南京栖霞山地质环境的开发和保护.pdf

第 9 卷 第4 期 地质灾害与环境保护 V o 1 ． 9 ， N o ． 4 1 9 9 8年 1 2月 J o u r n a l o f G e o l o g ic M H a z a r d s a n d E n v i r o n m e n t P r e s e r v a fi o n D e c e mb e r 1 9 9 8 l ／ 南京栖霞山地质环境的开发和保护 d - ． ‘ 徐 红 南京文通高等专科学校， 南京 2 1 0 0 1if 8 - 罗国煜 南京大学地球科学系， 南京2 1 0 0 9 3 摘 要 地质环 境是自 然环 境的 一部 分． 是 类 赖以 生存 的客观 地质实 体 地质 环境的开发利用、 保护与改造． 在现实生活中往往是比较赛出的矛盾 著名的佛教 胜地、 风景旅游区和重要的多盘属矿产基地的南京牺随山， 在这方面就存在许多问 题。 对之应采取护岸工程、 治承、 冶城． 慷护和改造地质环境， 限制地下 承的开采璧， 保持地下水资源的供需平衡等措施， 是根冶栖霞山地质环境阃题的基本对策。 ， ， 暂 簪 中X 中 圈 号45 X 141 I ⋯ I I 1 地质环境的开发和保护 1 9 7 2 年联合国人类环境会议把环境分为自然环境和社会环境 前者指大自然， 属于人类 的天然环境， 包括常说的大气圈、 生物圈、 水圈和岩石圈“ 四大圈” 。 地质环境仅是自然环境中的 一 部分， 是指组成岩石圈的接近地表部分的岩石、 水和土壤， 是人类赖以生存的客观地质实体， 也是处于人类工程一经济活动不断作用下的多组分动态平衡系统。地质环境的上界是地壳表 面， 是由自然条件所决定的； 而其下界， 则取决于人类活动的作用强度和社会发展条件。例如， 南非的一些金矿开采， 已达地面以下4 0 0 0 IT i ， 前苏联的一个超深钻孔， 深度已达 1 5 0 0 0 m， 这 些深度都是人类活动所能达到或影响到的， 即是迄今为止的地质环境的下限。 地质环境是人类赖以生存的基础， 能够被人们所利用并产生经济效益 因此， 地质环境可 以成为资源， 如矿产资源、 水资源、 旅赫资源等。 人们不仅要充分地开发、 利用地质环境， 更要保 护和改造地质环境， 使至今尚未发挥和发挥得不好的地质环境， 开始发挥它们的重大功能， 称 之为“ 开发” ； 使已 经发挥功能的地质环境得到进一步发挥时， 称之为“ 利用” 。 严格说来， 开发也 就是利用， 开发应包涵在利用之中。开发利用地质环境不能只考虑眼前一时的利益， 还必须考 虑如何使地质环境永远处于最有利于人类生活与经济建设的状况。使地质环境的状况不发生 或尽量减少不利于人类的变化， 称之为“ 保护” ； 使不利状况发生有利于人类的变化， 即在原有 的基础上再加上人类工程～经济活动， 使地质环境的现状更加适合于人类的需要， 则称为“ 改 造” 。在现实生活中， 地质环境的开发利用与保护改造往往是一对矛盾， 有时问题还会十分尖 锐 ， 如南京栖霞山在这方面就有较多的经验教训。 ■ 维普资讯 第9 卷第 j 钳 探红、 罗国韫 南京牺霞山地质环境的开发和保护 2 栖霞山地质环境概况 栖霞山位于南京市东北约 2 2 k m处， 自然环境优美， 是一个著名的风景名胜点。 其中峰西 隅有建干公元 4 8 9 年的栖霞古寺． 现是我国重要的佛教中心。 寺东南有南唐改建、 高1 7 m的舍 利塔． 寺后有闻名遐迩的千佛岩 每当深秋登临栖霞． 极目四眺． 漫山枫叶火红似霞， 古寺掩映 于青松翠竹之中， 红阁高耸、 金碧辉煌， 真无愧于 六朝胜迹， 金陵第一明秀山” 之美称。 栖霞山不仅是重要的文物和旅游胜地， 而且是江南有名的多金属矿产基地。 沿栖霞寺西的 中下侏罗统与石炭二叠系地层不整合带和北东向断裂， 在结晶灰岩中有优质且规模巨大的铅、 锌、 银、 锰 舍金 矿床， 矿床向寺西南方向展布， 矿带倾向北西． 现是南京铅锌银矿的生产基地 此外， 牺霞山的优质厚层灰岩， 又是地区众多水泥厂的主要生产原料。 栖霞镇原是南京市郊一个仅有三五千人口的乡村小镇， 近几十年来由于采矿和城镇建设 的不断扩大， 现已发展成为一个近十万人口的中型城镇 随着工矿和城镇的发展， 栖霞山的地 质环境严重恶化。其中较突出的有长江江岸坍岸， 由于大量开山采石、 切坡修路和削坡建场等 所引起的一系列滑坡， 以及过量开采地下水导致的地面严重沉降和塌陷 近年来笔者曾多次 前往该地进行考察， 现对有关问题作一初步探讨 3 江岸坍岸和滑坡 I 江岸滑坍 长江南岸栖霞一龙潭江段的江岸坍塌， 从西坝头车站到三江 口段， 近几 十年来由于江水主流流线不断向南岸逼移与侵蚀， 使边岸坍塌加剧， 自 1 9 5 0 年至今已坍岸超 过 2 0 0 0 r n [ 。 尤其是 1 9 5 4 年的长江大洪水之后， 岸坍已 威胁到沪宁铁路的安全和正常运营， 使铁路被迫改建为从栖霞山南坡通过。 即使经改建， 目 前龙潭火车站距江岸已不足2 k m． 高资 火车站距江边仅I k m。 岸坍已严重影响岸边工程和建筑物的安全， 也降低了岸边港口、 抽水站 等工程设施的经济与社会效益。 2 铁路精坡； 沪宁铁路改建时． 先采用深挖路堑方式． 结果引起两侧山坡上的砂质粘 土层沿下部碎石土层和象山群砂岩顶部风化层发生一系列的滑坍， 而后被迫改成隧道 明洞 通过， 且在洞口路堑两侧各砌一段挡墙或护墙， 才使边坡稳定。 3 栖霞山北坡油库滑坡 7 0 年代末， 南京航务系统在牺霞山北坡建造了一座较大的 油码头和油库。在建场过程中， 因切割坡脚过多， 引起山坡失稳， 并逐步发展成由7 ～8 个次级 滑坡组成的一个较大复合滑坡群。 多年来经先后采用抗滑桩、 挡墙、 刷方、 平整地表和修筑排水 沟等多种练合治理措施， 直至9 0 年代初才使其基本稳定。 4 栖霞镇南街东侧滑坡 滑坡位于牛头山西麓， 是由十多个次级滑坡组成的大复合滑 坡， 在 1 9 8 4 年夏季连续几天大雨后发生大滑动， 尔后仍不断发展和扩大。滑坡产生的主要原 因． 是由于修路拓宽路面时切削坡脚， 路侧居民建房开挖地坪切坡， 山坡上开地种植使地表水 大量下渗． 修建房屋增大下滑荷载等因素造成 类似的滑坡， 江南水泥厂也先后产生过。 4 地面严重塌陷和沉降 栖霞山铅锌银矿主矿体标高一7 5 ～一7 0 0 m， 距栖霞寺最近水平距离仅 2 0 0 余米 矿山自 1 9 7 1 年进入大规模开采以来， 采掘深度已达一1 7 5 m 矿坑常年疏干排水量达 日 均 1 0 0 0 13 3 。 ， 维普资讯 5 0 地质灾害与环境保护 使矿区地下水位降落漏斗不断扩大 。 此外． 由于工矿企业过量开采地下水作为生活和工业用 水， 也造成地下水位大幅度下降， 由此引起地面严重塌陷和沉降。 4 ． 1 明镜湖塌陷 明镜湖位于栖霞寺进门处， 栖霞山西麓中峰之一的沟各中， 湖面约3 0 0 0 m 以上， 湖心建 有通湖曲桥、 假山和六角亭， 清高宗取桥名为“ 彩虹” 、 湖名为“ 明镜” ， 故现通称为“ 彩虹明镜” ， 誉为栖霞第一景。据资料记载， 1 9 5 6 年前． 明镜湖水量相当丰富且不断向下泄流， 水源主要由 珍珠泉、 白鹿泉、 功德泉、 大庙泉和挑花涧、 中峰润等天然水流自然补给， 湖内及其附近地区从 未发生过塌陷与泉水断流现象 但自1 9 5 7 年栖霞山建立矿山并开采后， 珍珠泉等泉水量逐渐 减少直至完全消失， 桃花涧和中峰涧等溪水也逐渐断流枯竭。1 9 7 7 年又固两次清污整治明镜 湖湖床， 之后发生潮水渗漏． 1 9 7 9 年被迫用矿坑水补给维持明镜湖， 同年在保贞庵遗址、 月牙 池、 三茅宫西北坡及桃花涧牌坊前等处出现多处地表塌陷。 1 9 8 1 年6 月4日明镜湖发生土陷． 至 1 2日3 4 0 0 m 的湖水漏失一空， 1 9日潮底塌陷． 7月1 0日由湖土砌筑的假山和彩虹亭倒 塌。 1 9 8 2 年7 月通湖曲桥倒拆， 并形成一个长约2 3 m． 宽约1 2 m． 深约5 m的椭圆形塌陷坑和 若干环形地裂缝 。 经现场调查和勘探证实． 明镜湖的湖床基底有两条断层交汇， 并发育有较大的溶洞， 原来 经自然流水搬运与堆积的泥沙， 使潮床下的溶洞及裂隙等被充填； 但由于矿山疏干排水， 使湖 区及其附近的水文地质条件发生剧烈变化， 地质环境的自然平衡状态遭到破坏， 溶洞及裂隙中 充填物质不断被地下水水流的循环运动冲刷带走， 促使土洞发育， 产生缓变型土洞塌陷； 明镜 湖的清污又破坏了隔水底板， 人工注水和在土洞上修亭压载等． 加速了溶洞的发展以至塌陷。 4 ． 2 江南水泥厂地面塌陷和沉降 江南水泥厂及其附近， 目 前已发生大大小小塌陷几十处， 最大的地面塌陷已深达 3 m． 面 积超过 1 0 0 m ， 并伴随有不同程度的地面沉降。地面塌陷的主要原因有二 一是， 原来地质基 础差， 塌陷处一般下伏有断裂交会， 交会点经地下水长期作用已发育成较大的溶洞， 溶洞又被 第四系松散物充填， 且被厚达 1 0 m的第 四系堆积层覆盖埋藏； 二是， 超量抽取地下水形成的 恶果。江南水泥厂每天抽取地下水达 4 O O O t 。大量的地下水被开采， 改变了地下水的运动状 态， 由承压水转为无压水， 第四系含水层相继被疏干， 静水压力降低， 地下水对上覆第四系的承 托力减小， 水力坡度增大 ， 水流速度加快 ， 水的潜蚀和冲刷能力加强， 使溶洞裂隙中的松散充填 物和上覆第四系垮落后不断被地下水带走， 逐渐在上覆土层中出现土洞， 形成自然应力拱。在 上覆土层自重压力作用下． 土块不断下落且被水带走， 自然应力拱不断扩展． 引起地面变形、 沉 降和开裂 当土洞扩大到一定程度并失去支撑时， 地表先局部下沉为洼地， 继之在地表水汇聚 与冲刷下， 最终发生较大的地面塌陷。 5 栖霞山地质环境问题的治理对策 5 ． 1 加强护岸 栖霞一龙潭一线江岸位于龙潭弯道凹岸． 近 3 O 年来江岸急居 崩坍后退， 坍岸长达 1 6 k m。 因此， 首先要加强该段的护岸工程， 改善流态环境， 防止江岸冲刷， 控制和稳定河床志势； 其次， 在该段进行较大的地面工程建设时， 对江岸的变化趋势必须进行详细研究、 反复论证后 ， 才能 最后确定是否立项， 以免投资后不能产生应有的经济效益。 维普资讯 第 9 卷第4 期 绦红、 罗国煜； 南京栖霞山地质环境的开发和保护 5 ． 2 滑坡治理 滑坡的形成， 实质上是多种复杂的环境因素各自演变、 相互激发、 共同作用的结果， 其中， 人为的工程活动破坏了地质环境的自 然平衡． 往往是滑坡形成的主要诱发原因之一， 根据全世 界的统计 ， 7 O 的滑坡都与人类工程经济建设活动有关“ ] 。因此， 在削坡进行各种建设时必 须持慎重态度， 因为试图建立新的平衡与打破自然平衡付出的代价很有可能一样多． 甚至有过 之而无不及。对于栖霞山尚待开发的地区， 要通过区域性环境工程地质的调查研究， 摸清各类 环境因素各自演化发展及相互作用的规律， 了解地质环境自然平衡的条件， 这样在开发区进行 工程建设时， 才能根据环境的特点， 采取相应的治理措施， 防止产生新的滑坡等工程危害。 对该 区已经确认的各种滑坡， 目 前则要重点进行滑坡地质环境的调查和分析， 以便针对导致滑坡的 主要因素进行有效的整治． 这样才能保证已有的工程建设具有可靠的稳定性。在现实生活中， 由于忽视滑坡地质环境的调查研究． 没有找准滑坡发生的根本原因而导致滑坡整治失败的事 例， 是不胜枚举的。 滑坡一般发生在雨季， 主要是由于雨水入渗滑坡体， 降低土体强度． 润化滑面， 促使和加剧 滑坡体滑动， 故有“ 十滑九水” 之说 。要防止人为的生活与生产用水的废水， 以及地表水大量 渗入滑坡体， 加强保护自然植被等， 以提高滑坡体的稳定性。在保证地表和地下自然排水系统 不受破坏的前提下． 可平整滑体坑凹． 夯填裂隙， 修筑各种排水设施． 加强滑体地表水和地下水 的疏导与排泄， 对防治滑坡具有重要意义。 5 ． 3 合理开采地下水 水是地质环境中的重要因素。防治地面塌陷和沉降的关键， 在于保持地下水的供需平衡， 控制地下水位的降低幅度。对预防供水水源地的塌陷， 应使供水生产井远离生活区和生产区。 在布井多的地段应尽可能使其分散． 以减少抽水井在同一地段降深的叠加作用。 生产井已较集 中的抽水地段． 应控制出水量和降深． 使地下水位尽可能保持在基岩面以上． 并要在水井中设 置有效的过滤装置． 避免或破少土颗粒进入井内被水流带走． 以减少泥砂流失和防止由于土体 松散而产生塌陷。生产井抽水时． 要依次分步开动， 使水位降低逐渐由小列大， 缓慢下降． 以降 低地下水的侵蚀搬运能力。 对由于开采矿山而引起的地面塌陷和沉降， 其防治的关键是解决矿 区疏干排水的排水强度， 以及井下突水和地表水倒灌等问题。矿山疏干排水宜采用缓排方式， 并在地下水主要径流方向上， 选择较窄的流水通道， 设置灌浆帷幕拦截地下水， 把地下水位降 落漏斗限制在疏干排水区的小范围内 。明镜湖的保护． 要以治水防渗为中心， 采取填、 堵、 隔 和及时处理等措施． 湖床的塌陷和沉降才可以得到有效的防治和控制。 6 结语 名胜和矿藏都是国家的重要资源和财富， 如何正确、 合理地保护与开发利用， 以及处理好 两者的关系， 是十分重要的问题。 而且随着城镇扩大、 工矿业发展和人口密度的增加． 必然会引 起一些地质环境问题。但只要在建设中注意科学地开发和利用自 然资源， 深入研究人类活动、 特别是工程活动与地质环境之间的相互作用、 影响与后果． 加强规划与管理， 采取适宜的防治 对策， 地质环境的恶化是能够避免的。 否则， 将会失去建设的意义与目 的， 甚至反过来危害人类 自己。令人欣慰的是， 栖霞山的环境工程地质问题， 在众多单位的协同治理下已 取得了初步成 效， 如明镜湖的专项治理． 投资 1 2 5 万元， 工程已于 1 9 9 2 年 4 月底竣工。若能继续坚持不懈地 进行治理， 栖霞山的旅游和矿产两种资源的开发和协同发展． 是能够做好的。 维普资讯 5 2 地质灾害与环境保护 l 9 9 8 年 参考文献 1 褚挂棠． 南京栖霞山环境地质问题的研究． 江苏地质． 1 9 8 6 ． | 3 8 4 2 ． 2 黄家柱t 陈乐平． 长江中下游阿段近期演变与港廿选址 江苏地质， 1 9 8 6 ． 3 4 7 49 1 ． 3 罗国愠． 栖霞山地面塌陷的形成与对策． 见 保护地质环境和防拍地质灾害支集． 北京 中国科学技术出版 壮． 1 9 9 1 | 8 7 ～9 0 ． 4 划志伟． 滑坡整治的工程措施． 见 保护地质环境和防洽地质灾害支集． 北京 中国辩学技术 出版社， 1 9 9 1 2 8 l ～ 2 8 3 9 车石轩． 防治滑坡的工程措蘸． 见 滑坡支集 第七集 ． 北京 中国铁道出版社， 1 9 9 0 ； 4 2 4 8 ． 6 林年丰． 环境水文地质学． 北京； 地质出版社， 1 9 9 0 7 8 ～9 1 EXP L oI TA TI oN AND P R0TEC Tl oN oF GE oL 0GI C AL E NV I R ON ME NT F O R QI X I A HI L L I N N A N J I NG XuHo n g N a n j i n g c o e g e o f c o mmu n i c a ti o n s ， N a n j i n g 2 1 0 0 1 8 Lu o Gu o y u D e p a r t me n t o f E a r t h S c i e n c e s ． Na n j i n g Un i v e r s i t y ， N a n j i n g 2 1 0 0 9 3 A b s t r a c t Ge o l 0 g j c a l e n v i r o n me n t p a r t of n a t u r a l e n v i r o n m e n t a n d n a t u r a l g e o l o g i c a l b o d y w h e r e t h e h u r o a n b e i n g l i v e ． T h e r e ma y s a e n t c o n t r a d i i o n s i n e x p 1 o i t a t i o n ， p r o t e c t i o n a n d r e ma k e o f g e o l o g i c a l e n v i r o n m e n t r e u n 2 e s i n a c t u a l i t y． Qi x i a h i l l i n N a n j i n g i s a p l a c e w e l l k n o wn f o r i t s h i s t o r ic o l s i t e o f B u d d h i s m， s c e n i c s p o t f o r t o u r i s t s a n d mi n e r a l r e s o u r c e s i n p o l y me t a l ， b u t ma n y e n v i r o n me n t a l g e o l ogi c a l p r o b l e ms h a v e r i s e n ． To s o l v e t h e s e p r o b l e ms 5 o me e f f e c t i v e k e yS U r e S h a v e t o b e t a k e n， s u c h a s b a n k s l o p e p r o t e c t i o n p r o m t ， r e g u l a t i o n o f r i v e r s a n d wa t e r c 0 u r s e s ， a n d c o n t r o l o t l a n d s l id e s e t c ． ， s 0 a s t o p rot e c t a n d r e ma k e g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t ， a s we l l a s s u c h a s l i mi t a t i o n of e x t r a c t i o n o f g r o u n d wa t e r s o a s t o ma i n t a i n e q u il i b r i u m of s u p p l y a n d d e ma n d of g r o u n d wa t e r ． Ke y Wo r d s Ge o l o g i c a l e n v i r o n me n t En v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n En v i r o n me n t a l r e ma k e Q i x i a h i l l i n N a n j i n g e n v i r o n me n t 收稿 日期 1 9 9 8 O 4 I 4 第一作者简介 橡红． 女． 3 4 岁。副教授。1 9 8 7 年i 薹 南京大学地球科学系． 理学硕士学位．现任职于南京交 通高等专科学校土建系t 从事矿物岩石及岩土工程的教学和科研工作。已发表论文2 0 余篇。 维普资讯