山东半岛矿产资源承载力及保障程度研究

王奎峰，韩祥银，王岳林，刘洋

（山东省地质科学研究院，国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，济南250013）



山东半岛矿产资源承载力及保障程度研究

王奎峰，韩祥银，王岳林，刘洋

（山东省地质科学研究院，国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，济南250013）

摘要：矿产资源承载力及保障程度研究是实施可持续发展的重要研究内容之一。本文在分析山东半岛矿产资源成矿地质特点、分布及储量现状基础之上，建立了基于层次分析法的矿产资源矿种优势分析模型，并应用到研究区的矿产资源矿种优势评价上。在此基础上对山东半岛五个主要地市的矿产资源潜在价值及承载力进行了综合分析，然后对研究区的矿产资源保障能力及需求进行了模型预测分析。结果显示：山东半岛地区主要优势矿种为金、煤、石墨、铜、银、滑石、饰面花岗岩矿；矿产资源承载力分为四个等级：烟台市为优等级别，潍坊市为良好级别，青岛市为一般级别，威海市和日照市为较弱级别。能源矿产保障程度相对较好，金属矿产除金矿外，其他矿种保障程度都较低。关键词：矿产资源承载力；保障程度；山东半岛；层次分析法；预测模型

资助项目：中国地质调查局科研项目“山东半岛资源环境承载力综合评价与区划（12120113007200）”；山东省统计科研重点课题“山东半岛城市群区域资源环境与经济协调发展测度模型研究”（KT15019）及国土资源部专项“山东省矿产资源利用现状调查（国土资发［2007］192号）”

矿产资源是人类生存和社会发展的重要物质基础，是国民经济的重要支柱。矿产资源的可持续利用对整个国民经济可持续发展战略起着至关重要的作用[1-3]。矿产资源承载力是指在一个可预见的时期内，在当时的科学技术、自然环境和社会经济条件下，矿产资源的经济可采储量（或其生产能力）对社会经济发展的承载能力，它是衡量一国家或区域矿产资源可持续保障供应及满足社会经济发展需要程度的重要指标，亦能在一定程度上体现和反映其区域矿产资源的保障能力和承载能力[4-8]。

山东半岛地区是山东省发展水平最高、潜力最大、活力最强的经济区域，该区域的发展已经提升到国家战略，矿产资源的永续利用和提高矿产资源的保障能力对于加快该地区的现代化建设及蓝色经济区战略发展具有极其重要的意义[9-13]。当前，山东半岛地区经济社会快速发展与矿产资源承载力脆弱的矛盾、粗放型增长方式与资源短缺的矛盾日益突出，迫切需要开展矿产资源承载力方面的评价研究工作，因此，我们对山东半岛矿产资源承载力及保障程度开展了研究，其成果可为山东半岛生态文明建设及国土资源合理配置提供参考。

1　矿产资源概况

1.1概况

山东半岛地区矿产资源在山东省占有重要的地位，已探明的各种矿产资源，为发展山东经济和矿业开发奠定了雄厚的物质基础。国民经济赖以发展的15种支柱性重要矿产都已探明储量，其中石油、铁矿、铝土矿、金矿、钾盐、石灰岩、矿盐等矿产居全国前10位。现已探明的保有储量列全国前10位的矿产有58种，列全国前5位的有36种，其中金矿、自然硫、石膏、玻璃用砂岩等8种矿产居全国第一位；石油、钴矿、菱镁矿、金刚石等7种矿产居全国第二位；晶质石墨、滑石、锂盐、碱用灰岩等8种矿产居全国第三位[14]。山东半岛地区矿产资源分布范围十分广泛，研究区五大城市（青岛、烟台、威海、潍坊、日照）中均存有多种类型、多种规模的矿产资源。由于成矿地质背景和地质条件的差异，在地域组合和矿种配置上也表现出明显的差异。从图1、表1可以看出，在矿种的分布上，烟台的矿种最多为10种，其次为潍坊7种、青岛7种、威海5种、日照5种；煤炭主要分布于潍坊的昌乐、烟台的龙口，金矿则分布于烟台、威海、青岛、日照几个城市中，较集中分布在鲁东北部，以烟台的分布最为广泛，矿区数量和资源储量也最多，其次为威海。

图1　山东半岛矿产资源分布图Fig.1 Distribution of mineral resources in Shandong Peninsula

表1　山东半岛地区各城市主要矿产资源分布表Tab.1 Distribution of main mineral resources in Shandong Peninsula

1.2成矿特点分析

山东半岛地区矿产资源分布广且储量巨大，在全山东省占有很重要的地位。其中，石墨、滑石、蓝宝石、膨润土、透辉石、硅藻土、玻璃用石英岩、玻璃用砂等矿产是山东省特有优势矿产，储量占比为全省的100%。金矿、银矿、铜矿和石材类饰面用花岗岩等也是本地区的重要矿产和优势矿产。这些矿产资源中，虽然有其独特性，但是有些在矿产资源的储量及矿床规模上较小，对整个国民经济发展所起的比重较小，因此，我们主要选择下面9种相对较重要的矿种做较详细的论述①方宝明，李勇普，张增奇，等.山东省矿产资源利用现状调查报告.济南:山东省地质科学研究院，2013.②倪振平、田京祥、李洪奎，等.山东省矿产资源潜力评价报告.济南:山东省地质调查院，山东省地质科学研究院，2013.③李洪奎，王虹，王锡亮，等.山东省优势矿产资源可持续发展战略研究报告.济南:山东省地质科学研究院，2011.。

（1）金矿。山东半岛地区的金矿资源储量位居全国首位，为全国乃至世界有名的金矿聚集区，主要集中分布在胶西北地区。这一地区内的三条主要金矿成矿带又集中了该区80%以上的金矿资源，分别为三山岛-仓上金矿带、龙口-莱州金矿带、招远-平度金矿带。该地区的矿床成矿类型主要为焦家式破碎蚀变岩型金矿床、玲珑式石英脉型金矿床、金牛山式硫化物石英脉型金矿床。

（2）铜矿。山东半岛地区的铜矿床（点）较多，但规模一般较小，已有的铜矿主产矿区因经济效益、开采条件、资源耗竭等原因，多已停产。在山东半岛地区主要集中分布在海阳-乳山-荣成地区（多为热液充填脉型铜矿）、莱州-招远-栖霞地区（多为焦家式、玲珑式或金牛山式金矿伴生铜矿）及五莲七宝山地区。成矿类型上，该地区的矿床成因类型主要为热液裂隙充填型、陆相火山热液型、似层状热液交代型[15]。

（3）石墨。本区石墨矿是我国晶质石墨矿床典型产区之一，石墨矿主要分布于胶东地区的平度市、莱西市、莱阳市、牟平市、文登市。地质构造上主要分布在鲁东隆起胶北隆起及胶南文威造山带，以胶北隆起区为主。矿床形成经历了沉积成岩作用和区域变质作用两个阶段，故矿床成因类型为变质沉积型石墨矿床。

（4）滑石。滑石矿是山东省内一种优势矿产资源，本区赋镁碳酸岩热液交代型滑石是全国有代表性的矿床。主要分布于鲁东隆起区内的烟台栖霞、莱州、海阳，青岛的平度等地。

（5）蓝宝石。蓝宝石是宝石级刚玉晶体。潍坊昌乐所产蓝宝石以其晶体颗粒大，颜色鲜艳、透明和硬度大而远近驰名，是我国目前发现最大的蓝宝石矿床，潍坊昌乐地区包括方山、乔山、邱佳河原生矿成矿区及五图、北岩砂矿成矿区。

（6）膨润土。膨润土主要分布于烟台市所辖的莱阳、青岛市所辖的莱西、潍坊市所辖的高密、安丘、青州等。在构造位置上，主要发育在沂沭断裂带北段东西两侧的中、新生代陆相火山-沉积盆地中。

（7）煤炭。山东半岛的煤炭主要为古近系五图群煤系地层，煤炭储量占比不算太大，主要分布在龙口黄县煤田和昌乐五图煤田[16]。

（8）饰面用花岗岩。饰面花岗岩是优质的饰面石材，质地优良、品种繁多，主要分布于栖霞、乳山、五莲、莒县等地。

（9）银矿。多数分布在沂沭断裂带以东的胶北地区，主要是招远、栖霞及荣成，烟台莱州、福山及牟平的银矿，主要为其他金属矿种的伴生矿，独立银矿的矿床类型均为热液型银矿。

2　矿产资源矿种优势分析

山东半岛地区矿产资源丰富，矿种类别较多，在做矿产资源承载力评价的过程中，不可能面面俱到，全部囊括，必须选择优势矿种及重要矿种来评价，同时，还要考虑整个地区涉及矿种相关资料数据的获取程度。笔者通过搜集整理山东省矿产资源利用现状调查和山东省矿产资源潜力评价等相关项目的资料，最终选择了该区域的金矿、煤矿、银矿、铜矿、石墨、滑石、饰面用花岗岩7种主要矿产资源来对该区域的优势矿产资源进行分析排序。

山东半岛矿产资源优势分析，我们采用层次分析法（AHP法）来进行。层次分析法的基本原理为递阶层级结构原理，两两比较标度与层次排序原理。所谓矿产资源优势，是指在一定时间和空间范围内，综合矿产资源的赋予条件、开发条件和经济社会效益等方面的优势反映，是自然条件和社会经济条件相互耦合作用的结果[5, 17-19]。综合考虑山东半岛矿产资源的成矿地质及储量开发利用特点，选择了资源赋存条件、内部开发条件、外部开发条件、经济社会效益4个方面作为其优势评价的二级指标，其中，资源赋存条件是基础和前提，内部开发条件是主导和决定性条件，而资源能否开发利用则取决于外部开发条件及经济社会效益。每个二级指标又选择了相应的三级指标作为评价指标。综合以上原则，我们建立了矿产资源优势排序的层次结构模型（图2）。

其次，对所得选择金矿、煤矿、银矿、铜矿、石墨、滑石、饰面用花岗岩7种主要矿产资源来进行优势分析与排序。根据层次分析法的基本原理和步骤，建立评价分析模型，然后建立判断矩阵，进行判断矩阵一致性的检验，确定各二级、三级评价指标的权重，进行层次排序，最后针对7个矿种进行各指标综合权重的层次总排序。此过程采用Yaahp V7.5版本的层次分析法辅助软件来完成，具体过程在此不再叙述，软件评价模型及各指标层权重计算结果及排序结果见图3、表2。

图2　矿产资源优势评价层级分析模型图Fig.2 Hierarchical analysis model of the mineral resources advantage evaluation

优势矿产资源的排序结果，从图3及表2中可看出，山东半岛地区五个主要城市的主要固体矿产资源的优势排序顺序是：金矿、饰面用花岗岩、煤矿、银矿、铜矿、石墨、滑石矿。排序结果基本上反映了山东半岛地区矿产资源的实际情况。

图3　基于AHP的山东半岛矿产资源优势评价分析图Fig.3 Analysis of the advantages of mineral resources in Shandong Peninsula based on AHP

表2　山东半岛地区7种主要矿产资源优势分析排序表Tab.2 Analysis of the advantages of 7 kinds of main mineral resources in Shandong Peninsula

3　矿产资源潜在价值及承载力综合分析

本文主要对山东半岛地区五地市的7种主要矿产资源的潜在价值进行测算。矿产资源潜在价值实质上是对某种探明的可利用矿产资源按其初级产品价格折算的价值，从宏观层次上反映和测算一个研究区域的矿产资源实力和潜力[5]。矿产资源潜在价值的测算，是对区域矿产资源潜力和未来开发可能产生的经济效益及资源经济承载力的概略评估，它不仅能反映矿产资源丰度的大小，而且能反映该区域未来矿产资源开发的经济效益规模，为分析和评价矿产资源开发对研究区域经济的发展贡献提供依据，同时也可为资源承载力评价区划提供重要的参考依据[6-8，17，20-22]。

3.1潜力分析方法

（1）潜在价值测算公式

V=R×P×G×K（公式1）

式中：V为矿产资源潜在价值；R为矿产储量；P为矿产品价格；G为品位调整系数；K为统一计算单位系统④李新玉，贾文龙，孟旭光，等.山东省矿产资源优势转化战略研究报告.济南:山东省地质科学研究院，中国国土资源经济研究院.2010.。

（2）计算参数的选取原则

1）矿产储量（R）：本次计算数据采用山东省矿产资源利用现状调查国情大调查项目中，截止2009年底山东半岛五地市7种主要矿产资源的保有储量。2）矿产品价格（P）。矿产品价格选用最新的原矿产品的最新市场价格作为计算参数。3）品位调整系数（G）：品位变化系数是单位矿产储量与单位矿产品之间的品质换算系数，其换算公式为：品位调整系数=矿产储量平均品位÷单位价格的矿产品品位。4）统一计算单位系数（K）：矿产品价格的单位统一规定为元/吨，采用统一单价系数进行预处埋。若矿产储量单位是吨，则K为0.000 000 01，若矿产储量单位是千吨，则K为0.000 01，若矿产储量单位是万吨，则K为0.0001，若储量单位是亿吨，则K为1。

3.2矿产资源潜在价值与承载力综合分析与评价

从表3、图4、图5可以看出，截至2009年底，山东半岛地区五地市7种主要矿产资源保有资源储量潜在价值总量高达1 247.89亿元。山东半岛地区五地市7种主要矿产资源保有储量的潜在价值、单位面积潜在价值、人均潜在价值排序均为烟台、潍坊，青岛、威海、日照。其中，烟台市的潜在价值量最大高达687.24亿元，人均潜在价值为9 581.91元，排序均为山东半岛地区首位，主要归功于烟台市金矿资源储量巨大且龙口煤田具有可观的煤炭储量，而其它地市基本无煤炭产出。潍坊市属第二位，潜在价值为298.53亿元，人均为3 260.73元，得益于潍坊市五图煤田一定的煤炭储量。

表3　2009年山东半岛地区五地市7种主要矿产保有储量潜在价值表Tab.3 The potential value of the main 7 kinds of mineral reserves in Shandong Peninsula five cities in 2009

图4　山东半岛五地市矿产资源潜在价值柱状图Fig.4 Potential value histogram of mineral resources in the five cities of Shandong Peninsula

图5　山东半岛五地市矿产资源潜在价值与单位面积潜在价值对比图Fig.5 Mineral resources potential value and unit area potential value comparison among the five cities in Shandong Peninsula

综合山东半岛地区7个主要矿种（金、煤炭、石墨、铜、银、滑石、饰面花岗岩）的矿种优势分析和五个地市的矿产资源潜在价值承载力分析，得出山东半岛地区五个地市的矿产资源承载力的等级划分为四个等级，分别为：烟台市为优等级别，潍坊市为良好级别，青岛市为一般级别，威海市和日照市潜在价值量差不多，统一归并到较弱等级，如图6所示。

4　矿产资源保障程度及需求预测

矿业对山东全省及山东半岛地区的国民经济发展占有举足轻重的地位，山东半岛地区的矿产资源形势不容乐观，开采几十年的老矿山有些资源渐渐枯竭，后备资源严重不足。特别是一些重要支柱性矿产开发量大，储量不足，面临严重的缺口和危机，开展矿产资源保障程度和需求预测研究就愈发重要，必须引起足够的重视。

4.1能源保障能力

山东半岛地区主要能源矿产包括煤炭、石油、天然气、地热和油页岩，主要分布在潍坊市和烟台市境内，其余地区分布较少。在计算研究区现阶段的能源总量上，我们搜集了山东半岛地区的相关能源矿产资源统计数据[23]，利用能源转换参数将各类能源转为标准煤的形式（表4）。

通过搜集整理2006—2012年的山东省统计资料及各地市统计年鉴，2005年至2011年山东半岛五地市的GDP总量由7775.7亿元增加至18389.29亿元，增加幅度136.5%，2005年能源消耗折合标准煤0.86 亿t，到2011年跃升至1.56亿t，五年间增长了81.39%（表5、6、7及图7、图8）。

4.2能源需求预测分析

由于山东半岛各种矿产资源的历年储量统计数据较难获取，我们搜集整理计算了山东半岛整个地区现阶段的能源总量及各地市总的能源消耗量及GDP数据，从经济角度的宏观发展趋势上，统计预测未来山东半岛的能源保障及需求状况[24, 25]。预测工作，以地区生产总值（GDP）和能源消耗总量为主要计算指标，采用回归分析方法进行测算估计。经过回归分析的拟合测算，并考虑能源的实际需求分析情况，我们采用指数方程预测模型和幂函数方程预测模型来对该地区的能源需求进行预测评价。

图6　山东半岛矿产资源承载力评价图Fig.6 Evaluation of mineral resources carrying capacity of Shandong Peninsula

表4　研究区能源折算统计表Tab.4 Energy conversion of the study area

表5　山东半岛五地市历年GDP总量（亿元）Tab.5 The past years total GDP in the five cities of Shandong Peninsula

表6　山东半岛五地市历年GDP能耗（吨标准煤/万元）Tab.6 The past years GDP energy consumption in the five cities of Shandong Peninsula

表7　山东半岛五地市历年能源消耗（万吨标准煤）Tab.7 The past years energy consumption in the five cities of Shandong Peninsula

（1）幂函数方程预测模型

同样根据历年资料，经过数理统计分析，获得幂函数方程预测模型（图9）：

y= -0.8289x0.3097

R2= 0.9768（公式2）

据公式2对研究区将来的能源消耗量进行预测，预测结果如表8。

（2）指数方程预测模型

根据历年资料，经过数理统计分析，获得指数方程预测模型（图10）：

y= 0.8159e0.0982x

R2=0.9784（公式3）

据此公式对研究区将来的能源消耗量进行预测，预测结果如表9。

通过两种预测方法的结果，可以看出，评价研究区的能源储量到2043年或者2028年就会消耗完毕，能源保障能力一般。

图7　研究区历年GDP与能耗曲线分布图Fig.7 Distribution of GDP and energy consumption curve in the study area

图8　研究区各地市历年万元能耗分布图Fig.8 Distribution of ten thousands Yuan RMB energy consumption over the years in the study area

图9　山东半岛能源消耗幂函数方程预测模型图Fig.9 Energy consumption power function equation prediction model of Shandong peninsula

表8　基于幂函数方程的研究区能源消耗预测表Tab.8 Energy consumption forecast in the study area based on power function equation

图10　山东半岛能源消耗指数方程预测模型图Fig.10 Energy consumption exponential equation prediction model of Shandong peninsula

表9　基于指数方程的研究区能源消耗预测表Tab.9 Energy consumption forecast based on exponential equationin in the study area

4.3其它矿种矿产保障能力分析

受资料掌握程度及历年数据不完善的影响，对其它矿产采取全省范围定性分析评价的方法进行论述。

铁矿：2007年铁矿石产量1 564万吨，消费量4 841万吨，省内铁矿石产量仅为消费量的18.83%。铁矿资源虽然比较丰富，但多属贫矿，开发利用难度大，铁矿石的对外依存度仍将进一步提升。据预测，2015年铁矿石产量2 300万吨，消费量6 500万吨；2020年铁矿石产量2 500万吨，消费量约7 000万吨。80%的铁矿石需依靠外省调入或进口。

金矿：按2007年50.39吨黄金生产能力，保有金矿储量仅能满足15年左右的生产需求，2010年以前金矿储量能够满足生产需要。根据全省黄金行业需求量的统计数据，预测2015年黄金产量约为70吨，2020年黄金产量约为75吨左右。

铜矿：据山东省矿产储量统计，2007年铜采出量金属量为5万吨，而精炼铜产量为46.75万吨，表明山东省的铜矿资源量及矿石开采量远远不能满足需求。山东省铜矿成矿条件差，探明储量少，今后估计也难以有大的突破，将长期依靠省外调入或进口，承载能力较弱。

石墨矿：据山东省优势矿产资源战略研究报告中所示，自2001年以来，石墨年产量一直呈下降趋势，2004-2007年间，由于年开采水平很低，石墨保有储量变动幅度较小，储采维持平衡，如果矿石年采量能够继续保持目前水平则新增资源量能够抵消开采量的消耗，并且能够实现石墨保有资源储量有一定幅度的增加，其后续承载力较高。

5　结论与分析

（1）山东半岛是山东省的区域经济和文化中心，但矿产资源对国民经济的后续承载力不足，通过对该区域矿产资源成矿地质条件、矿种分布及储量现状分析，建立了基于层次分析法的矿种优势分析评价模型，并应用到研究区域，评价结果良好，符合实际情况。

（2）在矿产资源矿种优势评价分析基础之上，建立了山东半岛矿产资源潜在价值评价模型方程，对研究区五地市矿产资源潜在价值进行了计算分析，并基于此对山东半岛矿产资源承载力进行了综合评价和分级。山东半岛五城市中，烟台市矿产资源承载力最高，为优秀级别，潍坊市承载力良好，青岛市承载力为中等，日照和威海市为承载力较弱级别。

（3）对山东半岛研究区域的煤炭、石油、天然气、地热和油页岩等能源矿产进行了消耗与供给分析，并建立基于幂函数方程和指数方程的能源需求预测保障程度分析，结果显示研究区的能源保障能力一般，其它金属矿产的保障能力较弱，金矿由于近年来的矿山外围及深部挖潜能力的力度，探明资源量不断增加，其保障能力稳中有增。

（4）山东半岛地区的发展重在资源环境与社会经济的协调发展，不能顾此失彼。只追求经济发展，忽视生态环境保护是不可行的，而单纯地保护资源环境不发展经济缺乏实际性。因此，寻求合理的发展模式，最大限度地发挥资源环境效益，才是资源可持续发展的解决途径。

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Abstract：Mineral resources carrying capacity and security research is one of the important research content of implementing sustainable development. Based on the analysis of the ore-forming geological characteristics, distribution, reserves of the status quo of Shandong peninsula, the authors set up the mineral advantage analysis model by analytic hierarchy process (AHP) and applied to the research area, then, building the forecasting analysismodel to evaluatethemineral resourcesguaranteeability and thedemand for thestudy area. Theresults show: the advantage mineral kinds of Shandong peninsula is gold, coal, graphite, copper, silver, talc, granite mine. Mineral resources carrying capacity is divided into four levels: Yantai city is first rate,Weifang city is secondary rate, Qingdao city is tertiary rate, Weihai and Rizhao cities are poor rate. Energy mineral resources security isrelatively good, metal mineral inadditiontothegoldmine, theother mineralssecurity level islow.

Key words：mineral resourcecarryingcapacity; Shandongpeninsula; protectiondegree;AHP; predictionmodel

中图分类号：X821

文献标识码：A

文章编号：1672-4135（2016）01-0047-09

收稿日期：2015-08-11

作者简介：王奎峰（1981-），男，博士，高级工程师，目前主要从事地质资源及地质环境方面的科研评价工作；Email：maplewkf@126.com。

Study on paleontological fossil characteristics and protection plan in Yantai district of Shangdong Province

LI Shou-jun1, WANGLi-li1, HAN Zhen-yu1,2, WANGXiu-jing1, TIAN Chen-long1, LIU Qiang1, CUI Xiao-hui1, WAN Yun-peng1

(1.Shandong University of Scienceand Technology, Qingdao Shandong266590,China; 2.TheYantai City Land ResourcesBureau,Yantai Shandong264003,China)

Abstract：To operationalize the RegulationontheProtectionof Fossils，raise the level of scientific research of fossils, facilitate the reasonable utilization of fossils and coordinate the relationship between the geological heritage protection and economic development in Yantai, first of all, data collection andfield investigation were conducted, specific to identification results and distribution characteristics of fossils. The vertical and horizontal direction distribution characteristic of fossils form Proterozoic to Cenozoic age was obtained on the basis of comprehensive analysis. In accordance with fossil types, the extent of the damage, profile types, geological environment and project affects,the ranking system for grading natural reserves of fossils was made and 5 key protectiveareas, 6 secondarily protectiveareasand 17 general protectiveareaswereestablished in Yantai region. Besides, theclassificationfor protectionof thefossilswasput forward.

Key words：Yantai area; paleontological fossil; protectiongrade; protectionscheme

Study on the mineral resource carrying capacity and protection degree in Shandong Peninsula

WANGKui-feng, HANXiang-yin, WANGYue-lin, LIU Yang
(Shandong Instituteof Geological Sciences, Shandong Key Laboratory of Geological Processand Resource Utilizationin Metallic Minerals, Key Laboratory of Gold Mineralization Processand ResourceUtilization SubordinatetotheMinistry of Landand Resource, Jinan250013, China)