山東近海海砂碎石資源開發(fā)利用前景

山東近海海砂碎石資源開發(fā)利用前景

作為重要的建筑材料，響尾蛇石是充滿道路和鋪設(shè)路面的主要材料。用作建筑材料的響尾蛇石可與瀝青和水泥混合使用。此外，純海灘還可以用來制作灰燼和灰燼污泥，以滿足特定行業(yè)的需求。除陸地砂礫石外,發(fā)達(dá)國家如英國、美國、加拿大、日本等早已大量開采海砂資源。世界最大海砂出口國是日本,其海砂開采量已達(dá)建筑砂礫石總產(chǎn)量的30%,其中的40%用于水泥制品出口。建筑砂礫石資源的開采和利用受市場需求驅(qū)動(dòng)。我國受建設(shè)規(guī)模增加的影響,每年建筑用砂和填料的需求日益增加,據(jù)估計(jì)當(dāng)前每年建筑用砂量約為26億t。2002年開始實(shí)施的GB14685—2001《建筑用砂》中規(guī)定建筑用砂包括天然砂和人工砂兩種,其中天然砂包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂等。長期以來沿海地區(qū)主要是以河砂作為最主要的砂源,大江大河是建筑砂的主要來源,但河砂的供應(yīng)受資源和環(huán)境影響的限制,也無法完全滿足建設(shè)的需求,作為建筑用砂的重要組成部分,海砂開采大有可為,周邊國家和地區(qū)如日本、香港、臺(tái)灣也通過開采海砂來滿足其工程建設(shè)需要,如日本關(guān)西機(jī)場和成田機(jī)場建設(shè)等。相對于其他天然砂類型,在沿海地區(qū),海砂資源是極為豐富,同時(shí),海砂較各種河砂相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如含泥量低、細(xì)度模數(shù)均勻等,因此,用海砂彌補(bǔ)河砂的不足是一種解決“砂荒”問題的有效途徑,這一趨勢從日本等發(fā)達(dá)國家、地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)中可以充分的反映出來。因此,我國和周邊地區(qū)由于項(xiàng)目建設(shè)的需要,對海砂將有更大規(guī)模的需求,海砂將成為重要的稀缺資源。1砂漿資源研究和開發(fā)1.1海底沉砂石的性質(zhì)建筑用海砂礫石,是指分布于海岸和淺海的、以中砂和粗砂為主、包括部分細(xì)砂和礫石的砂質(zhì)堆積。海砂分選良好,品質(zhì)優(yōu)良,可以作為海洋工程用料使用。經(jīng)脫鹽后的海砂可作為建筑集料使用,廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)、公路、鐵路和橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)建筑。我國近海底質(zhì)調(diào)查歷史可追溯到本世紀(jì)20年代,從1920—1940年,久已覷覦中國的日本船只幾乎游弋中國各海域,他們采集中國近海大量底質(zhì)樣品,進(jìn)行了級(jí)配、CaCO3和有機(jī)質(zhì)等簡單分析,然后標(biāo)注在海圖上。到1941年日本水文局出版的航海圖的這樣標(biāo)注已達(dá)53006之多。當(dāng)時(shí)主要從漁場、航?？紤],并無專門底質(zhì)研究。1949年謝帕德(ShepardFP),埃默里(EmeryKO)和Gould根據(jù)上述海圖資料編纂了中國近海底質(zhì)類型圖。1961年新野宏(NiinoH)和埃默里(EmeryK0),又利用這些圖件,將其5幅重新編纂成兩幅,即東海和南海底質(zhì)類型圖。他們結(jié)合近千個(gè)專門收集的樣品資料,闡述了中國近海陸架底質(zhì)分布規(guī)律。這兩幅圖后來又被ShepardFP的名著《海底地質(zhì)學(xué)》第三版引用(1973)。系統(tǒng)的勘察工作始于20世紀(jì)60年代,1958—1960年我國開展了第1次1∶350萬海洋綜合普查,以這次調(diào)查資料為基礎(chǔ),編篡了中國第1張近海陸架底質(zhì)類型圖(秦蘊(yùn)珊,1963);80年代早期,我國開展了新1輪大規(guī)模的近海地質(zhì)地球物理綜合調(diào)查,調(diào)查面積達(dá)100多萬km2,約占中國大陸陸架面積的80%,獲取海底表層樣品10000余個(gè)、柱狀樣1000余個(gè),根據(jù)這些調(diào)查資料編制了1∶250萬底質(zhì)類型圖。八五期間,國家科技攻關(guān)項(xiàng)目“大陸架及領(lǐng)域資源勘察和基礎(chǔ)環(huán)境”的實(shí)施和完成,為我們開展我國濱、淺海砂礫石資源評價(jià)提供了更多的有價(jià)值的資料。20世紀(jì)60年代至90年代,中國科學(xué)院、地質(zhì)礦產(chǎn)部、國家海洋局的海洋地質(zhì)學(xué)家,分別對渤海、黃海、東海和南海等海區(qū)進(jìn)行了大量的底質(zhì)調(diào)查,發(fā)表和出版了許多研究報(bào)告和專著[10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21],使我國海洋表層沉積研究取得了長足進(jìn)展。我國海砂開發(fā)利用起步較晚。早在1996年,青島海洋地質(zhì)研究所研究員王圣潔、劉錫清等就開始了海砂研究,參加了CCOP的東亞/東南亞數(shù)字化編圖的建筑砂礫資源數(shù)據(jù)庫課題,并相繼完成了《我國海砂資源潛力評價(jià)》和《CCOP海砂資源數(shù)字編圖》項(xiàng)目,并隨后完成了國內(nèi)依托項(xiàng)目“中國近海建筑砂礫石礦產(chǎn)資源潛力的可視化評價(jià)”。同時(shí)我們也應(yīng)當(dāng)看到,盡管我國已經(jīng)進(jìn)行了多次大規(guī)模的近海調(diào)查,也積累了豐富的實(shí)際資料,但對于建筑砂礫石礦產(chǎn)資源的專門研究和認(rèn)識(shí)仍舊十分匱乏,缺少可用于資源評價(jià)的參數(shù)和數(shù)據(jù),儲(chǔ)量估計(jì)也是極其粗略的。1.2海砂開采對海岸帶環(huán)境保護(hù)的影響由于建筑用砂來源廣泛,以往對建筑用砂地質(zhì)勘探投入較少,對建筑用砂資源需求預(yù)測也做的較少,各地普遍對建筑用砂資源規(guī)劃重視不足。隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,砂的需求量也急劇增加,許多城市周圍的建筑用砂資源近于枯竭。由于人們環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)和對地貌景觀保護(hù)及水土保持的客觀要求,多數(shù)地區(qū)對河砂采取了停采、限采等措施,使建筑用砂的供需矛盾日益尖銳,人們不得不用海砂礫石作為建筑用砂的替代品。我國某些海岸帶和近海海區(qū)已開始出現(xiàn)砂礫石礦產(chǎn)開采活動(dòng),這些行為大多是自發(fā)的和無序的,由于缺少對海洋砂礫石礦產(chǎn)資源成因、類型和分級(jí)的認(rèn)識(shí),這些資源可能遭到破壞性開采并對海岸帶環(huán)境帶來重大影響。目前我國海砂、礫石資源開發(fā)利用所面臨的主要問題可以歸納如下:(1)公民資源意識(shí)淡薄,海砂礫石資源開發(fā)使用不當(dāng),使資源遭受損失環(huán)境遭到破壞。某些地方或企業(yè)做起了海砂的生意,利用海砂出口,此舉不僅僅是高價(jià)值資源低價(jià)出售的問題,而且海砂中有一些含有砂礦資源,未經(jīng)研究就直接將其當(dāng)作普通建筑材料砂使用或買賣,造成資源浪費(fèi),使國家蒙受損失。(2)海砂開采引發(fā)的突出問題還有海岸侵蝕、海水入侵以及底床破壞可能導(dǎo)致的對工程環(huán)境、航運(yùn)、管道纜線和水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來的消極影響。如山東蓬萊西莊事件,海砂礫石開采極大加速了海岸侵蝕的自然進(jìn)程并最終釀成土地流失、村莊被毀的人為悲劇;福建莆田東埔鎮(zhèn)東吳村沿岸,近2年來,該村沿岸沙灘從岸線至低潮位的寬約70m如今已經(jīng)萎縮到只剩下40m左右,而且沙層厚度急減,基巖裸露,海灘正在遭受嚴(yán)重的侵蝕;上世紀(jì)80年代廈門東北部下堡附近海岸由于海灘和近岸采砂,造成20年內(nèi)海岸后退120m,并引起輸沙下游黃厝和廈門大學(xué)濱海浴場的海岸侵蝕與沙灘退化。近年來,海砂開采引發(fā)的對自然環(huán)境的破壞還頻繁發(fā)生在山東、遼寧和長江口三角洲等地區(qū)。(3)不僅如此,海洋資源的配置使用不當(dāng),也會(huì)引發(fā)與其他海洋產(chǎn)業(yè)的矛盾,這遠(yuǎn)非其低值收入可以彌補(bǔ)的。隨著“可持續(xù)發(fā)展”的觀念成為全球共識(shí),近年來,世界各國普遍重視海洋砂礫石資源開采的工程環(huán)境分析,并因此制定和規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策,指導(dǎo)砂礫石資源利用的良性循環(huán)。同時(shí),加強(qiáng)國際合作和交流、實(shí)現(xiàn)資源、技術(shù)和市場互補(bǔ)也是世界上的最新趨勢;因此,開展我國近海砂礫石礦產(chǎn)資源的研究,評價(jià)我國濱、淺海砂礫石資源的潛力、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng),制定海上采砂產(chǎn)業(yè)的政策和技術(shù)規(guī)范,滿足我國巨大的建筑砂礫石市場需求并有效保障區(qū)域可持續(xù)發(fā)展,既是未雨綢繆,同時(shí)也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。山東是一個(gè)海域遼闊、岸線長且海砂礫石資源較豐富的省份,其潛在資源優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)價(jià)值在整個(gè)資源位置中占有一定比例。2海砂資源現(xiàn)狀我國擁有漫長的海岸線和廣袤的淺海陸架,具有豐富的海砂資源。海砂分布受水動(dòng)力、地貌、地質(zhì)及海面升降等因素控制,根據(jù)沉積環(huán)境,大體可以分為海岸帶、大陸架和近岸淺海3個(gè)海砂堆積體系。2.1砂質(zhì)海岸的堆積按海灘(潮間帶)的物質(zhì)組成,海岸帶可分為基巖海岸(巖灘)、砂礫質(zhì)海岸(沙灘或海灘)及泥質(zhì)海岸(泥灘或潮坪)。砂礫質(zhì)海岸是最重要的海砂堆積帶。有關(guān)研究成果表明,控制海岸砂質(zhì)堆積的因素主要有物源、徑流、波浪、潮流、海岸輪廓與海底地形等因素。砂礫質(zhì)海岸的堆積體類型主要是海灘(包括沿岸堤、水下沙壩等),其次有沙咀、灣壩、連島沙壩以及潮流三角洲(潮流沙脊)和風(fēng)成沙丘等。我國大陸砂質(zhì)海岸長度占海岸線總長的25.6%,如果把海南、臺(tái)灣兩島包括在內(nèi),全國砂礫質(zhì)海岸主要有9段:山東半島以砂質(zhì)為主的海岸;遼西—冀北砂質(zhì)海岸;遼東灣東部的砂礫質(zhì)海岸;閩南岬灣式基巖、砂質(zhì)、泥質(zhì)相間海岸;粵東岬灣型以砂質(zhì)為主的海岸;粵西岬灣型以砂質(zhì)為主的海岸;廣西岬灣型砂質(zhì)海岸;臺(tái)灣島西部砂礫質(zhì)海岸;海南島岬灣型砂礫質(zhì)海岸。2.2砂體及沉積相中國近海陸架沉積大體可分為泥質(zhì)沉積、砂質(zhì)沉積和混合沉積3大類。砂質(zhì)沉積包括砂(未細(xì)分者)、貝殼砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂和粉砂等類型沉積。其中分布最廣的是細(xì)砂,約占80%;其次是中粗砂;再次是粉砂質(zhì)砂和砂質(zhì)粉砂。整個(gè)砂質(zhì)沉積是陸架最主要的沉積類型,分布面積占陸架1/3以上。東海和南海外陸架的海砂分布面積最大。遼東淺灘、蘇北淺灘、西朝鮮灣(鴨綠江口)、瓊州海峽西口、瓊西南等沙脊,以細(xì)砂為主,甚至為更細(xì)的粉礫質(zhì)砂。內(nèi)陸架的殘留砂主要見于海州灣中部、珠江口外、北部灣中部。2.3海底的砂體或半包圍近岸淺海海砂是指分布于海岸帶與陸架過渡帶的海砂堆積,因其在海砂資源中具有重要意義,所以分出來討論。海岸帶正常的沉積物分布規(guī)律是由岸向海粒度由粗變細(xì),由砂質(zhì)變成泥質(zhì)。但是有些地方在越過較窄的泥質(zhì)帶后,在深水區(qū)(5~30m)又出現(xiàn)島狀粗粒沉積;有的海灘砂質(zhì)堆積雖然和陸架砂質(zhì)堆積相連,但粒度卻由陸向海變粗;或者沙體呈舌狀由海岸以垂直或斜交方向向較深水域伸展。這些淺海海砂堆積體往往被內(nèi)陸架泥質(zhì)堆積包圍或半包圍;有時(shí)和內(nèi)陸架大片殘留砂相連,但粒度比大片的陸架砂粗。2.4砂礦資源分布山東省海岸線長達(dá)3000km,約占全國海岸線總長的1/6。在漫長的近海岸地帶,礦產(chǎn)資源豐富。山東省陸架砂體分布面積約為2.2×104km2,海砂資源量可達(dá)1500×109t,為滿足建筑用砂需求提供了資源條件。膠東半島大部分為砂礫質(zhì)海岸(圖1),建筑用砂礦廣泛分布于現(xiàn)代濱海地帶中,沿萊州三山島—龍口—蓬萊—煙臺(tái)—威?！獦s成—文登前島—海陽潮里—青島沙子口—日照嵐山均有分布,典型礦床為海陽潮里建筑用砂礦床。山東省的淺海建筑用砂資源較豐富,主要分布在長島廟島南部,榮成成山角東、莫邪島東,海陽千里巖等地。已探明4個(gè)淺海建筑用砂礦床,儲(chǔ)量超過1億t。典型礦床為海陽千里巖古河道埋藏型淺海建筑用砂礦。3開發(fā)和利用海砂資源目前,因?yàn)檫€沒有專門的、系統(tǒng)的調(diào)查勘測資料,因此,要準(zhǔn)確地評價(jià)我國海砂礫石的質(zhì)量和資源量仍舊是十分困難的。3.1海砂資源量展望王圣杰等根據(jù)海岸帶和陸架的中、小比例尺的地貌、底質(zhì)調(diào)查資料和研究成果進(jìn)行宏觀分析和估價(jià),獲得以下認(rèn)識(shí)和結(jié)論:(1)中國近海海砂資源總量初步估算約為(67.96~68.49)×1010m3。(2)對海岸帶、近岸淺海和近海陸架3種類型海砂分別進(jìn)行定量估算,得出的資源量分別為(35.88~53.82)×108、(66.51~101.86)×108和6697×108m3。顯然陸架大面積海砂資源量潛力最大,比海岸帶和近岸淺海海砂資源量高2個(gè)數(shù)量級(jí)。(3)從海砂質(zhì)量來看,海岸帶海砂、近岸淺海海砂以粗粒中砂、粗砂為主,包括少量礫砂,最適宜做海洋工程填料和建筑集料使用。而陸架區(qū)除臺(tái)灣淺灘、瓊州海峽東口、珠江口等少數(shù)地方外,大面積海砂以細(xì)砂為主,不適合做建筑用砂。(4)從開采引起的環(huán)境效應(yīng)及資源合理利用角度看,海岸帶海砂特別是海灘砂不宜開采。同時(shí)近岸淺海海砂開采不象陸架海砂開采那么安全,也可能會(huì)破壞環(huán)境,世界發(fā)達(dá)國家對此確定了環(huán)境保護(hù)的基線并規(guī)范了海砂開采的條件和限制,值得我國借鑒。(5)考慮我國海砂資源的賦存特點(diǎn)和海砂開采對環(huán)境的影響,近岸淺海海砂應(yīng)是今后尋找和開采的主要目標(biāo)。山東省是一個(gè)海域遼闊、岸線漫長且近海砂礫石資源較豐富的省份,近海砂礫石不僅類型多,而且資源量大,將是山東省礦產(chǎn)資源利用的一個(gè)重要的新領(lǐng)域。3.2海砂和礫石資源開發(fā)利用的資源量與評價(jià)21世紀(jì)是我國的海洋世紀(jì),面對新世紀(jì)的到來,政府的選擇將決定我國的海洋資源是否可以得到可持續(xù)利用,海洋生態(tài)環(huán)境是否可以得到有效保護(hù),海洋經(jīng)濟(jì)是否能夠日益蓬勃發(fā)展。濱海建筑砂是一項(xiàng)十分重要的資源,如果嚴(yán)禁開采將是一種資源的極大浪費(fèi),而如果無序開采將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)問題,未來的環(huán)境治理可能會(huì)付出更加慘重的代價(jià)。一個(gè)明智的選擇是開展海沙開采的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查,確定濱海建筑砂資源保護(hù)政策和有效利用的方法,為政府管理部門進(jìn)一步規(guī)范海沙開采活動(dòng)、發(fā)展我國海洋采沙業(yè)提供重要的科學(xué)依據(jù)?；趯Ｉ暗木薮笮枨笠约昂拥馈⒔逗Ｓ虿缮八a(chǎn)生的大量環(huán)境問題,我們認(rèn)為有必要加快近岸海砂資源開發(fā)的管理,嚴(yán)格執(zhí)行海砂開采的海域使用論證制度和海砂開采海洋環(huán)境監(jiān)測制度,并通過政策引導(dǎo),逐步減少近岸采砂活動(dòng),將海砂開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到淺海和陸架海域,并在充分認(rèn)識(shí)海砂勘探和開采所產(chǎn)生環(huán)境影響的基礎(chǔ)上,開發(fā)淺海海砂資源。目前已完成的近海砂礦勘查范圍仍側(cè)重于近岸海域,不足以對近海砂礫石資源做出較為準(zhǔn)確的評價(jià),難以為其合理開發(fā)利用提供必要的地質(zhì)資料,因此,系統(tǒng)地安排淺海砂礫石資源的勘查評價(jià)工作具有重要意義。