王 沖,陳國(guó)光,張 景,張定源,謝志強(qiáng),吳佳瑜,王尚曉

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心,江蘇 南京 210016;2.福建省閩北地質(zhì)大隊(duì),福建 邵武 354000)

福建省南安市是我國(guó)石材礦主要的開(kāi)采基地之一,其石材的開(kāi)采歷史可追溯至清朝。改革開(kāi)放以來(lái)進(jìn)入開(kāi)發(fā)高潮,2000年前后達(dá)到最高峰,開(kāi)采礦點(diǎn)多達(dá)數(shù)百個(gè)[1]。石材產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)也給當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境造成了極大的破壞,導(dǎo)致山體植被破壞殆盡、生物多樣性降低、水源涵養(yǎng)能力不足,并且礦山開(kāi)采造成的“白化”山體嚴(yán)重影響自然景觀。礦山開(kāi)采造成山體破壞可能引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,直接威脅人類生命財(cái)產(chǎn)的安全[2-5]。南安市廢棄礦山對(duì)地表破壞強(qiáng)度大、破壞面積廣、治理難度大,需要投入大量的人力物力財(cái)力,前人對(duì)廢棄礦山的研究多集中在礦山環(huán)境污染、土壤修復(fù)、礦山復(fù)墾方向以及礦山修復(fù)工程手段等方面,但是對(duì)于廢棄礦山的環(huán)境危害程度和礦山生態(tài)修復(fù)的輕重緩急研究甚少。本文基于對(duì)南安市廢棄礦山的詳細(xì)調(diào)查,分析礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題,依據(jù)生態(tài)安全、地質(zhì)安全、自然恢復(fù)能力、對(duì)流域的環(huán)境影響、視覺(jué)污染等因素,提出南安廢棄礦山修復(fù)時(shí)序。

1 研究區(qū)概況

1.1 地形地貌概況

南安市位于福建省東南部沿海,地處晉江中游,東接洛江、豐澤、鯉城區(qū),西臨安溪縣,北聯(lián)永春縣,北東與仙游縣接壤,南東與晉江市毗鄰,西南與廈門市同安、翔安區(qū)交界,南部與金門縣、臺(tái)灣省隔海相望,屬于低山丘陵地貌[6],面積2 036 km2。地勢(shì)北西高、南東低,北部屬戴云山脈南東坡的低山丘陵,海拔500～1 000 m,向南東逐漸過(guò)渡為丘陵和濱海臺(tái)地,形成梯降態(tài)勢(shì)的階梯狀地貌。境內(nèi)最高峰為翔云鎮(zhèn)與安溪、同安交界處的云頂山,次為東田鎮(zhèn)芹山和北部五臺(tái)山的西臺(tái),海拔最低位于南部石井濱海一帶。

1.2 地質(zhì)礦產(chǎn)概況

南安市地處歐亞板塊東南緣,瀕臨太平洋板塊,為環(huán)太平洋大陸邊緣構(gòu)造活動(dòng)帶的一部分,市域范圍主體位于永安—晉江NW向斷裂帶的交切部位和平潭—東山剪切構(gòu)造帶內(nèi),廣泛發(fā)育中生代火山巖、侵入巖,為中國(guó)東南沿海中生代巖漿巖帶的重要組成部分。

區(qū)內(nèi)地層出露較簡(jiǎn)單,主要有晚侏羅世南園組和第四紀(jì)晚更新世龍海組、全新世長(zhǎng)樂(lè)組堆積層[7]。南園組為一套晚侏羅世中酸性-酸性火山巖地層,在工作區(qū)廣泛分布,是建筑石料的主要開(kāi)采對(duì)象之一。區(qū)內(nèi)侵入巖分布較廣,約占全區(qū)面積的19.82%,巖性復(fù)雜,有中性、中酸性、酸性等,以燕山中—晚期中酸性-酸性石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖組合為主,是飾面石材礦的主要開(kāi)采對(duì)象[8]。

截至2015年底,南安市已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)33種,礦產(chǎn)地306處,列入省資源儲(chǔ)量表的礦產(chǎn)地16處,優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)有飾面、工藝石材(花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖)、建筑石料(花崗巖、凝灰?guī)r),具有潛力的礦產(chǎn)有鎢鉬鉍、鉛鋅、礦泉水、地下熱水以及海域的石英砂、重砂等[9]。已開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)有飾面用花崗巖(含閃長(zhǎng)巖)、工藝用(含雕刻、飾面用)輝綠巖、建筑用花崗巖(含凝灰?guī)r)、陶瓷土(瓷石)、高嶺土等5種。

目前,飾面石材礦山大多數(shù)處于關(guān)停狀態(tài),僅有極少量的普通建筑用石料礦山處于開(kāi)采狀態(tài),分布在豐州、官橋、洪瀨、侖蒼、詩(shī)山、羅東等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

1.3 采礦損毀壓占土地情況

在充分掌握工作區(qū)地質(zhì)背景和礦產(chǎn)資源分布的基礎(chǔ)上,利用最新遙感影像[10],精度0.5 m,采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類和人工解譯相結(jié)合的方法獲取廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境的損毀情況信息,并經(jīng)野外實(shí)地查證,南安市礦山主要有豐州、官橋、石井3個(gè)集中開(kāi)采區(qū),開(kāi)采的礦種為花崗巖飾面石材、凝灰?guī)r(花崗巖)石料、高嶺土以及磚瓦用黏土等(表1)。損毀壓占土地共有945處,總面積28.41 km2,主要包括礦山露天采場(chǎng)、中轉(zhuǎn)場(chǎng)占地、礦山建筑占地、廢渣堆4種占地類型,其中面積最大的是廢棄礦山露天采場(chǎng),面積16.63 km2,占總損毀面積58.53%;其次是中轉(zhuǎn)場(chǎng)占地7.29 km2,占總損毀面積25.66%;廢渣堆3.2 km2,占總損毀面積13.4%;礦山建筑占地1.28 km2,占總損毀面積的2.39%(圖1)。

表1 典型礦山地質(zhì)環(huán)境損毀類型遙感解譯特征

圖1 南安市廢棄礦山占地類型分布圖

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

南安礦山開(kāi)采造成的環(huán)境問(wèn)題主要有地形地貌景觀破壞、土地資源破壞、誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和水土流失等。

2.1 地形地貌景觀破壞

采礦活動(dòng)改變了原有的地形地貌特征,造成山體破損、巖石裸露、植被破壞等景觀退化現(xiàn)象,以飾面石材礦開(kāi)采為主的4個(gè)礦區(qū),后壁山、風(fēng)鼓山采坑數(shù)量有50余個(gè),土地?fù)p毀比例超過(guò)80%,牛貴山、蔡仔山采坑數(shù)量達(dá)到100多個(gè),其中牛貴山土地?fù)p毀比例也超過(guò)80%,蔡仔山更是高達(dá)95%,地表千瘡百孔,導(dǎo)致了嚴(yán)重的景觀污染。景觀的生態(tài)整體性和生物多樣性遭受破壞,景觀結(jié)構(gòu)破碎化,景觀功能受損,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增大,審美價(jià)值降低[11-12],原來(lái)的綠水青山變得斑駁陸離。

2.2 土地資源破壞

由于缺少科學(xué)規(guī)劃,導(dǎo)致無(wú)序開(kāi)采,資源利用率極其低下,對(duì)土地的破壞極其嚴(yán)重,數(shù)百處廢棄采石場(chǎng),大部分開(kāi)采面裸露面積較大,地表土壤層剝離殆盡。中轉(zhuǎn)場(chǎng)、廢石渣到處堆放,侵吞占用耕地、園地和其他土地的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。全市因采石(采礦)而破壞的土地資源28.41 km2,占全市總面積1.4%,其中不少土地原為林地、園地和耕地。毀地面積>0.01 km2的凝灰?guī)r、花崗巖采場(chǎng)有106處;毀地面積>0.01 km2的飾面花崗巖板材采坑有93處。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害

礦山開(kāi)采嚴(yán)重破壞了地表植被,形成大量的高陡邊坡,采面陡峭,局部直立,多處采場(chǎng)頂部孤石懸掛,石壁、石墻林立,發(fā)生崩塌、滑坡等各類地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)極大。本次礦山環(huán)境地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)南安市礦山地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)191處,其中68處為飾面花崗巖石材深坑形成的高陡邊坡,54處為凝灰?guī)r(花崗巖)石料開(kāi)采形成的不穩(wěn)定斜坡,另有35處滑坡點(diǎn)和34處崩塌點(diǎn)(圖2)。

圖2 南安市廢棄礦山地質(zhì)災(zāi)害分布圖

2.4 水土流失

礦山開(kāi)采造成了水土流失,導(dǎo)致部分土地退化,河道不同程度淤積,在南安南部的壽溪流域表現(xiàn)最為明顯。本次廢棄礦山環(huán)境地質(zhì)調(diào)查選取了南安市南部的石井江流域作為1∶5萬(wàn)區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的對(duì)象,主要工作內(nèi)容為調(diào)查與礦山開(kāi)采相關(guān)的水土流失、河道淤積問(wèn)題,此流域礦山開(kāi)采活動(dòng)最為頻繁,人口密集,經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高,包括九十九溪、九十九雙溪、大盈河、壽溪4個(gè)次級(jí)流域。調(diào)查顯示,壽溪流域存在明顯水土流失的礦山有16處,造成了壽溪河道的嚴(yán)重淤積,花崗巖質(zhì)廢渣、泥沙淤積點(diǎn)13處,淤積總長(zhǎng)度達(dá)742 m,占?jí)巯恿骺傞L(zhǎng)度的6.52%。

3 生態(tài)修復(fù)基本原則

礦山生態(tài)修復(fù)要針對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用方式以及產(chǎn)生的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題做科學(xué)規(guī)劃與合理布局,提出生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的主要措施,及時(shí)治理受損的生態(tài)環(huán)境,最大限度地減少因礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用造成的危害,促進(jìn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)我國(guó)部分省市發(fā)布的廢棄礦山治理的文件要求,本文認(rèn)為對(duì)于廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)遵循以下基本原則。

(1)堅(jiān)持山水林田湖草生命共同體理念,尊重自然、保護(hù)自然,充分考慮區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,合理確定生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。

(2)生態(tài)優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)優(yōu)先的原則。遵循“保證生態(tài)安全、突出生態(tài)功能、兼顧生態(tài)景觀”的秩序,堅(jiān)持自然恢復(fù)優(yōu)先,人工修復(fù)為輔,避免對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成新的破壞。

(3)全面部署、突出重點(diǎn)的原則。遵循以維護(hù)和提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為核心,以環(huán)城綠帶、河流水系廊道等重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)塊的廢棄礦山作為生態(tài)修復(fù)重點(diǎn),兼顧其它區(qū)域的廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)。

(4)分期實(shí)施,注重實(shí)效。根據(jù)輕重緩急和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,優(yōu)先安排礦山生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出,對(duì)人民群眾生活影響較大的廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工程。以消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、治理水土流失、恢復(fù)自然面貌為重點(diǎn),統(tǒng)籌實(shí)施工程修復(fù)、植被修復(fù)等各類工程。

4 生態(tài)修復(fù)時(shí)序安排

根據(jù)南安市廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的基本原則,從自然恢復(fù)能力、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、流域環(huán)境影響、主要道路礦山可視性4個(gè)維度對(duì)945處廢棄礦山損毀點(diǎn)提出修復(fù)時(shí)序安排。水、土、生物條件好的礦山作為自然恢復(fù)能力強(qiáng)的目標(biāo),讓其自然恢復(fù)(圖3);水、土、生物條件差的采取人工干預(yù)的方式進(jìn)行修復(fù),地質(zhì)安全性差且距離居民點(diǎn)較近的優(yōu)先修復(fù),造成嚴(yán)重水土流失、對(duì)市民生活影響較大的礦山次級(jí)優(yōu)先修復(fù),對(duì)市民生活無(wú)明顯影響,存在視覺(jué)污染的后期修復(fù)。

圖3 南安市自然恢復(fù)廢棄礦山用地分布圖

4.1 自然恢復(fù)能力

自然恢復(fù)的基礎(chǔ)是水、土和生物條件[13-14],因此選取生物多樣性、水源涵養(yǎng)功能、土體厚度作為評(píng)價(jià)礦山自我恢復(fù)能力的指標(biāo),生物多樣性、水源涵養(yǎng)功能數(shù)據(jù)來(lái)源于2019年度福建省資源環(huán)境承載能力與國(guó)土空間適宜性評(píng)價(jià)成果[15],土體厚度數(shù)據(jù)來(lái)源于本次礦山實(shí)地調(diào)查。將水源涵養(yǎng)功能強(qiáng),生物多樣性豐富,土體厚度大的礦山土地視為可自然恢復(fù)的礦山,取水源涵養(yǎng)功能重要性中高等級(jí)、生物多樣性維護(hù)功能高等級(jí)和礦山土體厚度高值區(qū)做疊加分析,作為自然恢復(fù)能力強(qiáng)的等級(jí)。評(píng)價(jià)結(jié)果為807處礦山土地水、土、生物條件好,建議自然恢復(fù);138處礦山水、土、生物條件差,需人工干預(yù)來(lái)完成生態(tài)修復(fù)工作(圖3)。

4.2 地質(zhì)安全性

南安市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人口基數(shù)大,尤其在人員密集且采礦活動(dòng)頻繁的東南部,造成礦山危急、危害市民生命財(cái)產(chǎn)安全的情況時(shí)有發(fā)生,因此礦山治理顯得極為重要。為此以南安市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果數(shù)據(jù)[16]中的居民點(diǎn)為基點(diǎn),提取出位于主要居民點(diǎn)200 m范圍內(nèi)、存在地質(zhì)災(zāi)害的礦山土地85處進(jìn)行優(yōu)先治理(圖4)。

圖4 南安市居民點(diǎn)200 m內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害的廢棄礦山用地分布圖

4.3 流域環(huán)境地質(zhì)影響

南安市最南部的壽溪流域的河道淤積最為嚴(yán)重,流域上游的石材礦山開(kāi)采造成的水土流失是淤積物質(zhì)的主要來(lái)源,下游河道兩側(cè)的板材加工加重了河道的淤積。河道淤積造成水質(zhì)惡化,且范圍較廣,特別對(duì)于石井鎮(zhèn)環(huán)境質(zhì)量影響較大。石井鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),人口密集,石井江流域內(nèi)礦山損毀土地共計(jì)296處(圖5)。

圖5 壽溪流域內(nèi)廢棄礦山用地分布圖

4.4 主要道路和居民點(diǎn)對(duì)礦山的可視域分析

可視域分析即通視分析,是指以某一點(diǎn)為觀察點(diǎn)研究某一區(qū)域通視情況的地形分析,它有著廣泛的應(yīng)用前景,如森林中火災(zāi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)定,觀察哨所的設(shè)定,無(wú)線發(fā)射塔的設(shè)定等?？梢曈蚍治鍪峭ㄟ^(guò)分析數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)中每個(gè)單元的高程值來(lái)確定到某些特定位置(視點(diǎn))的可見(jiàn)性[17-19]。

南安石材(料)礦山開(kāi)采造成了山體的大面積缺失,這些采場(chǎng)(坑)對(duì)地形地貌、植被、生態(tài)破壞較大,同時(shí)采空區(qū)形成的“白化”山體與周圍蒼綠的植被形成巨大的反差,造成了較強(qiáng)的視覺(jué)沖擊,即俗稱的視覺(jué)污染。對(duì)此,我們利用ArcGIS可視域分析,首先根據(jù)南安市交通信息圖[20]和南安市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果數(shù)據(jù)[16]提取了南安市境內(nèi)的主要道路,包括高速、國(guó)道、省道、城鎮(zhèn)居民點(diǎn),然后以主要道路和居名點(diǎn)作為基點(diǎn),利用南安市DEM數(shù)據(jù)對(duì)礦山用地作可視范圍的分析,分析結(jié)果如圖6所示。

圖6 南安市主要道路居民點(diǎn)可見(jiàn)范圍內(nèi)廢棄礦山用地分布圖

南安市主要道路和城鎮(zhèn)居名點(diǎn)可視范圍內(nèi)的礦山占地839處,不可視范圍內(nèi)的礦山占地106處。

4.5 生態(tài)修復(fù)時(shí)序安排

根據(jù)以上4個(gè)維度的評(píng)價(jià)后,南安市945處礦山損毀土地的生態(tài)修復(fù)時(shí)序如圖7所示。

圖7 南安市廢棄礦山用地修復(fù)時(shí)序建議圖

(1)地質(zhì)安全性差且距離居民點(diǎn)較近的礦山用地22處。

(2)造成嚴(yán)重水土流失,對(duì)市民生活影響較大的礦山用地16處。

(3)對(duì)市民生活無(wú)明顯影響,存在視覺(jué)污染可后期修復(fù)的礦山用地100處。

(4)自然恢復(fù)礦山用地807處。

5 結(jié)論

(1)南安市廢棄礦山毀地占地多達(dá)945處,面積28.41 km2,具有破壞強(qiáng)度大、面積廣的特點(diǎn),需要進(jìn)行科學(xué)有序治理修復(fù)。

(2)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)必須在全面開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查及南安市資源環(huán)境承載能力和國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀與需求,開(kāi)展廢棄礦山的自然恢復(fù)力、地質(zhì)安全性、流域環(huán)境地質(zhì)影響以及視覺(jué)污染等多方面綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)全域多要素評(píng)價(jià)結(jié)果,排出廢棄礦山生態(tài)修復(fù)時(shí)序,有序安排生態(tài)修復(fù)工程。

(3)根據(jù)地質(zhì)安全性差且距離居民點(diǎn)較近的優(yōu)先修復(fù),造成嚴(yán)重水土流失、對(duì)市民生活影響較大的礦山次級(jí)優(yōu)先修復(fù),對(duì)市民生活無(wú)明顯影響、存在視覺(jué)污染的后期修復(fù),水、土、生物條件好的礦山自然恢復(fù)的原則,優(yōu)先修復(fù)礦山22處,次級(jí)優(yōu)先修復(fù)礦山16處,一般修復(fù)礦山100處,自然恢復(fù)礦山807處。