青藏高原矿产资源开发与地质环境保护协调发展的对策探讨.pdf

第 24卷 第 2期干 旱 区 资 源 与 环 境Vo.l 24 No . 2 2010年 2月Journal ofArid Land Resources and EnvironmentFeb. 2010 文章编号 1003- 7578 2010 02- 069- 05 青藏高原矿产资源开发与地质环境保护 协调发展的对策探讨 * 王旭 1 , 2, 周爱国1 , 2, 甘义群1, 2, 张溪1 , 2, 张俊3 1 . 中国地质大学环境学院, 武汉 430074 ;2 . 中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室, 武汉 430074 ; 3. 西安地质调查中心, 西安 710054 提 要 青藏高原矿产资源丰富, 但其脆弱的地质环境制约着矿产资源的开发。为了促进青藏高原矿产 资源合理开发利用和地质环境的保护, 实现资源开发与环境保护协调和区域的可持续发展, 需要进行青藏高原 矿产资源开发与地质环境保护协调发展的对策探讨。青藏高原具有矿产资源丰富、 开发利用程度低和开发利 用潜力大的现状特点, 因矿产资源开发产生占用和破坏土地资源、 造成水均衡破坏与水污染、 诱发的地质灾害 等环境问题, 对地质环境造成了不同程度的负面影响, 提出了矿产资源开发与地质环境协调发展的保护对策。 关键词 青藏高原; 矿产资源开发; 地质环境保护; 对策 中图分类号 TD8 文献标识码 A 青藏高原北起昆仑山、 阿尔金山与祁连山一线, 南达喜马拉雅山, 东临龙门山、 锦屏山, 西抵帕米尔高 原。其具有海拔高、 面积大、 地质年代轻, 自然环境独特的特点。大型矿床的发现, 青藏铁路的贯通, 不仅 有利于矿产资源和能源的开发和运输, 同时也奠定了青藏高原作为我国未来的矿产资源和能源的接续基 地和战略资源储备区的基础。但青藏高原矿产资源大部分分布在高寒高海拔地区, 地质环境十分脆弱, 资 源的开发不可避免地伴随着环境的破坏和污染, 地质环境一旦破坏则难以恢复。因此, 在青藏高原矿产资 源开发过程中协调好资源开发与环境保护的关系显得尤为重要。 以往对青藏高原的研究主要集中在青藏高原隆起过程及其环境效应以及气候变化和地质演化对自然 生态环境的影响 [ 1- 4]、 青藏高原地质矿产调查与评价[ 5]、 青藏铁路对沿线冻土层的环境影响等方面, 涉及 到整个青藏高原资源开发对地质环境影响并提出相应对策的研究很少, 如折书群 [ 6] 通过分析西藏玉龙铜 矿开发对区域水环境的影响, 提出了玉龙铜矿开发过程中的几点防污染扩散建议, 李昆仲 [ 7] 等论述了矿 业开发在西藏国民经济中的重要作用, 以及矿业开发存在的主要地质环境问题, 并对这些问题提出了相应 的防治措施和建议。该文试图通过对青藏高原矿产资源开发诱发的地质环境问题和矿产资源开发对地质 环境影响的总结, 提出矿产资源开发与地质环境协调发展的保护对策。 1 青藏高原矿产资源概况 1 . 1 矿产资源丰富 青藏高原地域辽阔, 地处特提斯 - 喜马拉雅成矿区域, 地质构造复杂, 成矿作用强烈, 是世界找矿潜力 最好的地区之一。该区矿产资源十分丰富, 矿种比较齐全, 尤其是有色金属矿产资源极为丰富。国土资源 大调查以来, 已初步确定冈底斯 - 念青唐古拉、 班公湖 - 怒江、 西南三江、 东昆仑、 柴北缘、 祁连构造成矿带 等 6个重要成矿带资源潜力最大, 并确定了 22个重点勘查规范区, 面积约 192万 km 2。柴达木盆地的金 属和非金属矿产资源都比较丰富, 其中以钾盐、 铅锌、 石棉、 石油和天然气等最有价值。在青海察尔汗盐湖 目前已建成我国最大的钾肥生产基地。 *收稿日期 2008- 12- 17。 基金项目 国土资源大调查专项 “青藏高原资源开发的环境承载力评价方法与综合研究 “ No. 1212010818093资助。 作者简介 王旭,博士研究生, 研究方向为资源与环境遥感、 环境评价。Emai ljorrywangxu hot mai. l com 1 . 2 矿产资源开发利用程度低 青藏高原矿产资源开发利用程度较低, 一是由于自然条件恶劣, 交通不便, 工业基础较薄弱, 以粗放型 开发为主, 即使是优势矿产资源, 也仅限于采掘和选矿。另一方面为可设计规划利用储量及暂难利用储量 所占比重很大 [ 8], 表现在矿产资源保有储量多, 但贫矿多、 富矿少, 且共生、 伴生矿床多, 单一矿床少, 选矿 难度大。如铜矿, 平均矿产品位只有 1. 87 , 远远低于智利、 赞比亚等世界主要产铜国家。单一型铜矿只 占 27 . 1 , 而综合型的共伴生铜矿占了 72 . 8 , 以共伴生矿形式的汞、 锑、 钼的资源储量分别占到各资源 总资源储量的 20 - 30 [ 9]。 1 . 3 矿产资源开发利用潜力大 青藏高原矿产资源潜力巨大, 具有寻找国家紧缺矿产和大型超大型矿床的地质条件, 可成为我国重要 的矿产基地。青藏高原的铜、 铬铁、 铅、 锌、 金、 银、 盐湖矿产 硼、 锂 、 地热、 矿泉水为优势矿产, 具有潜在 优势的矿产有锑、 钼、 稀有金属 铷、 铯、 锶 、 钾盐以及水泥用灰岩、 花岗石等建筑非金属矿产。国家紧缺 矿产铬铁矿床, 已查明矿床资源储量 519 . 6万 , t 保有 364 . 5万 ,t 矿石品位富, 多为冶金级矿石。玉龙斑岩 铜矿带内, 已查明矿产资源储量 906 . 05万 , t 有大型矿床 4处、 中型矿产 1处, 且位于川藏公路两侧, 交通 条件较好 [ 9]。 青藏铁路横跨班 - 怒成矿带、 冈底斯 - 念青唐古拉成矿带, 青藏铁路通车后, 由于运费的大大降低, 运 输能力的显著提高, 与内地经济联系的加强, 将极大地刺激该区矿业发展。 2 矿产资源开发诱发的地质环境问题 近些年来, 由于自然和人类的影响, 尤其是资源开发速度的加快, 青藏高原地区出现了一系列极为严重 的地质环境问题。这主要是由于受自然条件和技术水平的限制, 由于该地区位于高寒地区, 地质环境十分脆 弱, 而且企业大多采取粗放型,掠夺式资源开发模式, 资源浪费十分严重, 采富弃贫、 单一开采、 乱采滥挖, 导 致环境破坏和污染。特别是矿产资源在开发过程中对地表和地下的剧烈扰动,诱发了多种地质环境问题。 2 . 1 占用和破坏土地资源 矿产资源开发对土地的破坏, 主要表现为挖损、 占压等方面。青藏高原主要土地利用类型为山地, 矿 山开采产生的大量的地表剥离和土、 石的堆放要占用大面积的土地。青藏高原矿业开发比较滞后, 矿山企 业较少, 据不完全统计, 只有 253个矿山企业, 由于露采矿山较多, 特别是砂金矿的开采, 占压和破坏了大 量土地面积。如藏东昌都地区共有矿山企业 8个, 其中大型矿山 1个 玉龙铜矿 , 中型矿山 2个, 小型矿 山 5个, 主要开采铜、 铅锌、 锡、 煤、 砂金矿产。 8个矿山共占用破坏土地面积 239 . 87h m 2, 其中采场占用面 积为 89 . 23hm 2, 矿山废碴 35堆占用土地面积 150. 64hm2, 对地质环境造成了严重的破坏 。 2 . 2 造成水均衡破坏与水污染 矿山水环境由矿区地表水和地下水构成, 矿山开采过程中的疏干排水, 使得地下水位降低, 容易破坏 矿区的水均衡。矿区水污染问题普遍存在, 对水体的污染主要来自选矿坑水、 选矿尾水、 生活污水的排放、 大气污染物降落以及大气降水淋滤废石堆产生有毒化合物进入水体等。如羊八井地热田海拔 4000m以 上, 该区断裂发育, 废水、 有害气体等污染物容易随着断裂破碎带进入地下水, 羊八井局部地区水质还存在 砷污染现象。 2 . 3 矿山开采引发地质灾害 采矿过程中, 地下开采导致地下采空、 排水疏干使得地下水位降低以及剥离废弃物、 废石碴、 尾矿的大 量排放等易引发地质灾害的发生。 2 . 3 . 1 采空区地面塌陷 固体矿产被采出后, 开采区域周围岩体的原始地应力平衡遭到破坏, 随着采空区范围的增大, 地应力 重新分布导致顶板塌落或沉陷是井工开采较普遍存在的地质环境问题。据调查, 西藏自治区矿山开采形 成的地面塌陷多为冒落式塌陷, 常形成于顶板为坚硬岩石的采空区, 当采空区顶板岩层达到极限单向抗压 强度时, 则发生断裂而冒落塌陷, 因而具有突发性, 并伴随塌陷地震, 往往造成巨大的人员伤亡和财产损 失, 主要分布在罗布莎铬铁矿、 朗县铬铁矿、 林周铁矿等矿区 [ 7]。 70 干 旱 区 资 源 与 环 境第 24卷 西南地区不同类型矿产开发环境地质研究报告 2 . 3 . 2 地裂缝 地裂缝是由矿山地下采空、 排水疏干或过量开采地下水引起地面沉降过程中的岩土体变形开裂而成。 据调查, 地裂缝灾害主要分布在罗布莎铬铁矿区和朗县铬铁矿, 前者有 10条, 后者有 5条,长 3m 20 m, 宽 0 . 1m 0 . 5 m, 深 0 . 4 m 1 . 0m, 形态上宽下窄, 呈 “V“字形, 或漏斗形, 其成因与采空区塌陷拉张应力有关。 2 . 3 . 3 崩塌 地下采空、 地面及边坡开挖导致边坡失稳, 破坏了山体斜坡稳定, 易导致崩塌灾害的发生。我国在采 掘矿产资源活动中出现崩塌的例子很多, 有露天采矿场边坡崩塌, 也有地下采矿形成采空区引发地表崩 塌。不适当的堆碴、 弃碴、 填土, 如果处于可能产生崩塌的地段, 等于给可能的崩塌体增加了荷载, 从而破 坏了坡体稳定, 诱发坡体崩塌。同时, 剥采也会产生新的临空面, 加之爆破产生的震动和松动效应, 增大崩 塌致灾的可能性。据调查, 西藏自治区崩塌大多与采矿有直接关系, 均为基岩崩塌, 这些崩塌规模不很大, 造成崩塌的矿山有西藏罗布莎铬铁矿区、 马查拉煤矿区、 羊八井高岭土矿区。 2 . 3 . 4 泥石流 开采初期, 修建矿山道路等基础设施的建设产生的弃土场一般顺斜坡坡面弃下, 矿产开发过程中造成 大量开挖的剥离废弃物、 废石碴、 尾矿废弃土石等松散物一般堆积于低洼地或沟谷之中, 这样形成的未经 处理的斜坡在雨水的作用下容易坍滑造成大规模的水土流失, 在暴雨时还可能形成泥石流。一旦爆发大 规模泥石流对矿山、 下游村庄、 生态环境等均会造成严重危害。如区内贡觉县玛曲河一带的砂金矿, 开矿 废碴沿河堆放, 形成一个个小丘, 采矿又形成众多深坑, 对草场破坏较大, 遇强降雨造成水土流失, 汛期易 诱发泥石流地质灾害。 2 . 3 . 5 尾矿库溃坝 青藏高原已经开采的金属矿山中, 大多数尾矿库依沟谷地形围坝而建, 或沿沟谷河道边砌坝而筑。尾 矿库的高度远远超出设计库容, 坝体承受巨大的压力, 若不能及时排查隐患并加固坝体, 在暴雨季节如若 溃坝, 尾矿和沉淀池内泥水和尾矿碴俱下, 下游水体受到严重的污染, 同时还将造成巨大的泥石流灾害。 根据调查, 林周县某矿的尾矿库建在澎波曲边, 尾矿坝不坚固, 一旦溃坝, 尾砂和废水将流入澎波曲污染水 体, 且大量固体物质冲至澎波曲和拉萨河汇合处, 占用部分河道。 3 矿产开发与地质环境协调发展的保护对策 青藏高原生态地质环境遥感调查与监测研究结果表明, 近 30年来青藏高原冰川雪线退缩、 湿地萎缩、 荒漠化加重、 高原湖泊面积萎缩、 水量急剧减少, 高原生态环境整体趋向恶化。这种趋向对我国及周边地 区乃至全球的经济、 社会发展影响深远, 保护青藏高原的生态环境刻不容缓。而我国正处于经济飞速发展 期, 工业原料需要大量的矿产资源。我国的现实国情决定我们不能走 “先污染, 后治理 “的路子, 但是我们 同样不能脱离现实走 “先保护, 后发展 “的道路。因此, 资源开发与环境保护不可偏废, 使环境问题在发展 过程中得到控制是我们最基本也是最现实的选择。这就需要我们避开以前先开发后治理的开矿老路, 不 仅要做好 “在开发中保护, 在保护中开发 “的工作, 而且从预防的角度来说, 在开发前就要做好资源开发对 环境的影响机制研究和矿产资源开发的环境承载力研究, 这样才能做到对大自然有节制的索取, 采取合理 开发和有效利用, 做到人与自然和谐相处。 通过收集资料、 遥感解译、 野外调查、 取样测试等技术手段, 查清已采矿区的矿产资源类型、 开采方式、 历史、 强度等, 分析环境的演化过程, 查明不同环境背景下资源开发对环境的影响机制。然后全面归纳出 影响、 制约矿产资源开发的环境要素和相关因子, 选好数学模型分别建立不同类型背景条件和不同空间尺 度的评价方法。最后进行示范工程研究, 开展矿区产业布局的场地适宜性评价与功能区划。研究思路见 图 1, 应重点开展的研究如下。 3 . 1 青藏高原资源开发对地质环境的影响机制研究 青藏高原资源开发和地质环境的相互作用机制主要表现在两方面 一是资源开发活动对地质环境的影 响, 特别是其负面影响所引发的地质环境问题, 如资源毁损、 地质灾害、 环境污染问题; 另一个是地质环境对 71 第 2期王 旭等 青藏高原矿产资源开发与地质环境保护协调发展的对策探讨 西藏自治区工布江达县地质灾害调查与区划报告 西藏自治区工布江达县地质灾害调查与区划报告 图 1 矿产开发与地质环境协调发展的保护对策研究思路图 F ig . 1 Study path way of the har monize development ofm ineral resources exploration and the geo- environment protection counter measures 资源开发活动的制约作用, 包括原生地 质环境和次生地质环境问题的制约。通 过野外调查和资料分析, 在查清楚资源 类型和地质环境背景情况下, 对地质环 境进行分类与区划。利用多时相的遥感 数据, 结合资源开发的开采历史、 开采方 式与强度以及所产生的地质环境问题, 对比分析矿区在资源开发前后的变化, 揭示出资源开发过程中地质环境的演化 规律与机制。通过地质环境的演化历 程, 调查和分析清楚其可能的影响方式、 危害程度后, 建立起两者间的相互关系, 为资源开发对地质环境的适宜性评价研 究奠定基础。 3 . 2 矿产资源开发地区的环境承载力 研究 以青藏高原资源开发对环境的影响机制为基础, 选取科学合理的评价指标, 划分各指标的分级标准; 以环境保护规划为制约, 确定环境对资源开发活动的承载力阈值, 从而确定矿产资源开发的强度。为了适 应不同空间尺度上资源开发的环境评价需要, 进行矿产资源的有序开发, 在摸清现在已知的矿产资源家底 后, 构建不同尺度、 不同类型评价的指标体系。整个评价工作分成如下三个层次 第一层次为重点勘查规 划区资源开发的环境敏感性评价; 第二层次为重要资源接续基地资源开发的环境适宜性评价; 第三层次为 大型矿山产业布局的场地地质环境适宜性评价。对市场需求大的优势矿产资源, 确定矿产资源重点勘查 规划区并进行资源开发的环境敏感性评价, 得到禁止开发区、 限制开发区和允许开采区。然后根据第一层 次评价进行资源开发的环境适宜性评价, 评价结果划定为适宜区、 较适宜区、 较不适宜区和不适宜区, 为重 要的资源接续基地的选取提供依据。最后进行资源开发的场地地质环境适宜性评价, 评价结果划定为适 宜区、 较适宜区、 较不适宜区和不适宜区, 可作为大型矿山进行产业布局的地质环境依据。 三种不同层次上的侧重点不同, 但三个层次之间具有很强的连续性, 第一个层次第二层次必须基于第 一层次开展, 第三层次必须基于第二层次开展, 而以上不同层次具体评价工作的开展以建立的相应评价方 法体系为基础和前提。为了保护现有的环境资源, 实现青藏地区社会经济的可持续发展, 必须将资源开发 对环境的影响控制在其承载力范围内, 对某些环境承载力较低的地区进行避让或限制开发, 在环境承载力 较高的地区, 也必须在科学评价的基础上进行合理布局和适度开发。 3 . 3 矿产资源开发与环境保护对策研究 1合理布局矿山。在重点勘查规划区中的所有矿产资源开发规划都应进行资源开发的环境敏感性 评价, 根据评价结果划分为禁止开采区、 限制开采区和适宜开采区。新登记矿山原则上都应建在适宜开采 区和限制开采区内。在采矿山应按照 “禁采区关停, 限采区收缩, 开采区集取 “的要求, 加快调整步伐, 以 确保矿产资源开发在青藏高原的资源开发的环境承载力范围之内。 2协调基础设施与矿产资源开发。要着力搞好矿产资源接续基地和大型矿山相配套的基础设施建 设, 按照科学合理的区域布局, 完善区域内的交通、 能源、 通讯建设, 特别是交通的建设, 最大程度的减小对 环境的破坏。所有开采矿山不仅要编制科学的开发利用方案, 而且要有详细合理的开采计划以及土地的 功能定位, 尽全力做到与周边的环境相协调发展。没有开发利用方案和环境影响评价报告的, 禁止开采。 3加强矿山地质环境的监测及预测预报。矿产资源开发引起的诸如水资源枯竭、 水土流失、 地面沉 陷、 崩塌、 滑坡、 泥石流等地质环境问题对环境危害很大。因此, 必须加强矿山环境的调查、 监测及预测预 报, 掌握矿山环境的动态, 及时采取有效防治措施。 4切实进行矿山环境治理。政府相关部门要依法建立和执行 “谁开发、 谁保护, 谁受益、 谁补偿, 谁 污染、 谁治理, 谁破坏、 谁修复 “的细则, 明确采矿权人是资源补偿、 生态环境保护与修复的责任主体。采 矿权人在领取采矿许可证的同时, 要依法与国土资源管理部门签订治理责任书, 交纳治理备用金, 落实治 理责任, 并且相关部门要督促采矿权人按照责任书的要求, 在开采过程中分期做好局部土地复垦规划计划 72 干 旱 区 资 源 与 环 境第 24卷 和土地的整治复垦工作, 改善矿山的生态环境。 3 . 4 实施 “绿色矿区 “示范工程 在一定的生态环境质量目标下, 矿区存在一个开采强度极限, 当实际开采强度超过这一极限时, 会使 矿区地质环境遭到损害, 甚至诱发矿区地质环境灾害, 这一极限称为矿区地质环境承载能力。通过对国家 的大型矿山进行 “产业布局的场地地质环境适宜性评价 “, 可为大型矿山基础设施的产业布局及其相关建 设提供安全保障依据。建设 “绿色矿区 “, 要弄清科学合理的矿区布局是如何保护环境、 促进资源开发, 而 不合理的地面布局又是怎样加剧破坏环境、 制约开矿活动。通过分析矿产资源开发活动与矿区布局之间 的相互作用关系, 为 “绿色矿区 “示范工程的实施提供依据。如 “绿色矿区 “示范工程取得较好成果, 有效 保护了矿山环境, 再进行大范围推广。 4 结语 青藏高原是世界屋脊, 有着丰富的矿产资源, 也是典型的生态脆弱地带。资源的开发不可避免地伴随 着环境的破坏和污染, 地质环境一旦破坏则难以恢复, 在青藏高原矿产资源开发过程中协调好资源开发与 环境保护的关系显得尤为重要。矿产资源开发过程中, 企业大多采取粗放型, 掠夺式资源开发模式, 导致 环境破坏和污染, 诱发了多种地质环境问题。通过归纳青藏高原的矿产资源特点和分析矿产资源开发对 地质环境产生的影响, 认为要保护好脆弱的地质环境, 避免严重的地质环境问题产生, 一定要从预防的角 度出发, 充分做好调查评价工作, 即在开发前就要做好资源开发对地质环境的影响机制研究和矿产资源开 发地区的环境承载力研究, 开发过程中, 做到矿产资源开发与环境保护并重。比如可以实施 “绿色矿区 “ 工程, 选取一个矿区作为工程示范点进行试点研究再推广。总之, 采取以上有效措施是保证青藏高原矿产 资源合理开发和有效利用, 实现青藏高原的脆弱的地质环境持续发展的必由之路。 参考文献 [ 1] 张克信, 王国灿, 等. 青藏高原古近纪 - 新近纪隆升与沉积盆地分布耦合 [ J]. 地球科学 - 中国地质大学学报, 2007, 32 5 583- 597. 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Key Laboratory ofBiogeology and Environmenta lG eology of M inistry of Education, China University ofGeosciences , Wuhan 430074 , P. R. China ; 3. Xia n Center ofGeologicalSurvey , X ia n 710054 , P. R. Chi na Abstract The Qinghai- T ibet plateau region has undergone multiple tectonic andm agmatic events and related metallogenic processes throughout the earth history . This region is rich inm ineral resources and has a fragile geo - environmen, t which is restrict the exploration of the resources.In this paper ,the situation of rich in m ineral resources,lower extent of them ineral resourcesexploration and great potential of it are summarized . The geo- environ m ent problems induced by the exploration of m ineral resources and their affects to the geo- environment are concluded . For the sustainable development of the resource and the environmen, t we suggest that it isneces sary to do a good job in the development of the environmental i mpact study on the mechanism of m ineral re sources develop ment and environ m ental bearing capacity of the research before the develop m ent of the resources. During the development of m ineral resources, we should also pay equal attention to environmental protection. Through the i mplementation of a pilot de monstration projec, t we willmake an experi m ent research at firs, t and then extend to the whole region . Key words Qinghai- T ibet plateau ;resource exploration ;geo- environment protection;counter m easures 73 第 2期王 旭等 青藏高原矿产资源开发与地质环境保护协调发展的对策探讨