贛縣廢棄稀土礦區(qū)崩崗侵蝕現(xiàn)狀調(diào)查研究

張晟 張傳 路思明

摘 要：在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，對贛縣廢棄稀土礦區(qū)氣象水文、地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行介紹。結(jié)合研究區(qū)崩崗侵蝕現(xiàn)狀，分析不同地質(zhì)環(huán)境條件對崩崗形成的影響。綜合分析表明，充足的降雨是崩崗形成的外在動(dòng)力;丘陵和崗地是崩崗發(fā)育的主要區(qū)域;第四系松散堆積物和全分化的花崗巖為崩崗侵蝕的主要對象;稀土開采活動(dòng)導(dǎo)致礦區(qū)及附近崩崗的發(fā)生和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：廢棄稀土礦;崩崗;水土流失

中圖分類號：S157.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）25-0143-03

Abstract： On the basis of field investigation， the geological and environmental conditions such as meteorology， hydrology， topography and landform， stratigraphic lithology and geological structure of waste rare earth mining areas in Ganxian were introduced. Combining with the current situation of avalanche collapsing hill in the study area， the influence of different geological environment conditions on the formation of collapsing hill was analyzed. Comprehensive analysis shows that sufficient rainfall is the external driving force for the formation of landslide; Hills and granites are the main areas for the development of collapsing Hill; quaternary loose deposits and fully differentiated granites are the main objects of collapsing hill erosion; rare earth mining activities lead to the occurrence and development of collapsing hill in the mining area and adjacent areas.

Keywords： abandoned rare earth ore;collapsing hill;soil erosion

作為贛州八個(gè)稀土資源縣之一的贛縣位于贛州市北部，境內(nèi)稀土資源豐富，是國家稀土規(guī)劃礦區(qū)[1]。自20世紀(jì)80年代以來，先后出現(xiàn)大小稀土礦點(diǎn)數(shù)以百計(jì)，礦山廢棄之后生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，造成大面積水土流失，崩崗為研究區(qū)主要的水土流失形式。崩崗是我國南方紅壤丘陵區(qū)的一種嚴(yán)重的水土流失形式[2]，破壞山體，流失的大量泥沙淤積于農(nóng)田、河道和水庫等地勢相對低洼處，導(dǎo)致農(nóng)田無法耕種，河道和水庫淤積[1]。本文主要調(diào)查分析崩崗的現(xiàn)狀，以期為廢棄稀土礦區(qū)的恢復(fù)治理和水土流失的防治提供有效支持。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象水文

氣象水文條件是崩崗侵蝕的影響因素之一。研究區(qū)屬中亞熱帶丘陵山區(qū)季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。根據(jù)江西省氣象局的資料可知，研究區(qū)在1951—2019年，多年平均氣溫19.3 ℃，多年年平均降水量1 448.2 mm，最大年降水量2 191.7 mm（1983年），最小年降水量969.6 mm（1986年）。在時(shí)間上，降水多集中在每年的3月至8月份，約占全年降水量的71.4%[2]。

研究區(qū)屬長江流域贛江水系，位于贛江上游區(qū)。主要河流有贛江、贛江的一級支流貢水和贛江的二級支流平江、桃江[3]。贛江在研究區(qū)內(nèi)段長45 km，落差11 m，平均寬652 m，河床平均比降0.2‰～0.28‰，年平均徑流量939 m3/s;貢水在研究區(qū)內(nèi)段長36 km，落差10 m，平均寬519 m，平均比降0.3‰，年平均徑流量703 m3/s;桃江在研究區(qū)內(nèi)段長67.7 km，落差33.37 m，平均寬340 m，平均比降0.49‰，年平均徑流量205 m3/s;平江在研究區(qū)內(nèi)段長35 km，落差16.38 m，平均河寬282 m，平均比降0.48‰，年平均徑流量72.5 m3/s[3]。

1.2 地形地貌

據(jù)地貌形態(tài)及成因，可將研究區(qū)內(nèi)地貌劃分為低山、丘陵和崗地三種類型。低山地貌占研究區(qū)總面積的13.0%，山頂標(biāo)高一般為500～700 m，相對高差在300～500 m，基巖多裸露，山坡坡度一般為20°～35°，植被發(fā)育，山坡多竹、松，山溝雜草叢生;丘陵地貌占研究區(qū)總面積的60.9%，丘頂標(biāo)高一般為300～450 m，相對高差在200～300 m，溝谷大都呈U型，山坡坡度一般為15°～30°，水體流失較嚴(yán)重，植被一般較發(fā)育;崗地地貌占研究區(qū)總面積的26.1%，丘頂標(biāo)高為150～300 m，相對高差一般為50～150 m，呈現(xiàn)饅狀山、平頂山、單面山等，坡度一般為15°左右，植被稀少，僅見少量人工松、杉，水體流失嚴(yán)重。研究區(qū)原始山坡植被發(fā)育[4]。稀土開采后，植被遭到破壞，原始地形地貌完全被改造，山頭多被削平，溝谷被廢棄砂土堆填，形成了崩崗發(fā)育的場所。

1.3 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)出露地層相對簡單，主要有第四系松散堆積物和燕山期巖漿巖。第四系松散堆積物主要分布于溝谷、礦區(qū)范圍和山體表層，包含山體水流沖刷堆積形成的素填土、細(xì)中砂和燕山晚期巖漿巖風(fēng)化殘積形成的砂質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散，由巖石風(fēng)化碎屑、黏性土、砂礫石、尾砂等組成，屬第四系人工填土層，遇水?dāng)_動(dòng)易垮塌;燕山期巖漿巖，巖性主要為侵入花崗巖，花崗結(jié)構(gòu)，主要由長石、石英、云母等組成，巖體裂隙發(fā)育，風(fēng)化較深[5]。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)包含斷裂、褶皺及斷陷等構(gòu)造形跡。走向主要表現(xiàn)為北東向，北東向斷裂多為壓性及壓扭性，延伸長一般為10 km左右，個(gè)別構(gòu)成區(qū)域性大斷層，傾角一般為60°左右。北西向斷裂主要分布于區(qū)內(nèi)南西部及北部弧形斷裂的南段，主要為壓性，延伸長4～12 km;斷陷盆地形成于燕山期，由白堊系下統(tǒng)（K1g）陸相碎屑巖組成，走向北東，寬4～6 km，境內(nèi)長44 km，巖層呈單斜狀，傾向南東，傾角20°左右;區(qū)內(nèi)褶皺總體表現(xiàn)為復(fù)式褶皺，局部倒轉(zhuǎn)。

2 研究區(qū)崩崗侵蝕現(xiàn)狀

研究區(qū)稀土礦山大多始采于20世紀(jì)90年代，少數(shù)稀土礦山始采于20世紀(jì)80年代末。最早采用池浸法，其開采工藝是將含有稀土的表層土剝離后運(yùn)送到固定的池浸池中，加入電解質(zhì)萃取，回收母液于沉淀池中分離稀土;中期采用堆浸法，就地建造堆浸場（見圖1），加入酸性電解質(zhì)溶液萃取，分離稀土;后期采用原地浸礦，包括原地打井、注液滲透和母液回收工序，原地浸礦集液池見圖2。這些粗放的開采方式對礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境造成了很大的破壞，直接導(dǎo)致礦區(qū)崩崗侵蝕的發(fā)生和發(fā)展。

稀土開采過程中，池浸、堆浸所用的溶液早期為草酸溶液，后來基本上用硫銨。草酸和硫銨溶液中含有多種陽離子和陰離子，銨根離子滲入土壤中，被微生物如硝化細(xì)菌降解形成硝酸根及亞硝酸根離子，使得水質(zhì)pH呈較強(qiáng)的酸性。根據(jù)部分礦區(qū)水質(zhì)分析結(jié)果可知：各個(gè)礦區(qū)堆積區(qū)或淤積區(qū)pH值較低，Pb及其他金屬元素含量較高，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），部分礦區(qū)鉛含量已經(jīng)超標(biāo)2～6倍[6]。礦區(qū)污染越嚴(yán)重，地，表水酸性越強(qiáng)金屬元素含量越高，總氮含量也越高。

礦區(qū)內(nèi)剝采堆浸使得地表腐殖土層破壞或滅失，全風(fēng)化層裸露，呈褐黃色或褐灰色，整個(gè)土壤的結(jié)構(gòu)和層次遭受破壞，表土肥力大幅降低，浸礦區(qū)遺留地的表層土受到酸性電解質(zhì)液的浸染，土壤呈現(xiàn)較強(qiáng)的酸性，經(jīng)過長年的風(fēng)化和雨水沖刷，其周邊土地也受到污染;浸礦區(qū)松散土體在水流作用下，沿區(qū)內(nèi)溝谷漫流，土地?zé)o法有效利用，植被生長更為困難[7]。根據(jù)部分礦區(qū)水質(zhì)分析結(jié)果可知：相比水樣，土樣酸化更為嚴(yán)重，部分礦區(qū)pH值甚至達(dá)到3～4，基本屬于中強(qiáng)酸性范疇;但其他金屬元素含量較低，根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018），各主要金屬元素基本達(dá)到二類標(biāo)準(zhǔn)，即為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值。

稀土礦山開采前，地表覆蓋為花崗巖全風(fēng)化層，表層主要為黏土、壤土，自然狀態(tài)下礦區(qū)降雨充足，植被生長茂盛，覆蓋率達(dá)80%～90%[8]。稀土開采過程中，開挖區(qū)及附近的植被和表層土壤被除去，使得礦區(qū)及周邊土壤的失去天然保護(hù)，導(dǎo)致崩崗的發(fā)生。在開采過程中，在原地大面積修筑堆浸場、沉淀池等造成土層結(jié)構(gòu)破壞，使植物失去生存條件，加速了崩崗的發(fā)展。此外，稀土開采過程中添加大量的酸性藥劑造成土壤酸化，原生土地資源發(fā)生破壞，礦區(qū)土地就更難種植植物，植被很難恢復(fù)。礦區(qū)地表強(qiáng)風(fēng)化表土層被剝離選礦、原生植被完全被毀，采礦廢棄地裸露地表。露采、池浸、堆浸等大規(guī)模的搬山開采方式，大開大挖造成山體破壞，懸崖陡壁突兀而生。開采后大量的尾砂、廢石隨意堆放，在雨水的沖刷作用下形成崩崗，并進(jìn)一步向周圍區(qū)域發(fā)展。

3 結(jié)論

研究區(qū)屬中亞熱帶丘陵山區(qū)季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，降雨量為969.6～2 191.7 mm/a，多年年平均降水量1 448.2 mm，充足的降雨是崩崗形成的外在動(dòng)力;研究區(qū)主要地貌類型包括低山、丘陵和崗地，其中丘陵和崗地占87%，是崩崗發(fā)育的主要區(qū)域;研究區(qū)的地層巖性主要有第四系松散堆積物和燕山期巖漿巖，這構(gòu)成了崩崗侵蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)，第四系松散堆積物和全分化的花崗巖為崩崗侵蝕的主要對象;稀土開采活動(dòng)破壞了植被和原始地形地貌，同時(shí)造成土壤酸化，廢棄礦山植被恢復(fù)困難。種種因素都導(dǎo)致礦區(qū)及附近崩崗的發(fā)生和發(fā)展。

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