王挽瓊，郗愛華，馮明友，葛玉輝

(西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

四川秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源概況及優(yōu)勢礦產(chǎn)開發(fā)建議

王挽瓊，郗愛華，馮明友，葛玉輝

(西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

四川秦巴山區(qū)位于龍門山造山帶北段、米倉山褶皺推覆帶和大巴山推覆構(gòu)造帶的交匯部位，經(jīng)受了復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，蘊(yùn)藏了豐富的礦產(chǎn)資源。其中的錳、金、鉛-鋅、鉬、鈾、銅、石墨、磷和頁巖氣等礦產(chǎn)的儲量在全國占有舉足輕重的地位，石墨和頁巖氣為該區(qū)的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源。如何充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，立足資源型產(chǎn)業(yè)的同時，注重環(huán)境保護(hù)、積極倡導(dǎo)綠色開發(fā)，同時增強(qiáng)資源轉(zhuǎn)型能力，積極帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)四川秦巴山區(qū)的脫貧致富及綠色循環(huán)發(fā)展，這對于生態(tài)綠色轉(zhuǎn)型、絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)和西部大開發(fā)戰(zhàn)略具有重要意義。

石墨烯；頁巖氣；綠色開發(fā)；秦巴山區(qū)

秦巴山區(qū)橫跨甘肅、陜西、四川、重慶、河南及湖北六省市，四川秦巴山區(qū)地處秦巴山區(qū)西南部，是其重要組成部分。四川秦巴山區(qū)覆蓋綿陽、廣元、南充、達(dá)州和巴中5市25縣區(qū)，面積6.18×104km2，大地構(gòu)造位置位于龍門山造山帶北段、米倉山褶皺推覆帶和大巴山推覆構(gòu)造帶的交匯部位。受揚(yáng)子地塊、華北地塊及松潘—甘孜地塊構(gòu)造應(yīng)力場作用，先后經(jīng)歷了加里東、華力西、印支、燕山和喜馬拉雅運(yùn)動的改造，復(fù)雜的地質(zhì)條件造就了現(xiàn)今豐富的地質(zhì)特征及礦產(chǎn)資源。

1 成礦區(qū)帶劃分

四川秦巴山區(qū)隸屬于濱太平洋成礦域，揚(yáng)子成礦省[1]，根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化過程及礦產(chǎn)發(fā)育特點(diǎn)，將研究區(qū)劃分為龍門山成礦帶、米倉山-大巴山成礦帶和川北油氣成礦帶3個成礦區(qū)帶(圖1)。

龍門山成礦帶位于研究區(qū)西部，沿北東向龍門山斷裂帶展布。成礦帶內(nèi)礦產(chǎn)豐富，礦種較多但規(guī)模不等，大、中、小型礦床及礦點(diǎn)均有出露。主要礦種有Au、Fe、Mn、Pb、Zn、S、Ag、P、鋁土礦、蛇紋石和花崗巖等。

米倉山-大巴山成礦帶位于研究區(qū)北部，沿?fù)P子地塊北緣分布，成礦帶內(nèi)礦產(chǎn)豐富且礦種較多，米倉山山區(qū)礦種主要有Fe、Cu、Pb、Zn、Au、石墨及霞石鋁礦，大巴山山區(qū)礦種主要有Fe、煤、毒重石、石灰?guī)r及高嶺土。

川北油氣成礦帶主要分布于龍門山前帶、米倉山前帶及大巴山前帶。各油氣成礦帶所處構(gòu)造位置、沉積環(huán)境及成藏幕式具有較大差別，導(dǎo)致其成礦帶分布復(fù)雜。

圖1 四川秦巴山區(qū)成礦帶劃分

2 礦產(chǎn)資源種類

據(jù)“十二五礦產(chǎn)資源規(guī)劃”的統(tǒng)計資料，研究區(qū)已探明有儲量的礦種46種[2-6]，礦產(chǎn)類型有：

(1)能源礦產(chǎn)：煤、天然氣、油砂、瀝青、地?zé)岷外櫋?/p>

(2)金屬礦產(chǎn)：包括黑色金屬、有色金屬、貴金屬和稀有金屬等類型。①黑色金屬礦產(chǎn)：鐵、錳、釩和鈦；②有色金屬礦產(chǎn)：銅、鉛、鋅、鈷和鉬；③貴金屬礦產(chǎn)：金；④稀有金屬：鍶。

(3)非金屬礦產(chǎn)：包括工業(yè)礦物和工業(yè)巖石兩類。①工業(yè)礦物：硫鐵礦、石墨、磷、毒重石、重晶石、透閃石、方解石、長石、霞石、滑石、鹽、鹵石和石膏；②工業(yè)巖石：板巖、白云巖、輝綠巖、頁巖、花崗巖、大理巖、灰?guī)r、砂巖、粘土、高嶺土、膨潤土、蛇紋巖、紋化石、硅石、脈石英和鋁土礦。

(4)水氣礦產(chǎn)：礦泉水和溫泉。區(qū)內(nèi)礦床規(guī)模以中小型為主，但其中的錳、金、鉛-鋅、鉬、鈾、銅、石墨、磷和頁巖氣(天然氣)等礦產(chǎn)的儲量在全國占有舉足輕重的地位。

3 優(yōu)勢礦產(chǎn)資源概況

優(yōu)勢礦產(chǎn)資源是指既有巨大儲量，又有充分的市場優(yōu)勢，且對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和國民經(jīng)濟(jì)具有重要作用的礦產(chǎn)資源[7]。區(qū)內(nèi)符合該特點(diǎn)的礦產(chǎn)主要有石墨和頁巖氣(天然氣)。

3.1 石墨

2004年，英國物理學(xué)家成功從石墨中分離出了石墨烯。石墨烯具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和極薄、韌性強(qiáng)和導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)等特點(diǎn)，在物理、化學(xué)、材料科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域快速掀起了研究熱潮[8]。它是目前世界上最薄、最堅硬、最強(qiáng)韌的納米材料，可被廣泛應(yīng)用于場致發(fā)射、傳感器、場效應(yīng)晶體管、透明電極、電池、藥物控制釋放、組織工程和能量儲存等。故石墨烯被稱為“黑金”，是新材料之王。

石墨烯的制備方法目前有兩種，分別以石墨為直接原料和以非石墨物質(zhì)為直接原料。前者是利用機(jī)械力或化學(xué)力將石墨層剝離以制備石墨烯，石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與石墨原料的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)緊密相關(guān)；后者是由非石墨物質(zhì)提供碳源，通過晶體生長的方式形成石墨烯，但產(chǎn)量小、技術(shù)要求高，難以達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模[9]。顯然，大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的首要任務(wù)之一是勘查優(yōu)質(zhì)天然石墨，即晶質(zhì)石墨。同時，石墨因其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也有眾多其他用途，例如制作耐火材料、導(dǎo)電材料、耐磨潤滑材料、熱交換器、原子能工業(yè)和國防工業(yè)、電極、鉛筆芯、顏料、拋光劑及膨脹石墨等。

全球石墨礦產(chǎn)主要集中分布于中國、烏克蘭、斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加、巴西等少數(shù)幾個國家，礦床規(guī)模以中、小型居多。其中，馬達(dá)加斯加盛產(chǎn)大鱗片石墨，斯里蘭卡盛產(chǎn)高品位的致密塊狀石墨；隱晶質(zhì)石墨礦主要分布于印度、韓國、墨西哥、奧地利和中國等，只有在中國等四五個國家，晶質(zhì)和隱晶質(zhì)石墨均有產(chǎn)出。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2013年底，全球天然石墨累計探明儲量為1.3×108t，其中，巴西是全球石墨資源最豐富的國家，累計探明儲量為5 800×104t，中國儲量居全球第二位，達(dá)到5 500×104t，其中晶質(zhì)石墨4 650×104t。中國晶質(zhì)石墨主要產(chǎn)地為黑龍江，儲量占52.71%，山西省次之，儲量占8.40%，四川省居第三位，儲量占7.71%[10]。

我國石墨礦床據(jù)成因可分為區(qū)域變質(zhì)型、接觸變質(zhì)型和巖漿熱液型[10]，晶質(zhì)石墨多為區(qū)域變質(zhì)和接觸變質(zhì)型，原巖建造為中基性火山巖、碳質(zhì)粘土巖和碳酸鹽巖，多分布在古老地臺邊緣的元古代地層中，具有分布廣和規(guī)模大的特征[11-12]。四川秦巴山區(qū)的米倉山-大巴山成礦帶位于揚(yáng)子板塊北緣，發(fā)育有大量中元古代區(qū)域變質(zhì)巖及古、中生代侵入巖。原巖為碳酸鹽巖夾富含碳質(zhì)細(xì)碎屑巖的麻窩子組中發(fā)現(xiàn)了大量石墨，集中產(chǎn)于南江縣和旺蒼縣，代表礦床有南江縣坪河鄉(xiāng)石墨礦(大型)、南江縣坪河鄉(xiāng)向陽坡石墨礦(中型)、南江縣坪河鄉(xiāng)肖家灣石墨礦(中型)、旺蒼縣大河石墨礦(中型)、旺蒼縣坪河石墨礦(中型)和旺蒼縣大河鄉(xiāng)唐家河石墨礦(中型)等。

旺蒼縣石墨保有資源378.13×104t，南江縣已探明部分石墨礦石儲量為6 360.5×104t，其中，坪河石墨礦石儲量為325.5×104t，尖山在0.82 km2范圍內(nèi)石墨礦石儲量為5 035×104t，上兩廟坪石墨儲量初步測算在1 000×104t以上[13]。這使四川秦巴山區(qū)的石墨資源在國內(nèi)外占有舉足輕重的地位。因此，順應(yīng)新科技潮流實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

3.2 頁巖氣(天然氣)

頁巖氣是以吸附和游離狀態(tài)同時賦存在具有生烴能力的泥巖和頁巖中的天然氣，具有自生自儲、吸附成藏和隱蔽聚集等特征[14]。四川盆地經(jīng)歷了克拉通化和前陸盆地演化過程，構(gòu)造作用復(fù)雜，其中的古、中生界頁巖不僅是常規(guī)氣藏的烴源巖，也是頁巖氣成藏及勘探的重要對象[15]。四川秦巴山區(qū)頁巖氣集中分布在造山帶前帶，產(chǎn)氣層位為二疊系-侏羅系。代表性礦床有普光大型氣田、羅家寨大型氣田、五百梯大型氣田及渡口河中型氣田等，天然氣儲量可觀。全球嚴(yán)峻的能源緊缺趨勢使得頁巖氣這一新興資源受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前頁巖氣開發(fā)成功的主要是美國和加拿大，我國還處在探索研究階段。全球頁巖氣可開采量為2.2×1014m3，以北美最為豐富，其次為中國，可采量為3.16×1013m3，主要蘊(yùn)藏在四川盆地。

頁巖氣作為我省新確立的五大高端成長型產(chǎn)業(yè)之一，其健康發(fā)展將對我省經(jīng)濟(jì)“穩(wěn)增長”、“調(diào)結(jié)構(gòu)”帶來深遠(yuǎn)影響。采取切實(shí)有效措施，加快推進(jìn)四川秦巴山區(qū)非常規(guī)天然氣的勘探開發(fā)，對擴(kuò)大油氣資源新突破、增加能源儲備，同樣具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

4 優(yōu)勢礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)建議

4.1 石墨綠色開發(fā)建議

目前，受國際經(jīng)濟(jì)金融危機(jī)的影響，全球范圍內(nèi)礦產(chǎn)品市場普遍低迷，礦產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，包括南美洲一些國際頂級的礦業(yè)公司都面臨著裁員、停產(chǎn)的困境，國內(nèi)礦業(yè)也受到前所未有的沖擊。石墨烯作為21世紀(jì)新型能源已經(jīng)受到全球的廣泛關(guān)注，石墨資源的開發(fā)利用勢在必行。為發(fā)展石墨優(yōu)勢資源戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，加快推進(jìn)四川秦巴山區(qū)優(yōu)勢資源開發(fā)，并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提出以下建議：

(1)進(jìn)行集約化資源勘查。建議資源勘查部門制定合理勘查指導(dǎo)方案，查清楚與石墨相伴生的其他礦產(chǎn)資源種類(如硫、鈦和釩等)及規(guī)模。例如南江縣坪河石墨礦，產(chǎn)于白云質(zhì)大理巖、片巖與堿性巖體外接觸帶，礦床先經(jīng)區(qū)域變質(zhì)，后經(jīng)接觸變質(zhì)富集成礦。位于古老地塊邊緣且經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化，那么該礦床有無其他伴生有用元素呢？在可能的情況下，開采石墨資源的同時對其他礦產(chǎn)資源共同開發(fā)，避免資源浪費(fèi)，打造資源優(yōu)勢區(qū)域，做到礦產(chǎn)資源可持續(xù)綠色循環(huán)開發(fā)利用。

(2)發(fā)展集約化綠色資源產(chǎn)業(yè)。圍繞新形勢下石墨優(yōu)勢資源展開認(rèn)真調(diào)研，打破傳統(tǒng)礦業(yè)開發(fā)的模式，制定出合理的措施，保證四川秦巴山區(qū)的石墨礦產(chǎn)開發(fā)從勘查、開采、選礦到各種礦產(chǎn)品的加工，摒棄舊的開采、開發(fā)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)綠色集約化資源開發(fā)模式。

(3)實(shí)施石墨資源為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)群。要把石墨產(chǎn)業(yè)當(dāng)做四川秦巴山區(qū)未來主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)來規(guī)劃。除了礦業(yè)開發(fā)，還應(yīng)注重石墨產(chǎn)品的深加工，使石墨產(chǎn)品系列化、精品化，形成石墨產(chǎn)業(yè)園區(qū)或者高技術(shù)深加工產(chǎn)業(yè)基地，促進(jìn)就業(yè)并帶動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

(4)拉動下游高科技應(yīng)用產(chǎn)業(yè)市場。優(yōu)質(zhì)的晶質(zhì)石墨是石墨烯的原材料，石墨烯具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，它能夠有效地提升涂料、樹脂、橡膠、電池材料等大宗產(chǎn)品的性能，運(yùn)用于新能源、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保、電子信息等多個領(lǐng)域。充分考慮到石墨資源的下游高科技應(yīng)用市場，可以制定相應(yīng)的政策吸引下游高科技企業(yè)，能夠提升秦巴山區(qū)乃至四川省整體的科技研發(fā)和生產(chǎn)能力。

4.2 頁巖氣(天然氣)綠色開發(fā)建議

世界經(jīng)濟(jì)乏力導(dǎo)致國際油價持續(xù)降低，我國常規(guī)油氣勘探成本過高，頁巖氣勘探和開發(fā)也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。但如果能抓住機(jī)遇，在低油價期有計劃地將部分常規(guī)天然氣科研能力轉(zhuǎn)移到非常規(guī)油氣勘探開發(fā)及創(chuàng)新上來，在高油價期運(yùn)用常規(guī)-非常規(guī)油氣“雙刃劍”，是我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個重要方向。

為提高我國頁巖氣勘探開發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣資源可持續(xù)發(fā)展及能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。提出3點(diǎn)建議：

(1)強(qiáng)化基礎(chǔ)地質(zhì)研究。建議相關(guān)資源勘查部門結(jié)合四川盆地自身的地質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)一步深化泥頁巖基礎(chǔ)地質(zhì)研究，分步部署探井及評價井，理清秦巴山區(qū)頁巖氣賦存機(jī)理及主控因素，細(xì)化富有機(jī)質(zhì)頁巖勘探開發(fā)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)客觀、準(zhǔn)確地評價資源量。

(2)大力發(fā)展勘探開發(fā)配套系列技術(shù)。建議各級政府根據(jù)實(shí)際情況，與相關(guān)單位和企業(yè)密切配合、協(xié)調(diào)，在加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的同時，借鑒美國等頁巖氣發(fā)展的一些經(jīng)驗(yàn)和我國煤層氣開發(fā)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，利用先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)區(qū)探索頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，科學(xué)、有序、高效、可持續(xù)地引入系列配套技術(shù)并自主創(chuàng)新攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)頁巖氣自研配套系列技術(shù)的全面應(yīng)用。

(3)出臺扶持政策及規(guī)范。建議國家及政府出臺相關(guān)頁巖氣招標(biāo)扶持政策，吸引一批民營企業(yè)和電力公司等非石油企業(yè)進(jìn)入頁巖氣行業(yè)，以實(shí)現(xiàn)高效、可持續(xù)地引入有意進(jìn)入該領(lǐng)域的各類資本；另一方面政府須盡快建立一套規(guī)范的監(jiān)管程序，進(jìn)一步加大對風(fēng)險的防控。作為高投入的資本密集型產(chǎn)業(yè)，頁巖氣發(fā)展需長遠(yuǎn)考慮，不能因暫時性油價下跌就擱淺計劃，以全面的戰(zhàn)略規(guī)劃穩(wěn)步推進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)四川經(jīng)濟(jì)及能源結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整。

5 結(jié)語

四川秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，科學(xué)發(fā)揮區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，立足資源型產(chǎn)業(yè)的同時，注重保護(hù)環(huán)境、積極倡導(dǎo)綠色開發(fā)，同時增強(qiáng)資源轉(zhuǎn)型能力，注重石墨和天然氣精細(xì)化開發(fā)，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)四川秦巴山區(qū)的脫貧致富、綠色發(fā)展，這對于絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)和西部大開發(fā)戰(zhàn)略具有重要意義。

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The Introduction of Mineral Resources and Development Proposal for Superior Resources in Sichuan Qinba Mountain Areas

WANGWan-qiong,XIAi-hua,FENGMing-you,GEYu-hui

(School of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China)

Qinba Mountain Areas are located in the intersection part of the northern Longmenshan Orogenic Belt,Micangshan Fold Thrust Belt and Dabashan Fold Thrust Belt,suffering from complex geological evolution and rich in various mineral resources.Reserves of minerals,such as Mn,Au,Pb-Zn,Mo,U,Cu,P,Graphite,shale gas,play a critical role nationally,and graphite and shale gas are superior mineral resources in this area.It’s very important to emphasize the protection of environment and advocate green development while taking advantage of superior minerals based on resource-type industries.Also,prosperity and green development could be realized by enhancing the ability of resource transformation and bringing along development of related industries,which is important for the green transformation of ecology,economic construction of Silk Road and strategy of Western Development.

graphene;shale gas;green development；Qinba Mountain Areas

10.3969/j.issn.1009-4210.2016.02.003

2016-03-10

中國工程院重大咨詢項目(2015-ZD-05-09-05)；四川省發(fā)改委重點(diǎn)課題項目(ZH2015038)

王挽瓊(1986—)，女，博士，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究。

郗愛華(1963—)，女，教授，從事礦物巖石礦床方面研究。E-mail：aihuaxi@163.com

F205(271)

A

1009-4210-(2016)02-013-05