赣东北乐安江德兴铜矿段河流阶地的发育及环境意义

赵元艺, 王晓亮, 赵希涛, 柳建平, 路 璐, 杨永强

1)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037; 2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 3)辽宁省地质矿产研究院, 辽宁沈阳 110032; 4)中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; 5)陕西省冶金矿山公司, 陕西西安 710005

赣东北乐安江德兴铜矿段河流阶地的发育及环境意义

赵元艺1), 王晓亮2,3), 赵希涛4), 柳建平5), 路 璐1), 杨永强2)

1)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037; 2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 3)辽宁省地质矿产研究院, 辽宁沈阳 110032; 4)中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; 5)陕西省冶金矿山公司, 陕西西安 710005

乐安江是德兴铜矿地区的主要水系, 为查明乐安江德兴铜矿段河流阶地发育情况及其所产生的环境效应, 对乐安江海口镇—泗州镇坑口段—乐平市洺口镇戴村村段及大坞河与浮溪河所发育的河流阶地进行划分, 并运用光释光(OSL, Opically Stimulated Luminesecence)测年方法对此段乐安江低阶地的形成时代进行测定。得到以下认识: 研究区乐安江至少发育五级阶地, T5拔河高度约50 m, T4拔河在28~40 m之间, T3拔河在20~30 m之间, T2拔河高度在12~22 m之间, T1拔河高度在6~15 m之间; 另外研究区乐安江支流大坞河与浮溪河, 也有 3~5级阶地发育。该段乐安江三级阶地上沉积物的 OSL年龄为(120.6±5.8)~(153.6±8.1) ka, 二级阶地上沉积物 OSL年龄为(43.0±1.8)~(109.9±4.6) ka, 一级阶地上沉积物OSL年龄为(0.9±0.1)~(1.2±0.1) ka。四级阶地可能形成于倒数第二次间冰期。以上认识填补了乐安江河流阶地研究的空白, 为今后研究区第四纪地质的研究奠定了一定的基础。结合大坞河一、二级阶地上土壤、种植物中重金属含量分析, 认为研究乐安江德兴铜矿段及其支流的河流阶地对确定德兴铜矿所排放出的酸性废水的影响范围及该地区的农业区划具有重要意义。

河流阶地; OSL测年; 乐安江; 德兴铜矿; 环境意义

河流阶地是人类居所、农田、道路、工矿建设的主要分布场所, 国内外研究者对河流阶地的研究起步早, 成果丰硕, 在阶地地貌的形成原理、年代学、以及阶地地貌对构造运动、气候环境之间的响应等方面取得了显著进展(Cuanha et al., 2008; Leigh et al., 2008; Coltorti et al., 2008; Srivastava et al., 2009; Xu et al., 2009; Wegmann et al., 2009; 王永等, 2009; 祝嵩等, 2011; 张伟等, 2013)。前人对乐安江的研究大都集中在重金属污染领域(何孟常等, 1999; 刘小真等, 2008; 曾凡萍等, 2009), 对于研究区河流阶地第四纪地质领域的研究基本空白。为查明乐安江德兴铜矿段河流阶地发育情况及其所产生的环境效应, 本文通过野外调查及光释光测年技术对德兴铜矿地区河流阶地特征及低阶地形成时代有了基本的认识, 填补了乐安江河流阶地研究的空白。从环境的角度来讲, 划分乐安江德兴铜矿段所发育的河流阶地将对确定德兴铜矿所排放出的酸性废水的影响范围及对该地区的农业区划具有重要意义。

德兴铜矿位于江西省上饶市所属德兴市泗洲镇, 距德兴市区22 km, 是世界上铜资源量在800万吨以上的 8个斑岩型矿床之一, 为目前亚洲生产规模最大的铜矿(初娜等, 2007; 王晓亮等, 2013)。在矿区及邻区主要的河流是乐安江及其支流大坞河、浮溪河。乐安江是饶河的主要干流, 发源于黄山山脉南侧的婺源县境内, 流向先向南、西南再向西,沿途陆续汇合了发源于北侧黄山山脉南麓、东北侧白际山西南麓和南侧怀玉山脉北麓的大小支流, 在鄱阳县城附近与另一主要干流昌江汇合后始称饶河,流向北西, 注入鄱阳湖东岸。大坞河是乐安江的支流之一, 发源于德兴铜矿区东端官帽山, 流贯矿区,流域汇水面积34 km2以上, 有明显的山区河流特征,河流全长为14 km, 经张家坂、沽口村流入乐安江。浮溪河由上游至下游, 周围村庄依次为石墩头村、杜村、浮溪口, 最后在浮溪口汇入乐安江(图1)。

1 河流阶地特征

1.1 乐安江河流阶地

图1 研究区乐安江及支流平面示意图Fig. 1 Plan view of Le’an Rvier and its branches in the study area

第一级阶地(T1)由松散的上部砂层与下部的砾石堆积物组成的堆积阶地, 其顶部仅发育风化程度很低的灰黑色土壤层, 拔河一般在 6~15 m之间(图 2a, 图 3a)。第一级阶地的阶地面十分平坦, 因有时会被较大的洪水淹没, 故只被开垦成为该地区的主要农田, 但基本上没有村落建于其上。该阶地在乐安江沿岸分布十分广泛。并于在海口镇老村落以西第一级阶地(拔河6 m尚未开垦, 或许为高河漫滩)上部4 m中粗砂层(偶夹小石子薄层或透镜体)采集3件OSL样品: 0211-2-1、0211-2-2、0211-2-3(图2a)。

第二级阶地(T2)由于往往分布在第一级阶地之上, 大多通过砖厂的取土坑而仅见其上部的堆积物, 在顶部的棕色粘土质古土壤层之下, 阶地沉积物为棕黄色、发育有弱网纹状构造的粉、细砂质粘土层, 向下渐变为棕黄色粘土质细砂层, 其特点是沉积物没有显示出红的色调。约在10 m之下, 沉积物渐变为松散的砂层, 再下则为砾石层。因目前尚未见到第二级阶地之下的基岩, 故第二级阶地大多数应为堆积阶地, 其拔河一般在12~22 m之间。第二级阶地的阶地面也很平坦, 且很少会被洪水淹没,

故乐安江沿岸的大多数村落建于其上。该阶地在乐安江沿岸分布也十分广泛, 于水东洲以南的砖厂取土坑(图3b)剖面采集了4件OSL样品: 0212-1-1、0212-1-2、0212-1-3、0212-1-4(图2b)。

第三级阶地(T3)上部沉积物为浅砖红色砂质粘土层, 向下渐变为黄棕色、桔黄色砂质粘土或粘土质细砂层, 局部见砂层, 有时可见到弱网纹构造;下部为较强烈风化的砾石层或砂砾石层, 其顶部有时覆以被风化成或淀积于砾石表面的砖红色粘土膜,向下砾石所受风化作用减弱, 可见直径 1~2 cm的铁锰膜豆或铁锰薄膜覆盖整个砾石层。砾石磨圆一般较好, 磨圆度均属于1~3级范畴, 以 2级为主。砾石大小以1~5 cm为主, 少部分为5~10 cm或更大。砾石成分较复杂, 以石英岩、变质岩与砂岩等为主。在红土与砂砾层之下, 往往可以见到基岩出露, 故第三级阶地大多为基座阶地, 其拔河一般在20~30 m之间。第三级阶地与第二级阶地的主要区别在于其上部的粘土或砂质沉积物已风化成浅砖红色(图 3c), 而第二级阶地则没有明显的红色调。第三级阶地的阶地面有时较为平坦, 有时被冲刷或切割成缓岗状, 故可见少数住宅、农田建于其上, 但多数为林地。该阶地在乐安江沿岸分布不很较为广泛。在水东与坑口间的三级阶地上采集 OSL样品0211-3-3、0211-3-2、0211-3-1(图2c)。

图2 研究区河流阶地剖面图Fig. 2 River terrace profile of the study area

第四级阶地(T4)上部沉积物均呈浅砖红色砂质粘土层(较 T3砾石层上部沉积物要红), 下部为较强烈风化、往往也呈现砖红色的砾石层或砂砾石层(图3d)。砾石本身的特点与第三级阶地的砾石层相似: 磨圆一般较好, 磨圆度均属于1~3级范畴, 以2级为主; 大小以1~5 cm为主, 少部分为5~10 cm或者更大; 砾石成分较复杂, 以石英岩、变质岩与砂岩等为主。在红土与砂砾层之下, 可以见到基岩出露, 故第四级阶地也属于基座阶地, 其拔河一般在28~40 m之间。第四级阶地大部被冲刷或切割成缓岗状, 局部有住宅、农田建于其上, 但多数属于林地。

第五级阶地(T5)该阶地在该河段仅见于海口南海口农牧场南, 高出河面约 50 m的较平坦的基岩残丘之上, 仅见零星的磨圆砾石散布于地表, 故无法描述该阶地沉积物的详细特征。乐安江两岸的同高度地面, 均为被冲刷或切割而成缓岗状的残丘。其上几乎全为林地, 因植被覆盖, 我们未考察更多剖面, 也未采集分析测试样品。

1.2 大坞河与浮溪河阶地

大坞河与浮溪河是乐安江的支流, 也有3~5级阶地发育(图2d, 2e), 其中第一、二级阶地比较发育,占据支谷底部的大部分地面, 且十分平坦, 故也像乐安江一样, 成为农田与村落的主要所在地。但是高阶地沉积物保存不易, 只有第三级阶地的红土砾石层见于浮溪河谷中的社村和墩上村(图 3e, 3f)。

图3 研究区乐安江及支流阶地特征Fig. 3 Terrace characteristics of the Le’an River and its branches in the study area

2 样品采集与测试

2.1 样品采集

野外采集光释光样品按照相关要求进行。共采集光释光样品 10件, 其中在一级阶地上采集样品3件, 二级阶地采集样品 4件, 三级阶地采集样品3件。OSL样品由中国地质科学院水文地质与环境地质研究所测试。

2.2 样品测试

2.2.1 样品的制备

细颗粒组分制样: 在实验室红光(波长(640±10) nm)条件下打开样品, 先取约20 g用于测定含水量及作U、Th、K含量分析。再取中心样品过180目筛。将筛下部分放入烧杯中, 用浓度为40%的 H2O2和 30%的盐酸去除有机质和碳酸盐类, 然后加30%的氟硅酸腐蚀5天。用蒸馏水清洗至中性。将中性悬浊液倒入烧杯, 根据静水沉降原理分离出4~11 μm的颗粒。将分离好的细颗粒组分充分摇匀后, 注入事先准备好的放了不锈钢片的漏斗中, 等颗粒完全沉淀在不锈钢片上后, 再将水慢慢滴尽,放入烘箱中低温烘干(40℃), 取出不锈钢片即是细颗片, 每个不锈钢片上的样品重约1 mg。

2.2.2 测量仪器和测试条件

样品在Daybreak 2200(美国)光释光仪上测定。该系统蓝光光源波长为470 nm, 半宽5 nm, 最大功率为 60 mW/cm2; 红外光源波长为 880 nm, 半宽10 nm, 最大功率为80 mW/cm2, 我们选择最大功率进行测量。预热温度为260℃ 10 s, 试验剂量预热温度220℃ 10 s。需要辐照的测片都是在801E辐照仪中进行的, 其90Sr-Y β放射源的照射剂量率约为0.103871 Gy/s。

2.2.3 样品等效剂量的测定

本批样品采用细颗粒简单多片再生法和单片再生法测量样品的等效剂量, 即在天然和再生剂量OSL(Li)测试结束后, 辐照试验剂量, 并用试验剂量OSL信号(Ti)来监测感量变化, 利用天然/再生剂量与其后试验剂量OSL信号的比值(Li/Ti)来确定等效剂量值。该方法只用4~8个测片就能获得样品的等效剂量值。其核心内容是应用试验剂量OSL信号来校正多测片之间的感量, 并能克服多片数据的分散性。

2.2.4 样品环境剂量率的测定

样品所吸收的辐射剂量是由其本身及周围沉积物中放射性核素(238U、232Th和40K)的 α、β和 γ衰变产生的电离辐射所提供的, 同时也有宇宙射线的少量贡献。样品的铀、钍和钾含量是用中子活化法测得的。宇宙射线的贡献是据 Prescott等(1994)推荐的数据估计的。

样品埋藏层的含水量对样品所接收的剂量率有不可忽视的影响。水对α、β和γ辐射具有一定的吸收作作用。因此, 含水量在埋藏期间的变化状况对样品年龄有直接的影响。本批样品送来时密封较好, 测得的含水量即设定为它们沉积时的原始含水量, 并用 Fleming提出的校正方法, 对环境剂量率进行了修正。测试结果见表1。

3 乐安江河流阶地形成时代

由于在乐安江的四、五级阶地上很难采集合适的年龄样品, 故只在一、二、三级阶地采集形成年龄样品。

T3: 在水东与坑口之间的T3上的细砂层与砂质黏土层由下至上采集3件OSL样品, 其年龄分别为(153.6±8.1) ka、(145.6±5.8) ka、(120.6±5.8) ka, 乐安江第三级阶地应该在中更新世晚期到晚更新世早期形成, 此处T3大约是在(153.6±8.1) ka, 即中更新世晚期开始堆积形成阶地。

T2: 在水东洲砖厂处的T2的粘土层由下至上采集 4件 OSL样品, 其年龄分别为(109.9±4.6) ka、(97.0±4.2) ka、(69.1±3.4) ka、(43.0±1.8) ka。由野外观察可知, 乐安江所发育的第二级阶地为堆积阶地, 其应该至少在(109.9±4.6)~(43.0±1.8) ka, 即晚更新世早期到晚更新世中后期形成, 其堆积开始时间至少发生在(109.9±4.6) ka。

表1 德兴铜矿乐安江各阶地光释光样品测试结果Table 1 OSL samples dating results of terraces of the Le’an River in the Dexing copper mine

T1: 在海口镇老村落以西的一级阶地上的中粗砂层由下至上采集 3件 OSL样品, 其年龄分别为(1.2±0.1) ka、(1.0±0.1) ka、(0.9±0.1) ka, 故T1形成于全新世, 其与T2同为堆积阶地, 其堆积开始时间至少发生在(1.2±0.1) ka。

向芳等(2005)通过野外工作, 结合前人的研究资料认为, 长江三峡段最多存在 5级阶地, 其中最老一级阶地的年龄为: 0.7~0.73 Ma。以此为阶地对比的标准, 可获得各级阶地的大致形成时间: T4, 0.3~0.5 Ma, 中更新世早—中期; T3, 0.09~0.11 Ma,晚更新世早—中期; T2, 0.03~0.05 Ma, 晚更新世中—晚期; T1, 0.01 Ma左右, 晚更新世晚期—全新世早期。如表 2所示, 乐安江德兴铜矿段的阶地级序与长江三峡段有很好的对应关系, 但乐安江T2、T3的形成时间要早于长江三峡段的T2、T3, 而乐安江T1的形成时代要晚于长江三峡段, 但在雷生学等(2011)的研究中, 南京长江全新世河流阶地主要堆积于0.26~1.9 ka和7.9~9.1 ka期间, 乐安江T1的形成时代与南京长江全新世河流阶地堆积期较为一致。

4 讨论

4.1 研究区高阶地形成时代推测

虽然野外没有能够采集合适的T4、T5年龄样品,但可从阶地沉积物特征来推测阶地的形成时代, 观察T4上部沉积物为浅砖红色砂质粘土层, 下部为较强烈风化、往往也呈现砖红色的砾石层或砂砾石层。前人对中国南方的红土的分期有过系统的研究(席承藩等, 1991; 朱照宇等, 1991; 黄镇国等, 1998)。最近, 综合运用多种测年技术对网纹红土测年显示,均质红土形成于 400~100 ka; 网纹红土形成于850~400 ka; 下伏烁石层年龄大于850 ka (陈秀玲等, 2009)。杨浩等(1996)在安徽宣城红土剖面的研究中认为, 网纹红土及与其互层的棕黄色风成沉积物的年龄在701~426 ka之间, 网纹红土的形成年龄应在730~400 ka之间, 为中更新早期的产物。均质红土形成年龄的下限无疑是在400 ka左右, 从地层对比看, 它应与南京地区的下蜀土相当, 据研究下蜀土形成于中更新世晚期, 年龄在400~100 ka之间。余江黎家剖面均质红土中部的ESR年龄为 331.2 ka,宣城剖面均质红土(含沉积物)三个样品的ESR年龄在364~126 ka之间。综合研究区乐安江T4的沉积物特征(图3)及前人的研究成果, 认为, 此段乐安江T4的形成时代应与均质红土的发育期, 而红土的发育的气候应是暖湿气候, 而这样的气候背景又与倒数第二次间冰期的气候背景相对应, 易朝露等(2005)认为倒数第二次冰期的年代范围为 333~ 136 ka, 倒数第三次冰期年代范围为 710~460 ka,故其形成的时代范围初步推测在 460~333 ka这个年代范围, 这与长江三峡段T4的形成时代范围基本一致。此处乐安江T5的沉积物没有得到很好的保存,无法从沉积物的角度来推测其形成时代。但由上文可知, 乐安江T1、T2、T3、T4与长江三峡段的T1、T2、T3、T4的形成时代有很好的对应关系, 所以可推测乐安江 T5的形成时代范围也可能与长江三峡段T5的形成时代有所对应。

4.2 研究区河流阶地的环境效应

河谷不仅是水汽、水流、生物迁徙等的通道, 也是当地人居环境、生产生活、交通运输等的重要场所, 是自然和人文社会活动交互作用较为强烈的地区之一, 也往往是人地关系急需协调的地区(明庆忠等, 2013)。德兴铜矿由于多年的采矿积累了大量的低品位矿石和废矿石, 分别堆积在祝家村、杨桃坞和西源废石场。为进一步对铜的回收利用, 废石场多用硫杆菌和稀硫酸进一步喷淋矿石浸取铜, 同时在这个过程中产生大量的氧化酸性废水。由于种种原因, 德兴铜矿地区环保设施运行效率不高, 做不到对所有的酸性废水进行处理后排放。因此祝家村废石场的酸性废水(pH值平均为2.4)就通过排放、渗漏等方式排入大坞河中。大坞河含有的酸性废水与重金属严重污染了下游有关地区(何孟常等, 1999;许万文等, 2004; 初娜等, 2007; 陈翠华等, 2008; 王晓亮等, 2013)。大坞河河水铜离子含量达到12~30 mg/L, 底泥中达500~900 mg/L, 乐安河底泥中达到 500 mg/L, 有关土壤中铜含量平均为186.5 mg/L, 是土壤中铜正常值的10倍左右, 导致铜矿下游污染严重(黄长干等, 2004)。在赵元艺等(2012)的研究中(表 3), 从同一地点的不同阶地土壤中的重金属元素总体上也体现出一级阶地中的元素含量比二阶阶地中的要高, 例如大坞河中游德铜医院处一级阶地上土壤中的铜含量达到303×10–6~664×10–6, 而二级阶地中的为

表2 乐安江与长江三峡段所发育阶地年代对比表Table 2 Terraces age comparison between the Le’an River and the Three Gorges of the Yangtze River

表3 大坞河土壤及大米中Cu元素含量表/10–6(据赵元艺等, 2012)Table 3 Cu element content/10–6of soil and rice along the Dawu River (after ZHAO et al., 2012)

51.7×10–6~53.3×10–6; 下游沽口村一级阶地上土壤中的铜含量达到418×10–6~453×10–6, 而二级阶地中的为105×10–6~264×10–6。同样是在此区域, 一级阶地上大米中的铜含量达到 7.33×10–6~10.6×10–6, 而二级阶地中的为 4.14×10–6~6.79×10–6在大坞河下游沽口村一级阶地上大米中的铜含量达到9.86×10–6~11×10–6, 而二级阶地中的为4.52×10–6~4.82×10–6。德兴铜矿地区的河流所发育的第一、二级阶地上种植的稻谷籽实(大米)和小白菜中各元素均采用中华人民共和国食品中污染物限量标准进行评价。结果表明, 大米在一级阶地镉超标样品占一级阶地样品数的 30%, 二级阶地镉超标比例为 17.8%(赵元艺等，2012)。从以上数据可以看出, 大坞河酸性水对一级阶地与河床影响较大。结合德兴铜矿地区的乐安江及支流阶地的发育情况与一、二级阶地上大米、小白菜及其配套土壤中的重金属含量分析, 认为, 一级阶地重金属含量高于二级阶地, 主要原因是受污染的河水灌溉或由一级阶地地势低，洪水期酸性废水漫过一级阶地所致。建议在受污染严重的一级阶地不宜种植食用类作物,但可种植非食用类作物。

5 结论

1)乐安江德兴铜矿段至少发育五级阶地, T1拔河高度在6~15 m之间; T2拔河高度在12~22 m之间; T3拔河在20~30 m之间; T4拔河在28~40 m之间; T5拔河高度约50 m。其支流大坞河与浮溪河亦发育有3~5级阶地。

2)该段乐安江三级阶地上沉积物的OSL年龄介于(120.6±5.8)~(153.6±8.1) ka, 该阶地形成于中更新世晚期到晚更新世早期; 二级阶地上沉积物OSL年龄介于(43.0±1.8)~(109.9±4.6) ka, 该阶地形成于晚更新世早期到晚更新世晚期; 一级阶地上沉积物OSL年龄介于(0.9±0.1)~(1.2±0.1) ka, 一级阶地形成于全新世。四级阶地可能形成于倒数第二次间冰期。乐安江二、三级阶地形成时代要早于长江三峡段而乐安江一级阶地的堆积时期与南京长江的全新世阶地的堆积时期大致相同。

3)划分德兴铜矿地区的乐安江、大坞河、浮溪河所发育的河流阶地将对确定德兴铜矿所排放出的酸性废水的影响范围具有重要意义, 即酸性废水对一级阶地的影响较大。

致谢:光释光样品测试得到了中国地质科学院水文地质与环境地质研究所杨振京主任的帮助, 稿件的修改得到了匿名专家的宝贵意见, 在此表示衷心的感谢！

陈翠华, 倪师军, 何彬彬, 张成江. 2008. 江西德兴矿集区水系沉积物重金属污染的时空对比[J]. 地球学报, 29(5): 639-646.

陈秀玲, 李志忠, 靳建辉, 马鹏, 李明辉. 2009. 中国南方第四纪红土研究进展[J]. 福建师范大学学报(自然科学版), 25(5): 188-122.

初娜, 赵元艺, 张光弟, 张勤, 蔡剑辉, 熊群尧, 李德先, 王金生, 赵金艳. 2007. 德兴铜矿低品位矿石堆浸场与大坞河流域土壤重金属元素形态的环境特征[J]. 地质学报, 81(5): 670-683.

何孟常, 王子健, 汤鸿霄. 1999. 乐安江沉积物重金属污染及生态风险性评价[J]. 环境科学, 20(1): 7-10.

黄长干, 张莉, 余丽萍, 陈金珠, 李晓跃. 2004. 德兴铜矿铜污染状况调查及植物修复研究[J]. 江西农业大学学报, 26(4): 629-632.

黄镇国, 张伟强, 陈俊鸿. 1998. 中国的红土期[J]. 热带地理, 18(1): 35-41.

雷生学, 陈杰, 刘进峰, 尹金辉, 侯康明, 王昌盛. 2011. 南京长江全新世河流阶地的年代及其意义[J]. 地震地质, 33(2): 391-401.

刘小真, 周文斌, 胡丽娜, 梁越, 许平凡, 李庆义. 2008. 朱衷榜.乐安江湾头镇段底泥重金属元素的垂直污染分布特征[J].南昌大学学报(理科版), 32(3): 231-234.

明庆忠, 潘保田, 苏怀, 高红山, 张文翔, 董铭, 史正涛. 2013.山区河谷-水系演化及环境效应研究——以金沙江为例[J].云南师范大学学报(自然科学版), 33(2): 1-7.

王晓亮, 赵元艺, 柳建平, 路璐, 杨永强, 初娜. 2013. 德兴铜矿大坞河流域土壤中 Cd的环境地球化学特征及意义[J]. 地质论评, 59(4): 781-788.

王永, 王军, 肖序常, 迟振卿, 王彦斌. 2009. 西昆仑山前河流阶地的形成及其构造意义[J]. 地质通报, 28(12): 1779-1785.

席承藩. 1991. 论华南红色风化壳[J]. 第四纪研究, 1: 1-8.

向芳, 朱利东, 王成善, 李永昭, 杨文光. 2005. 长江三峡阶地的年代对比法及其意义[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 32(2): 162-166.

许万文, 张文涛. 2004. 德兴铜矿酸性矿山废水污染分析[J]. 江西化工, (1): 87-90.

杨浩, 赵其国, 李小平, 夏应菲. 1996. 安徽宣城风成沉积一红土系列剖面ESR年代学研究[J]. 土壤学报, 33(3): 293-300.

易朝路, 崔之久, 熊黑钢. 2005. 中国第四纪冰期数值年表初步划分[J]. 第四纪研究, 25(5): 609-618.

曾凡萍, 肖化云, 周文斌. 2009. 乐安江河滩表层土中重金属的分布和残留分析[J]. 环境科学与技术, 32(2): 96-101.

张伟, 侯明才, 刘顺, 康孔跃, 祝大伟, 陈琳. 2013. 西昆仑叶尔羌河流域河流阶地的类型及沉积特征[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 40(2): 170-177.

赵元艺, 柳建平, 薛强, 路璐, 赵希涛. 2012. 德兴铜矿集区地球化学环境累积效应与预警方法研究 2012—2013年年度报告[R]. 北京: 中国地质科学院矿产资源研究所.

朱照宇, 郑洪汉, 张国梅, 江伟华, 朱林, 卢庆新, 孙玉文. 1991.华南热带红土期及风化矿物初步研究[J]. 第四纪地质, (1): 18-28.

祝嵩, 赵希涛, 吴珍汉. 2011. 雅鲁藏布江加查段河流地貌对构造运动和气候的响应[J]. 地球学报, 32(3): 349-356.

References:

CHEN Cui-hua, NI Shi-jun, HE Bin-bin, ZHANG Cheng-jiang. 2008. Spatial-TemporalVariation of Heavy Metals Contam ination in Sediments of the Dexing Mine, Jiangxi Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 29(5): 639-646(in Chinese with English abstract).

CHEN Xiu-ling, LI Zhi-zhong, JIN Jian-hui, MA Peng, LI Ming-hui. 2009. Research Advance of Quaternary Red Earth in South China[J]. Journal of Fujian Normal University (Natural Science Edition), 25(5): 188-122.

CHU Na, ZHAO Yuan-yi, ZHANG Guang-di, ZHANG Qin, CAI Jian-hui, XIONG Qun-yao, LI De-xian, WANG Jin-sheng, ZHAO Jin-yan. 2007. Environmental Trait of Speciations of Heavy Metals in Low Grade Ore Plot and Soil of the Dawu River Domain in the Dexing Copper Mine, Jiangxi Province[J]. Acta Geologica Sinica, 81(5): 670-683(in Chinese with English abstract).

COLTORTI M, PIERUCCINI P. 2008. Fluvial Architecture and Dynamics in Rising Mountain Chains and Related Basins; Tectonic, Climatic Influnence and Human Impact: The FLAG-SEQS (Fluvial Archive Group-Subcommission for European Quaternary Stratigraphy) Siena Meeting[J]. Quaternary Inernational, 189: 1-4.

CUNHA PEDRO P, MARTINS, ANTNIO A, HUOT SEBASTIEN. 2008. Dating The Tejo River Lower Terraces in The Rodo Area(Portugal)to Assess The Role of Tectonics and Uplift[J]. Geomorphology, 102: 43-54.

HE Meng-chang, WANG Zi-jian, TANG Hong-xiao. 1999. Pollution and Ecological Risk Assessment for Heavy Metals in Sediments of Le an River[J]. Environmental Science, 20(1): 7-10(in Chinese with English abstract).

HUANG Chang-gan, ZHANG Li, YU Li-ping, CHEN Jin-zhu, LI Xiao-yue. 2004. A Study on Pollution of Environment by Copper and Its Phytoremediation in Dexing Copper Mine[J]. Acta Agriculture Universities Jiangxiesis, 26(4): 629-632(in Chinese with English abstract).

HUANG Zhen-guo, ZHANG Wei-qiang, CHEN Jun-hong. 1998. The Red Earth Periods in China[J]. Tropical Geography, 18(1): 35-41(in Chinese with English abstract).

LEIGH DAVID S. 2008. Late Quaternary Climates and River Channels of The Atlantic Coastal Plain,Southeastern USA[J]. Geomorphology, 101: 90-108.

LIU Xiao-zhen, ZHOU Wen-bin, HU Li-na, LIANG Yue, XU Ping-fan, LI Qing-yi. 2008. Perpendicularity Contam ination and Distribution Characteristics of Heavy Metal Elements in the Sediments at the Section of Wantou Town of Le An River[J]. Journal of Nanchang University(NaturalScience), 32(3): 231-234(in Chinese with English abstract).

MING Qing-zhong, PAN Bao-tian, SU Huai, GAO Hong-shan, ZHANG Wen-xiang, DONG Ming, SHI Zheng-tao. 2013. Study on the Valley &Drainage Evolution and Its Effects on Environment — a case study of Jinsha River[J]. Journal of Yunnan Normal University, 33(2): 1-7(in Chinese with English abstract).

PRESCOTT J R, HUTTON J T. 1994. Cosmic ray contributions to dose rates for luminescence and ESR dating: large depths and long-term time variations[J]. Radiation Measurements, 23: 497-500(in Chinese with English abstract).

QIN Yun-shan, LI Tie-gang, CANG Shu-xi. 2000. Abrupt Changes in Earth’s Climate System Since Last Interglacial[J]. Advances in Sciences, 15(3): 243-247(in Chinese with English abstract).

SHI Xing-min, YANG Jing-chun. 2003. Response of Fluvial Geomorphology to Tectonic Movement[J]. Research of Water and Soil Conservation, 10(3): 48-51(in Chinese with English abstract).

SRIVASTAVA P, RAJAK M K, SINGH L P. 2009. Late Quaternary Alluvial Fans and Paleolols of the kangra Basin, NW Himalaya: Tectonic and Paleo-Climatic Implications[J]. Catena, 76: 135-154.

WANG Xiao-liang, ZHAO Yuan-yi, LIU Jian-ping, LU Lu, YANG Yong-qiang, CHU Na. 2013. Characteristics and Significance of Cadmium Environmental Geochemistry in Soil of Dawu River Basin in The Dexing Copper Orefield[J]. Geological Review, 59(4): 781-788(in Chinese with English abstract).

WANG Yong, WANG Jun, XIAO Xu-chang, CHI Zhen-qing, WANG Yan-bin. 2009. Piedmont River Terraces Formation of The Western Kunlun, China and Their Tectonic Significance. Geological Bulletin of China[J]. Geological Bulletin of China, 28(12): 1779-1785(in Chinese with English abstract).

WEGMANN K W, PAZZAGLIA F J. 2009. Late Quaternary Fluvial Terraces of The Romagna and Marche Apennines, Italy: Climatic Lithologic,and Tectonic Controls on Terrace Genesis in An Active Orogen[J]. Quaternary Science Reviews, 28: 137-165.

XI Cheng-fan. 1991. On the Red Weathering Crusts of SouthernChina[J]. Quaternary Sciences, 1: 1-8(in Chinese with English abstract).

XIANG Fang, ZHU Li-dong, WANG Cheng-shan, LI Yong-zhao, YANG Wen-guang. 2005. Terrace age correlation and its significance in research of Yangtze Three Gorges, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition), 32(2): 162-166(in Chinese with English abstract).

XU Liu-bing, ZHOU Shang-zhe. 2009. Quaternary Glaciations Recorded by Glacial and Fluvial Land-Forms in The Shaluli Mountains, Southeastern Tibetan Plateau[J]. Geomorphology, 103: 68-275．

XU Wan-wen, ZHANG Wen-tao. 2004. Analysis of acid mine drainage pollution in Dexing Copper Mine[J]. Jiang Xi Hua Gong, (1): 87-90(in Chinese with English abstract).

YANG Hao, ZHAO Qi-guo, LI Xiao-ping, XIA Ying-fei. 1996. ESR Dating of Eolian Sediment and Red Earth Series From Xuancheng Profile in Anhui Province[J]. Acta Pedological Sinica, 33(3): 293-299(in Chinese with English abstract).

YI Zhao-lu, CUI Zhi-jiu, XIONG Hei-gang. 2005. Numerical Periods of Quaternary Glaciations in China[J]. Quaternary Sciences, 25(5): 609-618(in Chinese with English abstract).

ZENG Fan-ping, XIAO Hua-yun, ZHOU Wen-bin. 2009. Distribution and Retention of Heavy Metals in Floodplain Topsoils of Le’an River[J]. Environmental Science & Technology, 32(2): 96-101(in Chinese with English abstract).

ZHANG Wei, HOU Ming-cai, LIU Shun, KANG Kong-yue, ZHU Da-wei, CHEN Lin. 2013. Main Types and Sedimentary Characteristics of Terraces of Tarkand River Watershed in West Kunlun, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology(Science&Technology Edition), 40(2): 170-177(in Chinese with English abstract).

ZHAO Yuan-yi, LIU Jian-ping, XUE Qiang, LU Lu, ZHAO Xi-tao. 2012. Set of Dexing Copper Mine Area Geochemical Environment Cumulative Effect and Early Warning Method Study 2012-2013 annual report[R]. Beijing: Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences(in Chinese).

ZHU Song, ZHAO Xi-tao, WU Zhen-han. 2013. Response of Fluvial Landform of the Gyaca Sector of the YarlungZangbo River to Tectonic Movement and Climate[J]. Acta Geoscientica Sinica, 32(3): 349-356(in Chinese with English abstract).

ZHU Zhao-yu, ZHENG Hong-han, ZHANG Guo-mei, JIANG Wei-hua, ZHU Lin, LU Qing-xin, SUN Yu-wen. 1991. The Developmental Stages of Red Soils and Their Weathering Minerals in the Tropics of South China[J]. Quaternary Sciences, (1): 18-28(in Chinese with English abstract).

Terraces Development of the Le’an River in the Dexing Copper Mine of Northeast Jiangxi and Its Environmental Significance

ZHAO Yuan-yi1), WANG Xiao-liang2,3), ZHAO Xi-tao4), LIU Jian-ping5), LU Lu1), YANG Yong-qiang2)
1) Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 3) Institute of Geology and Mineral Resources in Liaoning Province, Shenyang, Liaoning 110032; 4) Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029; 5) Metallurgical and Mining Company of Shaanxi Province, Xi’an, Shaanxi 710005

The Le’an River is the main stream in the Dexing copper orefield. The authors divided the terraces of the Le’an River and its branches and used OSL (Opically Stimulated Luminesecence) dating to confirm the formation age of low terraces so as to find out Le’an River terraces in the Dexing copper mine and its environmental effects. Some conclusions have been reached: There are five terraces of the Le’an River in the study area: T1is between 6 to 15 m above the river level; T2is between 12 to 22 m above the river level, T3is between 28 to 40 m above the river level; T4is between 20 to 30 m above the river level; T5is 50 m above the river level. Besides, the Dawu River and the Fuxi River, two branches of the Le’an River, alsohave 3~5 terraces. OSL ages of T3are (120.6±5.8)~(153.6±8.1) ka; OSL ages of T2are (43.0±1.8)~ (109.9±4.6) ka; OSL ages of T1are (0.9±0.1)~(1.2±0.1) ka, T4was probably formed in the period just before the last interglacial period. The above understandings fill the gap in the study of Le’an River terraces and lay a certain foundation for the future study of the Quaternary geology. In combination with plant and soil heavy metal content in T1and T2of the Dawu River, the authors hold that the study of terraces of the Le’an River and its branches in the Dexing copper mine have great significance for confirming the influence range of acidic waste water discharged by the Dexing copper mine and agricultural regionalization.

river terraces; OSL dating; Le’an River; environmental significance; Dexing orefield

P931.1; P597.3

A

10.3975/cagsb.2014.04.07

本文由国土资源部公益性行业科研专项“德兴铜矿集区地球化学环境累积效应与预警方法研究”(编号: 201111020-05)、“江西德兴斑岩铜矿科学基地研究”(编号: 200911007-01)、中国地质调查局地质矿产调查项目“钦杭成矿带中新生代岩浆-热液多金属成矿与靶区优选”(编号: 1212011085408)和国土资源部两权专项项目“矿产资源开发对环境的影响及整治示范研究”之子项目“矿床地质环境模型及环境评价”(编号: 303024082)联合资助。

2013-08-09; 改回日期: 2014-03-24。责任编辑: 魏乐军。

赵元艺, 男, 1966年生。研究员。主要从事地球化学方向研究。E-mail: yuanyizhao2@sina.com。