高寒草甸生態地質環境調查與分析

曹志勇 肖金忠

(青海省有色地質礦產勘查局八隊)

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高寒草甸生態地質環境調查與分析

曹志勇 肖金忠

(青海省有色地質礦產勘查局八隊)

通過對高寒草甸生態地質環境區生態地質環境現狀調查，分析了多彩整裝勘查區各勘查階段和勘探方法產生的生態地質環境問題，找出找礦工作對生態地質環境的影響因素，總結各勘探區植被恢復的先進經驗，為開展綠色勘查提供參考。

勘探區 生態環境保護 植被移植 保護措施

青海三江源區是我國重要的水源涵養區和重點草原草甸生態功能區，根據資料顯示，1986—2000年，長江黃河源區高寒草地退化顯著,較高覆蓋度高寒草原與高寒草甸面積減少了15.82%和5.15%,高寒沼澤草甸分布面積銳減了24.36%;湖泊水域萎縮了7.5%。以長江源區內流湖泊為主，土地荒漠化發展十分迅速,沙漠化土地面積擴展了17.11%,其中黃河源區沙漠化土地年平均擴展率達到1.83%。高寒草原草地的覆蓋度下降與荒漠化、高寒草甸草地的覆蓋度下降[1]，不但關系到當地人民的生存與經濟發展,而且影響整個長江流域經濟的可持續發展[2]。

進入21世紀以來，我國經濟建設取得了持續高速發展，為滿足對礦產資源需求，三江源地區整裝勘查區相繼設立，為國民經濟建設提供保障，帶動了當地經濟的發展，同時也帶來了較為復雜的生態地質環境問題,尤其是草地生態系統正遭受著前所未有的退化、鼠害、人為破壞和近地表氣溫升高等一系列影響生態系統平衡因素的干擾[3]，有些破壞甚至是毀滅性的，幾年或者幾十年很難得到恢復。因此，迫切需要研究保護高寒草甸生態地質環境問題。

1 自然地理條件

(1)整裝勘查區地理位置與交通狀況。多彩整裝勘查區位于青海省玉樹藏族自治州西部治多縣多彩鄉境內，距治多縣西部20 km，東經94°45′00″～94°45′00″,北緯33°07′00″-34°00′00″，平均海拔4 600 m，總面積800 km2，距省會西寧市約1 080 km，玉樹州府約200 km，從玉樹州至治多縣有縣級公路相通，治多縣至多彩鄉有簡易公路相通，交通總體較便利。

(2)氣象與水文。多彩整裝勘查區屬大陸性半干旱高山草原氣候，全年多風少雨，歷史極端最高氣溫25.6 ℃，最低氣溫-34.4 ℃，年平均降水量409.0 mm，年平均蒸發量1 401.8 mm，全年無霜期短。

(3)區域經濟狀況。治多縣是以牧業為主的純牧業縣，草原面積260萬hm2，可利用率僅為67%，畜牧業在國民經濟中占主導地位，全縣轄6個鄉(鎮)共20個行政村，68個生產合作社，全縣牧戶7 828 戶，27 044 人；全縣共有牧業勞力17 379人，在總人口中藏族人口占97.4%。2015年實現地區生產總值6.56億元，其中牧業總產值4.21億元，占總產值的64.17%，牧民人均可支配收入6 264元。

2 地質環境時空特征分析

2.1 地質環境特征

2.1.1 地質背景

調查區出露的地層由老到新主要有：中元古代寧多組、二疊紀多彩蛇綠混雜巖、三疊紀查涌蛇綠混雜巖、早中三疊世結隆組、中晚三疊世巴顏喀拉山群、晚三疊世巴塘群和結扎群，以及古近紀沱沱河組、新近紀曲果組和第四紀地層。

(1)中元古代寧多組。中元古界寧多組(Pt2n)出露于聶恰曲一帶，沿北西—南東構造線呈構造塊體分布在石炭—二疊紀多彩蛇綠混雜帶(CPd)中。寧多組與南側的三疊紀石英閃長巖體及多彩蛇綠混雜巖接觸帶均被掩蓋，推測為斷層接觸關系。巖性組合為一套中-深變質巖，灰-淺灰色黑云母石英片巖，石英片巖夾灰白色含二云母斜長石英巖、灰色-深灰色黑云斜長構造片麻巖。片巖的片理走向290°～300°，與區域構造方向一致。

(2)二疊世地層。出露多彩蛇綠混雜巖(CPd)。呈北西向分布于拉迪歐瑪、尕龍格瑪、當江一帶，為多類巖石混雜的地質體，主要有板巖、千枚巖、片巖、變砂巖、輝長巖、輝長堆晶巖、枕狀玄武巖、硅質巖、大理巖、灰巖正常碎屑巖，各巖塊間關系不清或斷層接觸，含放射蟲、遺跡、蟲筳、腕足類及雙殼類化石。

(3)三疊紀地層。主要出露中晚三疊世巴顏喀拉山群(T3B)，僅在東北角治多縣城—聶恰曲下游—登額曲一帶；晚三疊世巴塘群(T3Bt)長石石英砂巖、長石砂巖、泥質灰巖、燧石結核灰巖，呈北西—南東向帶狀，展布于測區中部，和結扎群(T3Jz)石英砂巖夾灰巖、泥巖在勘查區南西大面積出露及查涌蛇綠混雜巖(Tch)，呈北西向展布于查涌、多彩、當江一帶。

2.1.2 地質構造

本區處于金沙江深斷裂北西端，自晚古生代至新生代均有強烈的地殼運動，斷裂構造和褶皺構造發育。區內經歷了長期復雜的構造運動，斷裂構造相當發育，按其展布方向可分為北西向、北東向、近東西向三組斷裂，各斷裂彼此交錯切割，共同構成區內基本構造輪廓。北西向(北西西向)斷裂為區內的主要斷裂(玉樹—烏蘭烏拉湖斷裂—區域性大斷裂—巴塘群和結扎群的分界斷裂)，延伸都比較長，在斷層附近形成較寬的擠壓破碎帶，產狀比較亂，地貌上多為負地形，航片上多數反映清晰，控制著新生代斷陷盆地的形態及分布；北東向、東西向和南北向三組斷層延伸都比較短，錯斷地層和早期構造線為平推性質，形成時代較晚，為喜山期的產物。總之北西向斷裂為區內的主干斷裂(如可可西里—金沙江逆斷層)，對區內地層、巖漿活動、后期的變質改造都有明顯的控制作用。

2.1.3 土 壤

多彩地區屬高原干旱—半干旱大陸性氣候，土地資源豐富，土壤主要有高寒草甸土、高寒草原土、高寒沼澤土，高山草甸土、高山草原土分布在中高山地區，沼澤土分布在溝谷邊緣，以疙瘩狀凍土草沼分布最廣，植被主要有耐低溫干旱的紫花針茅、高蒿草等。

2.1.4 植 被

多彩鄉受自然條件的影響，尤其是復雜的地形和海拔高低的差異和水熱條件的限制等，制約各類植被的生長、演替。全鄉草場可分為高原草甸類草場、高寒干草原草場、高寒沼澤草甸草場和山地灌木叢草場，牧草覆蓋率占30%～80%，草場又分為蒿草草場、禾草草場、雜草草場等。

2.2 生態地質環境問題

礦產勘查開發為國家帶來巨大經濟效益的同時，傳統的地質找礦模式也大大破壞了生態環境[4],引發系列生態破壞、環境污染和地質災害等問題。如勘查開發過程中鉆探、槽探、臨時道路施工等，極易對地形地貌景觀、土地、植被、含水層、高原凍土層造成破壞，誘發凍融滑坡、植物死亡、水土流失、多年性凍土上限下移等生態地質環境問題。

2.2.1 地形地貌景觀破壞

傳統技術工藝更新力度不夠，新技術、新工藝、新設備更新緩慢，找礦設備體型大、重量大，鉆孔、槽探施工過程中為滿足設備、車輛通行，開辟人工臨時場地道路，預查—普查—開發過程地形地貌破壞加劇，破壞面積逐步擴大，堆積體逐漸增多，對生態地質環境破壞明顯上升趨勢(圖1)，以多彩整裝勘查區為例，破壞面積隨勘查階段的推進逐步上升。

圖1 高寒草甸生態地質環境勘查區面積與破壞面積對比

2.2.2 植被資源退化

我國采礦業破壞的土地面積為1．4～2．0萬km2，占全國各項建設用地及其他破壞占用耕地的49．1%[5]。找礦過程中，隨著預查—普查—開發，土地破壞面積隨之加大，施工場地修筑與臨時道路開辟過程中，對地表植被造成直接破壞和掩埋。

槽探開挖開口一般為2.5～3 m，槽底寬2～2.5 m，深約1～2 m，開挖后的土渣就近堆放，掩埋寬度約2～5 m，掩埋兩側植被資源，在邊坡處形成擾動土體，擾動面積一般為工程開挖的50%左右，即槽探開挖破壞植被資源是槽探的兩倍。

鉆探工程的直接破壞主要在機臺處和鉆工駐地，施工現場一般呈橢圓狀、長方體狀分布，面積約20 m×30 m，機臺施工過程中對地表植被的直接破壞及下坡處掩埋破壞。

臨時道路主要為鉆孔工程施工服務，因此臨時道路圍繞在鉆孔點附近呈條狀、網狀分布，破壞主要為切坡、掩埋下坡植被或擾動，擾動面積根據地形陡緩決定，一般均為工程面積的40%～60%。

2.2.3 凍土環境變化

凍土退化直接導致高含草甸與高寒沼澤草甸生態出現顯著退化,近15 a間高寒沼澤草甸生態分布面積銳減28.11%,高寒草甸生態分布面積減少了7.98%。依據高寒草甸覆蓋度與凍土上限深度間的關系,當凍土環境出現退化,上限深度在地表3.5 m以下,高寒草甸草地將可能出現中度退化；凍土上限深度在4.5 m以下,高寒草甸草地將可能出現嚴重退化,逐漸成為黑土灘地或草原化。一般凍土上限深度小于3.0 m,高寒草甸植被群落保持較好,具有較高的覆蓋度[6]。凍土上限與地表距離縮短，不同程度地造成工程點小范圍內凍土上限下移，凍結層上水位下降，含水量降低，根系較短的植物急劇死亡。調查發現植被的覆蓋厚度與多年性凍土上限存在很大關系，凍土上限隨植被覆蓋度的減少而加深，反之凍土上限下移致使根系較短的植物死亡速率加劇。

2.2.4 水土流失

由于找礦工作的直接破壞與間接堆積破壞，加大土壤水分蒸發，降低了水分涵養能力，在多彩5個代表性勘查區進行土樣含水量測試后(圖2)，發現找礦開挖擾動樣與原樣含水量對比明顯，擾動土體水分平均流失41.98%，大大降低了水分涵養能力及植物生長季率，土壤質量下降、土壤肥力降低，土壤由稀薄進而發展到砂化、石漠化、裸巖化，從而喪失了生產能力，使得在工點范圍內的土壤融凍侵蝕加劇，進一步加快了生態地質環境惡化。

圖2 多彩整裝區天然土樣與開挖擾動樣含水量對比

2.3 地質環境變化驅動因素分析

2.3.1 自然因素

自然因素包括水蝕、水位下降、鼠害、自然災害等：①水蝕,高寒草甸土壤抗蝕性和抗沖性差，極易被迅速形成的地表徑流所分散和沖走，造成土壤養分流失，導致生態地質環境惡化;②水位下降,全球性氣候變暖，地表升溫，凍土萎縮，多年性凍土區凍結層上水位下降，導致根系較短植物死亡;③鼠害;④自然災害,季節性凍土層融化時，土壤液態水增加，當其下滲受阻，土體水分達到飽和或過飽和時，受自身重力的影響，容易順坡緩慢蠕動，產生泥流、石流、滑坡以及草皮脫落等現象。

2.3.2 人為因素

人類對土地利用方式及其強度在一定程度上反映了人類活動對自然界干擾的性質和過程[8]。人為因素包括農牧業活動、礦產勘查開發、工程建設、城市化等:①農牧業活動，隨著長江源區牧民定居工程及基礎設施工程建設力度的加大，直接和間接地造成了生態地質環境惡化，現階段主要的人為因素包括不合理的土地利用方式、過度放牧、開礦修路、棄土棄渣等，其中礦產勘查開發等工程建設是多彩地區生態惡化的直接原因之一；②礦產勘查開發;③工程建設、城市化。

2.4 生態地質環境防治

2.4.1 生態地質環境治理原則

針對高寒草甸生態地質環境十分脆弱的特征，找礦工作開展前，加強環保意識及環境保護法律知識的學習，制定環保目標，主動減少對生態環境破壞嚴重的技術工藝；項目招標時明確引入先進設備(如輕便式巖心鉆機)、新技術、新方法，既能大大提高生產效率，節約勘探時間，又能有效減少環境損害程度；施工時合理規劃施工方案，正確選擇施工便道，始終堅持“能繞行不開挖”、“誰施工，誰恢復，誰治理”的原則，對施工范圍內的地表植被，施工前先將草皮移地保存，施工中或施工后及時覆蓋到已完工場地表面，并進行植被移植工作；地表植被恢復采取以自然修復為主、人工干預為輔的方法，堅持客觀地理條件與生物學和生態學特性的一致性，植被種源選擇與區域一致，忌使用外來物種，恢復的好壞由當地牧民驗收通過。自然恢復與人工干預恢復效果對比見圖3、圖4。

2.4.2 植被切塊恢復工藝流程

找礦工作中根據施工區域的局限性，多數地段同屬一個地貌單元及植物物種單元，在此區域內移植植被既能保證物種的一致性，也能大大增加植被存活率，施工時將植被移植到安全地帶，待本工點工作完成后，再用來恢復本勘探區破壞處的原始面貌，可采用遞進式移植或原地恢復方案，植被移植流程為：植被剝離—異地儲存養護—原地貌恢復—植被生存基底層處理—植被恢復。

圖3 自然恢復

圖4 人工干預恢復效果對比

(1)植被剝離。工程占用土地表層植被經剝離后，運輸至附近平緩地段進行涵養，植被剝離方式采用人工或機械剝離，剝離過程注意保護植物根系，根據植物根系深淺剝離厚度控制在30～55 cm，寬度控制在40～50 cm，便于運輸及鋪設方便。

(2)異地儲存養護。植被運輸至涵養地后，應盡快移植，儲存時間較長時需碼放成垛，層數以3～5層為宜，并分層澆水濕潤；不宜跨年存放，需定期澆水潤濕，加蓋遮陰防曬網。

(3)原地貌恢復。施工前地形地貌形態特征影像資料收集，完成后對破壞地貌單元進行恢復，恢復形態總體與坡型、坡度一致，防止次生災害發生。

(4)植被生存基底處理。自然條件下回填土營養成分含量相對不足，氮磷鉀含量較低，必要時需對土壤母質進行改良，基質采用植被草皮下腐殖土，施加二胺、羊板糞、牛糞等，添加比例控制在5%～10%，攪拌均勻，回填改良土厚度控制在10 cm左右，并進行人工夯實。

(5)植被恢復。海拔4 800 m以下區域植被生長恢復能力較強，移植時間宜選擇在5—8月移植為宜，該季節植被生命力最長，同時氣溫變暖有利于植被的移養成活[9]。如江東勘探區調查發現臨時道路經移植恢復后，植被已開始生長，草類通過根系繁殖方式得到恢復，有效降低了高寒草甸的死亡率。移植方法：將草皮自下而上鋪貼于地面上，根據地形地貌特點，邊坡長度在3 m以內、坡度在35°以內的直接鋪貼草皮，3 m以上需加固處理；草皮塊間隙1～3 cm為宜，中間填充含羊板糞5%～10%改良土進行封閉，不能使用卵礫石等填充，以利于微量元素氮磷鉀的補充及水分的涵養，并及時噴灑水養護。

隨海拔升高，高寒草甸土壤有機質含量逐漸減少，物種豐富度與海拔呈負相關關系，即物種多樣性隨海拔升高而減少[10]。海拔4 800～5 000 m的高寒草甸區地質找礦對生態環境影響大，且該區域生態地質環境惡劣；移植存活率低，移植時間宜選擇在6—7月氣溫較高時間進行，移植草皮宜選擇含紫花針草、蒿草含量大的草皮。

3 結 論

針對高寒草甸生態地質環境脆弱的特點，通過對多彩整裝勘查區13個工作區域內綠色勘查經驗的總結，系統分析了各勘查工程區域內綠色勘查的模式與經驗，重點梳理了礦產資源勘查開發過程中植被的恢復問題，提出了勘查過程中植被的剝離、涵養、移植等方法。做到既合理開發利用礦產資源，又要有效保護自然生態環境，為實施綠色勘查示范區建設提供相應的參考，最大程度地保護生態地質環境,同時，要進一步增強找礦隊伍環保意識建設，增強環保制度或環保措施，使找礦工作與環境保護和諧發展。

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2016-08-24)

曹志勇(1985—)，男，助理工程師，810012 青海省西寧市南川西路84號。