贛東北樂安江德興銅礦段河流階地的發(fā)育及環(huán)境意義

趙元藝, 王曉亮, 趙希濤, 柳建平, 路 璐, 楊永強(qiáng)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083; 3)遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院, 遼寧沈陽 110032; 4)中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所, 北京 100029; 5)陜西省冶金礦山公司, 陜西西安 710005

贛東北樂安江德興銅礦段河流階地的發(fā)育及環(huán)境意義

趙元藝1), 王曉亮2,3), 趙希濤4), 柳建平5), 路 璐1), 楊永強(qiáng)2)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083; 3)遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院, 遼寧沈陽 110032; 4)中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所, 北京 100029; 5)陜西省冶金礦山公司, 陜西西安 710005

樂安江是德興銅礦地區(qū)的主要水系, 為查明樂安江德興銅礦段河流階地發(fā)育情況及其所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng), 對樂安江?？阪?zhèn)—泗州鎮(zhèn)坑口段—樂平市洺口鎮(zhèn)戴村村段及大塢河與浮溪河所發(fā)育的河流階地進(jìn)行劃分, 并運(yùn)用光釋光(OSL, Opically Stimulated Luminesecence)測年方法對此段樂安江低階地的形成時代進(jìn)行測定。得到以下認(rèn)識: 研究區(qū)樂安江至少發(fā)育五級階地, T5拔河高度約50 m, T4拔河在28~40 m之間, T3拔河在20~30 m之間, T2拔河高度在12~22 m之間, T1拔河高度在6~15 m之間; 另外研究區(qū)樂安江支流大塢河與浮溪河, 也有 3~5級階地發(fā)育。該段樂安江三級階地上沉積物的 OSL年齡為(120.6±5.8)~(153.6±8.1) ka, 二級階地上沉積物 OSL年齡為(43.0±1.8)~(109.9±4.6) ka, 一級階地上沉積物OSL年齡為(0.9±0.1)~(1.2±0.1) ka。四級階地可能形成于倒數(shù)第二次間冰期。以上認(rèn)識填補(bǔ)了樂安江河流階地研究的空白, 為今后研究區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。結(jié)合大塢河一、二級階地上土壤、種植物中重金屬含量分析, 認(rèn)為研究樂安江德興銅礦段及其支流的河流階地對確定德興銅礦所排放出的酸性廢水的影響范圍及該地區(qū)的農(nóng)業(yè)區(qū)劃具有重要意義。

河流階地; OSL測年; 樂安江; 德興銅礦; 環(huán)境意義

河流階地是人類居所、農(nóng)田、道路、工礦建設(shè)的主要分布場所, 國內(nèi)外研究者對河流階地的研究起步早, 成果豐碩, 在階地地貌的形成原理、年代學(xué)、以及階地地貌對構(gòu)造運(yùn)動、氣候環(huán)境之間的響應(yīng)等方面取得了顯著進(jìn)展(Cuanha et al., 2008; Leigh et al., 2008; Coltorti et al., 2008; Srivastava et al., 2009; Xu et al., 2009; Wegmann et al., 2009; 王永等, 2009; 祝嵩等, 2011; 張偉等, 2013)。前人對樂安江的研究大都集中在重金屬污染領(lǐng)域(何孟常等, 1999; 劉小真等, 2008; 曾凡萍等, 2009), 對于研究區(qū)河流階地第四紀(jì)地質(zhì)領(lǐng)域的研究基本空白。為查明樂安江德興銅礦段河流階地發(fā)育情況及其所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng), 本文通過野外調(diào)查及光釋光測年技術(shù)對德興銅礦地區(qū)河流階地特征及低階地形成時代有了基本的認(rèn)識, 填補(bǔ)了樂安江河流階地研究的空白。從環(huán)境的角度來講, 劃分樂安江德興銅礦段所發(fā)育的河流階地將對確定德興銅礦所排放出的酸性廢水的影響范圍及對該地區(qū)的農(nóng)業(yè)區(qū)劃具有重要意義。

德興銅礦位于江西省上饒市所屬德興市泗洲鎮(zhèn), 距德興市區(qū)22 km, 是世界上銅資源量在800萬噸以上的 8個斑巖型礦床之一, 為目前亞洲生產(chǎn)規(guī)模最大的銅礦(初娜等, 2007; 王曉亮等, 2013)。在礦區(qū)及鄰區(qū)主要的河流是樂安江及其支流大塢河、浮溪河。樂安江是饒河的主要干流, 發(fā)源于黃山山脈南側(cè)的婺源縣境內(nèi), 流向先向南、西南再向西,沿途陸續(xù)匯合了發(fā)源于北側(cè)黃山山脈南麓、東北側(cè)白際山西南麓和南側(cè)懷玉山脈北麓的大小支流, 在鄱陽縣城附近與另一主要干流昌江匯合后始稱饒河,流向北西, 注入鄱陽湖東岸。大塢河是樂安江的支流之一, 發(fā)源于德興銅礦區(qū)東端官帽山, 流貫礦區(qū),流域匯水面積34 km2以上, 有明顯的山區(qū)河流特征,河流全長為14 km, 經(jīng)張家坂、沽口村流入樂安江。浮溪河由上游至下游, 周圍村莊依次為石墩頭村、杜村、浮溪口, 最后在浮溪口匯入樂安江(圖1)。

1 河流階地特征

1.1 樂安江河流階地

圖1 研究區(qū)樂安江及支流平面示意圖Fig. 1 Plan view of Le’an Rvier and its branches in the study area

第一級階地(T1)由松散的上部砂層與下部的礫石堆積物組成的堆積階地, 其頂部僅發(fā)育風(fēng)化程度很低的灰黑色土壤層, 拔河一般在 6~15 m之間(圖 2a, 圖 3a)。第一級階地的階地面十分平坦, 因有時會被較大的洪水淹沒, 故只被開墾成為該地區(qū)的主要農(nóng)田, 但基本上沒有村落建于其上。該階地在樂安江沿岸分布十分廣泛。并于在?？阪?zhèn)老村落以西第一級階地(拔河6 m尚未開墾, 或許為高河漫灘)上部4 m中粗砂層(偶夾小石子薄層或透鏡體)采集3件OSL樣品: 0211-2-1、0211-2-2、0211-2-3(圖2a)。

第二級階地(T2)由于往往分布在第一級階地之上, 大多通過磚廠的取土坑而僅見其上部的堆積物, 在頂部的棕色粘土質(zhì)古土壤層之下, 階地沉積物為棕黃色、發(fā)育有弱網(wǎng)紋狀構(gòu)造的粉、細(xì)砂質(zhì)粘土層, 向下漸變?yōu)樽攸S色粘土質(zhì)細(xì)砂層, 其特點(diǎn)是沉積物沒有顯示出紅的色調(diào)。約在10 m之下, 沉積物漸變?yōu)樗缮⒌纳皩? 再下則為礫石層。因目前尚未見到第二級階地之下的基巖, 故第二級階地大多數(shù)應(yīng)為堆積階地, 其拔河一般在12~22 m之間。第二級階地的階地面也很平坦, 且很少會被洪水淹沒,

故樂安江沿岸的大多數(shù)村落建于其上。該階地在樂安江沿岸分布也十分廣泛, 于水東洲以南的磚廠取土坑(圖3b)剖面采集了4件OSL樣品: 0212-1-1、0212-1-2、0212-1-3、0212-1-4(圖2b)。

第三級階地(T3)上部沉積物為淺磚紅色砂質(zhì)粘土層, 向下漸變?yōu)辄S棕色、桔黃色砂質(zhì)粘土或粘土質(zhì)細(xì)砂層, 局部見砂層, 有時可見到弱網(wǎng)紋構(gòu)造;下部為較強(qiáng)烈風(fēng)化的礫石層或砂礫石層, 其頂部有時覆以被風(fēng)化成或淀積于礫石表面的磚紅色粘土膜,向下礫石所受風(fēng)化作用減弱, 可見直徑 1~2 cm的鐵錳膜豆或鐵錳薄膜覆蓋整個礫石層。礫石磨圓一般較好, 磨圓度均屬于1~3級范疇, 以 2級為主。礫石大小以1~5 cm為主, 少部分為5~10 cm或更大。礫石成分較復(fù)雜, 以石英巖、變質(zhì)巖與砂巖等為主。在紅土與砂礫層之下, 往往可以見到基巖出露, 故第三級階地大多為基座階地, 其拔河一般在20~30 m之間。第三級階地與第二級階地的主要區(qū)別在于其上部的粘土或砂質(zhì)沉積物已風(fēng)化成淺磚紅色(圖 3c), 而第二級階地則沒有明顯的紅色調(diào)。第三級階地的階地面有時較為平坦, 有時被沖刷或切割成緩崗狀, 故可見少數(shù)住宅、農(nóng)田建于其上, 但多數(shù)為林地。該階地在樂安江沿岸分布不很較為廣泛。在水東與坑口間的三級階地上采集 OSL樣品0211-3-3、0211-3-2、0211-3-1(圖2c)。

圖2 研究區(qū)河流階地剖面圖Fig. 2 River terrace profile of the study area

第四級階地(T4)上部沉積物均呈淺磚紅色砂質(zhì)粘土層(較 T3礫石層上部沉積物要紅), 下部為較強(qiáng)烈風(fēng)化、往往也呈現(xiàn)磚紅色的礫石層或砂礫石層(圖3d)。礫石本身的特點(diǎn)與第三級階地的礫石層相似: 磨圓一般較好, 磨圓度均屬于1~3級范疇, 以2級為主; 大小以1~5 cm為主, 少部分為5~10 cm或者更大; 礫石成分較復(fù)雜, 以石英巖、變質(zhì)巖與砂巖等為主。在紅土與砂礫層之下, 可以見到基巖出露, 故第四級階地也屬于基座階地, 其拔河一般在28~40 m之間。第四級階地大部被沖刷或切割成緩崗狀, 局部有住宅、農(nóng)田建于其上, 但多數(shù)屬于林地。

第五級階地(T5)該階地在該河段僅見于海口南?？谵r(nóng)牧場南, 高出河面約 50 m的較平坦的基巖殘丘之上, 僅見零星的磨圓礫石散布于地表, 故無法描述該階地沉積物的詳細(xì)特征。樂安江兩岸的同高度地面, 均為被沖刷或切割而成緩崗狀的殘丘。其上幾乎全為林地, 因植被覆蓋, 我們未考察更多剖面, 也未采集分析測試樣品。

1.2 大塢河與浮溪河階地

大塢河與浮溪河是樂安江的支流, 也有3~5級階地發(fā)育(圖2d, 2e), 其中第一、二級階地比較發(fā)育,占據(jù)支谷底部的大部分地面, 且十分平坦, 故也像樂安江一樣, 成為農(nóng)田與村落的主要所在地。但是高階地沉積物保存不易, 只有第三級階地的紅土礫石層見于浮溪河谷中的社村和墩上村(圖 3e, 3f)。

圖3 研究區(qū)樂安江及支流階地特征Fig. 3 Terrace characteristics of the Le’an River and its branches in the study area

2 樣品采集與測試

2.1 樣品采集

野外采集光釋光樣品按照相關(guān)要求進(jìn)行。共采集光釋光樣品 10件, 其中在一級階地上采集樣品3件, 二級階地采集樣品 4件, 三級階地采集樣品3件。OSL樣品由中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)研究所測試。

2.2 樣品測試

2.2.1 樣品的制備

細(xì)顆粒組分制樣: 在實(shí)驗(yàn)室紅光(波長(640±10) nm)條件下打開樣品, 先取約20 g用于測定含水量及作U、Th、K含量分析。再取中心樣品過180目篩。將篩下部分放入燒杯中, 用濃度為40%的 H2O2和 30%的鹽酸去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽類, 然后加30%的氟硅酸腐蝕5天。用蒸餾水清洗至中性。將中性懸濁液倒入燒杯, 根據(jù)靜水沉降原理分離出4~11 μm的顆粒。將分離好的細(xì)顆粒組分充分搖勻后, 注入事先準(zhǔn)備好的放了不銹鋼片的漏斗中, 等顆粒完全沉淀在不銹鋼片上后, 再將水慢慢滴盡,放入烘箱中低溫烘干(40℃), 取出不銹鋼片即是細(xì)顆片, 每個不銹鋼片上的樣品重約1 mg。

2.2.2 測量儀器和測試條件

樣品在Daybreak 2200(美國)光釋光儀上測定。該系統(tǒng)藍(lán)光光源波長為470 nm, 半寬5 nm, 最大功率為 60 mW/cm2; 紅外光源波長為 880 nm, 半寬10 nm, 最大功率為80 mW/cm2, 我們選擇最大功率進(jìn)行測量。預(yù)熱溫度為260℃ 10 s, 試驗(yàn)劑量預(yù)熱溫度220℃ 10 s。需要輻照的測片都是在801E輻照儀中進(jìn)行的, 其90Sr-Y β放射源的照射劑量率約為0.103871 Gy/s。

2.2.3 樣品等效劑量的測定

本批樣品采用細(xì)顆粒簡單多片再生法和單片再生法測量樣品的等效劑量, 即在天然和再生劑量OSL(Li)測試結(jié)束后, 輻照試驗(yàn)劑量, 并用試驗(yàn)劑量OSL信號(Ti)來監(jiān)測感量變化, 利用天然/再生劑量與其后試驗(yàn)劑量OSL信號的比值(Li/Ti)來確定等效劑量值。該方法只用4~8個測片就能獲得樣品的等效劑量值。其核心內(nèi)容是應(yīng)用試驗(yàn)劑量OSL信號來校正多測片之間的感量, 并能克服多片數(shù)據(jù)的分散性。

2.2.4 樣品環(huán)境劑量率的測定

樣品所吸收的輻射劑量是由其本身及周圍沉積物中放射性核素(238U、232Th和40K)的 α、β和 γ衰變產(chǎn)生的電離輻射所提供的, 同時也有宇宙射線的少量貢獻(xiàn)。樣品的鈾、釷和鉀含量是用中子活化法測得的。宇宙射線的貢獻(xiàn)是據(jù) Prescott等(1994)推薦的數(shù)據(jù)估計(jì)的。

樣品埋藏層的含水量對樣品所接收的劑量率有不可忽視的影響。水對α、β和γ輻射具有一定的吸收作作用。因此, 含水量在埋藏期間的變化狀況對樣品年齡有直接的影響。本批樣品送來時密封較好, 測得的含水量即設(shè)定為它們沉積時的原始含水量, 并用 Fleming提出的校正方法, 對環(huán)境劑量率進(jìn)行了修正。測試結(jié)果見表1。

3 樂安江河流階地形成時代

由于在樂安江的四、五級階地上很難采集合適的年齡樣品, 故只在一、二、三級階地采集形成年齡樣品。

T3: 在水東與坑口之間的T3上的細(xì)砂層與砂質(zhì)黏土層由下至上采集3件OSL樣品, 其年齡分別為(153.6±8.1) ka、(145.6±5.8) ka、(120.6±5.8) ka, 樂安江第三級階地應(yīng)該在中更新世晚期到晚更新世早期形成, 此處T3大約是在(153.6±8.1) ka, 即中更新世晚期開始堆積形成階地。

T2: 在水東洲磚廠處的T2的粘土層由下至上采集 4件 OSL樣品, 其年齡分別為(109.9±4.6) ka、(97.0±4.2) ka、(69.1±3.4) ka、(43.0±1.8) ka。由野外觀察可知, 樂安江所發(fā)育的第二級階地為堆積階地, 其應(yīng)該至少在(109.9±4.6)~(43.0±1.8) ka, 即晚更新世早期到晚更新世中后期形成, 其堆積開始時間至少發(fā)生在(109.9±4.6) ka。

表1 德興銅礦樂安江各階地光釋光樣品測試結(jié)果Table 1 OSL samples dating results of terraces of the Le’an River in the Dexing copper mine

T1: 在海口鎮(zhèn)老村落以西的一級階地上的中粗砂層由下至上采集 3件 OSL樣品, 其年齡分別為(1.2±0.1) ka、(1.0±0.1) ka、(0.9±0.1) ka, 故T1形成于全新世, 其與T2同為堆積階地, 其堆積開始時間至少發(fā)生在(1.2±0.1) ka。

向芳等(2005)通過野外工作, 結(jié)合前人的研究資料認(rèn)為, 長江三峽段最多存在 5級階地, 其中最老一級階地的年齡為: 0.7~0.73 Ma。以此為階地對比的標(biāo)準(zhǔn), 可獲得各級階地的大致形成時間: T4, 0.3~0.5 Ma, 中更新世早—中期; T3, 0.09~0.11 Ma,晚更新世早—中期; T2, 0.03~0.05 Ma, 晚更新世中—晚期; T1, 0.01 Ma左右, 晚更新世晚期—全新世早期。如表 2所示, 樂安江德興銅礦段的階地級序與長江三峽段有很好的對應(yīng)關(guān)系, 但樂安江T2、T3的形成時間要早于長江三峽段的T2、T3, 而樂安江T1的形成時代要晚于長江三峽段, 但在雷生學(xué)等(2011)的研究中, 南京長江全新世河流階地主要堆積于0.26~1.9 ka和7.9~9.1 ka期間, 樂安江T1的形成時代與南京長江全新世河流階地堆積期較為一致。

4 討論

4.1 研究區(qū)高階地形成時代推測

雖然野外沒有能夠采集合適的T4、T5年齡樣品,但可從階地沉積物特征來推測階地的形成時代, 觀察T4上部沉積物為淺磚紅色砂質(zhì)粘土層, 下部為較強(qiáng)烈風(fēng)化、往往也呈現(xiàn)磚紅色的礫石層或砂礫石層。前人對中國南方的紅土的分期有過系統(tǒng)的研究(席承藩等, 1991; 朱照宇等, 1991; 黃鎮(zhèn)國等, 1998)。最近, 綜合運(yùn)用多種測年技術(shù)對網(wǎng)紋紅土測年顯示,均質(zhì)紅土形成于 400~100 ka; 網(wǎng)紋紅土形成于850~400 ka; 下伏爍石層年齡大于850 ka (陳秀玲等, 2009)。楊浩等(1996)在安徽宣城紅土剖面的研究中認(rèn)為, 網(wǎng)紋紅土及與其互層的棕黃色風(fēng)成沉積物的年齡在701~426 ka之間, 網(wǎng)紋紅土的形成年齡應(yīng)在730~400 ka之間, 為中更新早期的產(chǎn)物。均質(zhì)紅土形成年齡的下限無疑是在400 ka左右, 從地層對比看, 它應(yīng)與南京地區(qū)的下蜀土相當(dāng), 據(jù)研究下蜀土形成于中更新世晚期, 年齡在400~100 ka之間。余江黎家剖面均質(zhì)紅土中部的ESR年齡為 331.2 ka,宣城剖面均質(zhì)紅土(含沉積物)三個樣品的ESR年齡在364~126 ka之間。綜合研究區(qū)樂安江T4的沉積物特征(圖3)及前人的研究成果, 認(rèn)為, 此段樂安江T4的形成時代應(yīng)與均質(zhì)紅土的發(fā)育期, 而紅土的發(fā)育的氣候應(yīng)是暖濕氣候, 而這樣的氣候背景又與倒數(shù)第二次間冰期的氣候背景相對應(yīng), 易朝露等(2005)認(rèn)為倒數(shù)第二次冰期的年代范圍為 333~ 136 ka, 倒數(shù)第三次冰期年代范圍為 710~460 ka,故其形成的時代范圍初步推測在 460~333 ka這個年代范圍, 這與長江三峽段T4的形成時代范圍基本一致。此處樂安江T5的沉積物沒有得到很好的保存,無法從沉積物的角度來推測其形成時代。但由上文可知, 樂安江T1、T2、T3、T4與長江三峽段的T1、T2、T3、T4的形成時代有很好的對應(yīng)關(guān)系, 所以可推測樂安江 T5的形成時代范圍也可能與長江三峽段T5的形成時代有所對應(yīng)。

4.2 研究區(qū)河流階地的環(huán)境效應(yīng)

河谷不僅是水汽、水流、生物遷徙等的通道, 也是當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境、生產(chǎn)生活、交通運(yùn)輸?shù)鹊闹匾獔鏊? 是自然和人文社會活動交互作用較為強(qiáng)烈的地區(qū)之一, 也往往是人地關(guān)系急需協(xié)調(diào)的地區(qū)(明慶忠等, 2013)。德興銅礦由于多年的采礦積累了大量的低品位礦石和廢礦石, 分別堆積在祝家村、楊桃塢和西源廢石場。為進(jìn)一步對銅的回收利用, 廢石場多用硫桿菌和稀硫酸進(jìn)一步噴淋礦石浸取銅, 同時在這個過程中產(chǎn)生大量的氧化酸性廢水。由于種種原因, 德興銅礦地區(qū)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行效率不高, 做不到對所有的酸性廢水進(jìn)行處理后排放。因此祝家村廢石場的酸性廢水(pH值平均為2.4)就通過排放、滲漏等方式排入大塢河中。大塢河含有的酸性廢水與重金屬嚴(yán)重污染了下游有關(guān)地區(qū)(何孟常等, 1999;許萬文等, 2004; 初娜等, 2007; 陳翠華等, 2008; 王曉亮等, 2013)。大塢河河水銅離子含量達(dá)到12~30 mg/L, 底泥中達(dá)500~900 mg/L, 樂安河底泥中達(dá)到 500 mg/L, 有關(guān)土壤中銅含量平均為186.5 mg/L, 是土壤中銅正常值的10倍左右, 導(dǎo)致銅礦下游污染嚴(yán)重(黃長干等, 2004)。在趙元藝等(2012)的研究中(表 3), 從同一地點(diǎn)的不同階地土壤中的重金屬元素總體上也體現(xiàn)出一級階地中的元素含量比二階階地中的要高, 例如大塢河中游德銅醫(yī)院處一級階地上土壤中的銅含量達(dá)到303×10–6~664×10–6, 而二級階地中的為

表2 樂安江與長江三峽段所發(fā)育階地年代對比表Table 2 Terraces age comparison between the Le’an River and the Three Gorges of the Yangtze River

表3 大塢河土壤及大米中Cu元素含量表/10–6(據(jù)趙元藝等, 2012)Table 3 Cu element content/10–6of soil and rice along the Dawu River (after ZHAO et al., 2012)

51.7×10–6~53.3×10–6; 下游沽口村一級階地上土壤中的銅含量達(dá)到418×10–6~453×10–6, 而二級階地中的為105×10–6~264×10–6。同樣是在此區(qū)域, 一級階地上大米中的銅含量達(dá)到 7.33×10–6~10.6×10–6, 而二級階地中的為 4.14×10–6~6.79×10–6在大塢河下游沽口村一級階地上大米中的銅含量達(dá)到9.86×10–6~11×10–6, 而二級階地中的為4.52×10–6~4.82×10–6。德興銅礦地區(qū)的河流所發(fā)育的第一、二級階地上種植的稻谷籽實(shí)(大米)和小白菜中各元素均采用中華人民共和國食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價。結(jié)果表明, 大米在一級階地鎘超標(biāo)樣品占一級階地樣品數(shù)的 30%, 二級階地鎘超標(biāo)比例為 17.8%(趙元藝等，2012)。從以上數(shù)據(jù)可以看出, 大塢河酸性水對一級階地與河床影響較大。結(jié)合德興銅礦地區(qū)的樂安江及支流階地的發(fā)育情況與一、二級階地上大米、小白菜及其配套土壤中的重金屬含量分析, 認(rèn)為, 一級階地重金屬含量高于二級階地, 主要原因是受污染的河水灌溉或由一級階地地勢低，洪水期酸性廢水漫過一級階地所致。建議在受污染嚴(yán)重的一級階地不宜種植食用類作物,但可種植非食用類作物。

5 結(jié)論

1)樂安江德興銅礦段至少發(fā)育五級階地, T1拔河高度在6~15 m之間; T2拔河高度在12~22 m之間; T3拔河在20~30 m之間; T4拔河在28~40 m之間; T5拔河高度約50 m。其支流大塢河與浮溪河亦發(fā)育有3~5級階地。

2)該段樂安江三級階地上沉積物的OSL年齡介于(120.6±5.8)~(153.6±8.1) ka, 該階地形成于中更新世晚期到晚更新世早期; 二級階地上沉積物OSL年齡介于(43.0±1.8)~(109.9±4.6) ka, 該階地形成于晚更新世早期到晚更新世晚期; 一級階地上沉積物OSL年齡介于(0.9±0.1)~(1.2±0.1) ka, 一級階地形成于全新世。四級階地可能形成于倒數(shù)第二次間冰期。樂安江二、三級階地形成時代要早于長江三峽段而樂安江一級階地的堆積時期與南京長江的全新世階地的堆積時期大致相同。

3)劃分德興銅礦地區(qū)的樂安江、大塢河、浮溪河所發(fā)育的河流階地將對確定德興銅礦所排放出的酸性廢水的影響范圍具有重要意義, 即酸性廢水對一級階地的影響較大。

致謝:光釋光樣品測試得到了中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)研究所楊振京主任的幫助, 稿件的修改得到了匿名專家的寶貴意見, 在此表示衷心的感謝！

陳翠華, 倪師軍, 何彬彬, 張成江. 2008. 江西德興礦集區(qū)水系沉積物重金屬污染的時空對比[J]. 地球?qū)W報, 29(5): 639-646.

陳秀玲, 李志忠, 靳建輝, 馬鵬, 李明輝. 2009. 中國南方第四紀(jì)紅土研究進(jìn)展[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 25(5): 188-122.

初娜, 趙元藝, 張光弟, 張勤, 蔡劍輝, 熊群堯, 李德先, 王金生, 趙金艷. 2007. 德興銅礦低品位礦石堆浸場與大塢河流域土壤重金屬元素形態(tài)的環(huán)境特征[J]. 地質(zhì)學(xué)報, 81(5): 670-683.

何孟常, 王子健, 湯鴻霄. 1999. 樂安江沉積物重金屬污染及生態(tài)風(fēng)險性評價[J]. 環(huán)境科學(xué), 20(1): 7-10.

黃長干, 張莉, 余麗萍, 陳金珠, 李曉躍. 2004. 德興銅礦銅污染狀況調(diào)查及植物修復(fù)研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 26(4): 629-632.

黃鎮(zhèn)國, 張偉強(qiáng), 陳俊鴻. 1998. 中國的紅土期[J]. 熱帶地理, 18(1): 35-41.

雷生學(xué), 陳杰, 劉進(jìn)峰, 尹金輝, 侯康明, 王昌盛. 2011. 南京長江全新世河流階地的年代及其意義[J]. 地震地質(zhì), 33(2): 391-401.

劉小真, 周文斌, 胡麗娜, 梁越, 許平凡, 李慶義. 2008. 朱衷榜.樂安江灣頭鎮(zhèn)段底泥重金屬元素的垂直污染分布特征[J].南昌大學(xué)學(xué)報(理科版), 32(3): 231-234.

明慶忠, 潘保田, 蘇懷, 高紅山, 張文翔, 董銘, 史正濤. 2013.山區(qū)河谷-水系演化及環(huán)境效應(yīng)研究——以金沙江為例[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 33(2): 1-7.

王曉亮, 趙元藝, 柳建平, 路璐, 楊永強(qiáng), 初娜. 2013. 德興銅礦大塢河流域土壤中 Cd的環(huán)境地球化學(xué)特征及意義[J]. 地質(zhì)論評, 59(4): 781-788.

王永, 王軍, 肖序常, 遲振卿, 王彥斌. 2009. 西昆侖山前河流階地的形成及其構(gòu)造意義[J]. 地質(zhì)通報, 28(12): 1779-1785.

席承藩. 1991. 論華南紅色風(fēng)化殼[J]. 第四紀(jì)研究, 1: 1-8.

向芳, 朱利東, 王成善, 李永昭, 楊文光. 2005. 長江三峽階地的年代對比法及其意義[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 32(2): 162-166.

許萬文, 張文濤. 2004. 德興銅礦酸性礦山廢水污染分析[J]. 江西化工, (1): 87-90.

楊浩, 趙其國, 李小平, 夏應(yīng)菲. 1996. 安徽宣城風(fēng)成沉積一紅土系列剖面ESR年代學(xué)研究[J]. 土壤學(xué)報, 33(3): 293-300.

易朝路, 崔之久, 熊黑鋼. 2005. 中國第四紀(jì)冰期數(shù)值年表初步劃分[J]. 第四紀(jì)研究, 25(5): 609-618.

曾凡萍, 肖化云, 周文斌. 2009. 樂安江河灘表層土中重金屬的分布和殘留分析[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 32(2): 96-101.

張偉, 侯明才, 劉順, 康孔躍, 祝大偉, 陳琳. 2013. 西昆侖葉爾羌河流域河流階地的類型及沉積特征[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 40(2): 170-177.

趙元藝, 柳建平, 薛強(qiáng), 路璐, 趙希濤. 2012. 德興銅礦集區(qū)地球化學(xué)環(huán)境累積效應(yīng)與預(yù)警方法研究 2012—2013年年度報告[R]. 北京: 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所.

朱照宇, 鄭洪漢, 張國梅, 江偉華, 朱林, 盧慶新, 孫玉文. 1991.華南熱帶紅土期及風(fēng)化礦物初步研究[J]. 第四紀(jì)地質(zhì), (1): 18-28.

祝嵩, 趙希濤, 吳珍漢. 2011. 雅魯藏布江加查段河流地貌對構(gòu)造運(yùn)動和氣候的響應(yīng)[J]. 地球?qū)W報, 32(3): 349-356.

References:

CHEN Cui-hua, NI Shi-jun, HE Bin-bin, ZHANG Cheng-jiang. 2008. Spatial-TemporalVariation of Heavy Metals Contam ination in Sediments of the Dexing Mine, Jiangxi Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 29(5): 639-646(in Chinese with English abstract).

CHEN Xiu-ling, LI Zhi-zhong, JIN Jian-hui, MA Peng, LI Ming-hui. 2009. Research Advance of Quaternary Red Earth in South China[J]. Journal of Fujian Normal University (Natural Science Edition), 25(5): 188-122.

CHU Na, ZHAO Yuan-yi, ZHANG Guang-di, ZHANG Qin, CAI Jian-hui, XIONG Qun-yao, LI De-xian, WANG Jin-sheng, ZHAO Jin-yan. 2007. Environmental Trait of Speciations of Heavy Metals in Low Grade Ore Plot and Soil of the Dawu River Domain in the Dexing Copper Mine, Jiangxi Province[J]. Acta Geologica Sinica, 81(5): 670-683(in Chinese with English abstract).

COLTORTI M, PIERUCCINI P. 2008. Fluvial Architecture and Dynamics in Rising Mountain Chains and Related Basins; Tectonic, Climatic Influnence and Human Impact: The FLAG-SEQS (Fluvial Archive Group-Subcommission for European Quaternary Stratigraphy) Siena Meeting[J]. Quaternary Inernational, 189: 1-4.

CUNHA PEDRO P, MARTINS, ANTNIO A, HUOT SEBASTIEN. 2008. Dating The Tejo River Lower Terraces in The Rodo Area(Portugal)to Assess The Role of Tectonics and Uplift[J]. Geomorphology, 102: 43-54.

HE Meng-chang, WANG Zi-jian, TANG Hong-xiao. 1999. Pollution and Ecological Risk Assessment for Heavy Metals in Sediments of Le an River[J]. Environmental Science, 20(1): 7-10(in Chinese with English abstract).

HUANG Chang-gan, ZHANG Li, YU Li-ping, CHEN Jin-zhu, LI Xiao-yue. 2004. A Study on Pollution of Environment by Copper and Its Phytoremediation in Dexing Copper Mine[J]. Acta Agriculture Universities Jiangxiesis, 26(4): 629-632(in Chinese with English abstract).

HUANG Zhen-guo, ZHANG Wei-qiang, CHEN Jun-hong. 1998. The Red Earth Periods in China[J]. Tropical Geography, 18(1): 35-41(in Chinese with English abstract).

LEIGH DAVID S. 2008. Late Quaternary Climates and River Channels of The Atlantic Coastal Plain,Southeastern USA[J]. Geomorphology, 101: 90-108.

LIU Xiao-zhen, ZHOU Wen-bin, HU Li-na, LIANG Yue, XU Ping-fan, LI Qing-yi. 2008. Perpendicularity Contam ination and Distribution Characteristics of Heavy Metal Elements in the Sediments at the Section of Wantou Town of Le An River[J]. Journal of Nanchang University(NaturalScience), 32(3): 231-234(in Chinese with English abstract).

MING Qing-zhong, PAN Bao-tian, SU Huai, GAO Hong-shan, ZHANG Wen-xiang, DONG Ming, SHI Zheng-tao. 2013. Study on the Valley &Drainage Evolution and Its Effects on Environment — a case study of Jinsha River[J]. Journal of Yunnan Normal University, 33(2): 1-7(in Chinese with English abstract).

PRESCOTT J R, HUTTON J T. 1994. Cosmic ray contributions to dose rates for luminescence and ESR dating: large depths and long-term time variations[J]. Radiation Measurements, 23: 497-500(in Chinese with English abstract).

QIN Yun-shan, LI Tie-gang, CANG Shu-xi. 2000. Abrupt Changes in Earth’s Climate System Since Last Interglacial[J]. Advances in Sciences, 15(3): 243-247(in Chinese with English abstract).

SHI Xing-min, YANG Jing-chun. 2003. Response of Fluvial Geomorphology to Tectonic Movement[J]. Research of Water and Soil Conservation, 10(3): 48-51(in Chinese with English abstract).

SRIVASTAVA P, RAJAK M K, SINGH L P. 2009. Late Quaternary Alluvial Fans and Paleolols of the kangra Basin, NW Himalaya: Tectonic and Paleo-Climatic Implications[J]. Catena, 76: 135-154.

WANG Xiao-liang, ZHAO Yuan-yi, LIU Jian-ping, LU Lu, YANG Yong-qiang, CHU Na. 2013. Characteristics and Significance of Cadmium Environmental Geochemistry in Soil of Dawu River Basin in The Dexing Copper Orefield[J]. Geological Review, 59(4): 781-788(in Chinese with English abstract).

WANG Yong, WANG Jun, XIAO Xu-chang, CHI Zhen-qing, WANG Yan-bin. 2009. Piedmont River Terraces Formation of The Western Kunlun, China and Their Tectonic Significance. Geological Bulletin of China[J]. Geological Bulletin of China, 28(12): 1779-1785(in Chinese with English abstract).

WEGMANN K W, PAZZAGLIA F J. 2009. Late Quaternary Fluvial Terraces of The Romagna and Marche Apennines, Italy: Climatic Lithologic,and Tectonic Controls on Terrace Genesis in An Active Orogen[J]. Quaternary Science Reviews, 28: 137-165.

XI Cheng-fan. 1991. On the Red Weathering Crusts of SouthernChina[J]. Quaternary Sciences, 1: 1-8(in Chinese with English abstract).

XIANG Fang, ZHU Li-dong, WANG Cheng-shan, LI Yong-zhao, YANG Wen-guang. 2005. Terrace age correlation and its significance in research of Yangtze Three Gorges, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition), 32(2): 162-166(in Chinese with English abstract).

XU Liu-bing, ZHOU Shang-zhe. 2009. Quaternary Glaciations Recorded by Glacial and Fluvial Land-Forms in The Shaluli Mountains, Southeastern Tibetan Plateau[J]. Geomorphology, 103: 68-275．

XU Wan-wen, ZHANG Wen-tao. 2004. Analysis of acid mine drainage pollution in Dexing Copper Mine[J]. Jiang Xi Hua Gong, (1): 87-90(in Chinese with English abstract).

YANG Hao, ZHAO Qi-guo, LI Xiao-ping, XIA Ying-fei. 1996. ESR Dating of Eolian Sediment and Red Earth Series From Xuancheng Profile in Anhui Province[J]. Acta Pedological Sinica, 33(3): 293-299(in Chinese with English abstract).

YI Zhao-lu, CUI Zhi-jiu, XIONG Hei-gang. 2005. Numerical Periods of Quaternary Glaciations in China[J]. Quaternary Sciences, 25(5): 609-618(in Chinese with English abstract).

ZENG Fan-ping, XIAO Hua-yun, ZHOU Wen-bin. 2009. Distribution and Retention of Heavy Metals in Floodplain Topsoils of Le’an River[J]. Environmental Science & Technology, 32(2): 96-101(in Chinese with English abstract).

ZHANG Wei, HOU Ming-cai, LIU Shun, KANG Kong-yue, ZHU Da-wei, CHEN Lin. 2013. Main Types and Sedimentary Characteristics of Terraces of Tarkand River Watershed in West Kunlun, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science&Technology Edition), 40(2): 170-177(in Chinese with English abstract).

ZHAO Yuan-yi, LIU Jian-ping, XUE Qiang, LU Lu, ZHAO Xi-tao. 2012. Set of Dexing Copper Mine Area Geochemical Environment Cumulative Effect and Early Warning Method Study 2012-2013 annual report[R]. Beijing: Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences(in Chinese).

ZHU Song, ZHAO Xi-tao, WU Zhen-han. 2013. Response of Fluvial Landform of the Gyaca Sector of the YarlungZangbo River to Tectonic Movement and Climate[J]. Acta Geoscientica Sinica, 32(3): 349-356(in Chinese with English abstract).

ZHU Zhao-yu, ZHENG Hong-han, ZHANG Guo-mei, JIANG Wei-hua, ZHU Lin, LU Qing-xin, SUN Yu-wen. 1991. The Developmental Stages of Red Soils and Their Weathering Minerals in the Tropics of South China[J]. Quaternary Sciences, (1): 18-28(in Chinese with English abstract).

Terraces Development of the Le’an River in the Dexing Copper Mine of Northeast Jiangxi and Its Environmental Significance

ZHAO Yuan-yi1), WANG Xiao-liang2,3), ZHAO Xi-tao4), LIU Jian-ping5), LU Lu1), YANG Yong-qiang2)
1) Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 3) Institute of Geology and Mineral Resources in Liaoning Province, Shenyang, Liaoning 110032; 4) Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029; 5) Metallurgical and Mining Company of Shaanxi Province, Xi’an, Shaanxi 710005

The Le’an River is the main stream in the Dexing copper orefield. The authors divided the terraces of the Le’an River and its branches and used OSL (Opically Stimulated Luminesecence) dating to confirm the formation age of low terraces so as to find out Le’an River terraces in the Dexing copper mine and its environmental effects. Some conclusions have been reached: There are five terraces of the Le’an River in the study area: T1is between 6 to 15 m above the river level; T2is between 12 to 22 m above the river level, T3is between 28 to 40 m above the river level; T4is between 20 to 30 m above the river level; T5is 50 m above the river level. Besides, the Dawu River and the Fuxi River, two branches of the Le’an River, alsohave 3~5 terraces. OSL ages of T3are (120.6±5.8)~(153.6±8.1) ka; OSL ages of T2are (43.0±1.8)~ (109.9±4.6) ka; OSL ages of T1are (0.9±0.1)~(1.2±0.1) ka, T4was probably formed in the period just before the last interglacial period. The above understandings fill the gap in the study of Le’an River terraces and lay a certain foundation for the future study of the Quaternary geology. In combination with plant and soil heavy metal content in T1and T2of the Dawu River, the authors hold that the study of terraces of the Le’an River and its branches in the Dexing copper mine have great significance for confirming the influence range of acidic waste water discharged by the Dexing copper mine and agricultural regionalization.

river terraces; OSL dating; Le’an River; environmental significance; Dexing orefield

P931.1; P597.3

A

10.3975/cagsb.2014.04.07

本文由國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“德興銅礦集區(qū)地球化學(xué)環(huán)境累積效應(yīng)與預(yù)警方法研究”(編號: 201111020-05)、“江西德興斑巖銅礦科學(xué)基地研究”(編號: 200911007-01)、中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目“欽杭成礦帶中新生代巖漿-熱液多金屬成礦與靶區(qū)優(yōu)選”(編號: 1212011085408)和國土資源部兩權(quán)專項(xiàng)項(xiàng)目“礦產(chǎn)資源開發(fā)對環(huán)境的影響及整治示范研究”之子項(xiàng)目“礦床地質(zhì)環(huán)境模型及環(huán)境評價”(編號: 303024082)聯(lián)合資助。

2013-08-09; 改回日期: 2014-03-24。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

趙元藝, 男, 1966年生。研究員。主要從事地球化學(xué)方向研究。E-mail: yuanyizhao2@sina.com。