汪 智，楊鵬鵬

(天水師范學(xué)院，甘肅 天水741000)

礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用是國民經(jīng)濟發(fā)展的主要方式之一，同時也帶來了許多地質(zhì)環(huán)境問題，是當今世界環(huán)境保護所面臨的重點問題之一。總體上看，我國礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理仍不適應(yīng)新形勢新要求，一方面部分礦山企業(yè)履行礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理主體責任不到位，仍在產(chǎn)生新的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，另一方面我國歷史遺留的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理任務(wù)仍十分繁重。近年新增的礦產(chǎn)開采區(qū)域往往處于自然生態(tài)較為脆弱的地區(qū)，進一步加劇了環(huán)境保護和治理的迫切程度。礦山生態(tài)修復(fù)是指通過對采礦廢棄地進行人為干預(yù)，或通過發(fā)揮生態(tài)的自我調(diào)節(jié)功能和自身組織功能，使之向更良性的方面進一步發(fā)展；并輔以人力保護措施，使已受到破壞的環(huán)境系統(tǒng)逐步修復(fù)，從而達到對土地資源的重新利用。本研究以西成鉛鋅礦帶為研究對象，構(gòu)建綠色勘查理念，以期為同類廢棄地的生態(tài)治理提供借鑒。

1 區(qū)域概況

隴南地區(qū)地處中國甘肅省東南部(見圖1)，東經(jīng)104°01′19″至106°35′20″，北緯32°35′45″至34°32′00″，北與天水市毗鄰，南與四川盆地相鄰，西依甘南高原，東接秦巴山地，與陜西省為鄰。隴南市地貌為西北高、東南低，平均海拔在1 000 m以上。隴南市日平均氣溫2～14 ℃，降雨量一般在600 mm以下。隴南地區(qū)位于北亞熱帶半濕潤氣候向暖溫帶半干旱氣侯的過渡帶，季風(fēng)性特征顯著；境內(nèi)江河溪流縱橫交錯密布，共有大小河道3762條；境內(nèi)動植物資源類型豐富多樣，林木覆蓋率高達41.87%[1]。隴南地區(qū)位于西秦嶺南麓，由西秦嶺山脈、徽成盆地和南秦嶺山脈三個部分構(gòu)成。在地質(zhì)構(gòu)造上隴南地區(qū)地處第二階梯到第三階梯的過渡帶，其主體屬于秦祁昆造山系秦嶺弧盆系[2]。

圖1 隴南區(qū)域位置圖

隴南地區(qū)位于中國長江上游流域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境比較脆弱。氣象災(zāi)害頻發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害嚴重。隴南地區(qū)的氣候呈現(xiàn)明顯的垂直轉(zhuǎn)變，高山寒冷多雨，河谷溫暖少雨，冷暖空氣交換劇烈，降水分布不均勻，導(dǎo)致干旱、冰雹和暴雨等氣象災(zāi)害頻繁?；?、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害嚴重，活動區(qū)面積高達11 659 m2；生態(tài)建設(shè)難度大，河道切割強烈，溝谷幽深，地貌破碎；隴南的人們生活主要以消耗自然資源為基礎(chǔ)，毀林開墾、陡坡種植的不合理開發(fā)，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)植被面積減少[3]。

2 礦山分布現(xiàn)狀

全市現(xiàn)已探明金屬和非金屬礦產(chǎn)34種。其中，儲量大、品位高、有開采價值的金屬礦有鉛、鋅、銻、汞、銅、金、錳、鐵等，非金屬礦有大理石、重晶石、石灰石、石膏等。目前有五條成礦區(qū)帶[4]。

1)臨潭-徽縣鉛-鋅-銅(鐵)-金(銀)-鉬-銻-汞成礦亞帶

該帶分布在秦祁結(jié)合部位，近鄰中祁連和北秦嶺，南以夏河-合作-宕昌-兩當區(qū)域性大斷裂帶為界，與中秦嶺陸緣盆地范圍相吻合，該帶地處秦嶺弧盆系的中秦嶺陸緣盆地構(gòu)造環(huán)境，出露地層主要為中泥盆統(tǒng)、石炭系、二疊紀，巖性以碳酸鹽巖為主，夾火山巖、火山碎屑巖、碎屑巖和灰?guī)r、生物礁灰?guī)r、砂板巖及砂巖等。地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，燕山期、華力西期中酸性巖漿巖十分發(fā)育。帶內(nèi)主要礦產(chǎn)有鉛鋅、金、鉬、銅、鐵、鎢、硫鐵礦、重晶石、螢石等。典型礦床有李子坪鐵礦、上清水-蘆頭壩鐵礦、馬家溝鉛鋅礦、嘉陵鎮(zhèn)桃園金礦、洛壩鉛鋅礦等。

2)夏河-兩當(崖灣)印支期-燕山期金-銻-鉛-鋅-銀-銅-鉬-鐵-汞成礦亞帶

該帶北以夏河-合作-宕昌-兩當區(qū)域性大斷裂帶為界，南以青海河北-甘肅尕海-扎列卡-官亭鎮(zhèn)-成縣-徽縣斷裂帶為界，與澤庫前陸盆地范圍相吻合，該帶地處秦嶺弧盆系的澤庫前陸盆地構(gòu)造環(huán)境。地層為三疊系隆務(wù)河群細碎屑巖夾灰?guī)r。構(gòu)造線呈北西西向展布，巖漿巖不發(fā)育，出露一些燕山期小巖體。帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)主要是金、銻、鉛、鋅、銀、銅、鉬、鐵礦等。典型礦床有大店溝金礦、六巷河鉛鋅礦等。

3)新關(guān)-陽山燕山期金-鐵成礦亞帶

該帶位于文縣-康縣構(gòu)造帶，即摩天嶺地帶與南秦嶺褶皺帶相互拼接的地帶。與勉略蛇綠混雜巖帶相吻合。出露地層有前寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系和第四系等。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)以金、鐵為主，代表性礦床有：陽山、石雞壩構(gòu)造蝕變巖型金礦，形成時代為燕山期；鐵礦以康縣孫家院鐵礦為代表，成礦類型屬沉積型，形成時代為華力西早期。

4)文縣東-康縣震旦紀、燕山期-喜馬拉雅期錳-金(鉬-鈷)-重晶石成礦亞帶

該帶其北以文-康斷裂帶為界，其南以大明山-松尖子斷裂為界，呈北東-南西向帶狀展布。帶內(nèi)礦產(chǎn)有文縣溝嶺子錳礦、趙家咀錳礦、口頭壩金礦等19處。錳礦以文縣溝嶺子小型錳礦為代表，成礦類型屬沉積改造型；金礦以文縣口頭壩金礦、康縣岸門口金礦為代表，成礦類型分別為破碎蝕變巖型、砂金型；重晶石以東風(fēng)溝重晶石礦為代表，成礦類型屬沉積改造型。

5)碧口-陽壩元古宙、華力西期-印支期銅-金(鈷)成礦亞帶

該帶位于摩天嶺陸緣裂谷盆地北緣，其北以大明山-松尖子斷裂為界，呈北東-南西向帶狀展布，侵入巖較發(fā)育，主要為華力西早期石英閃長巖基、印支期二長花崗巖、花崗閃長巖株、燕山期酸性脈巖。帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)主要是銅、金等，分別以文縣筏子壩銅礦和陽壩銅礦、文縣碧口砂金礦、文縣銀廠溝銅鎳礦點等為代表[5]。

主要的礦種(見圖2)包括黑色金屬礦產(chǎn)：鐵、錳兩種，共65處，其中中型產(chǎn)地2處，小型產(chǎn)地8處，礦點55處。

圖2 甘肅省隴南市礦種分布圖(數(shù)據(jù)來源：余超等[1])

有色金屬礦產(chǎn)：銅、鉛、鋅、銻四種，共69處，其中超大型產(chǎn)地2處，大型產(chǎn)地3處，中型產(chǎn)地5處，小型產(chǎn)地8處，礦點51處。

貴重金屬：金、銀兩種，共100處，其中超大型產(chǎn)地1處，大型產(chǎn)地3處，中型產(chǎn)地15處，小型產(chǎn)地25處，礦點56處。除金礦有獨立產(chǎn)地外，銀礦主要為伴生礦。

非金屬礦產(chǎn)：重金石一種，共四處，其中大型1處，小型2處，礦點1處。

3 礦山環(huán)境和存在的主要問題

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

近年來隨著地方礦產(chǎn)資源的開發(fā)，極大地促進了采選、冶金、建筑等行業(yè)的快速發(fā)展，但受眼前利益的驅(qū)使，在礦山資源開采中破壞現(xiàn)象也比較嚴重。如黃渚廠壩的國有鉛鋅礦山，就遭到了巨大的毀壞。由于技術(shù)落后、管理不足等原因，該區(qū)礦物自然資源的綜合使用率一直很低，自然資源消耗量很大。鉛鋅礦物回采率一般只有30%～45%，而鉛鋅礦中綜合品位在10%以內(nèi)的礦物，沒有進行精細化開發(fā)利用，多當做廢石丟棄。鉛、鋅、銅等礦中所含有的大量金、銀、硫、銻、鈷、鉬等微量元素，不能進行很好的循環(huán)使用，導(dǎo)致了資源的大量損失，自然環(huán)境被嚴重破壞。礦山開采中，對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”沒有進行較為徹底的處理。如西和縣的隴星銻業(yè)尾礦庫發(fā)生泄漏，造成跨甘肅、陜西、四川三省的突發(fā)環(huán)境事件，直接威脅到了四川省廣元市供水安全；西和縣六巷河沿線，目前已建立的12家鉛鋅選礦廠中，將生產(chǎn)過程中的尾砂排入河流，導(dǎo)致六巷河的水體成為了灰黑色的泥水，給六巷河以及成縣段、康縣段的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品以及人畜飲水供應(yīng)帶來了很大的問題，同時選礦廠自身也常因無清潔生產(chǎn)用水供應(yīng)而停工；徽縣洛壩河，由于兩家選礦廠發(fā)生尾礦壩滲漏事件，而受到了嚴重污染；成縣東河沿岸目前已經(jīng)遍布著許多的鉛鋅選礦廠，導(dǎo)致東河的納污量已經(jīng)超過了承受限度，東河水體遭受了巨大污染，東河水體檢測的結(jié)果顯示水體中主要污染物鉛和鎘的超標倍數(shù)先后已經(jīng)超過了7.9倍和3.8倍。由于選礦廠的規(guī)模擴大，目前東河的有些地方水體也已受到了不同程度的污染[6]。

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

隴南市的礦山地質(zhì)及環(huán)境問題，具有著區(qū)域廣泛、種類復(fù)雜、出現(xiàn)頻次高、突發(fā)性大、隱患多、危害區(qū)域大等特征，其具體生態(tài)環(huán)境類型如下。

1)破壞土地資源，隴南地區(qū)礦山由于露天開采礦場大規(guī)模剝離和礦山廢石的遺留，嚴重破壞了地表農(nóng)田、植被和地形地貌景觀，再加上部分由采空塌陷造成的大量破碎山體開裂、坍塌、滑坡、泥石流災(zāi)害，對土壤資源造成了嚴重破壞，致使大量農(nóng)田、森林等被毀壞，在一定程度上造成農(nóng)作物的減產(chǎn)[7]。

2)崩塌、滑坡、泥石流等具備突發(fā)性強、危險性大的特征，主要會造成人員傷亡和地面設(shè)施的變形破壞。主要發(fā)生在露天采場的臺階和高陡邊坡，因采礦過程中采空區(qū)、地面及邊坡，影響了山體斜坡的穩(wěn)定性，造成巖體的崩塌和滑動，對露天生產(chǎn)和安全構(gòu)成直接的威脅。如廠壩鉛鋅礦露天采場自1982年開始剝離以來，滑坡時有發(fā)生，累計大小滑坡近20次，崩塌則更多，滑坡量小的達千余m3，大的達到3萬多m3[8]。發(fā)生滑坡的地方多為凸形或突出的梁峁坡體上(見圖3)。

(1—外鼓的凸形；2—下有陡坎的凹形；3—上下有陡坎的直線形)

3)水土污染，污水廢渣主要是由大、中有色金屬、貴金屬材料礦山所排出的，導(dǎo)致礦井和附近土壤受到了環(huán)境污染。開采的選礦污水、廢液進入礦區(qū)河流，形成流域水體污染。如廠壩、畢家山煤礦的污水流入大東河；鄧家山、磨溝、尖崖溝礦區(qū)礦污水注入六巷河；洛壩礦區(qū)水排入柳寧河都造成了河水污染，水質(zhì)變劣，危害甚大。

4)水土流失與土壤沙化，隴南市地貌以山區(qū)和草原居多，山面片流、沖溝的侵蝕搬運影響較大，水土流失量很大。礦山企業(yè)大面積的露天剝離，對植被的毀壞與埋壓，廢石渣于溝道內(nèi)無序堆放及采空塌陷對地表巖土體的破壞等，使大部分礦區(qū)內(nèi)水土流失面積和強度不斷增大[9]。

5)礦山地下工程災(zāi)害。由于礦山采用不合理的采礦方法和開采順序，引發(fā)空區(qū)頂部巖體垮塌和開裂。如畢家山礦區(qū)2002年發(fā)現(xiàn)的從地表至地下高差近百米的裂縫，直接影響了整個礦區(qū)的正常生產(chǎn)。

3.3 礦山地質(zhì)環(huán)境存在問題的分布特征

1)礦山環(huán)境問題主要分布于隴南大中型礦山(區(qū))和群采礦山(區(qū))

如馬廠壩鉛鋅礦區(qū)、東風(fēng)溝重晶石礦山區(qū)、徽成盆地畢家山鉛鋅礦區(qū)、禮縣李家溝黃金礦區(qū)、西和縣大橋黃金礦床等，在一些群采礦山，在大量開發(fā)的同時往往出現(xiàn)了搶占礦產(chǎn)資源的現(xiàn)象，不重視對地質(zhì)環(huán)境的維護管理，導(dǎo)致了部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞，草地衰退、土壤沙化、水質(zhì)污染的范圍擴大，水源涵養(yǎng)功能日益下降，礦山環(huán)境問題突出。

2)礦山環(huán)境問題的類型隨開采礦種和利用方法的差異而有所不同

不同礦類、不同開采方法所產(chǎn)生的環(huán)境問題也不同。“總體而言，隴南礦山環(huán)境污染較重的是各種自然資源使用力度高、礦山企業(yè)總量多的有色金屬礦山和貴金屬材料礦山；從開采方法看，地下開采要比露天開采造成的地質(zhì)環(huán)境問題更加嚴重”，隴南鉛鋅礦山采掘方法多是地下開采，最重要的問題是采空造成的地面塌陷、裂縫及由此造成的對土地資源、水資源的污染，其次是誘發(fā)滑坡、崩塌、泥巖流等地質(zhì)災(zāi)害。

3)礦山環(huán)境保護問題因地區(qū)的差異而產(chǎn)生差異

隴南地形錯綜復(fù)雜，且區(qū)域內(nèi)氣候差別很大，即便是開采礦種、采礦方法相似，由于采礦地區(qū)有所不同，其采礦環(huán)境也存有差別。如對隴南山地礦產(chǎn)資源的利用，導(dǎo)致了該地區(qū)水土流失力度的不斷擴大；對隴南丘陵盆地礦產(chǎn)資源的利用，則嚴重破壞耕地、林地、草地等土地資源[5]。

4 礦山綠色開發(fā)方案構(gòu)思

綠色開發(fā)理念：礦山開采前需考慮環(huán)境的承載力、礦產(chǎn)資源的質(zhì)量、稟賦等，需對開采適宜性進行評價，科學(xué)規(guī)劃勘查開發(fā)區(qū)域，做到優(yōu)化礦產(chǎn)資源的開發(fā)；礦山開采過程中需完善監(jiān)測體系，加強開采過程的監(jiān)督，開采方需嚴格按照規(guī)劃目標進行科學(xué)合理開采，自覺擔負環(huán)境生態(tài)保護責任和義務(wù)；礦山開采后及時對生態(tài)環(huán)境進行恢復(fù)，統(tǒng)籌各方資源對開采的區(qū)域進行最大程度的恢復(fù)，真正做到礦產(chǎn)資源開采貫徹“綠水青山就是金山銀山”的理念。

1)工程措施

(1)土地復(fù)墾。由于長期的采礦，采礦作業(yè)區(qū)內(nèi)地面的塌陷比較常見。塌陷地的土壤復(fù)墾要因地制宜。在塌陷深度較淺的地方，應(yīng)采取回填方法進行土壤復(fù)墾，恢復(fù)植被以及耕地的產(chǎn)量；根據(jù)隴南地區(qū)的氣候和地形情況，在地基坍塌深度較高的區(qū)域因地制宜可通過改建為蓄水池、魚池等的方法復(fù)墾。可參考招遠市礦山整治方式：浮土成田方式、鑿穴回填地方種植果樹方式、整治改造成建設(shè)用地方式、邊建庫邊復(fù)墾的方式。

(2)礦區(qū)內(nèi)地下水防治。開采歷史悠久的大型礦區(qū)，區(qū)內(nèi)的長期采礦作業(yè)會對水體產(chǎn)生污染，水體通過地下徑流的方式對環(huán)境產(chǎn)生巨大的污染。對于污染范圍較小的情形，可以采用開挖污染源處的污染土體，然后進行處理來去除污染源，用抽取-處理方法先抽取已污染的地下水，然后在地表進行處理(圖4)，處理方法是物理、化學(xué)法，微生物法。

圖4 抽取-處理方法示意

(3)封堵礦井。切斷污染通道從源頭防止礦區(qū)內(nèi)污染物的外泄。在過去采礦管理的經(jīng)驗中，有過用高標號水泥對污染井從下往上注漿后封閉的辦法，截斷了坑內(nèi)地下水與周圍巖溶水的聯(lián)系，這樣可以有效地避免坑內(nèi)地下水進一步污染周圍巖溶景觀水體，但是這種工程措施的實施費用比較高，后期的污染物處理等都會增加其治理費用，此方法在污染較輕的礦區(qū)不建議實施[9]。

(4)地表土保存。由于地表可供植物生長的土層形成所需時間久，在礦山開采前可用人為方法剝離其相對肥沃的地表土層，厚度約50 cm，具體的深度應(yīng)根據(jù)該礦區(qū)的實際情況而定，堆放在不影響礦山作業(yè)的空閑地進行保存，待礦山開采結(jié)束后可將其填回礦坑，這樣將有利于天然植被的恢復(fù)和后期的尾礦治理。

(5)土壤肥力改良。該方案是通常向須處理的礦區(qū)土壤加入有效化學(xué)物質(zhì)使土壤的物理化學(xué)特性發(fā)生調(diào)整。主要是添加N、P等植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)和施加有機質(zhì)的方法增強土壤肥力和降解有害物質(zhì)。

(6)礦區(qū)邊坡穩(wěn)定和加固。對不穩(wěn)定的巖體、陡坡等存在潛在危險的邊坡要進行加固。對邊坡較陡，具有不穩(wěn)定巖塊或堆積體的邊坡，進行削坡。對于富水區(qū)邊坡必須建立以地表排水與地下排水有機結(jié)合的方法，進行疏干排澇，必要時還可鉆引水洞排澇；對于局部受地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的破壞帶，采取清除危石或錨索、向鋼筋直徑網(wǎng)噴水泥保護等措施；對邊坡巖體風(fēng)化較強烈、容易引起小范圍坍塌的削坡后采取擋土墻穩(wěn)定性的方式處理；為避免浮石滾落形成安全隱患，首先需要對邊坡表面進行處理并嚴密監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)不安全因素，及時處理[10]。

2)生物措施

隴南境內(nèi)高山、丘陵、河谷、盆地、川壩交錯分布，立體氣候特征十分明顯。隴南的主要天氣特征：一是南北溫差較大，極端最大溫度為37.7～40.7 ℃；西北地區(qū)氣候高寒陰濕，常年室內(nèi)平均溫度不足7 ℃。二是垂直變動顯著。低河谷地區(qū)年平均溫度15 ℃，低山區(qū)平均氣溫10 ℃以上，高山地年平均溫度10 ℃。就隴南地理與氣候而言適宜樹種生長，有利于林業(yè)發(fā)展。

植被恢復(fù)。植被恢復(fù)主要是通過構(gòu)建科學(xué)的植被群落結(jié)構(gòu)，避免破壞隴南地區(qū)的生態(tài)平衡。通過天然恢復(fù)植被和人為干預(yù)促使植被恢復(fù)兩種方法。在破壞程度較小的礦區(qū)使用其天然恢復(fù)的方法使植被恢復(fù)，用該方法能最大程度保護該自然區(qū)的本土植物，避免生物入侵。若由于長期采礦作業(yè)對自然地理環(huán)境破壞比較嚴重的礦區(qū)，由于天然植被恢復(fù)所需時間比較久并且在長期的開采過程中可能會產(chǎn)生重金屬甚至毒素的污染問題，可根據(jù)隴南地區(qū)的氣候狀況在多雨期來臨前通過無人機將一些植物種子均勻撒在需要治理的礦區(qū)，這樣就有利于植被的恢復(fù)。對重金屬污染嚴重的區(qū)域可以根據(jù)生物多樣性引進一些重金屬耐性植物，主要用于植物吸收、植物揮發(fā)和植物固定被污染土壤中的重金屬。由于隴南地區(qū)氣候條件相對比較好，在引進重金屬耐性植物的時候先進行試點，選擇治理效果好的植物同時避免在引進之后對隴南地區(qū)的生物多樣性造成威脅。

5 結(jié)論

依托甘肅省隴南地區(qū)礦山資源和生態(tài)環(huán)境問題的研究，以甘肅隴南地區(qū)西成礦帶為主要研究對象，通過查閱資料，分析研究了礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境保護所面臨的重點問題，并根據(jù)礦山實際狀況，對礦山企業(yè)生態(tài)環(huán)境問題及開采現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)分析。根據(jù)隴南地區(qū)礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題，提出針對性的措施，構(gòu)建出科學(xué)合理的綠色勘查理念，對礦山環(huán)境地質(zhì)進行有效的勘查，修復(fù)礦山開發(fā)中所形成的環(huán)境問題。

1)通過對甘肅省隴南地區(qū)各種類型礦山的分布、開發(fā)規(guī)模、開采方式、生產(chǎn)現(xiàn)狀等基本情況的資料收集，基本查明了甘肅隴南地區(qū)礦山開采對地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的影響及礦山開采過程中產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題。主要涉及：破壞土地資源、地質(zhì)災(zāi)害、土壤污染、水質(zhì)喪失和土地沙化、礦山地下工程災(zāi)害等。

2)總結(jié)了隴南地區(qū)礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題的基本特征、形成原因等，為礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理模式研究提供了依據(jù)。

3)在基本查明了甘肅省隴南地區(qū)礦山開采現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，依據(jù)礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題結(jié)合甘肅省礦產(chǎn)資源規(guī)劃，遵循"以人為本、治理資金多元化、全面治理與分期實施"的原則，提出了甘肅隴南地區(qū)礦山生態(tài)環(huán)境保護治理與恢復(fù)方案。