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贵州省矿业生产诱发喀斯特石漠化的机理与治理对策探讨


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20 第 3 06年 4卷第 1明 
、n ,4. , , 0 6 ,l 3 No 1 2 0  

EAR   TH AND  NVI E RONM ENT  









境 

2  9

文 章 编 号 : l7 -2 0( 0 6) 1 0 90   6 29 5 2 0 0 — 2 +6 0

贵州省矿业生产诱 发喀斯特石漠化 的机理与  治理对策探 讨 
张竹如 ,黄 建 国,张
( 贵州大学 资源与环境工程 学院 ,贵州

敏 
贵阳 500 ) 50 3 

摘 要:文章对 贵州省矿产 开发导致的喀斯特 石漠化 现状及机理进行 了调查分析 ,发现 :贵 州大宗开采 的煤 、磷 、铝 土、   金 、铅锌 、重晶石等矿 产主要分布在碳酸盐岩分布 区,赋矿层位均在碳酸盐岩所 夹的碎屑岩 中或碳酸 盐岩 中。矿产的 开发  导致水土流失 、地下水位下降 , 排放 的废 气、废 水使植被 死亡或抑制其生长 ,导致 了严重的石漠化 ,是人 类强烈 经济活动  的直接 结果。并对此提 出了防治对 策。   关键词 :喀斯特石 漠化 ;矿产开发 ;水土流失 ;生态环境 ;防治 对策 

中图分类号 :X 4 11  

文献标识码 :   A

喀斯特作为脆弱的生态环境逐渐受到各 国政  构造 、地表水 、地下水 、地形及地貌等 自然因素及 

人为活动等多重因素。贵州是矿产资源大省 ,矿产  在喀斯特地区的水文 、地质和地球化学等领域。近  资源丰富 、矿种多 、分布广 ,探明及被开发 的矿产  O 十多年来 ,喀斯特地区的土地退化乃至石漠化的问  达 5 多种 ,主要有煤 、铝土矿 、磷 、铁 、锰 、硫铁  】 题 日益严重 ,人类活动对生态的压力逐渐成为人们  矿 、金 、汞 、锑 、重 晶石等 。矿山开采是贵州省 
府 、组织和学术界 的高度重视。早期的研究多集 中   关注的焦点『 】 】 。多位学者经研究后对喀斯特石漠化  工业生产的重要组成部分,随着西部大开发 ,实施 
赋予其科学含义:在亚热带脆弱的喀斯特环境背景  “

“ 西电东送 ”等发展战略,把贵州建成我国铝工业 

下,受人类不合理的社会经济活动的干扰破坏 ,造  基 地 、磷化 工基 地 、钡 盐工 业基 地及 重要 能源 和煤  成土壤严重侵蚀 ,基岩大面积出露 ,土地生产力严  化工基地等,加大了矿山开发的力度。矿山开采是  较强的人类社会经济活动之一 ,本文针对矿产开发  重下降,地表出现类似荒漠景观的土地退化过程”  



可见 ,人类不合理的社会经济活动是诱发喀斯  诱发和加剧喀斯特石漠化 的机理与治理对策作初步 

探讨。   特地区发生石漠化主导 因素之一。   中国南方包括湘 、 、 、 、 、 川 渝 黔 桂 滇等省 6  2

万 k 面积是 中国喀斯特生态环境脆弱带 的中心  m 
口】


1贵州主要矿产资源产 出特征 

贵州是该中心的腹部 ,全省 7%国土面积属喀  1 1贵州主要矿产资源分布  3 .

斯特环境 ,20 02年统计全省石漠化 面积 3 4 万  . 2 贵州大宗开发利用的矿产资源有煤 、磷 、铝 、   k   l 0 5年据不完全的调查 ,其石漠化继续 向 m『 4 。2 0   金 、重晶石 , 其次有铅 、锌 、铁 、锑 、汞等。以上  恶性方向演化 。现有的研究表明 ,喀斯特石漠化的  矿产资源分布详见图 1 图 1 。从 可知 ,以上矿产分  诱因主要有 :可溶碳酸盐岩的化学成分 、岩石结构  布基本在碳酸盐岩分布区。  
收稿 日期 :2 0 ,7 1 ;修回 日期 :2 0 -92   0 50 -5 0 50 -8

12贵州主要开采矿产赋矿地 层及围岩  .
贵州煤炭资源分布面积达 7  0 m ,占全省  00 0k  

基金项目: 国家 自 然科学基金 ( 贵州山区石质荒漠化与生态  环境重建机理研究 ,4320 ) 060 1 
第一作者简介 :张竹如 ( 9 O ) ,教授 ,从事环境地  14 一 ,女 质及环境地球化学研究。  

面积的 4 % 0 左右,主要含煤地层为上二叠统 , 其夹  于中二叠统茅 口组厚层块状灰岩及上二叠统长兴组 

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3  0



球  与 环

境 

燧石灰 岩之 间 。贵 州 磷 矿 以质优 量 大 著称 于全 国 ,  
属沉积 矿床 , 主要开 采 的矿 层 产 于 上 震 旦 统 陡 山 沱 

状 等 产于 泥 盆 系 一 炭 系 一 套 白云 岩 、 灰 岩 中 。   石  
贵 州  南的泥堡 、 塘 、 术 凼 、 银 洞 金 矿 赋 矿 层  戈 紫 水
● 2   3   4   5   6   7   8   9  

组 (  ) , Z 中 磷矿 层顶 板 为厚 层块 状 灯影 组 白 云 岩 。   贵州铝 土 矿探 明储 量 居 全 国第 三 , 宗 开 采 的 铝 土  大

位 为 上二叠 统碎 屑 岩夹 不纯碳 酸 盐岩 , 赋矿 层    此 1 卜、 下 均 为碳 酸盐 岩 。露天 采矿 强度 大 的红 土型金 矿 产 

田 曰 团 曰 圃 田 口 团 固 曰 团 囤 田  
m ¨  n 

矿产 于下 石炭统 大塘 组 (  , 中, 矿岩 系 (   覆  C( ) 含 C d)

于 茅 口厌岩 喀 斯 特 面 卜。蘑 晶 石 产 出层 位 较 多 , 计 
有 寒武 系 、 陶系 白云 岩 、 奥 寒武 系硅 质岩 、 陶 系碳  奥 酸 盐岩 、 叠 系茅 口灰岩 等 。 二   从 平 面展 布到 赋 矿 地层 岩石 可 知 , 州 主要 开  贵 发 利用 的 矿 产 产 出 的 三维 空 间 与碳 酸 盐 岩 关 系 密 
七} J  

于 中上 寒 武统 (   L 白云 岩或 至下 奥 陶统 灰 岩 等  ∈ s ) 假整合 面 之上 , 此假 整 合 面大 多 数 地 段 表现 为古 喀 
斯特 面 ; 矿岩 系上 覆 下 石 炭 统 摆 佐 组 白云岩 及 石  含

灰岩 。贵 州西北 部 的铅锌 矿 及铁矿 也 是 当地开 采 强  度较 大 的矿产 , 其铅 、 、 锌 铁均 呈层 状 、 似层状 和 透镜 

市 

一 ,   誊  船

謦 一  

圈 1 贵 州 省 主 要 矿 产 与 碳 酸 盐 岩 分 布 示 意 图   
Fi. 1 g .Ditiu in o a b n t o k   n   jrmiea e o re nGuz o   r vn e  s r t   f ro a erc sa dmao  n rlrs u c si  ih u P o ic. b o c
1碳 酸 盐 岩 分 布 区 ;. 碳 酸盐 岩 分 布 区 l. 矿 ;. 土 矿 ;. 矿 ;. 矿 ;. 矿 ;. 矿 ;. 锌 矿 ; . 2非  煤 3 4铝 5磷 6锑 7汞 8金 9铅  
l . 矿 ; 1重 金 石 ;2 市 ;3 县  0铁 1. 1. 1.

、  

2 贵 州矿业开采的规模 
贵 州 矿产 开 发 利 用 历 史 悠 久 , 止 目前 , 截 全 

义地 区及 贵 阳地 区 为 主 , 地 下 坑 采 。 ( ) 矿 床  多 2磷

( ) o余处 , 布在 2 点 9 分 O多个 县 ( ) 持 证 开 采 矿 山  市 , 8 余 个 , 生产 能 力 约为 10 0余 万 ta 主 要 分 布  O 总  0 /,

省共 计 开 采 的 矿 产 5   0余 种 ,持 证 矿 山 总 数 
56 0 个 , 中 : 1 年 产 3万 吨 以 上 的 煤 矿 井   0 余 其 () 22     7处 , 产 量 近 8 0 0万 t 几 乎 遍 布 贵 州  8 年  0 ,

在开 阳县 、 息烽 县 、 瓮安 县 、 泉 县 , 金 县 、 庆 县  福 织 余 等, 安 、 瓮 福泉 以露 采 为主 , 阳县 、 烽县 有露 采 也  开 息
有坑 采 。( ) 3 铝土矿 , 产地 4 矿 7处 , 中分 布在 贵 阳  集

省 各产煤 地 区 , 以六 盘水 、 节地 区 、 义地 区 、 尤 毕 遵 兴 

地 区 、 义地 区及织 金 、 遵 凯里 、 平 、 安 等县 ( ) 黄 瓮 市 ,  

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第 1期 

张 竹 如等 : 州省 矿 、生 产 诱 发 喀 斯 特 石 漠 化 的 机 理 与 治 理对 策 探讨  贵 【  

图 2 睛 隆一 兴 仁 开 采 红 土 型 金 矿 引 起 的 中度 石 漠 化   
Fg i .2 M o e a e r c y d s ri c t n i d c d b   n n  a e ie t p   o d d p s t n Qig o g a d Xi g e . . d r t  o k   e e t a i  n u e   y mi i g 1 t rt — y e g l  e o isi   n l n   n   n r n  i f o

图 3 赫 章 铅 锌 矿 开 采 引 起 的 中度 石 漠 化 
Fi .3 g .M o e a e r c y d s riia in i d c d b   n n   e d— zn   e o isi   z a g d r t  o k   e e tf t  n u e   y mi i g l a c o i c d p s t n He h n  

图 4 开 阳磷 矿t 度 石 漠 化 
Fi .4 g .S r u   o k   e e t ia in i d c d b   n n   ia g p o p o i   e i s r c y d s r i c t  n u e   y mi ig Kay n   h s h r e o f o t

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3  2



球 



境 

20 06年 

开采矿山遍布  上地区 ,持证矿山 l4 ,矿石产  3个
量 约 2 0万 t ,全为 露采 。( 金 矿 ,发 现 的金矿  0 / a 4)

01 m l 其上覆 的长兴组灰岩 、 . h 。 6 2   下三叠统玉龙 山  
灰岩 、 大冶组灰岩或安顺组灰岩 中普通发育喀斯特 

床 5 余处 , 0 绝大部分资源储量集中在黔西南 , 其余  漏斗 、落水洞 ,地表呈现干旱 ,诱发石漠化 ,致使  且  在黔东南及黔南 。除水银洞金矿坑采外 ,目前绝大  这些地区出现大面积轻度石漠化及中度石漠化 ,   多数为露采 。( ) 5 铁矿 ,矿床 ( )10 多处 ,散  潜在石漠化也在不断扩大其面积 ,在威宁一水城 、 点 3 息烽 、开阳 、贵阳的乌 当等县  布全省各地 , 正规铁矿山 l 处 , 5 零星开采的乡镇企  毕节一纳雍 、黔西 、 境上述现象 比比皆是。赫章的妈姑是铅锌矿主要的  业矿山数十处 。近年 ,随着钢铁工业的超常发展 ,   铁矿点开采尚难统计。( ) 6 铅锌矿 ,探明储量的产  开采 区,这里的铅锌矿开采及冶炼 ,使矿山及其周  基   地 4 处, 6 集中分布水城 、 赫章 、 普安、 都匀县 ( ) 市 , 边 山体土被剥蚀 、植被死亡 , 岩呈现大片裸露 ,   形成荒漠化景观 ( 3 o铝土矿、磷矿露天开采 , 图 )   开采矿山几十处 ,而汞、锑 、 硫铁矿 、重晶石采掘  磷矿   历史久 、矿山多 、采掘量较大 ,以露采为主,部分  使 下伏 的古喀斯特面大面积暴露 ; 的地下开采 , 其上覆 的灯影组 厚层 块状 白云岩形成强石漠化 山  坑采 。   仪开阳磷矿区这类强石漠化山体展布面积近 3  0 全省总的情况是 :矿山点多 、分布面广 、大矿  体 , m 图 ) 山少 、小矿山数量繁多。矿产品产业结构单一 ,各  k 2( 4 。贵州矿业开发历史悠久,因资源枯竭 
类矿产品的产业链短 ,以相对开发较好的富磷矿为  等因素 , 关停闭坑矿山量大 ,20 年统计 ,矿山废  00 2k 7     J %。 例 ,其磷化工产品仅有 2 0多种 ,离世界多达 20 弃地 4   r,得到复垦还绿 的不到规划的 4   5  余种 的磷化工产品产业链相 比相差甚远 ;原矿 、粗 

加工产品多,高附加值产品少 ;重资源索取 ,轻视  环境保护 ,矿山植被破坏 、水土流失严重。除上述 

4矿业开发诱发石漠化机制的分析 
贵州主要开发利用的矿产绝大多数蕴藏在碳酸 

持证 矿山外 ,有若干无证开采的小矿山及历史上采  盐岩 出露区,矿体赋存层位或夹于碳酸盐岩 中,或 

掘闭坑的矿山废弃地。 94 19 年贵州矿业荒漠化土地  产于喀斯特面或古喀斯特面上 ,矿产的开采及矿产  为 120k 2】   9 m 【,近 l 年 ,贵州矿业超常发展 ,估  品的加工 ,属人类强烈的经济活动 ,对喀斯特石漠  6 0
计每年 以> 0k   6  m 速度增长。至 2 0 0 5年 ,矿业荒  化的恶性演化起着直接的 、显著的作用 ,主要表现  漠化土地可能达 2 0      0 m ,占全省面积的 1 以上 , 在 以下 几个 方 面 : 0 k %    
按 贵州省 “ 十一五 ”国民经济发展规划 ,到 2 1  4 1加剧 水土流 失速度  00 . 矿 山露采 , 对生态环境破坏表现在破坏植被和  年煤炭年产量预计达 1  0万 t 60 0 、磷矿 1 0 万 t  0 6 、  

铝土矿 30万 t 0 ,以及相关一系列配套矿产的大力  土壤 ,直接对浅表岩土层产生强烈扰动 ,水 土流失  开发 ,矿产开发引起的土地荒漠化将是一个很重要  的加 剧是不言而喻的。 贵州晴隆一兴仁是 “ 山盆期”  
的问题 。  

3矿 业开采诱发 喀斯特石漠化 的现状 

地貌 残留部分 , 形成低缓的喀斯特丘峰和碟状洼地 ,   沿连绵的山体斜坡层层分布 ,由于坡面较缓 ,在坡 

面上及相对低洼处多被第 四纪残坡积红土覆盖 ,土  一1  贵州省被开发的 5 60多个矿山,按其展布的  层相 对连续 ,厚层多 l 0 m,是贵州高原 山地上   0 空间 ,以六盘水地 区、毕节地区 、黔西南及黔 中地  不多的基本农 田区之一 ,原生生态 良好 ,而红土型 
区相对集中,这些地区的喀斯特石漠化也正是相对  金矿的露天开采 ,使金矿底部茅 口灰岩形成 的石芽 

严重的地区,其石漠化面积 ( 基岩裸露面积 >3 %  分片裸露 ,形成石漠。不规范开采及无证的乱采乱  o) 多大于 2% 且潜在石漠化面积 日 o, 益扩大。例如晴  挖 ,在贵州锑 、铁 、 、煤 、重晶石等矿产地是常  铝 隆一 兴仁县一带 , 0 自2 世纪 8 年代红土型金矿发现  见 的现象 ,除直接破坏矿层范围的土被及植被外 , O   及开采后 , 这一带方圆约 2 m 范围 , 0   k 原埋藏型石  其大量的废石渣土 占压地表 ,使其植被死亡 ,逐渐 
  芽裸露 ,形成人工剥露的石漠区 ( 2 。这种情况  变成乱石及荒漠 。 图 ) 在黔西南的戈塘 、紫木凼、泥堡 、沙锅厂等普遍存  矿产 的坑采引起地面塌陷 、崩塌、地裂缝 ,严  在。六盘水 、毕节地 区、黔西南及黔 中地区的若干  重时导致泥石流 ,如贵州磷矿矿层顶板为上震旦统  煤矿 、因坑采导致地下水下降。据不完全统计 ,煤  灯影组厚层块状 白云岩 ,形成了厚大硬质岩在上 ,   软质岩在下的地层 岩石结构 ,加上磷矿层较厚 ,地  矿开采万吨煤地表塌陷 0     外排十场占压土地  .h , 2m

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第1 期 

张竹盘等 : 州省矿业生产诱发喀斯特石漠化的机理 与 l 贵 1 治 对策探}  寸

3  3

下形成大面积采空 区,上覆岩层与采空 区之间的载 

荷条件的变化导致其浅表岩石变形 、位移等等 ,在 


5 防治对策初议 

原构造裂隙非连续面基础上发展了裂隙面 ,形成 了   5 1优化矿业开发利用 结构  . 系列的垂直裂 隙将矿层 上覆厚层块状 白云岩裁切  () 1 按照我国政府关于 “ 扶持 、整顿 、联合 、  

成若干大小不等的块体 , 加上处于峰丛峡谷的两岸,   裸露基岩不但不 能涵养水分 ,本身形成高危岩还不  断崩塌 ,沿河谷两岸形成若干倒石锥 ,加上采矿废  石 ,为泥石流的形成准备了大量 的固体物质 。19  95 年 6 2 洪水引发了开阳县磷矿特大泥石流 , 月 4日 直  接经济损失约 2 亿元。洋水河两岸灯影组白云岩形  成荒漠至今仍赫然在 目。  

提高”的方针 ,对小矿山进行 整顿提高 ,改造小矿 
山过多过密、 大矿小开 , 矿山生产能力过小的情况 ,  

提高矿山生产的经济效益 ,对应在等经济效益下减 
少矿业生产对环境 的污染和破坏强度。  

() 2 改变矿山发展模式 , 坚持推进资源利用方  式由卖原矿石和粗放加 工为主向精深加工为主的转  变的原则 ,发展矿石一 精细加工系列产品 ,将资源 

优势真正转化为经济优 势。以集约化 、节约化理念  贵州磷 、煤 、铝土矿均为沉积矿床 , 其它铁、 开发矿业 ,使资源浪费减少 ,环境破坏减少 ,经济      锰、 铅锌 、金 、汞 、锑 、重金属等等 ,其含矿岩系  效益提高。 () 3 矿业生产部门应在追求利润的同时 , 抽取  也为以碳酸盐为主的沉积岩,而磷、煤 、铝土矿等 

4 2地 下水位 下降 ,诱 发喀斯特 石漠化  .

定比例资金改造传统落后的采 、选 、冶设备 、技  均为相对隔水层 ,当其埋藏地下 ,使上覆裸露于地  表的碳酸盐岩 中可赋存地下水 ,形成局部水文地质  术 、工艺 ,引进新技术 、新工艺 ,按循环经济理念  单元中的潜水层 ,这种地下水多是喀斯特山区居 民   开发矿业 ,落实矿业生产中环境措施及水土保持措    饮用水 。当矿层地下开采后 ,这种相对稳定的隔水  施 ,尽量减少对环境的破坏 、污染 和诱发石漠化 。


层被破坏 ,地下水将下降。在煤矿开采 区,这一现  象比比皆是 , 地下水位下降无疑加厚 了包气带深度 ,   使地表更为干旱 ,诱发石漠。地下水位下降,引发  矿井上覆地面塌陷并引发喀斯特漏斗 ,大气降水沿  这些喀斯特负地形迅速消失于地下 ,并带走周边的  耕地 ,是贵州碳酸盐岩分布区负地形 中现在发育的  潜在石漠化 一 轻度石漠化主要诱发 因素之一。  

52强化矿 山生态保护及恢 复治 理  .
() 1 国土资源部门、 环保部门、 水保部门应加  大执法力度 ;严禁非法采矿 、严格关停无证矿山,   坚持新矿山的准入条件 ;加强正在开采所有矿山的  监督管理 ;进一步完善矿山生态环境保护与恢复治  理制度 ; 对矿山开采 、选冶等造成石漠化的由矿山  企业负责治理 ,而以上部门必须监管直到出实效。   () 2 政府部 门清理所管辖 国土 内已关停 的矿山   或早 已闭坑的矿山, 多方融资并给予政策上的扶持 ,   对其土地进行复垦和治理。   () 3 对闭坑 的矿山,要 实行复垦及还绿 。  

4 3污染 大气及水体 ,破 坏喀斯特 生态 ,诱  . 发石漠化 
开采铅锌矿及其 冶炼 ,原 生金矿石 、预氧化  的土法冶炼 ,向大气无序排放 S 2 O ,使周边植被死  亡, 诱发石漠化。铅锌 、金矿 、煤矿硫铁矿开采排  放的污水含 5 4 , 0 2 使周围水体及土壤酸化 ,   直接影 
响生物的生存 。这些水体使植被死亡并加速碳酸盐 

:溶蚀 , 岩 在原本脆弱的喀斯特环境背景下加速植物  的死亡 ,诱发或加剧石漠化。  

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与 环

境 

20 ol 6年 





文 献 

… 万军.贵州省喀斯特地区土地退化与生态重建研究进展【.地球科学进展,20 ,1 3 : 4 — 5  J 】 0 3   ) 4 7 4  8( 1 【 2 】王世杰.喀斯特石漠化概念演绎及其科学内涵的探讨【'中国岩溶 , 02 2 ( ) 0 — 0  J 】 20 , 1 2 :11 15
【】中国地质科学 院岩溶地质研究所 .中国岩溶环境地质 图 ( :00 0 )【】 19  3 1  0  0 Z. 97 5 0

【】王明章.论岩溶石漠化地质背景及研究意义【 _贵州地质 , 03 0( ) 0 6  4 J 】 20 ,2 2 :6 — 7 【 5 】中国自然资源丛书编撰委员会.中国自然资源丛书 ( 贵州卷 ) M】 【 .北京:中国环境科学出版社 ,19 :19 2 5 95 3 — 1  
[ 6 】张殿 发 ,欧阳 自 ,等.中国西南喀 斯特地 区的可持续 发展【 .中国人 口资源与环 境 ,20 ,l 1:7 — l 远 J 】 0 1 1( ) 7 8  

【 7 】朱颜明,何名,等.环境地理学导论【 .北京:科学出版社,20 :17 6  M】 0 2 6 —19
[】赵晓鸥 ,周丕基.贵州矿山废弃 地研 究 [ .贵州地质 ,2 0 ,1 2) l 一l7 8 J 】 0 2 9( :l2 1 

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i  r wt , did c ssro src yd s r fc t n I i  eh ma  c vt  a  i cl e d    as o k  eet cto , d t g o h a   u e  eiu  o k  e et ai . t st  u na d i t t r t la st krtr c yd sri ai n a   s n n i i o   h yh d e y O i f n s mep oe t eme srsaep o o e . o  rtc v   a ue  r rp s d  i Ke   r s  ̄ ' to k  eet c t n mi ige pott n s i eo i n e oo ia n io me t poe t eme sr  ywo d : a   c yd sr f ai ; nn  x li i ; ol r so ; l gc l vr n n; r tci   aue sr i i o ao   c e v


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