安徽南陵县古铜矿采冶遗址地质环境研究及启示.pdf

安徽南陵县古铜矿采冶遗址地质环境研究及启示 第六图书馆 古铜矿 采冶遗址 地质环境 环境保护中国地质孙凤贤安徽地矿局第二水文地质工程地质队1998第六图书馆 第六图书馆 遥 纾 ， 磁 中国地质 1 9 9 8 年第 8 期 ， 7 ， f 一、 安徽南陵古铜矿采冶 i 遗址的基本概况 I I 安徽南 陵古铜 矿采冶遗 l 址， 位于长江南岸的沿江丘陵 I 区， 是我国古代重要的铜的采 1 l 掘地及冶炼地， 由于其优越的 J 『 地理位置， 其采掘、 冶炼规模都 l J 比较大 相对于古代而言 。 0 l 南陵在周代为吴越之地 I 『 这从正在发掘的牯牛铺吴国 I 地 质口 环孙 凤 境贤 l 都城遗址得到佐证 ， 是吴国的 l l 政治、 经济、 文化中心； 秦汉时 I 归丹阳都 ， 是史书所载“ 吴越之 1 金 铜 ” 和“ 丹阳铜” 的重要产 1 1 地。南宋知县郭晓在上书朝庭 1 申免工山坑冶札子 中也证实 J 这一点 “ 自 南朝及唐， 南陵号l 『 为坑冶之地” 。 I l 南陵古铜矿采冶遗址， 目f l 前共发现4 4 处， 古炼渣储量在 c 百万吨以上， 分布范围达 4 0 0{ I 平方公里， 年代在西周 碳十四l 测定年代在 2 7 2 5 年、 1 1 5 年 I l 至北宋。同时发掘到极珍贵的 1 I 冰铜锭 C u S F e S 1 0 余块， 采 1 J 煤井 2 处 先秦 ， 从而表明， 南 l l 陵是我国发现最早、 规模最大 f 的古采冶锕遗址群， 也是我国 l l 最早使用硫化矿冶铜 ， 用煤作 I e 工业燃料技术的先驱， 它对研 j I 究我国古代矿业开发史与冶金 l J 史具有十分重要的学术价值 j 二、 南陵古铜矿采冶遗址 1 I 的地质环境 『 i 1 ．南陵铜矿产 出地质环境 I I 古铜矿采冶遗址位于丫山 『 i 背斜的轴部及北西翼， 矿体一 【 I 般产在泥盆系五通组与二叠系 l 檀霞组间的断裂带及灰岩 石 炭系黄龙组、 船山组， 二叠系南 陵湖组 与岩体接触带的矽卡 岩 内。矿体多呈透镜状、 似层 状、 脉状、 产状多受接触 带控 制， 倾角为 2 0 7 0 ， 分布长 4 0 0 ～ 1 0 0 0米不等， 厚度在 1 ～3 6 米。 主矿体的上部， 矽卡岩中多 伴生众多的透镜状和脉状的小 矿体 ， 其长度和厚度均不是很 大 矿物以黄铜矿、 黄铁矿等 为主 ； 铜的含量为 0 ． 4 ～1 ． 2 ； 有害组分含量 硫 2 ～5 ， 铁 1 O ～3 0 ％， 氟 0 ． O 4 ～O ． 0 8 ； 砷 0 ． 0 0 7～ 0 ． O 2 ％， 锌 0 ． 0 3 1～ 0 ． 2 2 。 南 陵 的 丫山、 绿岭、 戴镇 江术 冲 、 工山 塌里术 等一 线， 均分布有矽卡岩型的铜矿 和矿化点， 而且这些铜矿点的 浅部 ， 均易于古人开采， 其开采 深 度在 O ～4 O米 。 2 ．采煤区的地质环境 二叠系龙潭组， 走向 4 O ～ 4 5 。 ， 为粉质泥砂岩、 页岩或煤组 成， 煤层厚 0 ． 6 ～0 ． 7 米， 为无 烟煤一贫煤， 煤层分布稳定， 地 表出露， 易于开采 3 ．冶炼区的地质环境 冶炼遗址 ， 其特点是 山上 采矿 山下冶炼， 并且围绕着铜 矿点形成几个相对集中的采冶 中心。冶炼遗址一般位于山坡 上和低丘地形上， 冶炼处均为 第四系的洪坡积产物， 即网纹 红土和 网纹黏土砾石层 厚 2 ～ l O 米 。 这些网纹红土就成为修 * * _ ～ * * * ～ ■ ■* _， 研 究 及 启 示 安徽南陵县古铜矿采冶遗址 ～ * * _ ■ ■* - * ～ _ 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 总第 Z 5 5 期 中国地质 保护地质环境 造炼炉、 建房的主要材料， 如江 术冲遗址的炉基、 炉缸、 炉身主 要材 料 为 阿纹 红 土； 残 房一夹 骨泥墙也 为红色土块 。这 一地 质环境为前人就地取材修建房 舍、 构筑炼炉提供了条件。 三、 古铜矿采冶遗址对古 今地质环境之影响 南陵古铜矿的采冶， 由于 受当时生产力及生产水平的限 制， 对环境造成严重的影响， 这 也是南陵采冶铜在宋时“ 申具 朝庭， 即行往罢 南陵县志 艺 文志 。 ” 的主要原因之一 。 1 ．对古代地质环境 的影响 ①古铜矿采冶对环境的影 响 其一 ， 对周 围环境中植被 的影响， 由于土法炼铜向天空 大量排放二氧化硫， 导致对植 被的破坏， 如树木 吸收二氧化 硫后， 会迅速氧化为硫酸盐， 使 植物叶片中硫含量逐步增高， 当其吸收速 率太 于氧化速率 时， 即吸收的有害物质超过植 物 自身的耐受程度时 当代研 究成果表明 二氧化硫的浓度 为 1 5 p p m时， 人能闻到气味； 而敏感植物在 0 ， 3 p p m时， 就会 产生肉眼可见的受害“ 病症” ， 叶片上便出现形状和色泽不同 的伤斑 严重者导致其死亡 ， 从 而造成森林植被的毁坏。 其二， 是对水土的污染， 其 含硫量高的炉渣、 大气、 矿渣也 同时造成对水土的污染， 这里 的网纹红土均属酸性土壤， 硫 及一些 有害组分 的进一步界 入， 无疑会破坏原土壤的结物， 使土壤更易产生流失 同时也 更易加剧土壤的酸性化强度， 使植物难以生存。而对水质的 污染 ． 则更为突出 ， 即雨水通过 含有害组分较高的炼渣， 溶滤 其 中的一些组分， 使地下水水 质发生变化， 如铁、 银、 氟、 砷及 矿化度， 硫酸根含量较高， 特别 是对于炼渣埋藏较深， 且位于 地下水位以下的地段 ， 其地下 水不能饮用， 危害更大。 古代铜矿采冶遗址造成对 大气、 土壤、 水的污染， 其在 南 陵县志 ．宋 郭蛲 中可得到 间接证实 “ 去年夏秋亢旱， 官 民虔祷， 虽小雨随庄， 未免终 旱， 止缘庙后创兴铁冶， 凿断山 谷． 耗 泄气脉， 以其凿地 数百 丈， 销阳毛之精， 地藏空虚， 不 能古气出云。 ” 当时， 古人 由于 受科学技术水平的限制， 不能 正确的解释大气、 水、 土污染所 造成的危害， 但己清楚地认识 到之一采冶活动， 影响到 自然 环境的恶化 大气环境的恶化 ， 造成局部气候条件的变化 ， 即 耗泄气脉； 作坏风水等。 这一破坏痕迹我们今天仍 可观察到， 即冶炼遗址地区基 本 上为不毛 之地 ， 当地 百姓也 称这些地区为 “ 连蚂蚁都不生 长” ， 这虽有夸大之词， 确也反 映了这一地区因古代冶炼所造 成的污染危害。 ②采冶活动造成的水土流 失 南陵古铜矿采冶过程中所 造成的水土流失， 也是 比较严 重的。 从当时的生产环境来看， 先秦时冶炼 围绕着矿点进行， 这说明此区当时人烟稀少， 森 林 茂密， 如 南陵县志 艺文 志 载 “ 人迹不到之处” ； “ 聚集 亡命” 等， 而直到秦汉以后， 其 采冶活动的活动范围才逐步扩 大， 而这些活动范围扩大的后 果是矗} 地质环境的破坏加剧。 首先是因为采掘煤矿、 铜矿及 建筑冶炼基地对林术的垦伐。 其次是人类活动过程中， 因生 活所需对林木的砍伐。其三是 因污染所造成 的树木死亡及限 制了林木的生长发育。这三种 作用的结果， 造成冶炼、 开采区 森林植被的破坏， 使岩土直接 裸露地表， 经雨水冲刷， 产生严 重的水土流失， 水土流失的程 度． 南陵县志 ．宋 郭蛲 中 也有记载 “ 斩伐树木， 犯 冒时 禁， 水旱之灾， 未有不由此也。 ” “ 伐两山之木， 供薪炭。 ” 等。 森林植被的破坏 ， 导致水旱灾 害、 水土流失加剧。 ③矿渣、 炼渣满地， 矿山环 境极其恶劣 古铜矿采冶遗址的矿渣、 废石堆积到处可见， 在 3 ～4 平 方公里范围内， 8处冶炼场， 仅 炼渣就达 5 O万吨以上 其中塌 里木炼渣堆积深度达 8米之 多 ； 大元岭地区的刘家井、 西 边冲等治炼场， 炼渣量在 1 O万 吨以上； 大里张、 小钱村等， 炼 渣分布面积有数万平方米 因 埋于地下， 渣量不清。矿石、 炼 一 2g 一 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 保护地质环境 中国地质 1 9 9 8 年第 8 期 渣等的大面积分布， 造成采冶 区的环境极差， 同时， 也为区内 严重的水土流失创造了条件。 2 ．南陵古铜矿采冶对当代 地质环境影响 1 对当代采矿环境的影 响 古铜 矿采 冶， 限于 当时 的 生产水平， 其采掘深度多在 O ～ 4 】 米 ， 个别达 4 2米 。由于大范 围开采形成众 多的古矿井 老窿， 其中有的有支撑， 有的无 支撑。在沙滩角样山的一处唐 宋采矿井， 由竖井、 斜井、 井巷 连结若干个采场， 采掘深度 4 2 米， 无任何支撑； 在戴腰 山北 坡， 还有一处大规模开采铜矿 集中开采 后形成的采空区。 这些采空区及老窿， 分布极多， 局部尚十分密集， 它们有的被 淤塞， 有的已积水 没淤塞 。 它 们的存在， 常导致矿山地质灾 害的发生， 危及正常的矿业生 产秩序 。 ①矿坑突水 由于古人均开采浅部矿 床， 而现代则以开采深部为主， 因此开采过程中， 因放炮或遇 到断裂时， 则易沟通老窿， 产生 矿坑 突水而造 成淹矿 事故 ， 这 种灾害在此区时有发生 因这 一 地区也是现南陵县重点的采 矿 区段 。 ②崩塌灾害 这主要是因为现代采坑在 挖 掘过程 中， 挖掘至被 淤塞 的 古矿井底部， 即现代矿井的顶 部 与古矿 井 沟通 ， 造成 突发性 一 3 O 一 崩塌事故 淤塞的矿石、 矿渣瞬 间垮塌； 而采空区或无支撑区， 这种作用更甚 ， 这种灾害多使 井巷堵塞， 使人员安全受到威 胁， 如大工 山铜矿 ， 1 9 9 4 1 9 9 5 年两次发生崩塌灾害， 均属此 种情况。而 目前这种灾害的潜 在威胁仍然十分严重。 2 严重的水土流失 古铜矿采冶遗址区植被极 差。 如江木冲遗址， 除少部分有 土壤覆盖外， 大部分则为这些 炼渣堆积裸露； 或原岩土裸露， 故每逢暴雨， 就产生强烈冲蚀， 使地表常暴露有冶铜遗址和遗 物 水土流失造成的破坏 日趋 严重 ； 塌 里牧遗址 ， 只有先秦的 遗址被土壤覆盖， 种植部分季 节性作物， 秦汉以后遗址则 因 水土流失的破坏， 全部裸露地 表。 遗址区的水土流失， 已引起 有关部 门的高度重视， 并积极 提 出 在这些 区域 内植速生苗 、 花旗松、 铜草等喜铜类的植被， 并力求形成“ 林带保护圈” ， 达 到保水固土及保护地下遗址的 双重 目的。 四、 南陵古铜矿采冶遗址 区地质环境问题给我们的启示 1 ．注意地质环境的保护 ①矿业开发过程 中， 须加 强地质环境的保护工作， 即在 保护地质环境的前提条件下， 进行矿产资源的开发 而对 已 产生的矿山地质环境问题， 须 进行 积极地 治理 ， 使其恢 复矿 山良好的生态环境 。 ②建立矿山档案资料， 如 矿床开 发情况， ； 井巷分布情 况； 灾害发生情况及处理情况 等， 为后人的持续矿业开发， 及 维护矿区良好的生态环境， 留 下必要的数据资料。 ⑧要特别重视矿区的水土 流失问题， 加强治理。 ④矿产资源的开发， 必须 有序进行 ， 不能盲 目开发 。 作 为 古人， 由于受生产力水平的限 制 ， 只采 富矿段 、 易采 段 ， 造成 矿山环境的恶化尚可理解， 而 我们应借鉴这一经验教训， 不 能再犯类似的错误 。 2 ．南陵古铜矿 采冶遗址的 价值 南陵 古铜 矿 采 冶遗址 ， 已 列为国家重点文物保护单位。 它在我 国古代冶金史上， 青铜 文化史上都有很高 的科学价 值， 这不仅因为其规模大， 而且 又是最早 使用硫 化矿冶铜 、 最 早使用煤作工业燃料的先驱， 所以其科考价值、 旅游观光价 值都是很高的， 特别是做为青 少年科学教育基地更是十分难 得的 另外， 这一遗址对研究古 代地质环境的变化规律， 指导 现代地质环境的研究也很有价 值， 特别是对于大量的炼渣分 布区， 地下水的水质、 土壤的化 学组分是否与周边地区存在差 异性， 存在差异的主要成份， 这 些成份的主要含量等等 ， 对指 导现代地质环境的保护工作是 十分有意义的。 安徽地矿局第 二水文地质工程地质队 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆