汪 智，杨鹏鹏
(天水师范学院，甘肃 天水741000)
矿产资源开发与利用是国民经济发展的主要方式之一，同时也带来了许多地质环境问题，是当今世界环境保护所面临的重点问题之一。总体上看，我国矿山地质环境恢复和综合治理仍不适应新形势新要求，一方面部分矿山企业履行矿山地质环境恢复治理主体责任不到位，仍在产生新的矿山地质环境问题，另一方面我国历史遗留的矿山地质环境恢复治理任务仍十分繁重。近年新增的矿产开采区域往往处于自然生态较为脆弱的地区，进一步加剧了环境保护和治理的迫切程度。矿山生态修复是指通过对采矿废弃地进行人为干预，或通过发挥生态的自我调节功能和自身组织功能，使之向更良性的方面进一步发展；
并辅以人力保护措施，使已受到破坏的环境系统逐步修复，从而达到对土地资源的重新利用。本研究以西成铅锌矿带为研究对象，构建绿色勘查理念，以期为同类废弃地的生态治理提供借鉴。
陇南地区地处中国甘肃省东南部(见图1)，东经104°01′19″至106°35′20″，北纬32°35′45″至34°32′00″，北与天水市毗邻，南与四川盆地相邻，西依甘南高原，东接秦巴山地，与陕西省为邻。陇南市地貌为西北高、东南低，平均海拔在1 000 m以上。陇南市日平均气温2～14 ℃，降雨量一般在600 mm以下。陇南地区位于北亚热带半湿润气候向暖温带半干旱气侯的过渡带，季风性特征显著；
境内江河溪流纵横交错密布，共有大小河道3762条；
境内动植物资源类型丰富多样，林木覆盖率高达41.87%[1]。陇南地区位于西秦岭南麓，由西秦岭山脉、徽成盆地和南秦岭山脉三个部分构成。在地质构造上陇南地区地处第二阶梯到第三阶梯的过渡带，其主体属于秦祁昆造山系秦岭弧盆系[2]。
图1 陇南区域位置图
陇南地区位于中国长江上游流域内，区域内生态环境比较脆弱。气象灾害频发，地质灾害严重。陇南地区的气候呈现明显的垂直转变，高山寒冷多雨，河谷温暖少雨，冷暖空气交换剧烈，降水分布不均匀，导致干旱、冰雹和暴雨等气象灾害频繁。滑坡、泥石流等地质灾害严重，活动区面积高达11 659 m2；
生态建设难度大，河道切割强烈，沟谷幽深，地貌破碎；
陇南的人们生活主要以消耗自然资源为基础，毁林开垦、陡坡种植的不合理开发，导致区域内植被面积减少[3]。
全市现已探明金属和非金属矿产34种。其中，储量大、品位高、有开采价值的金属矿有铅、锌、锑、汞、铜、金、锰、铁等，非金属矿有大理石、重晶石、石灰石、石膏等。目前有五条成矿区带[4]。
1)临潭-徽县铅-锌-铜(铁)-金(银)-钼-锑-汞成矿亚带
该带分布在秦祁结合部位，近邻中祁连和北秦岭，南以夏河-合作-宕昌-两当区域性大断裂带为界，与中秦岭陆缘盆地范围相吻合，该带地处秦岭弧盆系的中秦岭陆缘盆地构造环境，出露地层主要为中泥盆统、石炭系、二叠纪，岩性以碳酸盐岩为主，夹火山岩、火山碎屑岩、碎屑岩和灰岩、生物礁灰岩、砂板岩及砂岩等。地质构造发育，燕山期、华力西期中酸性岩浆岩十分发育。带内主要矿产有铅锌、金、钼、铜、铁、钨、硫铁矿、重晶石、萤石等。典型矿床有李子坪铁矿、上清水-芦头坝铁矿、马家沟铅锌矿、嘉陵镇桃园金矿、洛坝铅锌矿等。
2)夏河-两当(崖湾)印支期-燕山期金-锑-铅-锌-银-铜-钼-铁-汞成矿亚带
该带北以夏河-合作-宕昌-两当区域性大断裂带为界，南以青海河北-甘肃尕海-扎列卡-官亭镇-成县-徽县断裂带为界，与泽库前陆盆地范围相吻合，该带地处秦岭弧盆系的泽库前陆盆地构造环境。地层为三叠系隆务河群细碎屑岩夹灰岩。构造线呈北西西向展布，岩浆岩不发育，出露一些燕山期小岩体。带内发现的矿产主要是金、锑、铅、锌、银、铜、钼、铁矿等。典型矿床有大店沟金矿、六巷河铅锌矿等。
3)新关-阳山燕山期金-铁成矿亚带
该带位于文县-康县构造带，即摩天岭地带与南秦岭褶皱带相互拼接的地带。与勉略蛇绿混杂岩带相吻合。出露地层有前寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和第四系等。区内矿产以金、铁为主，代表性矿床有：阳山、石鸡坝构造蚀变岩型金矿，形成时代为燕山期；
铁矿以康县孙家院铁矿为代表，成矿类型属沉积型，形成时代为华力西早期。
4)文县东-康县震旦纪、燕山期-喜马拉雅期锰-金(钼-钴)-重晶石成矿亚带
该带其北以文-康断裂带为界，其南以大明山-松尖子断裂为界，呈北东-南西向带状展布。带内矿产有文县沟岭子锰矿、赵家咀锰矿、口头坝金矿等19处。锰矿以文县沟岭子小型锰矿为代表，成矿类型属沉积改造型；
金矿以文县口头坝金矿、康县岸门口金矿为代表，成矿类型分别为破碎蚀变岩型、砂金型；
重晶石以东风沟重晶石矿为代表，成矿类型属沉积改造型。
5)碧口-阳坝元古宙、华力西期-印支期铜-金(钴)成矿亚带
该带位于摩天岭陆缘裂谷盆地北缘，其北以大明山-松尖子断裂为界，呈北东-南西向带状展布，侵入岩较发育，主要为华力西早期石英闪长岩基、印支期二长花岗岩、花岗闪长岩株、燕山期酸性脉岩。带内发现的矿产主要是铜、金等，分别以文县筏子坝铜矿和阳坝铜矿、文县碧口砂金矿、文县银厂沟铜镍矿点等为代表[5]。
主要的矿种(见图2)包括黑色金属矿产：铁、锰两种，共65处，其中中型产地2处，小型产地8处，矿点55处。
图2 甘肃省陇南市矿种分布图(数据来源：余超等[1])
有色金属矿产：铜、铅、锌、锑四种，共69处，其中超大型产地2处，大型产地3处，中型产地5处，小型产地8处，矿点51处。
贵重金属：金、银两种，共100处，其中超大型产地1处，大型产地3处，中型产地15处，小型产地25处，矿点56处。除金矿有独立产地外，银矿主要为伴生矿。
非金属矿产：重金石一种，共四处，其中大型1处，小型2处，矿点1处。
3.1 矿山地质环境概况
近年来随着地方矿产资源的开发，极大地促进了采选、冶金、建筑等行业的快速发展，但受眼前利益的驱使，在矿山资源开采中破坏现象也比较严重。如黄渚厂坝的国有铅锌矿山，就遭到了巨大的毁坏。由于技术落后、管理不足等原因，该区矿物自然资源的综合使用率一直很低，自然资源消耗量很大。铅锌矿物回采率一般只有30%～45%，而铅锌矿中综合品位在10%以内的矿物，没有进行精细化开发利用，多当做废石丢弃。铅、锌、铜等矿中所含有的大量金、银、硫、锑、钴、钼等微量元素，不能进行很好的循环使用，导致了资源的大量损失，自然环境被严重破坏。矿山开采中，对于生产过程中产生的“三废”没有进行较为彻底的处理。如西和县的陇星锑业尾矿库发生泄漏，造成跨甘肃、陕西、四川三省的突发环境事件，直接威胁到了四川省广元市供水安全；
西和县六巷河沿线，目前已建立的12家铅锌选矿厂中，将生产过程中的尾砂排入河流，导致六巷河的水体成为了灰黑色的泥水，给六巷河以及成县段、康县段的工农业产品以及人畜饮水供应带来了很大的问题，同时选矿厂自身也常因无清洁生产用水供应而停工；
徽县洛坝河，由于两家选矿厂发生尾矿坝渗漏事件，而受到了严重污染；
成县东河沿岸目前已经遍布着许多的铅锌选矿厂，导致东河的纳污量已经超过了承受限度，东河水体遭受了巨大污染，东河水体检测的结果显示水体中主要污染物铅和镉的超标倍数先后已经超过了7.9倍和3.8倍。由于选矿厂的规模扩大，目前东河的有些地方水体也已受到了不同程度的污染[6]。
3.2 矿山地质环境问题
陇南市的矿山地质及环境问题，具有着区域广泛、种类复杂、出现频次高、突发性大、隐患多、危害区域大等特征，其具体生态环境类型如下。
1)破坏土地资源，陇南地区矿山由于露天开采矿场大规模剥离和矿山废石的遗留，严重破坏了地表农田、植被和地形地貌景观，再加上部分由采空塌陷造成的大量破碎山体开裂、坍塌、滑坡、泥石流灾害，对土壤资源造成了严重破坏，致使大量农田、森林等被毁坏，在一定程度上造成农作物的减产[7]。
2)崩塌、滑坡、泥石流等具备突发性强、危险性大的特征，主要会造成人员伤亡和地面设施的变形破坏。主要发生在露天采场的台阶和高陡边坡，因采矿过程中采空区、地面及边坡，影响了山体斜坡的稳定性，造成岩体的崩塌和滑动，对露天生产和安全构成直接的威胁。如厂坝铅锌矿露天采场自1982年开始剥离以来，滑坡时有发生，累计大小滑坡近20次，崩塌则更多，滑坡量小的达千余m3，大的达到3万多m3[8]。发生滑坡的地方多为凸形或突出的梁峁坡体上(见图3)。
(1—外鼓的凸形；
2—下有陡坎的凹形；
3—上下有陡坎的直线形)
3)水土污染，污水废渣主要是由大、中有色金属、贵金属材料矿山所排出的，导致矿井和附近土壤受到了环境污染。开采的选矿污水、废液进入矿区河流，形成流域水体污染。如厂坝、毕家山煤矿的污水流入大东河；
邓家山、磨沟、尖崖沟矿区矿污水注入六巷河；
洛坝矿区水排入柳宁河都造成了河水污染，水质变劣，危害甚大。
4)水土流失与土壤沙化，陇南市地貌以山区和草原居多，山面片流、冲沟的侵蚀搬运影响较大，水土流失量很大。矿山企业大面积的露天剥离，对植被的毁坏与埋压，废石渣于沟道内无序堆放及采空塌陷对地表岩土体的破坏等，使大部分矿区内水土流失面积和强度不断增大[9]。
5)矿山地下工程灾害。由于矿山采用不合理的采矿方法和开采顺序，引发空区顶部岩体垮塌和开裂。如毕家山矿区2002年发现的从地表至地下高差近百米的裂缝，直接影响了整个矿区的正常生产。
3.3 矿山地质环境存在问题的分布特征
1)矿山环境问题主要分布于陇南大中型矿山(区)和群采矿山(区)
如马厂坝铅锌矿区、东风沟重晶石矿山区、徽成盆地毕家山铅锌矿区、礼县李家沟黄金矿区、西和县大桥黄金矿床等，在一些群采矿山，在大量开发的同时往往出现了抢占矿产资源的现象，不重视对地质环境的维护管理，导致了部分区域生态环境的严重破坏，草地衰退、土壤沙化、水质污染的范围扩大，水源涵养功能日益下降，矿山环境问题突出。
2)矿山环境问题的类型随开采矿种和利用方法的差异而有所不同
不同矿类、不同开采方法所产生的环境问题也不同。“总体而言，陇南矿山环境污染较重的是各种自然资源使用力度高、矿山企业总量多的有色金属矿山和贵金属材料矿山；
从开采方法看，地下开采要比露天开采造成的地质环境问题更加严重”，陇南铅锌矿山采掘方法多是地下开采，最重要的问题是采空造成的地面塌陷、裂缝及由此造成的对土地资源、水资源的污染，其次是诱发滑坡、崩塌、泥岩流等地质灾害。
3)矿山环境保护问题因地区的差异而产生差异
陇南地形错综复杂，且区域内气候差别很大，即便是开采矿种、采矿方法相似，由于采矿地区有所不同，其采矿环境也存有差别。如对陇南山地矿产资源的利用，导致了该地区水土流失力度的不断扩大；
对陇南丘陵盆地矿产资源的利用，则严重破坏耕地、林地、草地等土地资源[5]。
绿色开发理念：矿山开采前需考虑环境的承载力、矿产资源的质量、禀赋等，需对开采适宜性进行评价，科学规划勘查开发区域，做到优化矿产资源的开发；
矿山开采过程中需完善监测体系，加强开采过程的监督，开采方需严格按照规划目标进行科学合理开采，自觉担负环境生态保护责任和义务；
矿山开采后及时对生态环境进行恢复，统筹各方资源对开采的区域进行最大程度的恢复，真正做到矿产资源开采贯彻“绿水青山就是金山银山”的理念。
1)工程措施
(1)土地复垦。由于长期的采矿，采矿作业区内地面的塌陷比较常见。塌陷地的土壤复垦要因地制宜。在塌陷深度较浅的地方，应采取回填方法进行土壤复垦，恢复植被以及耕地的产量；
根据陇南地区的气候和地形情况，在地基坍塌深度较高的区域因地制宜可通过改建为蓄水池、鱼池等的方法复垦。可参考招远市矿山整治方式：浮土成田方式、凿穴回填地方种植果树方式、整治改造成建设用地方式、边建库边复垦的方式。
(2)矿区内地下水防治。开采历史悠久的大型矿区，区内的长期采矿作业会对水体产生污染，水体通过地下径流的方式对环境产生巨大的污染。对于污染范围较小的情形，可以采用开挖污染源处的污染土体，然后进行处理来去除污染源，用抽取-处理方法先抽取已污染的地下水，然后在地表进行处理(图4)，处理方法是物理、化学法，微生物法。
图4 抽取-处理方法示意
(3)封堵矿井。切断污染通道从源头防止矿区内污染物的外泄。在过去采矿管理的经验中，有过用高标号水泥对污染井从下往上注浆后封闭的办法，截断了坑内地下水与周围岩溶水的联系，这样可以有效地避免坑内地下水进一步污染周围岩溶景观水体，但是这种工程措施的实施费用比较高，后期的污染物处理等都会增加其治理费用，此方法在污染较轻的矿区不建议实施[9]。
(4)地表土保存。由于地表可供植物生长的土层形成所需时间久，在矿山开采前可用人为方法剥离其相对肥沃的地表土层，厚度约50 cm，具体的深度应根据该矿区的实际情况而定，堆放在不影响矿山作业的空闲地进行保存，待矿山开采结束后可将其填回矿坑，这样将有利于天然植被的恢复和后期的尾矿治理。
(5)土壤肥力改良。该方案是通常向须处理的矿区土壤加入有效化学物质使土壤的物理化学特性发生调整。主要是添加N、P等植物生长所需的营养物质和施加有机质的方法增强土壤肥力和降解有害物质。
(6)矿区边坡稳定和加固。对不稳定的岩体、陡坡等存在潜在危险的边坡要进行加固。对边坡较陡，具有不稳定岩块或堆积体的边坡，进行削坡。对于富水区边坡必须建立以地表排水与地下排水有机结合的方法，进行疏干排涝，必要时还可钻引水洞排涝；
对于局部受地质结构影响的破坏带，采取清除危石或锚索、向钢筋直径网喷水泥保护等措施；
对边坡岩体风化较强烈、容易引起小范围坍塌的削坡后采取挡土墙稳定性的方式处理；
为避免浮石滚落形成安全隐患，首先需要对边坡表面进行处理并严密监测，发现不安全因素，及时处理[10]。
2)生物措施
陇南境内高山、丘陵、河谷、盆地、川坝交错分布，立体气候特征十分明显。陇南的主要天气特征：一是南北温差较大，极端最大温度为37.7～40.7 ℃；
西北地区气候高寒阴湿，常年室内平均温度不足7 ℃。二是垂直变动显著。低河谷地区年平均温度15 ℃，低山区平均气温10 ℃以上，高山地年平均温度10 ℃。就陇南地理与气候而言适宜树种生长，有利于林业发展。
植被恢复。植被恢复主要是通过构建科学的植被群落结构，避免破坏陇南地区的生态平衡。通过天然恢复植被和人为干预促使植被恢复两种方法。在破坏程度较小的矿区使用其天然恢复的方法使植被恢复，用该方法能最大程度保护该自然区的本土植物，避免生物入侵。若由于长期采矿作业对自然地理环境破坏比较严重的矿区，由于天然植被恢复所需时间比较久并且在长期的开采过程中可能会产生重金属甚至毒素的污染问题，可根据陇南地区的气候状况在多雨期来临前通过无人机将一些植物种子均匀撒在需要治理的矿区，这样就有利于植被的恢复。对重金属污染严重的区域可以根据生物多样性引进一些重金属耐性植物，主要用于植物吸收、植物挥发和植物固定被污染土壤中的重金属。由于陇南地区气候条件相对比较好，在引进重金属耐性植物的时候先进行试点，选择治理效果好的植物同时避免在引进之后对陇南地区的生物多样性造成威胁。
依托甘肃省陇南地区矿山资源和生态环境问题的研究，以甘肃陇南地区西成矿带为主要研究对象，通过查阅资料，分析研究了矿山地质生态环境保护所面临的重点问题，并根据矿山实际状况，对矿山企业生态环境问题及开采现状进行了系统分析。根据陇南地区矿山地质生态环境问题，提出针对性的措施，构建出科学合理的绿色勘查理念，对矿山环境地质进行有效的勘查，修复矿山开发中所形成的环境问题。
1)通过对甘肃省陇南地区各种类型矿山的分布、开发规模、开采方式、生产现状等基本情况的资料收集，基本查明了甘肃陇南地区矿山开采对地质生态环境的影响及矿山开采过程中产生的生态环境问题。主要涉及：破坏土地资源、地质灾害、土壤污染、水质丧失和土地沙化、矿山地下工程灾害等。
2)总结了陇南地区矿山地质生态环境问题的基本特征、形成原因等，为矿山地质生态环境恢复治理模式研究提供了依据。
3)在基本查明了甘肃省陇南地区矿山开采现状基础上，依据矿山地质生态环境问题结合甘肃省矿产资源规划，遵循"以人为本、治理资金多元化、全面治理与分期实施"的原则，提出了甘肃陇南地区矿山生态环境保护治理与恢复方案。
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