新疆火烧云—大红柳滩铅锌锂资源基地矿产资源开发对地质环境影响

  新疆火烧云—大红柳滩铅锌锂大型资源基地位于青藏高原西北缘喀喇昆仑山脉主脊北侧,行政区划属新疆和田地区和田县管辖。近年来,资源基地找矿工作取得重大突破,其中火烧云超大型铅锌矿床目前控制铅锌资源量已达 1704 万吨,成为目前中国最大的铅锌矿床;大红柳滩地区伟晶岩型稀有金属矿已探获氧化锂(锂辉石)资源量 40 万吨以上(李侃等,2016),资源潜力巨大。矿产资源是人类生存与发展的物质基础,而环境则是人类生存与发展的必要条件。

  资源基地以往地质工作主要集中在地质找矿方面,地质环境工作程度极低,仅在 20 世纪 80—90 年代开展过 1:100万~ 1 ∶ 150 万的水文地质、工程地质远景区划及调查工作。当前,资源基地开发程度低,但未来矿产资源开发利用将不可避免的对矿区及周边的地质环境造成一定程度影响,引发一系列的地质环境问题,查明资源基地矿产资源开发环境影响现状、预测未来发展趋势,对实现矿产资源开发与环境保护并重的绿色矿业目标具有重要意义。

  2017—2018 年中国地质调查局组织实施了地质资源潜力、开发利用条件和环境影响的“三位一体”综合调查工作,初步查明了区域矿产资源、地质环境条件等。本文在综合分析资源基地地质环境特征基础上,根据矿产资源条件、矿山开采方式以及地质环境条件,应用层次分析法,进行矿产资源开发环境影响分析,为资源开发利用与生态环境保护规划提供依据。

  气候属高原山地气候,高寒缺氧,氧含量只及沿海地区的 45% ~ 55%;降水量稀少,喀喇昆仑山北翼康西瓦一带,降水量仅为 37mm,海拔 5600m 以上的山峰终年积雪,雪线mm,是现代冰川发育的重要补给来源。永久冻土发育,一般地表 0.3 ~ 0.5m 以下即为永久冻土层,土壤发育差,植被覆盖率极低,植被种类单调。总体地势西高东低,地形起伏极大,海拔高度 4800 ~ 6300m,平均海拔5000m 以上;总体地貌轮廓明显,由南向北横跨喀喇昆仑山、甜水海山间盆地、西昆仑山等自然地理单元,各单元内发育冰川地貌、冰缘地貌、流水地貌、重力地貌、风成地貌等多种地貌类型。

  区内地表水系发育,根据地形地貌、河流分布及径流特征,资源基地划分为高原外流开放水文系统和内陆盆地封闭水文系统,包括 6 个水文亚系统,且各亚系统相对独立。山区是地表水的形成区,通过侧向径流向北流入西昆仑山北麓或向南流入印度境内,为外流开放系统;东南部的阿克赛钦内陆盆地地表径流归宿于山间局部洼地,形成许多内陆咸水湖,属封闭性部分。

  区内地表水与地下水相互多次重复转化,地表水系统与地下水系统关系密切,一个流域(或盆地)既代表一个完整的地表水系统,同时也是一个完整的地下水系统,即地表分水岭边界也是各地下水系统及亚系统的边界。各地下水系统水文地质特征如下:

  地下水含水层主要为基岩裂隙含水层,局部洼地和沟谷中有少量第四系松散岩类孔隙水分布。基岩裂隙含水层含水介质以变质岩类为主,单泉流量为0.5~2.72 L/s,富水性中等。第四系松散岩类孔隙含水层多与下伏基岩裂隙含水层构成统一含水层。地下水补给来源以大气降

  水入渗、冰雪融水入渗为主,总体径流趋势:叶尔羌河—玉龙喀什河上游一带由南向北,南部奇普恰普一带由北向南径流。地下水排泄以侧向流出、转化成地表径流和潜水面蒸发等方式为主。

  内陆盆地海拔高度均大于区内的多年冻土分布下限,地下水类型均为冻结层水。围绕 4 个湖泊,分别形成 4 个相对独立的地下水亚系统,各亚系统的主要特征基本一致。含水层为基岩裂隙含水层和第四系孔隙含水层。基岩裂隙含水层含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主,碳酸盐岩中发育溶隙和溶洞,泉群流量多在 3.0 L/s 以上,富水性中等。

  第四系孔隙含水层主要分布在湖盆及洼地,岩性主要为第四系冲洪积砂砾石和中粗砂,结构松散,孔隙度大,渗透性良好。地下水补给以大气降水入渗和山区冰雪融化入渗为主,总径流趋势是以湖泊为中心呈向心状流动,排泄方式主要为潜水面蒸发和转化为湖水后被湖面蒸发。地下水水化学类型围绕湖泊呈环带状分布规律,但各亚系统的水化学变化特征不同。

  其中,甜水海亚系统北部水化学类型为 HCO3-Ca 型,南部山区主要有 HCO3-Ca 型、Cl-HCO3-Ca-Mg 型、SO4-Cl-Na 型;盆 地 中心为 Cl-Na 型。阿克赛钦湖亚系统山区及倾斜平原近山前地带水化学类型为 HCO3-Ca 型,倾斜平原中、下部为 SO4-Cl-Na 型。倒腾格湖和萨利吉勒干南库勒亚系统地下水水化学类型单一,变化规律不明显,山区及湖盆周围地下水均为 HCO3-Ca 型。

  区内岩土体类型多样,分为 6 个岩性组和 3 个土体类型。根据区域地质构造、地形地貌、岩土体类型及岩土体物理力学性质,分为 2 个工程地质区、10 个工程地质亚区(图 1、表 1)。

  资源基地大部分地区尤其是山区山体切割强烈,沿河谷两侧崩塌、泥石流密集分布。高差较小地区沟谷型、坡面型泥石流发育;高差较大地区以沟谷泥石流为主。在5500m以上沟谷多为“U”型冰川谷,局部有崩塌发育,在冰缘周围发育冰川泥石流,局部地段冰川泥石流可直达谷底。山区崩塌、泥石流等不良地质现象发育强度中等(图 2)。

  资源基地东部山间盆地发育,山势平缓,地形高差较小,崩塌、滑坡、泥石流主要分布在高突起山峰的冰缘带及山间盆地的边缘局部地带,发育强度较低。另外,多年冻土普遍发育,部分地段融冻滑坡、热融塌陷等现象较发育。

  区内沿 G219 线)由于修路等工程活动,岩体破坏程度较高,改变了斜坡原有应力状态,且受风化冻融等自然因素影响,两侧山体崩塌、滑坡、泥石流频繁发生,为不良地质现象高发育强度区。

  目前资源基地已开发矿山极少,以往仅在康西瓦一带有小型铅矿开采,矿区周边地形平坦,无植被,地下水埋深大,且开采规模很小,开采活动对环境的影响主要是对原有地形地貌景观扰动和少量土地占用,对地下水含水层结构没有造成破坏,对周边水土环境影响很小,属于矿山地质环境影响较轻区。

  根据资源基地矿产资源条件、矿山开发方式以及地质环境条件,选取评价因素(表 2);在确定评价要素层的基础上,根据资源基地的矿产资源以及地质环境特征,采用专家咨询法设置各评价因素权重;在评价指标中,根据矿业活动对环境影响的程度或大小以此设置相应权重(表 3)。最终采用层次分析法(AHP 法)进行综合评判。综合专家意见,将矿业活动环境影响评价的相对判断阀值设为:P ≥ 8.0 为轻;8.0P ≥ 6.5 为中等;P6.5 为严重。

  通过综合评价分析,认为火烧云一带和多宝山一带铅锌矿、大红柳滩一带锂矿等矿产资源开发对地质环境的影响程度均为轻度(表 4)。

  自然环境恶劣,水文地质条件复杂,工程地质条件整体较差,部分地段崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象发育。

  以及地质环境条件,通过综合评价分析,认为未来资源基地铅锌锂等矿产资源开发对地质环境的影响较小,影响程度均为轻度影响。

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