赣县废弃稀土矿区崩岗侵蚀现状调查研究

张晟 张传 路思明

摘 要：在野外调查的基础上，对赣县废弃稀土矿区气象水文、地形地貌、地层岩性和地质构造等地质环境条件进行介绍。结合研究区崩岗侵蚀现状，分析不同地质环境条件对崩岗形成的影响。综合分析表明，充足的降雨是崩岗形成的外在动力;丘陵和岗地是崩岗发育的主要区域;第四系松散堆积物和全分化的花岗岩为崩岗侵蚀的主要对象;稀土开采活动导致矿区及附近崩岗的发生和发展。

关键词：废弃稀土矿;崩岗;水土流失

中图分类号：S157.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0143-03

Abstract： On the basis of field investigation， the geological and environmental conditions such as meteorology， hydrology， topography and landform， stratigraphic lithology and geological structure of waste rare earth mining areas in Ganxian were introduced. Combining with the current situation of avalanche collapsing hill in the study area， the influence of different geological environment conditions on the formation of collapsing hill was analyzed. Comprehensive analysis shows that sufficient rainfall is the external driving force for the formation of landslide; Hills and granites are the main areas for the development of collapsing Hill; quaternary loose deposits and fully differentiated granites are the main objects of collapsing hill erosion; rare earth mining activities lead to the occurrence and development of collapsing hill in the mining area and adjacent areas.

Keywords： abandoned rare earth ore;collapsing hill;soil erosion

作为赣州八个稀土资源县之一的赣县位于赣州市北部，境内稀土资源丰富，是国家稀土规划矿区[1]。自20世纪80年代以来，先后出现大小稀土矿点数以百计，矿山废弃之后生态环境破坏严重，造成大面积水土流失，崩岗为研究区主要的水土流失形式。崩岗是我国南方红壤丘陵区的一种严重的水土流失形式[2]，破坏山体，流失的大量泥沙淤积于农田、河道和水库等地势相对低洼处，导致农田无法耕种，河道和水库淤积[1]。本文主要调查分析崩岗的现状，以期为废弃稀土矿区的恢复治理和水土流失的防治提供有效支持。

1 研究区地质环境条件

1.1 气象水文

气象水文条件是崩岗侵蚀的影响因素之一。研究区属中亚热带丘陵山区季风湿润气候区，气候温和，雨量充沛，四季分明。根据江西省气象局的资料可知，研究区在1951—2019年，多年平均气温19.3 ℃，多年年平均降水量1 448.2 mm，最大年降水量2 191.7 mm（1983年），最小年降水量969.6 mm（1986年）。在时间上，降水多集中在每年的3月至8月份，约占全年降水量的71.4%[2]。

研究区属长江流域赣江水系，位于赣江上游区。主要河流有赣江、赣江的一级支流贡水和赣江的二级支流平江、桃江[3]。赣江在研究区内段长45 km，落差11 m，平均宽652 m，河床平均比降0.2‰～0.28‰，年平均径流量939 m3/s;贡水在研究区内段长36 km，落差10 m，平均宽519 m，平均比降0.3‰，年平均径流量703 m3/s;桃江在研究区内段长67.7 km，落差33.37 m，平均宽340 m，平均比降0.49‰，年平均径流量205 m3/s;平江在研究区内段长35 km，落差16.38 m，平均河宽282 m，平均比降0.48‰，年平均径流量72.5 m3/s[3]。

1.2 地形地貌

据地貌形态及成因，可将研究区内地貌划分为低山、丘陵和岗地三种类型。低山地貌占研究区总面积的13.0%，山顶标高一般为500～700 m，相对高差在300～500 m，基岩多裸露，山坡坡度一般为20°～35°，植被发育，山坡多竹、松，山沟杂草丛生;丘陵地貌占研究区总面积的60.9%，丘顶标高一般为300～450 m，相对高差在200～300 m，沟谷大都呈U型，山坡坡度一般为15°～30°，水体流失较严重，植被一般较发育;岗地地貌占研究区总面积的26.1%，丘顶标高为150～300 m，相对高差一般为50～150 m，呈现馒状山、平顶山、单面山等，坡度一般为15°左右，植被稀少，仅见少量人工松、杉，水体流失严重。研究区原始山坡植被发育[4]。稀土开采后，植被遭到破坏，原始地形地貌完全被改造，山头多被削平，沟谷被废弃砂土堆填，形成了崩岗发育的场所。

1.3 地层岩性

研究区内出露地层相对简单，主要有第四系松散堆积物和燕山期岩浆岩。第四系松散堆积物主要分布于沟谷、矿区范围和山体表层，包含山体水流冲刷堆积形成的素填土、细中砂和燕山晚期岩浆岩风化残积形成的砂质黏土，结构松散，由岩石风化碎屑、黏性土、砂砾石、尾砂等组成，属第四系人工填土层，遇水扰动易垮塌;燕山期巖浆岩，岩性主要为侵入花岗岩，花岗结构，主要由长石、石英、云母等组成，岩体裂隙发育，风化较深[5]。

1.4 地质构造

研究区内包含断裂、褶皱及断陷等构造形迹。走向主要表现为北东向，北东向断裂多为压性及压扭性，延伸长一般为10 km左右，个别构成区域性大断层，倾角一般为60°左右。北西向断裂主要分布于区内南西部及北部弧形断裂的南段，主要为压性，延伸长4～12 km;断陷盆地形成于燕山期，由白垩系下统（K1g）陆相碎屑岩组成，走向北东，宽4～6 km，境内长44 km，岩层呈单斜状，倾向南东，倾角20°左右;区内褶皱总体表现为复式褶皱，局部倒转。

2 研究区崩岗侵蚀现状

研究区稀土矿山大多始采于20世纪90年代，少数稀土矿山始采于20世纪80年代末。最早采用池浸法，其开采工艺是将含有稀土的表层土剥离后运送到固定的池浸池中，加入电解质萃取，回收母液于沉淀池中分离稀土;中期采用堆浸法，就地建造堆浸场（见图1），加入酸性电解质溶液萃取，分离稀土;后期采用原地浸矿，包括原地打井、注液渗透和母液回收工序，原地浸矿集液池见图2。这些粗放的开采方式对矿区的地质环境造成了很大的破坏，直接导致矿区崩岗侵蚀的发生和发展。

稀土开采过程中，池浸、堆浸所用的溶液早期为草酸溶液，后来基本上用硫铵。草酸和硫铵溶液中含有多种阳离子和阴离子，铵根离子渗入土壤中，被微生物如硝化细菌降解形成硝酸根及亚硝酸根离子，使得水质pH呈较强的酸性。根据部分矿区水质分析结果可知：各个矿区堆积区或淤积区pH值较低，Pb及其他金属元素含量较高，根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），部分矿区铅含量已经超标2～6倍[6]。矿区污染越严重，地，表水酸性越强金属元素含量越高，总氮含量也越高。

矿区内剥采堆浸使得地表腐殖土层破坏或灭失，全风化层裸露，呈褐黄色或褐灰色，整个土壤的结构和层次遭受破坏，表土肥力大幅降低，浸矿区遗留地的表层土受到酸性电解质液的浸染，土壤呈现较强的酸性，经过长年的风化和雨水冲刷，其周边土地也受到污染;浸矿区松散土体在水流作用下，沿区内沟谷漫流，土地无法有效利用，植被生长更为困难[7]。根据部分矿区水质分析结果可知：相比水样，土样酸化更为严重，部分矿区pH值甚至达到3～4，基本属于中强酸性范畴;但其他金属元素含量较低，根据《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018），各主要金属元素基本达到二类标准，即为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。

稀土矿山开采前，地表覆盖为花岗岩全风化层，表层主要为黏土、壤土，自然状态下矿区降雨充足，植被生长茂盛，覆盖率达80%～90%[8]。稀土开采过程中，开挖区及附近的植被和表层土壤被除去，使得矿区及周边土壤的失去天然保护，导致崩岗的发生。在开采过程中，在原地大面积修筑堆浸场、沉淀池等造成土层结构破坏，使植物失去生存条件，加速了崩岗的发展。此外，稀土开采过程中添加大量的酸性药剂造成土壤酸化，原生土地资源发生破坏，矿区土地就更难种植植物，植被很难恢复。矿区地表强风化表土层被剥离选矿、原生植被完全被毁，采矿废弃地裸露地表。露采、池浸、堆浸等大规模的搬山开采方式，大开大挖造成山体破坏，悬崖陡壁突兀而生。开采后大量的尾砂、废石随意堆放，在雨水的沖刷作用下形成崩岗，并进一步向周围区域发展。

3 结论

研究区属中亚热带丘陵山区季风湿润气候区，降雨量为969.6～2 191.7 mm/a，多年年平均降水量1 448.2 mm，充足的降雨是崩岗形成的外在动力;研究区主要地貌类型包括低山、丘陵和岗地，其中丘陵和岗地占87%，是崩岗发育的主要区域;研究区的地层岩性主要有第四系松散堆积物和燕山期岩浆岩，这构成了崩岗侵蚀的物质基础，第四系松散堆积物和全分化的花岗岩为崩岗侵蚀的主要对象;稀土开采活动破坏了植被和原始地形地貌，同时造成土壤酸化，废弃矿山植被恢复困难。种种因素都导致矿区及附近崩岗的发生和发展。

参考文献：

[1]王登红，赵芝，于扬，等.我国离子吸附型稀土矿产科学研究和调查评价新进展[J].地球学报，2017（38）：317-325.

[2]牛德奎.华南红壤丘陵区崩岗发育的背景与侵蚀机理研究[D].南京：南京林业大学，2009.

[3]蔡泽洪，陈卫东.上犹江水电厂区域水电站水库群优化调度探讨[J].大坝与安全，2014（6）：40-43.

[4]赵晋，王海超，陈春丽.废弃稀土矿山的环境风险评估[J].有色冶金设计与研究，2018（39）：9-11.

[5]梁惕平，朱倩晨，马涛，等.赣南废弃稀土矿山水土保持与生态修复措施研究[J].化工管理，2018（23）：186-187.

[6]张淑光，钟朝章.广东省崩岗形成机理与类型[J].水土保持通报，1990（3）：8-16.

[7]张晓明，丁树文，蔡崇法，等.崩岗区岩土抗剪强度主要影响因素及衰减机理分析[J].安徽农业科学，2012（9）：5534-5537.

[8]李双喜，桂惠中，丁树文.中国南方崩岗空间分布特征[J].华中农业大学学报，2013（1）：83-86.