羅漢東，鐘聲波，劉 鋒，劉昭竑，朱叢飛

1.梅州市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 梅州 514021

2.梅州市自然資源局，廣東 梅州 514021

3.江西省地質(zhì)局有色地質(zhì)大隊(duì)，江西 贛州 341000

4.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西 南昌 330045

我國南方超過85%的稀土以離子的方式存在[1]，稀土品位0.05%～0.3%[2]，稀土礦開采主要以池浸、堆浸為主[3]。開采過程需將開采區(qū)域內(nèi)全部植被和土壤剝離來獲取稀土礦，這導(dǎo)致了原有土壤層受到損傷和破壞[4]。近年來，雖然堆浸工藝逐步優(yōu)化和提升，但仍會(huì)破壞土壤表層的大量植被，形成礦山廢棄地[5]。研究小組以南嶺山區(qū)某縣廢棄稀土礦山為例，通過廢棄稀土礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究，分析不同區(qū)塊存在的地質(zhì)環(huán)境問題及潛在危害，對(duì)廢棄稀土礦山生態(tài)修復(fù)進(jìn)行初探。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)主要位于南嶺山區(qū)某縣城西北側(cè)，從21 世紀(jì)初開始開采，關(guān)停于2011年，植被以松樹、杉樹為主。破壞區(qū)包含多種類型，而且不同種類破壞原因和特征存在差異性，涵蓋露采區(qū)、堆積區(qū)、尾砂淤積區(qū)、工業(yè)場地等。研究小組在實(shí)際調(diào)查及勘查過程中發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)裸露破壞總投影面積約為47 282.00m2，破壞表面積約為60 252.79 m2，其中平緩區(qū)表面積約為19 785.00 m2，邊坡表面積約為40 467.79 m2。

2 地質(zhì)環(huán)境分析

2.1 露采邊坡

研究區(qū)實(shí)際開采方式以露天開采和堆浸為主，現(xiàn)場有大面積的露采場，主要包含露采區(qū)和露采坑，前者通常多分布于不同礦區(qū)丘陵的山頂、山脊。露采區(qū)內(nèi)部實(shí)際土壤表層以花崗巖為主，整體呈現(xiàn)為凹凸不平狀，多數(shù)呈現(xiàn)為階梯狀。研究小組分析，在研究區(qū)具體實(shí)施采礦活動(dòng)的過程中，初期露采區(qū)可能為后續(xù)開采的堆積區(qū)，所以二者范圍存在一定的疊加。

從整體層面分析，該礦區(qū)內(nèi)部土壤并未受到嚴(yán)重的污染，其土壤性質(zhì)發(fā)生了變化，整體結(jié)構(gòu)較為松散，呈現(xiàn)為弱酸性或中性。土壤整體結(jié)構(gòu)緊密度不佳，含水量和自身營養(yǎng)度降低，較長時(shí)間內(nèi)需要依附自身恢復(fù)或人工種植，整個(gè)區(qū)域內(nèi)植被實(shí)際恢復(fù)周期較短；露采邊坡高為3～5.63 m，坡度為30°～80°，坡體殘坡積層、全風(fēng)化巖厚2～4 m，部分殘留邊坡出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。露采邊坡投影面積為14 729.00 m2，邊坡表面積為23 293.04 m2，露采邊坡實(shí)際狀況統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

2.2 露采坑

露采坑是稀土礦山最重要的區(qū)域，其通常處于整個(gè)露采區(qū)底部。研究區(qū)露采坑整體地勢較為平緩，起伏程度較小，面積約為4 454.20 m2，部分露采區(qū)有不同程度綠化。研究區(qū)內(nèi)部含有多個(gè)露采坑，其實(shí)際占地面積不一，土壤厚度較小，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為松散狀，黏性土含量逐步降低，蓄水能力弱化。露采坑多處于地勢較低的區(qū)域內(nèi)，受外界強(qiáng)降水的影響，易被積水淹沒，這導(dǎo)致了植被恢復(fù)速度滯后。研究區(qū)航拍圖如圖1 所示。研究區(qū)區(qū)域內(nèi)露采坑1、露采坑2 面積的差異較小，其中露采坑4 的面積最大，整體面積不均勻，且綠化范圍較小，土壤結(jié)構(gòu)松散，肥力不佳，高低起伏不一，多位于地勢較低洼處，汛期易被積水淹沒。

2.3 堆積區(qū)

尾砂堆積區(qū)通常多處于礦區(qū)山間溝谷和地勢較為平坦的低洼部位。尾砂堆積區(qū)長時(shí)間受外界風(fēng)化和雨水的侵蝕，堆積土壤容易遭受污染，但雨水的浸透和轉(zhuǎn)移作用使得地表土壤內(nèi)部污染物含量有所下降。

研究區(qū)尾砂堆積區(qū)由填土堆積而成，結(jié)構(gòu)松散，堆積厚度為0.5～1 0m，堆積邊坡坡度為30°～60°。在雨水長時(shí)間的沖刷作用下，部分礦區(qū)堆積區(qū)內(nèi)存在多個(gè)寬度和深度較大的沖溝，其中最大寬度為6 m，長度為30 m，深度為5 m。綜上所述，整個(gè)尾砂堆積區(qū)占地面積較大，需修復(fù)和治理范圍廣，受污染狀況較為嚴(yán)重。尾砂堆積區(qū)長時(shí)間受到風(fēng)化、雨水的沖刷和侵蝕，區(qū)域內(nèi)的土壤在雨水沖力作用下形成多條溝壑，整體治理難度較大；堆積邊坡高陡處易發(fā)生滑坡，匯水區(qū)易形成沖溝，水土流失嚴(yán)重，植被不發(fā)育。平臺(tái)面積合計(jì)為7 427.6 m2，堆積邊坡表面積合計(jì)為15 986.43 m2，尾砂堆積區(qū)情況統(tǒng)計(jì)表如表2 所示。

表1 露采邊坡情況統(tǒng)計(jì)表

圖1 研究區(qū)航拍圖

2.4 淤積區(qū)

尾砂淤積區(qū)多處于研究區(qū)山間溝谷及地勢低洼處。研究小組結(jié)合實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)分析，研究區(qū)淤積區(qū)面積為5 193.7m2。該區(qū)域內(nèi)的土壤受污染和損傷較為嚴(yán)重，主要呈現(xiàn)為弱酸性或中性，自身肥力逐步下降?？傮w而言，研究區(qū)內(nèi)淤積區(qū)所在溝谷泥石流發(fā)育程度為中等發(fā)育，規(guī)模為小型，土壤受損嚴(yán)重，營養(yǎng)流失狀況加劇，生態(tài)基質(zhì)破壞嚴(yán)重，植被不發(fā)育，水土流失較嚴(yán)重，地質(zhì)環(huán)境影響程度為嚴(yán)重級(jí)，分布范圍廣、治理難度大。

3 礦山生態(tài)環(huán)境及其危害

3.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

研究小組在具體實(shí)踐調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的崩滑現(xiàn)象較為多見，但整體體積較小。研究區(qū)至今已經(jīng)停采10 余年，裸露邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。露采區(qū)多位于研究區(qū)的丘陵山頂、山脊，內(nèi)部高低不平，以直坡狀為主，露面長時(shí)間受外界雨水的侵蝕而呈凹凸不平狀，部分殘留邊坡出現(xiàn)崩滑現(xiàn)象。

研究區(qū)生態(tài)環(huán)境污染和受損較嚴(yán)重，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)，存在多個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患，如露采邊坡、堆積區(qū)易發(fā)生小規(guī)模崩塌、滑坡，但其范圍均遠(yuǎn)離居民居住及活動(dòng)區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小；尾砂區(qū)沿溝谷堆積、物源豐富，淤積區(qū)尾砂淤積嚴(yán)重，溝谷泥石流易發(fā)程度為中等發(fā)育，威脅下游居民生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.2 地形地貌景觀破壞

地形地貌景觀破壞主要表現(xiàn)為山體破損、土地毀壞、植被破壞等[6]。采取池浸、堆浸選礦工藝的礦區(qū)，開采后的礦山基本被夷為平地，基巖裸露，浸出池邊又堆起另一座小山（尾砂），幾乎沒有地表原植被。

研究小組踏勘時(shí)，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)地形地貌景觀受到了較大程度的破壞。整個(gè)礦區(qū)地表植被破壞痕跡明顯，廢棄地表層腐殖土層滅失，采剝完礦體的地表強(qiáng)風(fēng)化層和半風(fēng)化層裸露，呈土黃色或土紅色；選礦后的尾砂堆積在原地，下雨時(shí)，大面積堆積區(qū)呈溝壑縱橫狀。由此可以推斷，在稀土開采和選冶的過程中，研究區(qū)植被受到了嚴(yán)重的損壞和影響。

表2 尾砂堆積區(qū)情況統(tǒng)計(jì)表

3.3 土地占用和損毀

稀土開采過程中，所運(yùn)用的各類藥劑存留于土壤內(nèi)部，采剝后的土地、尾砂堆缺少適合植物生長的必備條件，植物生長難度較大。采礦活動(dòng)停止多年后，研究區(qū)大面積土地仍直接裸露，表層土顆粒逐漸呈現(xiàn)為沙化的趨勢，土地資源受損。研究區(qū)域內(nèi)裸露平緩區(qū)、棄土場、裸露邊坡壓占地面積約9 809m2；露采場、裸露邊坡、礦山公路等挖損土地44 924 m2，邊坡開挖高度3～50.5 m，土地?fù)p毀比較嚴(yán)重。

3.4 水土污染

研究區(qū)實(shí)施開采活動(dòng)后礦區(qū)裸露，土地呈現(xiàn)為荒蕪狀態(tài)，溝壑縱橫，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)平衡破壞程度較大。研究小組通過綜合性分析發(fā)現(xiàn)，堆積區(qū)域內(nèi)表層土壤呈酸性，尤其是隨著該區(qū)域內(nèi)深度的增加，其酸性數(shù)值越低，表明研究區(qū)水土污染呈現(xiàn)為輕度污染。

4 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)

研究區(qū)處于自然保護(hù)區(qū)域內(nèi)，并無旅游景區(qū)，也無重要水源地等，整體處于較低的丘陵地區(qū)內(nèi)，地貌種類較為單一。稀土礦開采過程中，研究區(qū)始終處于最低侵蝕基準(zhǔn)面上，對(duì)含水層產(chǎn)生的損壞程度較輕。研究區(qū)周圍并無斷裂構(gòu)造分布呈現(xiàn)，礦山母巖屬于花崗巖，風(fēng)化層自身厚度較小。

研究區(qū)存在的地質(zhì)環(huán)境問題較多。礦床圍巖巖體結(jié)構(gòu)以薄到厚層狀結(jié)構(gòu)為主，軟弱結(jié)構(gòu)面、不良工程地質(zhì)層發(fā)育中等，存在飽水軟弱巖層和含水砂層，殘坡積層、基巖風(fēng)化破碎帶厚度5～10 m，穩(wěn)固性較差，采場邊坡巖石風(fēng)化較破碎，邊坡存在外傾軟弱結(jié)構(gòu)面或危巖，局部可能產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)。

礦床圍巖巖層產(chǎn)狀變化較大，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，切割礦層（體）圍巖、覆巖和含水層（帶），導(dǎo)水性差，對(duì)采場充水影響較大，復(fù)雜程度為中等，礦山生態(tài)影響評(píng)估為二級(jí)。

4.1 崩塌、滑坡

原有堆浸采礦產(chǎn)生的堆積邊坡高陡，主要由自身結(jié)構(gòu)較為松散的砂質(zhì)黏性土堆積而形成。堆積邊坡高陡易受雨水沖刷從而形成坡面沖溝，其中高陡或匯水區(qū)易發(fā)生崩滑現(xiàn)象。研究小組選取了3 條典型的剖面，并對(duì)其穩(wěn)定性展開定量分析，發(fā)現(xiàn)其剖面方向與邊坡傾向基本保持統(tǒng)一。經(jīng)定量分析，在自重和暴雨條件下，邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.992～1.232，呈不穩(wěn)定至穩(wěn)定狀態(tài)。降雨過后，研究區(qū)沿途局部小型崩滑現(xiàn)象較多，而且主要發(fā)生于堆積區(qū)。研究小組分析認(rèn)為，研究區(qū)經(jīng)10 余年停采，裸露邊坡總體已趨于穩(wěn)定，而且研究區(qū)距居民居住及活動(dòng)區(qū)較遠(yuǎn)，滑坡、崩塌規(guī)模較小，少有人在礦區(qū)附近活動(dòng)，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性較小。

4.2 泥石流

研究小組按照研究區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)及泥石流易發(fā)評(píng)估因子進(jìn)行評(píng)分，最終結(jié)合其實(shí)際獲取數(shù)值進(jìn)行判定，研究區(qū)露采邊坡自身具有較佳的穩(wěn)定性，堆積區(qū)域內(nèi)邊坡穩(wěn)定性不佳，仍存在發(fā)生滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。研究區(qū)內(nèi)溝谷泥石流易發(fā)程度屬于中等發(fā)育，長時(shí)間受強(qiáng)降水作用下，誘發(fā)溝谷泥石流風(fēng)險(xiǎn)較高，威脅下游居民生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.3 地形地貌景觀破壞評(píng)價(jià)

研究區(qū)露天采場對(duì)自然景觀破壞較為嚴(yán)重，其范圍內(nèi)地表被開挖損毀，破壞土地類型主要為林地及采礦用地。地表實(shí)際植被多數(shù)已不存在，基礎(chǔ)巖石裸露，其中部分區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)為高陡邊坡，微地形實(shí)際破壞程度較高；堆積區(qū)、淤積區(qū)植被不發(fā)育。礦山開采對(duì)研究區(qū)自然景觀的影響程度總體為嚴(yán)重。

4.4 土地?fù)p毀評(píng)價(jià)

研究區(qū)內(nèi)部較大面積土地直接裸露，表層土顆粒逐漸呈現(xiàn)為沙化，整個(gè)土地資源受損嚴(yán)重。堆積區(qū)、淤積區(qū)、裸露平緩區(qū)壓占土地面積約20 049.70 m2；露采場、露采坑、裸露邊坡、礦山公路等挖損土地27 232.3 m2，邊坡開挖高度3～14.2m。按土地利用現(xiàn)狀分類，破壞喬木林地面積1 435 m2，采礦用地面積45 829 m2，溝渠面積18 m2，土地?fù)p毀嚴(yán)重。

5 生態(tài)環(huán)境問題治理策略

5.1 植被恢復(fù)和綠化工程

為確保植被實(shí)際成活率，建議引入本土耐酸性、耐旱植被并做好搭配工作，針對(duì)平臺(tái)或地勢較為平坦的區(qū)域，建議以喬灌木綠化為核心，播散混合草灌種子；堆積邊坡主要選取覆蓋復(fù)合生物毯護(hù)坡復(fù)綠；對(duì)放坡的露采邊坡建議選取覆土+復(fù)合生物毯護(hù)坡綠化；對(duì)無放坡空間的高陡露采邊坡，應(yīng)在進(jìn)行坡面修整后掛網(wǎng)噴播復(fù)綠。

5.2 泥石流防治

建議選取截排、綠化、排導(dǎo)和攔擋支護(hù)等措施，最大限度地降低泥石流威脅。在物源區(qū)上游修筑截排水溝，減輕山區(qū)地表水匯集后對(duì)裸露區(qū)，特別是松散堆積區(qū)的沖刷；通過地形整治、土壤改良、植被重建等措施，恢復(fù)裸露區(qū)植被，增強(qiáng)裸露區(qū)抗沖刷能力，有效降低水土流失，減少泥石流物質(zhì)實(shí)際來源；結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際狀況，合理布設(shè)截排水、沉砂池和消能池等基礎(chǔ)設(shè)施，確保水土分離，做好中下游排導(dǎo)、疏通溝道，在溝谷急灣或?qū)挾茸冋幮藿ㄋ倭魍ǖ溃铀俚乇硭艑?dǎo)；對(duì)沿途溝道邊坡進(jìn)行壓實(shí)、綠化、提升其自身抗滑性能，以免產(chǎn)生塌方；沿淤積區(qū)布設(shè)橫向谷坊壩。

5.3 加強(qiáng)監(jiān)測工作

選用先進(jìn)的信息監(jiān)測技術(shù)，對(duì)研究區(qū)堆積區(qū)及下游淤積區(qū)域內(nèi)地表水總氮、重金屬進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測。針對(duì)地表水總氮量超出限制的問題，應(yīng)積極調(diào)查其形成因素，遵循節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理的方針，結(jié)合其污染特征，實(shí)施點(diǎn)源和面源污染防治策略，如修復(fù)岸帶植被緩沖帶、凈化庫灣營養(yǎng)化水體等；對(duì)重金屬的污染物可通過化學(xué)、工程、生物、農(nóng)業(yè)等多種途徑進(jìn)行治理。

6 結(jié)語

研究小組通過選用資料收集分析、野外調(diào)查、水土測試和工程鉆探等勘查手段和方法，對(duì)某稀土礦山地質(zhì)環(huán)境展開研究和分析，掌握不同區(qū)塊內(nèi)存在的地質(zhì)環(huán)境問題及潛在危害，深究其成因，提出相應(yīng)的解決方法和策略，為廢棄稀土礦山生態(tài)修復(fù)探索一條技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的道路。