Question

地质资源

Answer 1

组成地质环境的物质在现有社会、经济和技术条件下能够为社会经济所利用的就转化为地质资源。反过来说，地质资源是构成地质环境的重要组成部分。因此，在开发利用地质资源时，既要考虑社会经济的需要，又要考虑对地质环境的影响。一般来说，地质资源包括矿产、土壤、地下水、地貌景观等。

(一)矿产

矿产资源的形成与分布在很大程度上受制于地质环境的形成及演化过程。由于区域地质历史、地壳运动、岩浆活动和沉积环境的差异，矿产资源在地质环境中的分布也是不均衡的。根据成因，岩石分为沉积岩、变质岩、岩浆岩三大类，在不同的岩石中往往会形成不同的矿产。例如，煤炭、石油、天然气、石膏等一般形成于沉积岩中;石墨、大理岩等一般形成于变质岩中;钨、锡等金属矿产一般形成于岩浆岩中。受地质构造运动的影响，在地壳沉降地区往往形成煤炭、石油、石膏、岩盐等沉积型矿产;在地壳岩层褶皱隆起的地区，往往形成多金属矿产。矿产的形成还与古地理条件有关。例如，在古生代早期，陆地上还没有出现植物，所以在此之前不可能形成大煤田。古生代后期、中生代的侏罗纪和新生代的第三纪，分别是地球上三次出现大规模森林时期，形成了地质史上三个重要的成煤期。

矿产资源是社会经济发展的重要物质基础，人们的生产和生活都离不开矿产资源。根据其用途，矿产资源大致可分为4类:能源矿产、金属矿产、工业矿产和建材矿产。能源矿产主要包括煤、石油、天然气、泥炭等由地质历史上有机物堆积转化而成的化石能源和铀、地热等。金属矿产是国民经济、国民日常生活、国防工业、高科技产业必需的基础材料和战略物资，可细分为黑色金属、有色金属、贵金属、稀有金属、稀土金属、分散元素等。工业矿产是具有特殊的化学或物理特性而用于不同工业用途的非金属矿物或岩石，包括萤石、钾盐、重晶石等。建材矿产可用于工程建设和建造建筑物，包括水泥用灰岩、高岭土、石材(大理岩、花岗岩、玄武岩、辉绿岩、安山岩、凝灰岩、板岩)等。

(二)土壤

地壳表层岩石遭受风化作用后，形成松散的残积物。残积物表层通常是生物活动的场所。生物在生命过程中分泌和产生大量的有机质，有机质与残积物不断发生物理化学反应，残积物逐渐演变，最终形成了今天的土壤。决定成土作用和土壤类型的主要因素是气候、植被和岩石风化产物的成分。由于自然界地质环境组成、气候和植被的差异，不同地区形成了各种各样的土壤。不管是森林土壤、草原土壤，还是水成土壤，其基本物质组成主要包括:矿物质、有机质、水分、空气和生物(图1-2)。

图1-2 土壤的基本物质组成图

土壤为植物的生长提供了物理支撑和所需的水分与养分。土壤是绿色植物初始生产力建造的基础之一，它既是农业生物生长发育的出发点，又是基本生物组成的归宿地。研究表明:土壤地质环境状况对植物的生长有明显的影响。土壤中某些地球化学元素的不足或过量，会严重影响一些植物的正常生长。例如，土壤中盐分含量过多时，只能生长少数耐盐的植物，而不能种植小麦、玉米等农作物;在土壤和水源缺乏锌元素的地方，种植的豆类作物容易落花落果造成减产等。人们通过比较土壤中地球化学元素和矿物质含量与农作物需求，可以确定不同地区种植各种农作物的适宜性，从而调整农业种植区划与布局，促进农业增产增收。为了扩大农作物种植面积，人们研究出了很多物理、化学或生物方法来改良土壤，改善土壤地质环境。

土壤是陆地水分循环的纽带，是水文过程的调节器和缓冲器。降落到陆地表面的大气降水，除一小部分为植物冠层截留外，到达地面的降水首先渗入土壤，超过土壤入渗能力的降水形成地表径流，汇聚进入地表水体。渗入土壤的水分，一部分蓄存于土壤根系层中形成土壤水资源，供植物蒸腾蒸发;另一部分在重力作用下，继续下渗补给地下水，成为地下水的主要补给来源。在地下水浅埋区，在毛细作用下地下水也可上升进入土壤根系层，补给土壤水分，供植物蒸腾蒸发。由此可见，土壤是接纳降水的主要场所，在超过土壤接纳能力后，降水转化为地表水和地下水，土壤性质对大气水、土壤水、地表水、地下水、植物水“五水”转化具有重要影响。在农业生产中，人们往往通过深耕、秸秆还田、覆膜等措施改变土壤状况，间接起到调控水分的作用。

土壤对人类活动过程中排放的污染物具有一定的自净作用。进入土壤的污染物，在土壤微生物、土壤有机和无机胶体等自然因素的作用下，经过一系列的物理、化学和生物过程，可使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低^［16］，从而减轻污染物对经济社会的负面影响。但是，土壤的自净能力是有限的。随着时间的推移，当进入的污染物数量和速度超过了土壤的净化能力时，土壤地质环境的自然动态平衡就会遭到破坏，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降。

(三)地下水

地下水赋存和运移于岩土空隙中，其形成受到地质环境的制约。影响地下水形成的主要因素包括地形地貌、岩石性质、地质构造等。地形地貌决定了地下水的空间分布和运移，岩石性质决定了地下水的贮存空间，地质构造则决定了具有贮水空间的岩土储水能力。地形平坦的平原和盆地，松散沉积物厚，降水形成的地表径流易于渗入地下补给地下水，所以一般来说平原和盆地中地下水分布广泛而丰富。坚硬岩石中的地下水存在于各种内、外动力地质作用形成的裂隙之中，分布极不均匀。松散岩层中的地下水存在于松散岩土颗粒形成的孔隙之中，分布相对较为均匀。

地表以下岩土空隙中的水分，按照其赋存状态可分为土壤水(包气带水)和地下水。土壤水是陆地植物蒸腾和土壤蒸发的基本水源，它在供给植物生长发育需水的同时，积极参与水分循环。地下水处于潜水面以下饱和区，在重力作用下缓慢流动。从整个水循环系统看，地表以下非饱和区和饱和区水分运移有着天然不可分割的联系(图1-3)，刘昌明等将二者统称为地中水(Subsurface water)^［17］。根据水量的交换关系和联系强弱，土壤水和地下水的相互作用大致可划分为以下3种情形:①地下水埋深大于其极限埋深，土壤水和地下水之间为单向联系，土壤水始终下渗补给地下水。地下水极限埋深系指地下水不能上升至土壤上层，由潜水面上移流量开始为零时的地下水埋深。②地下水埋深小于其极限埋深，大于土壤根区深度，土壤水和地下水之间为双向联系，二者间的水量交换频繁，地下水中的盐分易在土壤表层积累。浅埋深地下水对土壤剖面的含水量和水势分布有很大影响，是土壤发生盐渍化的重要原因，也是地表生态格局变化的影响因子之一。同时，这种情形也增加了地下水遭受污染的风险。土壤中化学物质变化与地下水盐动态密切相关。③地下水埋深小于土壤根区深度，甚至有时潜水面高出地表，土壤水与地下水之间作用强烈，土壤饱和状态和非饱和状态交替频繁，土壤中的化学和生物过程与地下水变化紧密相关。因地下水位过高而形成的湿地即属于这种情形。

图1-3 土壤水与地下水水分运移与转化示意图

地下水是水资源的重要组成部分。与地表水相比，地下水具有分布广、水量相对稳定、水质好、不易受污染等特点，在供给工农业和居民生活用水、支撑经济发展方面具有重要的作用。

作为重要的生态因子，地下水在维持生态系统方面具有无可替代的作用。地表水生态系统(河道基流、湿地、泉水等)、河岸生态系统和陆地非地带性植被都需要地下水的补给和维持。在我国西北地区，天然绿洲往往需要地下水的支撑，地下水位的下降和水质的恶化会给绿洲生态系统带来严重影响。丘明新等通过对乌鲁木齐柴窝堡地区植被类型及其发育情况进行调查后发现:草甸草场植被发育的优劣与其所处生境的地下水位密切相关。苔草草甸在地下水埋深1.15m时，芦苇草甸在地下水埋深1.12m时，植被均发育不良;芨芨草草甸在地下水埋深大于2m时植被衰退;芦苇草甸在地下水埋深大于2m时植被发育很差^［18］。

地下水，尤其是深层承压水，还具有平衡地下压力、支撑上覆岩土体的作用。人工抽汲地下水时，伴随着地下水从含水岩组中，尤其从那些厚层的半固结淤泥、粘土层中排出，在上覆岩土体的压力下颗粒间的孔隙被压缩，最终表现为地面沉降。由于人工大量开采深层承压水，地下水位过度下降导致粘土层被压缩，是很多地区发生地面沉降的主要原因。

(四)地貌景观

地质环境是地貌景观的基础，而地貌景观是地质环境在地表的外在表现，也是地质环境对人类活动影响最直接、最显著的部分。地质环境与其他环境条件相互作用形成了某一区域的特色地貌景观。在地球演化的漫长地质历史时期，由于内外动力的地质作用，形成发展并遗留下来的不可再生的地质遗迹，有着极为重要的科学价值和观赏价值。地质遗迹不仅为生物演化、人类生存发展历史及寻找矿产资源提供了丰富的实证资料，还为人们提供了回归自然、修养身心的娱乐场地。根据其形成原因与自然属性，地质遗迹一般可分为以下5种类型:①有重要观赏价值和重大科学研究价值的地质地貌景观。②有重要学术价值的地质剖面和构造形迹。③有重要科学价值的古生物化石及其产地。④有特殊价值的矿物、岩石及其典型产地。⑤典型的地质灾害遗迹^［19］。地质遗迹作为一种地质资源，越来越多地被人们开发利用，将其科学价值、观赏价值和教育价值转化为社会效益和经济效益，在经济社会中发挥了越来越大的作用。社会发展表明:人类文明愈是高度发展，地貌景观在人们生活中的地位就愈加重要。