李 麗
(西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院有限公司,陜西 西安 710000)
礦產(chǎn)資源在世界大國的經(jīng)濟建設(shè)中都起著重要作用。目前,我國是世界排名前三的礦產(chǎn)大國,礦種齊全,礦產(chǎn)資源極為豐富。據(jù)2020年中國礦產(chǎn)資源報告發(fā)布,新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地79處,資源儲量增長的有34種重要礦產(chǎn)。但報告同時還指出,礦區(qū)開采生態(tài)環(huán)境問題也是國家重點關(guān)注的,對黃河流域、汾渭平原和長江流域等重要礦產(chǎn)要展開生態(tài)修復(fù)。目前。我國由于過度開采,各地礦山都出現(xiàn)了各種各樣的生態(tài)環(huán)境問題,導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),環(huán)境污染問題嚴重,礦產(chǎn)開采安全也無法有效保證,這不但影響資源是否可以得到有效利用,還嚴重影響了社會的穩(wěn)定發(fā)展[1]。針對以上情況,從多角度出發(fā),提出礦山地質(zhì)分布特征情況及勘查研究。為解決礦山開采環(huán)境問題提供基礎(chǔ)資料。
(1)平原盆地環(huán)境區(qū)地質(zhì)分布。中原盆地環(huán)境區(qū)內(nèi)多為平原,區(qū)域內(nèi)開發(fā)強度較高,礦山資源屬于豐富狀態(tài),其海拔在50m~1000m之間,總面積約為139萬平方千米。以黃河為界限,南部植被覆蓋率較大且水資源豐富度較高,屬于暖溫帶半濕潤氣候。黃河北部植被覆蓋率較低且水資源豐富度較低,屬于半干旱氣候。其中,平原盆地環(huán)境區(qū)內(nèi)存在多處地質(zhì)分布問題[2]。海水開始侵蝕地下,而地下水位開始下降、土地的鹽堿化嚴重是長江中下游地區(qū)的主要地質(zhì)問題。平原盆地環(huán)境區(qū)內(nèi)的四川盆地是構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū),為中新生代構(gòu)造盆地,是由深變質(zhì)巖系與淺變質(zhì)巖系等兩套巖系組成的,區(qū)域內(nèi)存在七條基底斷裂。在平緩構(gòu)造區(qū)內(nèi)褶皺起伏較緩和,卷入深度較淺,目前正面臨著水土流失的問題。平原盆地環(huán)境區(qū)內(nèi)呼倫貝爾地區(qū)各構(gòu)造單元所表現(xiàn)出來的地質(zhì)分布特征較為一致,其處于板塊相交的位置,其構(gòu)造樣式多由構(gòu)造條帶,片麻理和褶皺等。
(2)戈壁沙漠環(huán)境區(qū)地質(zhì)分布。戈壁沙漠環(huán)境區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)多以金礦、鐵礦、煤礦以及建筑用砂礫為主要礦產(chǎn),并且該區(qū)域礦產(chǎn)資源集中程度不足,生態(tài)環(huán)境與其他地區(qū)相比較為薄弱,因此戈壁沙漠環(huán)境區(qū)的開發(fā)強度也不高。戈壁沙漠環(huán)境區(qū)內(nèi)存在的鄂爾多斯成煤盆地,是我國最重要的成煤盆地之一,目前,礦產(chǎn)資源的開采已經(jīng)造成戈壁沙漠環(huán)境區(qū)內(nèi)出現(xiàn)土地沙化嚴重和植被退化的問題。其中,由于金屬礦的開采造成了環(huán)境區(qū)內(nèi)環(huán)境污染和地面坍塌的問題,煤礦開發(fā)破壞了環(huán)境區(qū)內(nèi)的水平衡,使得環(huán)境區(qū)內(nèi)滑坡和地面坍塌的次數(shù)增加,同時環(huán)境區(qū)內(nèi)還存在泥石流的情況。同時存在的青海察爾汗鹽湖是我國境內(nèi)產(chǎn)鹽面積最大的地區(qū)。例如污染排放造成了察爾汗鹽湖周圍的生態(tài)系統(tǒng)被破壞,人類活動污染了錫鐵山鉛鋅礦附近的水環(huán)境。柳塔煤礦區(qū)地面塌陷面積和采空面積正在擴大,其中地面塌陷面積達到了57.45~68.09平方千米,采空面積達到了54.37平方千米。在地面塌陷區(qū)域和采空區(qū)域內(nèi)地下水位下降,河流形成斷流狀態(tài),同時地表水進行下滲的結(jié)果是地表水域面積驟減,使得田地土壤結(jié)構(gòu)變得越來越松。
(3)黃土高原環(huán)境區(qū)地質(zhì)分布。黃土高原環(huán)境區(qū)位于我國中部偏北地區(qū),其海拔高度在780m~2200m之間,總面積約為27.88萬平方千米,年降水量不足500mm,屬于溫帶內(nèi)陸半干旱氣候。環(huán)境區(qū)內(nèi)基地為古生界碳酸巖,活動斷裂帶位于環(huán)境區(qū)西部。黃土高原環(huán)境區(qū)內(nèi)主要以開采非金屬礦和煤礦為主,其環(huán)境區(qū)與戈壁沙漠環(huán)境區(qū)的煤礦開采類似,均會破壞水環(huán)境,造成地面坍塌,黃土高原環(huán)境區(qū)還會形成地裂縫,還存在壓占土地的情況。環(huán)境區(qū)內(nèi)的銅川煤礦有180處左右的有大有小的矸石山,壓占土地面積達到了3.69平方千米,同時坍塌面積已經(jīng)增加到了206.88平方千米。黃土高原環(huán)境區(qū)域內(nèi)礦山企業(yè)排放廢水對區(qū)內(nèi)環(huán)境及周邊環(huán)境也造成了極大的污染,在拉水峽銅鎳礦區(qū)還存在露天堆放大量礦渣,礦渣經(jīng)過雨水過濾,礦渣中的重金屬元素會進行滲入,地表水和地下水當(dāng)中存在重金屬元素,就會造成嚴重污染。
(1)遙感技術(shù)勘測礦區(qū)風(fēng)化情況。對礦山地質(zhì)進行勘查是保障礦山安全開采的重要步驟,第一步就是需要勘查礦區(qū)是否風(fēng)化,選擇遙感技術(shù)對礦區(qū)風(fēng)化情況進行勘測。第一步需確定勘測范圍,勘測礦區(qū)風(fēng)化情況需要結(jié)合礦山地區(qū)內(nèi)全部勘測點的勘測結(jié)果,根據(jù)勘測結(jié)果對礦區(qū)是否風(fēng)化進行判斷。利用遙感技術(shù),對礦區(qū)內(nèi)活動斷裂構(gòu)造進行采集,土壤植被、礦區(qū)地貌以及礦區(qū)內(nèi)地下水系等自然情況都會被活動斷裂構(gòu)造所影響。第二步根據(jù)遙感技術(shù)影像,標志礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)體色彩,對其影像體的形狀、反射影紋形態(tài)與規(guī)模進行分析,確定斷裂是否存在。第三步再使用遙感技術(shù)對巖層進行勘測,判斷巖層屬于向斜還是背斜,并通過巖層影像的巖層傾向,對褶皺構(gòu)造作出判斷,再對其影像體的分布,從時間和空間上確定礦區(qū)的風(fēng)化情況。結(jié)合礦區(qū)風(fēng)化情況再進行整體的方案布置。在勘測礦區(qū)風(fēng)化情況時,勘測點的布置位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)整個礦山構(gòu)造及形態(tài)來進行布置,從而保證礦山在開采時安全穩(wěn)定進行。
(2)明確礦產(chǎn)資源分布規(guī)律。進行礦山地質(zhì)勘查的目的不僅是為了地質(zhì)編錄,還要以明確礦山資源,為擴大資源與礦上開采做準備,因此,在礦山地質(zhì)勘查中要明確礦山資源的分布規(guī)律。在對一座礦山進行地質(zhì)勘查時,首先結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件,分析其礦山規(guī)模,礦床的分布形態(tài),礦床的分布形態(tài)對礦產(chǎn)資源的分布會產(chǎn)生一定的影響。其次分析礦床類型、礦山內(nèi)部礦床巖體的巖性與巖漿巖,礦床巖體的巖性決定礦山內(nèi)主要存在的礦山資源,巖漿巖活動決定了礦山資源的形成特點。例如,金礦當(dāng)中巖漿巖劇烈活動區(qū)域,礦區(qū)內(nèi)金礦成床明顯,若在煤礦中,巖漿巖活動劇烈,會出現(xiàn)在侵入過程中導(dǎo)致煤層損壞,使煤結(jié)構(gòu)變質(zhì)和煤層變薄等。同時,還要分析礦床內(nèi)的侵入巖,尋找侵入巖的接觸帶,分析侵入巖體的出露分布情況,根據(jù)出露的侵入巖體分析礦山內(nèi)存在的礦物。同時,影響礦山資源分布的還有圍巖蝕變,所以對圍巖蝕變情況也應(yīng)重點觀察。
(3)提取圍巖蝕變信息。圍巖蝕變信息是礦山成礦的重要標志之一,因此在礦山地質(zhì)勘查中,提取圍巖蝕變信息是重要步驟之一。圍巖蝕變是指巖體與巖漿會在熱作用下發(fā)生反應(yīng),從而生成新的礦產(chǎn)物質(zhì),影響圍巖蝕變類型的因素主要為巖體的巖性和成長程度。若發(fā)生強圍巖蝕變作用,礦體會根據(jù)巖性的不同形成多樣的礦化,其中包括硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、絹云母化以及綠簾石化。巖體圍巖蝕變后不僅在顏色上與其他巖體不懂,在結(jié)構(gòu)也存在不相同之處,一般構(gòu)造為浸染狀和脈狀。
本次研究選擇柳灣煤礦,其地理位置處于孝義市。本次勘查選擇范圍共80.9平方千米,運用遙感技術(shù)進行礦山地質(zhì)勘查,主要勘查目標為礦山土地壓占情況。下圖為遙感技術(shù)工作流程圖。
根據(jù)上圖1所示,運用遙感技術(shù)勘查礦山首先需要原始圖像輸入,對圖像進行函數(shù)變換校正后確定原始圖像的輸出范圍,再對像素的幾何位置進行變換,采樣像素灰度后還需根據(jù)灰度指標變換像素幾何位置,最后進行圖像校正。下面運用遙感技術(shù),對柳灣煤礦地質(zhì)構(gòu)造進行勘測。下圖2為柳灣煤礦斷裂影像。
圖1 遙感技術(shù)工作流程示意圖
圖2 柳灣煤礦斷裂影像示意圖
對礦區(qū)內(nèi)活動斷裂構(gòu)造進行采集,活動斷裂構(gòu)造會影響土壤植被、礦區(qū)地貌以及礦區(qū)內(nèi)地下水系,而結(jié)合圖像來看,對影像進行分析,發(fā)現(xiàn)這些影響均反映在圖像上,因此可以確定柳灣煤礦存在斷裂。結(jié)合遙感技術(shù)分析,柳灣煤礦土壤植被流失情況嚴重,且多數(shù)具有滑坡形態(tài)。研究區(qū)煤炭開采嚴重,導(dǎo)致土地破壞嚴重,形成土地占壓的情況。土地破壞面積共達到了945.25公頃,土地破壞點一共68處,土地壓占類型有四種,分別為土地壓占、排矸場壓占以及露天開采壓占,分別所占面積如下表1所示。
表1 柳灣煤礦土地壓占面積
根據(jù)上表1所示,在68出破壞點中,土地壓占、排矸場壓占、露天開采壓占分別占了47.29公頃、317.09公頃和580.87公頃,其中露天開采壓占最為嚴重。
為我國礦產(chǎn)開采環(huán)境問題得到解決,資源得到有效利用,從不同的環(huán)境區(qū)地質(zhì)分布特征分析,研究礦山地質(zhì)分布特征情況及勘查。但本文在實例驗證分析上,對遙感技術(shù)控制不太理想,導(dǎo)致斷裂解譯效果不清晰,今后應(yīng)熟練遙感技術(shù)的控制進一步展開研究。希望本文的分析可以為礦山開采提供有效建議。