

(1)第一階段(1949～1978年)，為新中國飾面石材工業的起步階段。

建國初期，小石材作坊小企業改造為公私合營、生產合作社或中型企業。通過擴建初步形成了一批骨干企業，年產花崗石和大理石16萬m2。1958年落成的“人民英雄紀念碑”是新中國前十年石材加工技術進步的見證，也是石材應用史上的一座豐碑。

1959年之后的十多年里，由于國家經濟困難和十年動亂的干擾，石材工業生產停滯不前，發展緩慢。

20世紀70年代，國際石材貿易額以每年20%的速度快速增長，隨著中國與西方國家關系的改善，石材工業面臨著快速發展的機遇。1973年在北京召開了全國“三石”(大理石、花崗石、水磨石)工作會議，會議確定了擴大石材出口創匯的發展方針，會后制訂了“三石”技術質量標準；到1978年，全國石材企業發展到60多家，年產大理石、花崗石41.5萬m2；1973～1978年，石材產量平均每年遞增12.4%，出口換匯年均增長率為11.8%，累計2億美元。這一時期稱為第一次石材熱。

(2)第二階段(十一屆三中全會后至2001年)，為我國飾面石材工業的快速發展階段。

在改革開放政策指引下，我國石材工業進入一個全新的發展時期。全國石材工業先經歷了兩次特征明顯的發展高潮。

第一次高潮(20世紀80年代中期開始)：在貫徹實施“大家辦建材”方針之后，調動了各方面辦石材的積極性，在全國范圍內又一次掀起大辦石材的熱潮。首先是興建了一批中外合資企業。據不完全統計，至1987年底全國已建成17家中外合作石材企業，利用外資2 168萬美元。其次是全國各地共引進石材加工與礦山開采生產線200多條，國內一批重點石材企業基本上實現了生產機械化，少數企業的技術裝備已達到國際先進水平。1989年全國大理石產量674.1萬m2、花崗石產量328.39萬m2、石材出口創匯首次突破1億美元。

第二次高潮(20世紀90年代初開始)：1992年鄧小平南巡講話后，呈現了以石材制品出口和石材原料進口為特征的進出口帶動國內產業發展高潮。1992年花崗石產量首次超過大理石，而且以后一直處于領先地位。1995年石材產量達到20世紀的最高峰，花崗石產量1.62億m2，大理石年產量0.55億m2。2000年，全國石材企業已發展至2.78萬家，石材業生產總值近1 000億元。基本形成了石材加工、石材機械與工具制造、石材對外貿易等較為完整的石材工業體系。

至2001年，全世界石材荒料總產量為6 870萬t，中國產量1 680萬t排名第一；全世界共消費石材7.095億m3，中國消費量7 334萬m3位列第一；全世界天然石材荒料總出口量783.3萬t，中國出口量181.6萬t排名第一；全世界石材加工產品出口量共1 586萬t，中國出口量615.4萬t排名第一；大理石荒料和加工產品出口量107.8萬t，排名第一。毫無疑問，中國已經成為世界石材行業主角，已成為世界第一的石材生產、消費、出口大國[15]。

(3)第三階段(21世紀初至今)，為我國石材引領發展期。

進入新世紀，國內經濟持續穩健發展，房地產業、建筑業和裝飾裝修業呈高速發展態勢，為國內石材提供了旺盛的市場需求，石材工業在已經取得世界領先情況下繼續高速發展(表2)[15]。

表2 全國規模以上企業石材產量和進出口量

2005年，依托資源、貿易、技術、市場的優勢，基本完成了福建的南安水頭、惠安、廈門，廣東云浮，山東萊州、平邑、五蓮，廣西岑溪、賀州，河北曲陽，四川寶興，陜西紫陽，北京房山，新疆哈密，河南南陽等石材產業集群地。

2009年，基本形成了由地質勘查業、礦山開采業、石材加工業、石材養護業、專業機械制造業、石材流通業等組成的一個完整的工業體系。

2010年，全國規模以上企業銷售收入達2 070億元，實現利潤154億元；大理石板材產量5 477萬m3，花崗石板材產量30 826萬m3；出口2 155萬t，創匯41.4億美元；進口石材1 231萬t，用匯22.6億美元。

2015年，全國規模以上企業銷售收入4 468億元，利潤362億元；花崗石板材產量6.69億m3，大理石板材產量3.48億m3；進出口貿易額108億美元，出口量3 136萬t，進口量1 242萬t。

2018年全世界石材開采量達1.53億t，主要集中在中國、印度、土耳其、伊朗、巴西和意大利，開采量占比70%。全世界石材消費總量17億m2(以2cm厚板材計)，占前幾位的是中國、印度、美國；中國人均使用量266m2/千人，但落后于瑞士、韓國、沙特和比利時(人均使用量超過1m2)。依出口金額計，中國、意大利、土耳其、印度、巴西、西班牙和葡萄牙占全世界總量的72.1%；依出口量計，中國、美國、韓國、德國、印度和法國占全世界總量的45.6%[16]。目前全國石材礦山超過6 000家，占全國各類礦山總數的10%，全國規模以上企業銷售收入達3 000多億元，已成為我國建材工業的重要組成部分[17]。

4 結論與建議

4.1 主要結論

(1)飾面石材通過加工切割而呈現出美麗的顏色和花紋圖案，以良好可拼性能廣泛應用于建筑物室內外的裝飾，其色彩、光澤、亮度、塊度等呈現的美感易與觀者產生情感共鳴，自古至今已經完全融入人們生活之中，成為建筑文化的重要組成部分。

(2)全國共有飾面石材礦產地超過1 300余處，總資源量過100億m3，主要分布于華東、西北、華北地區，其次為中南、西南和東北地區。總體分布不均，局部較為集中。相比較而言，全國飾面用花崗巖礦的查明資源量為飾面用大理巖礦的三倍多。

(3)經過幾十年發展，我國已經形成地質勘查業、礦山開采業、石材加工業、石材養護業、專業機械制造業、石材流通業等組成的一個完整的工業體系，已成為我國建材工業的重要組成部分。同時，自20世紀80年代開始，石材工業為我國出口創匯做出了重要貢獻，自2001年至今我國一直為世界第一大石材出口國。

4.2 建議

(1)大力發展飾面石材產業。飾面石材行業是生態環保產業，在整個開發應用過程中，飾面石材產業鏈每萬元工業增加值能耗標煤只有0.33t。石材行業2020年二氧化碳排放105萬t，計算電力消耗后為480萬t[18]。通過加強資源節約集約，提高綜合利用能力，打造綠色礦山、生態礦山，增加綠色碳匯，助力實現國家碳中和及生態文明建設。

(2)加強地質找礦。建議在準葛爾的星星峽和東天山、秦嶺的隴南—商洛、川南的攀枝花—錦屏山、大興安嶺的陰山—黃崗梁、佳木斯—興凱地塊的天崗—鶴崗、遼東隆起的千山、膠東隆起帶、長江中下游的池州—杭州、浙閩粵的潮州—莆田、南嶺—云開等地區開展飾面花崗巖找礦工作。在塔里木板塊北緣的東天山、南祁連的鳥鼠山—太白山、華北陸塊北緣的大青山、吉中—延邊活動陸緣的遼源—延吉、羌南地塊的高黎貢山、哀牢山推覆帶、康滇隆起的錦屏山—邛崍山、伏牛山—大別山、膠東隆起的云臺山—煙臺、南嶺—韶關等地區開展飾面用大理巖找礦工作。