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第七章矿产资源“二十世纪末的中心问题就是能源和矿产资源问题。”这是第26届国际地质大会主席在大会上提出的问题。我国在目前和以后相当长的时期内，大约95%的能源和80%以上的工业原料仍然要来自各种矿产品。在人类利用的资源中，矿产资源占有十分重要的地位，它是人类生存、经济建设和社会发展的重要物质基础。第一节矿产资源概述一、矿产资源基本概念矿产资源是指经过一定地质过程形成的，赋存于地壳内或地壳上的固态、液态或气态物质，就其形态和数量而言，在当前或可以预见的将来，它们能成为经济上可以开采、提取和利用的矿产品。如世界上第一颗原子弹制成以前，人们只能开采和提炼含量为百分之几的铀矿石，现在可提炼铀矿石的含量指标已经下降两个数量级。矿床指在一定地质作用下，在地壳或地表特定地质环境内形成的质和量都适合目前开采利用要求的有用矿物的聚集地段。随着社会生产力的不断发展，科学技术的不断进步，人们对矿产的认识和使用能力的不断提高，矿床的范围也是不断扩大的。矿床中开采出来并能从中提取有用组分的自然矿物集合体，叫矿石。矿石中往往含有多种矿物，其中有用的金属或非金属矿物，叫矿石矿物；伴生的目前无用的矿物，叫脉生矿物。矿体指赋存于地壳中具有一定体积、形状和产状的矿石自然聚集体。矿体是矿床的基本组成单位，是矿山开采的对象。一个矿床可以是一个矿体，也可能由几个大小不等的矿体组成。品位指矿石中金属或有用组分的单位含量。它常用%、g/t、g/m3、g/L等表示，是表示矿石质量的。矿石按品位大致可分为富矿和贫矿两类，其标准因矿而异。矿石的应用价值和品位关系很大。在一定条件下常规定值得开采矿石的工业品位，即最低工业品位或最低平均品位。最低工业品位的确定与矿床规模、矿石类型、综合利用的可能性以及选矿、冶炼加工技术等条件有密切关系，可以随这些条件的变化而改变。金属计算单位最低工业品位（%）铁Fe25~30锰Mn30钛TiO210~20钒V2O50.7金Au1~5（g/t）汞Hg0.04~0.05钼Mo0.2~03铜Cu0.4~0.5铝Al2O340二、矿产资源的特性1、矿产资源是国土自然资源的重要组成部分因为生产力的发展，人类所必需的生产资料和生活资料，相当大的一部分来自矿产资源，因而矿产资源的丰歉程度和开发利用的深度和广度，在一定程度上决定了国民经济发展的战略。如澳大利亚就是靠出口矿产资源，阿拉伯地区则依赖石油的开发成为世界人均产值最高的地区。我国正处在经济高速增长时期，对矿产资源，不论数量还是品种，在此期间其需求量均越来越大，因而矿产资源的开发利用也愈来愈迫切。2、矿产资源的有限性矿产资源是在地球形成和发展的几十亿年时间中，由地质作用使成矿物质富集而成，通常一种矿床形成时间均在万年以上，在人类的历史过程中，一旦被开发利用，很难再生出来，这就是矿产资源的有限性，也可以说是稀缺性的根本原因。据原苏联伊万诺夫、别洛乌斯计算，乌拉尔地区卡姆斯克一个厚350-400米的二迭系盐矿层，其沉积成矿期长达15000-17000年。我国最大的江西德兴铜矿，经研究其形成时间长达5000-6000万年。沉积于大洋底部的锰结核，生长速率每百万年为2-8毫米。而人类自发现和使用矿产资源以来，资源消耗速度却远远超过其形成速度。3、矿产资源分布的不均匀性由于地壳内部的物质分布本身是不均匀的，而各个地区又都经历了不同的地质和成矿作用，因此，矿产资源在地里分布上的不均衡，是自然界的客观规律。如钨锡资源绝大部分集中于中国华南，泰国和马来西亚；石油集中于中东地带；我国长期以来“北煤南调，南磷北运”的状况也是这种不均匀性的反映。4、矿产资源赋存的多样性世界上没有一个矿床，其形态、组分、开采技术条件是完全一样的，可以产于地表，也可产在地下，或河谷、或海滨或海底，形态和组分又较复杂。因此，在勘查和开采过程中，常有很大的“风险性”，特别由于生产的发展，科学技术的进步，近地表的易采、易选的矿床愈来愈少，找矿、勘探、开采、选矿、冶炼的技术条件也更加艰难和复杂。因此，必须加强成矿规律、找矿、探矿和采、选、冶炼技术的研究。5、矿产资源的多组分和综合性世界上绝大多数矿床是由多种元素或化合物共同产出的，单一组分的矿床比较少见。这是由于化学元素的地球化学性质的相似性和成矿作用的多元性所决定的。如内蒙古包头白云鄂博铁—稀土矿床，含有20多种有用元素，矿物百余种。因此，在矿产调查中，必须要进行“综合找矿、综合评价”，在开发过程中，必须强调“综合开发，综合利用”。6、矿产资源的可变性和开拓性矿产资源的种类和用途不时一成不变的。随着科学技术的进步，新矿种、新用途、代用品不断出现，这就使矿产资源的开发利用具有开拓性和可变性，如硅灰石，在1970年前，尚不知其用途，现已成为重要的节能原料；再如膨润土，已成为钻井泥浆、油脂脱色、制冶金球团的重要原料；珍珠岩、沸石、火山渣、蛭石等则是轻质、高强度保暖隔热的优质新型建材原料。同时人造宝石，人工合成水晶及金刚石大量应用于饰物和工业部门，替代了天然矿物。凡此种种，说明必须加强矿产资源工艺技术性能和新用途的研究。三、矿产资源的分类与分布矿产资源按其性质和用途通常分为：金属、非金属矿产和能源矿产三大类。其中金属矿产40多种，非金属矿产190多种，能源矿产近10种。第二节矿产开采与环境一、矿产开采对环境的影响矿山的开采在很大程度上改变了矿山原有的环境。矿山开采耗费过量的土地资源；开采后破坏的土地，既丧失原有的自然生态系统，又难以直接成为进一步服务于某种社会－经济目的的用地；矿山废弃物堆置场是周围环境的严重污染源；当矿山位于城市、河流或交通干线附近时，采矿地的破坏性发展将成为干扰城市和区域经济规划和实施的主要障碍之一。矿山，按其产品性质分类，有冶金矿山(黑色金属、有色金属、稀土元素、放射性元素等)和非金属矿山(煤矿、石料、陶土等)；按其开采方式分类，有露天开采矿山和地下开采矿山。矿山开采引起的生态破坏，主要由以下三个过程导致的：开采活动对土地的直接破坏，如露天开采会直接毁坏地表土层和植被，地下开采会导致地层塌陷，从而引起土地和植被的破坏；矿山开采过程中的废弃物(如尾矿、矸石等)需要大面积的堆置场地，从而导致对土地的过量占用和对堆置场原有生态系统的破坏；矿山废弃物中的酸性、碱性、毒性或重金属成分，通过径流和大气飘尘，会破坏周围的土地、水域和大气，其污染影响面将远远超过废弃物堆置场的地域和空间。由上述三个过程，在生态系统层次上采矿地生态破坏的三个特征：景观型破坏，对采矿地地貌的影响；环境质量型破坏，对所在地区土质、水质，甚至大气质量的影响；生物型破坏，对原有生物群落的摧毁，及对当地生物群落的严重破坏甚至摧毁。一般可以认为，冶金矿山引起的环境质量型破坏以及由此导致的生物型破坏要比非金属矿山更严重；露天开采的矿山引起的景观型破坏和生物型破坏，要比地下开采的矿山更严重。矿山开发的生态环境影响具体体现在以下几下方面：（1）水文地质环境的破坏井巷开掘、矿床排水疏干所形成的降压漏斗的水力影响半径有时可达数十公里之外，可能造成区域性的水文环境的破坏，使农牧业缺水受损。另外，疏干碳酸盐围岩含水层时，其岩溶和溶洞会成为地面塌陷下沉，地面设施被破坏的隐患；而当塌陷区或井巷地表贮水体存在水力的沟通时，则会酿成淹没矿井的重大事故；当岩层疏干影响的设计计划不周时，还可导致露天边坡、台阶的滑动和变形从而出现相应的灾害后果。（2）水体污染严重矿山开采后的废石堆成尾矿库如不能妥善处理，将成为一个在一定进空下的稳定的地下水污染源。废矿堆尾矿库长期处在氧化、风蚀、溶滤过程中，使各种有毒矿物成份或有害物质(有些矿山的矿石成份中没有或很微量的有毒矿物存在，则属例外)随水转入地下、地表水体和农田、土壤之中，造成地下、地表水体长期不断的化学污染。开矿工业用水远远小于选矿工业的用水量，但不论是采矿或选矿若不注意处理对水体的污染，都会造成严重的后果。据报导，由于采矿对水体的污染，使美国20600km长水域和449个天然和人工湖泊不再适于养鱼；在国内也不乏其例，如攀矿选矿厂有部份的尾矿废水长期排入金沙江，对其造成严重的污染。又如东鞍山矿由于外排废水中含有大量的细粒级悬浮物，使杨柳河的河水呈红色，不仅妨碍水生物的生长，使鱼虾绝迹，还影响农业灌溉，成为鞍山地区的一大公害。此外硫化矿床的开采，由于贮存的低品位黄铁矿随矿石开采、自然堆放或送进废石场。经风化、雨水的浸蚀产生酸性水。在我国冶金矿山中因酸性水污染造成的危害是十分严重的，如南山铁矿的酸性水波及周围一万平方公里农田和渔业生产，多年来共赔偿农业损失费累计约百万元。其它如梅山铁矿、钟山铁矿等均有类似的酸性水污染。此外，各冶金矿山的外排水中浮选药剂的污染、消基苯的污染以及其它重金属的污染也是屡见不鲜的.（3）土地的占用与破坏矿山开采后，将会产出大量的废石、排土和尾砂(露天开采一吨矿石通常削离5－10吨覆盖的岩土)，堆存它们将需占用大量的地表面积。例如美国的明尼苏达州北部由于大型露天磁铁矿的近半世纪的大量开采，如不进行有效的治理将有沙漠化的危险。地下开采时，地面下沉虽然是在受控状态下和圈定的范围内发生的，不致造成人身安全和建筑物破坏事故；但在下沉区内的土地却会受到严重破坏，位置及安全状况都无查考的废弃老矿洞对地表的突然坍陷，人身安全和财产的损害都可造成严重的潜在威胁。另外，尾矿坝或废石堆场设置不当或管理不严，都会造成严重的滑坡或泥石流事故，使大面积的土地受到破坏，水体污染危及人身和财产的安全。1992年美国西弗尼亚州的一座尾矿坝失事、冲垮九座桥梁和一段公路、106人死亡，400余人无家可归。1985年我国的南方一座尾矿砂坝暴雨倒塌，使土地和地面，井下设施等受到严重破坏。此外，矿区的建设也将不可避免地要改变地形、自然景观和植被状况等。土地破坏的后果是：水土流失加剧，淤塞污染水体，增加扬尘，严重影响生态环境。（4）对大气的严重污染在矿山生产中，氧化、风蚀作用可使废石堆场、尾矿库形成一个周期性的尘暴源。此外主要尘源还有矿石破碎、筛分和选矿等工序。矿山对大气的污染还有公路运输时形成的大量扬尘。对于冶金矿山生产、粉尘污染是大气污染物的一种主要类型。在我国，由于大气污染而使矿区农牧各业受害的情况颇不少见。二、矿区废弃地的生态恢复（一）废弃地的生态恢复概述1、废弃地生态恢复的意义废弃地生态恢复的意义体现在社会效益、经济效益和生态效益三个方面。废弃地的生态恢复具有很大的社会效益，一方面废弃地的生态恢复可以美化社会环境，避免居民远距离迁移带来的不便和种种隐患。另一方面，废弃地的生态恢复也可以节约土地资源，缓解目前发展中国家地少人多的现状。废弃地的生态恢复顺应了发展循环经济的社会需求，可以促进工业产业链的重新组合，并为生态恢复单位带来可观的经济收益。一方面城市废弃地的生态恢复使土地生产力得以恢复、生态环境得以改善。如山东省北墅石墨矿区，至1995年恢复土地面积约351.7hm2，用于建造农田、桑田、林地、风景区、鱼塘等，平均每公顷投入恢复工程费用15477元，而恢复后的土地种植农作物每公顷纯收入为2880~5400元/年，种植果树和药材每公顷纯收入达2400~3000元/年，在2~3年中就收回了投资费用，经济效益十分显著。另一方面，矿区废弃地的生态恢复也可以减少征用土地的费用，降低企业生产成本和经济负担。如辽宁省抚顺矿务局在抚顺市近郊采煤，破坏的菜地征地费高达142.5万元/hm2，而经中国土地学会复垦分析，每公顷废弃地只需投资37.5万元即可恢复为菜地，这样以地换地，不需要征地费用，大大减小了企业的经济负担（李树志等，1998）。此外，对废弃地进行生态恢复还有助于区域旅游文化的开发和满足城市居民游览的需要。对废弃地进行生态恢复，可以带来巨大的生态效益。废弃地的生态恢复可以使被破坏的土地生态系统得到改善，促进整个自然生态系统的融洽与协调，并保持系统间的良性循环与平衡发展。废弃地的生态恢复可以削减污染，减轻污染带来的环境负面影响，改善当地的生态环境。