环境地质的应用

初晓琳 王光杰 赵文颖

摘要：环境地质学是研究人类活动和地质环境相互作用的学科，它是地质学的一个分支，也是环境地学的组成部分。环境地质学的研究内容包括自然和人为引起的环境地质问题，但也有人从狭义的地质环境概念出发，把问题局限于岩石圈。1972年中国开始探讨环境地质学的范畴、理论和方法，组建研究机构，到70年代中期，发展成为一门较系统的新学科。

关键词：环境；地质；应用

中图分类号：F407.1文献标识码：A

一、环境地质在物探领域的应用

其中物探方面的地震、电法、重力勘探和磁法、电磁法、放射性方法、低温测量等在环境地质工作中都有很大的帮助。

二、不同区域环境地质勘察中水文地质评价的内容

不同区域条件下的环境地质勘察内容不尽相同，结合以往的环境地质勘察工作，都是由于对地下水的危害评价不足，导致的环境地质灾害发生，因此在总结以往经验和教训的基础上，提供科学的对水文地质评价依据，就会提高地质灾害勘察监测的可靠性和安全性。水文地质评价的不同区域，主要考虑以下几点：

1、重点评价干旱地区地下水资源的开发保护。我国虽然水量丰富，但是干旱地区面积占全国四分之一以上，降水量稀少，矿产资源相对丰富的西北西南地区最大的制约因素就是水资源问题。预测水资源的减少可能造成的地质危害，提出相应的预防措施。

2、城市建设中的地下水污染和过量开采造成的地表沉降问题。水是人类赖以生存的资源，虽然是可再生资源，但是受到污染导致的无法正常使用问题需要研究解决。工业三废的外排、生活垃圾的随意处理都会导致重金属元素渗出，以各种迁移方式进入地下水和地表水中，引起土壤的质量恶化，作物的吸收，一步步损害人体健康。

3、沿海城市地区的过度抽取地下淡水资源，导致的海水入侵问题，也是地质灾害之一。沿海地区的地下淡水资源和海水本身是一个平衡的关系，过度开采和抽取，导致地下淡水资源的水头压力减小，平衡被打破，造成海水向陆地侵蚀，给陆地带来巨大损失。查明沿海地区水文地质条件时，要查明地下水的自然分布状况，分析预测由于过度抽取引起地下淡水资源的变化情况，把握由这种变化导致的海水侵蚀程度的变化。

4、矿区的水文地质评价：地面岩溶塌陷是由于地下水的不断侵蚀，造成矿产资源开发过程中不断受到水的沉降侵蚀，导致的类似空隙传递，久而久之空隙发育到地表。这种环境地质灾害的水文地质勘察，应该组织专业人员进行专门的长期的水文地质勘察，以得到变化侵蚀与地下水的变化规律。

5、 在建设大型项目时的工程地质问题，如城市改造、开发区的兴建。对缺乏地质环境资料的地区，当水文地质条件对特殊工程影响较大，如工程地基评价、基础抗浮和工程降水等，宜进行专门的水文地质勘察。

三、生物地质环境学

生物地质环境学是用地质学的理论和方法研究生物与其赖以生存的地质环境之间关系，着重研究地质环境对生物影响的学科，它是生物学、地质学和环境科学等相互渗透融合而成的一门边缘学科。该学科认为：生物（微生物、植物、动物、人类）与其赖以生存的地壳表层环境（地质环境）有着密不可分的联系，地质环境中诸因子（地形、地质运动、地质构造、成土母岩、土壤、地球化学、地球物理、水文等）对生物的生长、发育、品质和健康有重要影响。其中最重要最本质的影响是地球化学元素通过在母岩—土壤—生物系统中的运移、变化、积累，最终对生物的生理生化作用产生的影响。

生物地质环境学的理论表述为：研究物质流、能量流、信息流在岩石圈（表层）、水圈、大气圈（下层）和生物圈之间的运动交换、转化及其对生物的影响。

生物地质环境学的研究内容可分两大方面：一是研究构成地质环境和各种因子的性质、特征及其影响生物的具体行为和机制；二是研究选择、调整、保护和改造地质环境以满足生物生存需要的方法。

关于第一方面环境性质的研究有以下几个内容：

1、环境的地理、地貌特征研究：指研究区所在的地理位置（经度、纬度）和海拔高度，地表固态（水体）与液态（水体）面积的比例与配置方式，固态地表的几何形态（平缓开阔、起伏剧烈、凸起、凹下、山坡陡缓）等。这些性质首先决定了该区的小气候，生物生存的基本条件（土壤和水文），以及这里的风化成土作用及土壤发育和保存条件。当然，也是地球化学元素运移和地球物理性质产生的条件之一。所有这些都直接地影响到生物。

2、环境的地质构造及地质运动特征研究：地质运动的性质多种多样：有剧烈活动的，也有相对平稳宁静的；有抬升隆起的，也有沉陷下降的；有褶皱造山的，也有造陆或成海的，等等。地质运动从大的时空尺度上决定了该区生态环境的变迁，从而决定了生物种群和演化，深刻影响当代生物的分布和性状。

3、环境的地球化学性质研究：这是生物地质环境学研究的重点内容之一。前已述及，组成生物体的化学物质始终与地壳（即地质环境）保持着动态平衡。生物的进化始终与地壳的演化紧密相随。地壳表面化学元素的分布是绝对非均一的，也就是说，不同地区的地球化学背景场是不一样的，它们对生物影响不同，造成了生物体的地区性生物反应，轻则影响产量、品质、健康，重则致病畸变甚至死亡。

要研究地质环境中的化学元素，特别是那些与生物密切相关的特征元素在母岩—土壤—生物系统中存在的种类、数量和形态，迁移、转化、富集的条件，影响生物体的机理。还要研究元素之间的协和或拮抗关系，等等。

4、环境的地球物理性质研究：勿庸置疑，地壳的完整坚实程度（完整的、破碎的、坚固的、松脆的）和地球产生的各种物理场（磁场、重力场、电场、放射性场等）对生物有巨大影响，一是直接影响生物的生存；另外，作为化学元素存在的环境条件，通过影响元素的存在和迁移而间接影响生物。不过，此领域的大部分内容尚未研究，潜力十分巨大。

5、环境的水文性质研究：水是生物生存的必需条件之一，其重要性不言而喻。无论母岩风化成母质，生物参与下母质衍生成土壤，以及元素在土壤中活化成有效态而被作物吸收等过程，无不有水的作用。

要研究地下水、地表水、土壤水、生物生理水及大气水之间的关系，研究潜水面高度，包气带厚度和水的量质对作物的影响。更要研究由于地下水位升降、海水进退等造成的大区域土地盐碱化、沙化、荒漠化等重大环境问题。

6、地质灾害研究：地质灾害是环境突变产生的山崩、滑波、泥石流、水土流失等灾害性现象，对生物生存、大农业生产和人类生活造成重大危害，其发生的原因与地质环境性质密切相关。使用遥感手段加上实地调研，对可能发生灾害的地段做出预测并提出科学的防治措施。

地方病的产生机制相当复杂，但是，其中一个重要致病因子是地质环境中某些有关化学元素出现障碍（缺乏或过量）。关于第二方面改造地质环境的研究主要指某些非金属矿物的利用开发研究。如有关沸石矿的开发已有较多成功例子，用其高效离子交换和吸附性能，生产新型沸石肥料、饲料添加剂和污水处理剂等，效果十分显著。

四、地质环境学发展前景

生态系统的定义是“由生物及其生存的非生物环境组成的体系”，但是生物学家在研究生态系统时，很少有人能考虑到地质构造、岩石化学成分和地质运动过程对非生物环境的决定性作用，以及地球物理、化学性质与生态系统和生物圈之间的联系。众所周知，大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈的综合作用，共同组成了有再生产能力的生物圈及生态系统。其中土壤圈是陆地上生命层的核心，而土壤中的主要化学成分，约90%是继承基岩及其风化物的成分。因此，要想透彻理解生态系统及其生态因子之间的关系，必需将生物圈骨架的地质要素纳入生态系统，也就是要重视生物地质学，并建立一个包含地质信息的生态系统数据库，根据地质要素与土壤和生态系统内生物间的相互关系划分单元，从而使生物地质学融入对生态系统的研究中。

以生物圈、土壤圈、岩石圈之间的空间关系以及地球化学关联为研究对象的生物地质环境学，地理信息系统必然是最强有力的技术手段。利用最先进的研究方法和技术手段并结合实际所需，生物地质环境学的发展空间是无限的。从理论上将地质要素纳入生态系统，则涉及岩石、土壤及生物圈等生态学方面，以及国土资源规划管理等方面的问题，生物地质环境学都可交叉渗透，在深度和广度上极大地延伸了研究的范围。具体研究构想，我们认为目前可在下述几个方面开展研究工作。如西部生态环境和生物多样性的保护及可持续发展的研究、土地资源的合理利用、中药现代化科技行动、精确农业建设、地质地理信息系统的建设、数字地球和数字国土、景观地球化学及景观生态学调查规划等，生物地质环境学都应积极参与，促进本学科的发展和壮大。