廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境問題及生態(tài)修復(fù)措施

張銳

摘要：20世紀八九十年代的砂金礦開采，造成了嚴重的地質(zhì)環(huán)境問題，留下了廢渣、采坑、危巖、地面塌陷、基巖裸露、植被覆蓋度下降、揚塵等嚴重的礦山地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境問題。為改善礦山生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)，使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)具有自我維系和調(diào)節(jié)能力，促進自然環(huán)境承載力提升，助力生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)，以川西高原某礦區(qū)為例，分析了廢棄礦區(qū)存在的地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境問題，結(jié)合區(qū)域自然條件和生態(tài)環(huán)境，提出針對性的生態(tài)修復(fù)措施，為廢棄礦山修復(fù)提供了技術(shù)支撐，對區(qū)域礦山修復(fù)及環(huán)境改善提供了參考。

關(guān)鍵詞：廢棄礦山；地質(zhì)環(huán)境問題；生態(tài)修復(fù)措施。

1.礦區(qū)概況

項目區(qū)在20世紀80年代和90年代初，當?shù)卮迕窭媒铀蛋l(fā)育，沿達曲河、尼曲河以及鮮水河的砂金礦進行了大規(guī)模的開采，開采范圍達1.85km2。

1999年砂金開采活動被當?shù)卣樟钔Ｖ?，所有采礦區(qū)均已經(jīng)停止開采，經(jīng)過十幾年的亂采亂挖，達曲河、尼曲河以及鮮水河的河漫灘和河流階地內(nèi)采坑、渣堆無序分布，本身脆弱的生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞；其中C2、C3、C4、C11號采礦區(qū)歷史采坑較多，C5區(qū)現(xiàn)已由農(nóng)業(yè)局組織治理，已經(jīng)恢復(fù)為耕地。其他采礦區(qū)由于歷史上采砂金礦破壞，后期又經(jīng)過河道采砂石等生產(chǎn)，建材和砂石渣堆常年壓占和影響，造成采礦區(qū)內(nèi)生態(tài)自然環(huán)境恢復(fù)緩慢，河道生態(tài)環(huán)境破壞壞嚴重，水土流失不斷加劇。目前，為了維持城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展需要，仍有C1、C6、C7、C8、C10號采礦區(qū)進行建筑材料采取利用及轉(zhuǎn)運的相關(guān)工作。

2.地質(zhì)環(huán)境背景

2.1氣象和水文

礦區(qū)屬高原寒溫帶、亞熱帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，冬長夏短，春秋同季。年平均氣溫為6.4℃，1月份平均氣溫為-3.6℃，7月份平均氣溫為14.5℃，歷年的極端最高氣溫為31.0℃，極端最低氣溫為-24.0℃。年平均無霜期為91天，河谷地區(qū)霜凍亦可達9個月左右。氣溫具有年變化小、日變化大的特點。在夏季，受地理差異引發(fā)的小范圍陣性天氣多有發(fā)生，成為局部泥石流爆發(fā)的重要因素。一年中降水分布極不均勻，降水量呈明顯正態(tài)分布，在雨季多夜雨，雨季出現(xiàn)在6月上旬，結(jié)束于9月中旬，整個雨季集中了全年降水量的80%，多年平均降水量為651.4mm，最大日降水量53.0mm，最大小時降水量23.8mm。

2.2地形地貌

礦區(qū)的C1～C5區(qū)位于高山冰凍寒漠地貌區(qū)，微地貌單元為河谷地貌，河道兩側(cè)發(fā)育有高山相對高差200m以上，C1位于河道左側(cè)河漫灘和一級階地，較為平緩，平均坡度5°～20°，C2、C3、C4和C5發(fā)育在河流一級階地上，稍緩，坡度10°～25°。C6～C13區(qū)位于高山冰凍寒漠地貌區(qū)，微地貌單元為河谷地貌，河道兩側(cè)發(fā)育有高山相對高差200m以上，C9位于河道左側(cè)河漫灘和河道右側(cè)階地，C10位于河道右側(cè)階地，較為平緩，平均坡度5°～20°，C11、C12、C13發(fā)育在河流河漫灘和一級階地上，平緩，坡度5°～10°。

2.3礦區(qū)地層與地質(zhì)構(gòu)造

2.3.1礦區(qū)地層

礦區(qū)主要出露地層為第四系全新統(tǒng)殘坡積物（Q4eld）主要沿山坡坡腳及坡體相對平緩地帶分布，為含砂土、碎石土組成；第四系沖洪積層（Q4al+pl）位于爐霍達曲河、尼曲河以及鮮水河的河床、河漫灘及一級階地上，主要為礫石和粉砂；三疊系上統(tǒng)兩河口組下段（T3ln1）主要為變質(zhì)鈣質(zhì)石英細砂巖，長石石英細砂巖夾粉砂質(zhì)絹云板巖；三疊系上統(tǒng)如年各組上段（T3r2）灰綠、紫紅色枕狀橄欖玄武巖、玄武巖、玄武質(zhì)火山角礫巖；三疊系上統(tǒng)新都橋組（T3x）主要為灰黑色絹云母板巖夾薄層變質(zhì)石英細砂巖及粉砂巖結(jié)核；三疊系上統(tǒng)侏倭組（T3zh）灰黑色薄—厚層變質(zhì)石英砂巖、長石砂巖；二疊系上統(tǒng)（P2）灰綠色蝕變橄欖玄武巖、玄武質(zhì)火山角礫巖。

2.3.2地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)大地構(gòu)造位于松潘—甘孜地槽褶皺系之二級構(gòu)造單元雅江冒地槽褶皺帶中東部的爐霍背斜中，東北部為巴顏喀拉冒地槽褶皺帶，西南部為義墩優(yōu)地槽褶皺帶；

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有加吉弄—確索斷層和瓦達溝—陡日溝斷層；

（1）加吉弄—確索斷層

屬爐霍斷裂帶的重要斷層之一，斷層走向北西320°～335°，區(qū)內(nèi)延長55km，被侏倭斷層反扭錯位分為兩段，北西段位于加吉溝附近，沿330°方向延伸，而后進入甘孜境內(nèi)。南東段起于根柯口附近，往南東至長龍溝尾，走向335°，往南延入新龍與甲斯孔斷層相接。南東段斷層北東盤出露三疊系上統(tǒng)侏倭組，巖層走向330°，傾角52°；斷層南西盤為雅江組砂巖、板巖，巖層走向北東5°，傾角40°。斷層?xùn)|部有一定規(guī)模的二長花崗巖侵入。該斷層對沉積建造，巖漿活動有一定的控制作用。

（2）瓦達溝—陡日溝斷層

該斷層走向330°，爐霍縣境內(nèi)長約45km，被北西向鮮水河斷層反扭錯動為兩段，北西段距工程區(qū)較遠，南東段出現(xiàn)在爐霍縣陡日溝附近，南東段斷層從陡日溝石英二長巖體中穿過。

2.4水文地質(zhì)

采礦區(qū)內(nèi)東、西部地勢較高，中部地勢低，地表水匯入達曲河、尼曲河以及鮮水河向南流入雅礱江，境內(nèi)山原遼闊，水草豐茂，是長江上游重要水源涵養(yǎng)地和生態(tài)屏障，在長江流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)和治理中占有舉足輕重的地位，屬常年性流水，水量較大，洪水期稍大，地表徑流排泄較好。

根據(jù)礦山地層巖性和水理性質(zhì)、水力特征及賦存條件等水文地質(zhì)特征，將區(qū)內(nèi)地下水分為第四系松散孔隙水、基巖裂隙水兩大類。第四系松散孔隙水主要埋藏于河谷階地和沖洪積扇沙礫卵石層中的潛水，主要沿河床及階地不連續(xù)，水量較?。槐阑逊e物、殘坡積物，以及較高高程分布的冰磧物及高位洪積扇內(nèi)的孔隙水，含水層主要為泥夾石，地下水賦存條件差，水量稀少?；鶐r裂隙水主要含水層為三疊系上統(tǒng)義敦群和西康群地層，巖性以變質(zhì)砂、板巖為主，間夾玄武巖、流紋巖等火山噴出巖，局部地區(qū)有灰?guī)r夾層以外的碎屑巖，巖石中也含構(gòu)造裂隙水。各類地下水含水層之間有隔水層相隔，露頭呈獨立的補排關(guān)系，相互的水力聯(lián)系不緊密。

2.5工程地質(zhì)

巖體工程地質(zhì)特征：項目區(qū)岀露的是變質(zhì)巖亞類巖組，由三疊系上統(tǒng)侏倭組（T3zh）、新都橋組（T3x）等地層組成，主要巖性以板巖、千枚巖、片巖、變質(zhì)砂巖等為主。巖石物理學(xué)指標：干抗壓強度40MPa～80MPa，軟化系數(shù)0.6～0.7，堅固系數(shù)2～5。裂隙率：板巖1.27%，砂巖1.89%，并隨高程增高而增加，高原區(qū)由于強烈的寒冷風(fēng)化，密集的裂隙有不同程度的開啟，淺部密實程度差，強度低；深切割山區(qū)，巖層擠壓緊密，裂隙不顯，強度相對較高。含構(gòu)造裂隙水和風(fēng)化裂隙水，透水性較弱，板巖遇水較易軟化，常形成軟弱結(jié)構(gòu)面。

土體工程地質(zhì)特征：由河床、漫灘及階地的砂、卵礫石組成。主要沿達曲河、尼曲河以及鮮水河兩岸呈不連續(xù)分布。土體結(jié)構(gòu)松散，粒徑大小不一，主干河流卵礫石顆粒級配均勻，承載力較好。卵礫石層厚在鮮水河流域10m～40m。該類土石地下水較豐富，水質(zhì)良好，地下水無侵蝕性。

3.地質(zhì)環(huán)境問題

3.1土地損毀

采礦活動對土地資源影響和破壞的方式主要為壓占和挖損。主要表現(xiàn)為C1、C6、C7、C8、C9、C10采砂場堆積砂、碎石等建材、礦渣堆堆積壓占土地資源。采礦后，廢棄礦渣一般被堆棄到河漫灘或階地之上，占據(jù)了大量的草地面積，壓占土地15.692hm2使得原來的土地上的植被遭受了毀滅性地破壞采礦區(qū)內(nèi)土地損毀主要體現(xiàn)為采砂挖坑形成的礦坑，礦坑面積10.0765hm2，深度0.7m～1.5m，各采礦區(qū)分布礦坑零星分布，廢棄的礦坑，破壞了當?shù)氐淖匀痪坝^。裸露堆積的礦渣堆積體表層缺乏營養(yǎng)土成分，又遭受雨水的長期沖刷，這些裸露礦坑在風(fēng)化作用下產(chǎn)生的沙塵對空氣質(zhì)量和環(huán)境影響較大，對采礦區(qū)和附近居民的生活環(huán)境造成較嚴重影響，同時露天礦坑對當?shù)厝罕娚a(chǎn)生活和畜牧造成一定危險。

3.2地形地貌景觀破壞

采礦區(qū)內(nèi)景觀破壞主要表現(xiàn)為采礦區(qū)內(nèi)采井分布眾多，廢棄的礦渣堆積體大片堆積于河灘和階地。受其影響破壞，周邊有45.5816hm2原有林地和灌木林地被破壞為次生裸地。裸露堆積的礦渣堆積體表層缺乏營養(yǎng)土成分，又遭受雨水的長期沖刷，如不采取人為恢復(fù)措施，自然恢復(fù)植被過程非常緩慢。這些裸露堆放的巖石礦渣在風(fēng)化作用下產(chǎn)生的沙塵對空氣質(zhì)量和環(huán)境影響較大，對采礦區(qū)和附近居民的生活環(huán)境造成較嚴重影響。主要表現(xiàn)為挖掘采砂坑堆渣形成的裸露地面。

3.3含水層破壞

由于砂金開采發(fā)生在20世紀八九十年代，受設(shè)備及技術(shù)能力所限，砂金礦采場均在地下水位以上，僅有采砂堆場位于鮮水河河灘上。因地下水類型為松散孔隙潛水，與河水互為補排，水力聯(lián)系強烈，地下水疏干對村民生產(chǎn)、生活用水造成的影響小。

3.4礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害

砂金采區(qū)分布于達曲河—鮮水河沿線72km的河漫灘及河流階地上，下伏基巖為三疊系新都橋組灰黑色絹云母板巖夾薄層變質(zhì)石英細砂巖及粉砂巖結(jié)核，抗風(fēng)化能力較弱。礦區(qū)第四系殘坡層較厚，主要為松散的粉砂含有少量碎石。河流兩岸的沖積層主要為細砂，為淘砂金的主要原料。由于河流兩岸斜坡上第四系松散土層較厚，加之河流的掏蝕作用形成陡崖地貌，構(gòu)成臨空面，因此沿河流兩岸斜坡上分布有許多土體滑坡，并于坡腳形成大量崩坡堆積體，受降水影響，山坡土體的含水率增大，降低了抗剪強度、增加了滑體重量，一定程度上促使滑坡發(fā)生。

4.生態(tài)修復(fù)措施

4.1地質(zhì)災(zāi)害治理

首先應(yīng)消除或減輕水對坡體的影響，在滑坡體可能發(fā)展邊界5m以外的穩(wěn)定地段設(shè)置環(huán)形截水溝，以攔截和旁引滑坡體范圍外的地表水、地下水；在滑坡附近修筑樹枝狀排水系統(tǒng)，排除滑坡體內(nèi)的地表水、地下水；設(shè)置抗滑擋墻以支擋滑體或把滑體錨固在穩(wěn)定地層之上；并清理已經(jīng)滑下來的滑坡堆積物。

4.2土地復(fù)墾

根據(jù)河谷的地形地貌形態(tài)，以就近推平砂石堆積體、回填采坑為主，整平河漫灘，減緩坡降；對于堆積的大塊碎石，可采用大型推土機將其推放到坑中、低洼處或斜坡底部；對于小塊的碎石可采用推土機進行平整，對土地復(fù)墾區(qū)域進行平整后，大部分區(qū)域為裸露基巖及回填礦渣，結(jié)合土壤來源和質(zhì)地實際情況，外運土壤作為種植土壤。由于外運土壤肥力差，需進行土壤改良。復(fù)墾可利用土地通過施撒有機肥，可有效地改善土壤理化性狀和生物特性。治理實施后，土壤有機質(zhì)含量需達到適合植被生長的水平。為增加土壤透氣性，促進土壤中微生物的繁殖，使土、肥相融，提高地力，覆土后應(yīng)對土地進行翻耕、松土及人工精細平整。

4.3綠化工程

根據(jù)礦區(qū)自然地理條件及周邊植被，參考當?shù)亓謽I(yè)部門多年荒山造林經(jīng)驗，并著重考慮礦山所在地區(qū)的物種分布情況，項目植被恢復(fù)林選擇生物生態(tài)特性與項目區(qū)小流域條件相適應(yīng)且根系發(fā)達、速生、鄉(xiāng)土植物或礦區(qū)范圍內(nèi)種植成功的優(yōu)良植物。在原有砂金礦開采回填區(qū)進行植樹、種草，恢復(fù)生態(tài)。

4.4地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測

項目區(qū)內(nèi)采空區(qū)平硐和坡腳開挖的地方容易引起地質(zhì)災(zāi)害，未來該地區(qū)將主要引發(fā)采空塌陷及伴生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害，從而對水環(huán)境、土地資源和地質(zhì)地貌景觀等產(chǎn)生影響，因而，建議在礦區(qū)設(shè)置環(huán)境監(jiān)測點，包括地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、水環(huán)境、土地資源與地形地貌景觀的監(jiān)測。

5.結(jié)語

砂金開采造成的地質(zhì)環(huán)境問題十分突出，采區(qū)形成了大量的礦渣堆積采坑，并造成了大量的植被枯萎甚至死亡，地質(zhì)環(huán)境惡化，給當?shù)卮迕竦纳拓敭a(chǎn)帶來嚴重威脅。針對礦區(qū)存在的問題，提出了適用于本礦區(qū)的修復(fù)措施，詳述了地質(zhì)災(zāi)害治理、土地復(fù)墾、綠化、環(huán)境監(jiān)測等技術(shù)路線，對礦區(qū)生態(tài)修復(fù)具有重要意義。

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