岩溶地面塌陷是长江中游城市群区域规划、重大工程规划建设、长江岸线资源综合利用面临的最主要环境地质问题。近年来，中国地质调查局启动了“长江中游城市群地质环境调查与区划”、“长江中游城市群地质环境综合调查”等项目，100余位水工环专业技术人员完成了20个图幅岩溶地面塌陷专项调查，另在12个图幅开展了岩溶地面塌陷专题研究。基本查明了区内岩溶塌陷重点区的分布与发育特征、岩溶地面塌陷的影响因素和成灾机理。取得的主要成果有：

一是查明了区内碳酸盐岩和岩溶地面塌陷的分布与发育特征，圈定了岩溶地面塌陷高易发区，为区域规划及重大工程建设提供地质依据。

长江中游城市群碳酸盐岩分布区主要集中在丘陵地区，主要包括：罗霄山-幕府山一线；萍乐凹陷带一线，包括江西乐平、景德镇，丰城-新余-萍乡-娄底地区；长江沿岸武汉-九江-彭泽一线；江汉平原西缘、北缘一带。 

岩溶地面塌陷高易发区主要为覆盖型岩溶区，主要分布在：湖北咸宁-赤壁、荆门、武汉-黄石-鄂州及江西瑞昌-九江一带、丰城-新余-萍乡一线、湘中地区宁乡一带。

长江中游城市群岩溶条带及覆盖型岩溶区分布图

岩溶地面塌陷高易发区往往发育在一下部位：可溶岩及其与非可溶岩接触的地段、褶皱转折端、地形低挂或地下水天然排泄区、河床及一级阶地、地下水降落漏斗、断裂交汇部位（如江西九江-瑞昌一带）。 

二是查明了岩溶地面塌陷的影响因素和成灾机理，为防灾减灾提供了技术支撑 

煤矿抽排地下水是岩溶地面塌陷的首要因素，集中降雨影响的地下水疏干区塌陷、关闭矿坑后地下水位恢复抬升区塌陷是煤矿抽排地下水诱发岩溶地面塌陷的另外两种表现形式。岩溶地面塌陷的诱发因素还包括不规范的工程施工、农业耕作、人工堆载等人类工程活动。此外集中降雨、地震等自然因素也可能诱发岩溶地面塌陷。 

三是查明了岩溶地面塌陷的危害程度，为防灾减灾提供了依据 

岩溶地面塌陷分布广泛，严重威胁到城市建设、土地利用、江河堤防安全等，并造成极大危害。

1977年至2015年，武汉市先后发生30多处地面塌陷，造成民房陷落，供水管道、供电线路及公路遭受破坏，致使工厂停产，学校停课，居民搬迁，造成巨大经济损失。黄石-鄂州沿江地区、瑞昌-九江、萍乡-丰城、湘中等重点区域内的地面塌陷给经济社会发展带来严重威胁。 

四是岩溶地面塌陷调查服务于重大工程规划建设、防灾减灾和长江岸线资源的综合利用武汉市岩溶地面塌陷调查阶段成果应用于长江鹦鹉洲过江通道、武汉南快速出口道路方案论证等工作，支撑白沙洲大道、武汉-九江铁路鄂州段地面塌陷应急勘查与处置。 

“长株潭地质环境调查与区划”项目成果直接服务于宁乡县大成桥乡福泉小学地面塌陷应急调查和煤炭坝镇棤树村、楠竹山村岩溶塌陷区居民搬迁选址工作,维护了当地社会稳定。

宁乡大成乡岩溶地面塌陷

    湖口-彭泽岩溶地面塌陷专题研究表明，区内碳酸岩分布区岩溶不发育；湖口-彭泽长江崩岸主要发育在粉质粘土、沙土分布区。调查成果将为九江-彭泽长江崩岸的防治和长江岸线资源综合利用开拓新的思路。 

所在单位：中国地质科学院矿产资源研究所
完成人员：毛景文、谢桂青、程彦博、于金杰、陈懋弘、袁顺达、赵海杰、吴胜华、段超、李宝龙等
项目来源：国家自然科学基金委员会、科技部、国土资源部、中国地质调查局及企业项目
起止时间：2004年-2014年


    华南地区中生代矿产主要集中在长江中下游地区及邻区和华夏地块及邻区，两个地区成矿作用既有一定差别，也有必然的内在联系。

　　1. 提出华夏地块及邻区中生代金属矿产分布规律  时间分布规律：鉴别出中生代成矿存在三期大规模成矿作用，其形成时代分别为230-210 Ma, 170-150Ma和120-80Ma。三大成矿事件的两个重要转折期分别为170 Ma和135 Ma。空间分布规律：发现晚三叠世壳源稀有和钨锡矿床呈东西向分布，170-160 Ma形成的斑岩-矽卡岩铜多金属矿床（地幔来源为主）沿钦杭带分布，160-150 Ma形成的花岗岩有关钨锡矿床（地壳来源）集中出现在南岭中部，而同时代的中低温锑金矿出现在钨锡矿区的北西侧； 120-80Ma形成的铜铅锌锡金多金属矿产（地幔和地壳两种来源）分布在大陆边缘一系列伸展盆地中。

　　2. 提出长江中下游地区及邻区中生代金属矿产分布规律   时间分布规律：鉴别出两期大规模成矿作用，其形成时代分别为148-137 Ma和135-123 Ma。空间分布规律：查明在148-137 Ma 期间于长江中下游隆起区形成5大斑岩-矽卡岩铜金铁钼矿集区，其南侧为江南古陆北部的斑岩-矽卡岩型钨矿带，两者同时代，空间上平行展布。在135-123 Ma期间于宁芜和庐枞盆地两个盆地形成一组玢岩铁矿及其相关的金矿。

　　3. 厘定华南地区中生代成矿背景  厘定华南两大地区中生代矿产具有统一的成矿背景，即晚三叠世壳源稀有和钨锡矿床形成于华南与印支地块的碰撞及碰撞后环境，在造山带钨锡矿及其花岗岩体明显遭受挤压变形，在板内矿床未发生变化。170-135Ma期间Izanagi板块斜向大陆以低角度或平板俯冲，形成多个区带不同类型矿床组合。135-80Ma Izanagi板片运动方向发生变化，由斜向俯冲改变为几乎平行大陆边缘走滑，导致大陆发生伸展，绝大多数矿产聚集在一系列走滑拉分盆地。如果后俯冲的残留板片重熔形成的岩浆岩，与之伴生为斑岩铜钼金矿或玢岩铁矿；如果是地壳重熔形成的岩浆岩，与之伴生为锡矿床。因此，在这种特殊的构造背景下不同来源的矿产组合，同时产出于同一盆地内。

　　4. 发现华南两条斑岩-矽卡岩型铜多金属成矿带和斑岩钨矿带成矿的内在联系  不同于南美大陆边缘岩浆弧斑岩铜矿分布特点，华南两条斑岩铜矿带呈NE走向分布，出现于三大构造单元之间（即华夏地块与杨子克拉通，杨子克拉通与秦岭-大别造山带之间）。研究提出俯冲板片在构造单元之间被撕裂，形成斑岩铜矿带，这是欧亚大陆中生代斑岩铜矿形成机制的最大特点。
长江中下游铜矿带与其南侧的江南古陆钨矿带同时代平行产出是全球最具特色的矿产分布现象，此次研究发现两者同一构造事件的产物，均受撕裂俯冲板片的制约。由俯冲板片重熔产生的岩浆形成了斑岩-矽卡岩铜矿带，而当软流圈上升到上地壳，引致重熔形成壳源花岗岩和有关的斑岩-矽卡岩型钨矿带。

　　5. 初步揭示了华南巨型矿产分带的“世纪之谜”   上一世纪20年代，我国著名地质学家翁文灏先生发现华南以南岭为核心，存在一个巨型的矿产分带，即从南岭向西北有W-Sn-Mo-Bi  → Cu-Pb-Zn → Sb-Au矿产分布现象。该问题的发现和提出已经成为“世纪之谜”。此次研究提出在170-160 Ma期间，低角度俯冲板片沿钦杭古结合带发生撕裂，形成斑岩-矽卡岩型铜多金属矿带，接着于160-150 Ma在钦杭带东部的南岭中部出现一个板片窗，软流圈直接上涌到上地壳，导致上地壳重熔形成大规模壳源花岗岩和有关的钨锡矿产。同时，由于板片窗导致区域温度上升，引发流体系统从高温区向西北的中低温区长距离运移，并在盆地中卸载形成了中低温锑金矿产。由于高温区与中低温区之间横跨钦杭成矿带，因此显示出翁文灏先生发现的巨型成矿分带。实际上，该巨型成矿分带是160-150 Ma成矿事件与170-160 Ma成矿事件复合在一起的产物。

　　6. 提出矿床组合模型，推动找矿勘查取得重要突破   基于系统工作，研究提出多组矿产资源组合模型，推动了区域找矿勘查取得重要进展。例如，发现大陆边缘白垩纪中期盆地内多来源矿产资源的成矿规律后，提出盆地成矿的矿床组合模型。运用模型开展找矿预测和他人运用模型开展找矿勘查，均取得了显著地效果。

　　国内外影响：在研究过程发表科技论文200余篇，其中SCI检索论文88篇（含国际刊物SCI检索论文40篇。这项成果在不仅影响了中国，也影响了世界。迄今为止，论文的SCI引文2300余次，CSCD引文4000余次，10篇论文在我国多个著名刊物《矿床地质》、《岩石学报》、《地学前缘》、《高校地质学报》、《中国地质》和《中国科学》中的点击率和引用率名列前茅，在国际矿床学界两个著名刊物《Mineralium Deposita》和《Ore Geology Reviews》中，3篇论文在2014年的引文率排名第一或名列前茅。更重要的十多篇论文被当今国际最著名矿床学家Richard Sillitoe, Richard Goldfarb 和Franco Pirajno在撰写专著和综述性论文时大量引用，并称为对太平洋西部大陆成矿提出了新认识和新思考。

摘要：以服务“两型社会”建设为目标，系统开展地质资源、地质环境问题调查评价。针对水土污染、岩溶塌陷环境地质问题提出对策建议，圈定地下水应急水源地，保障非常时期城市供水需求，确保城市的安全稳定。

1.项目概况

长株潭城市群位于湖南省中东部，包括长沙、株洲、湘潭3市。根据国土资源部与湖南省政府合作协议，中国地质调查局于2009年部署“长株潭城市群地质环境调查与区划”项目，旨在查明地质资源和地质环境。项目由湖南省国土资源厅和中国地质调查局武汉地质调查中心共同管理，湖南省地质调查研究院为实施主体，联合湖南省国土资源信息中心和省内地勘队伍共8家单位共同实施。经过5年多的努力，项目取得重要进展，为长株潭地区水土污染治理、应急水源地确定、岩溶塌陷等地质灾害防治工作提供了技术支撑。

2.成果简介

(1)水土污染调查成果直接支撑湘江流域重金属污染整治。长株潭城市群地下水污染总面积1641.97km²(图1)，分为单、双和多元素污染区。单元素污染区总面积615.38km²，双元素污染区总面积397.57km²，多元素污染区总面积 629.02km²。长株潭城市群土壌污染分为工业、生活污染区和矿山污染区3类。工业、生活污染区位于株洲县城一株洲市一湘潭市一长沙市一望城县的湘江沿岸（图2)，呈近北北西向不规则带状展布，长约100km,总面积达2392km²。矿山污染区包括3块，总面积达325km²,包括湘潭九龙桥锰矿一杨家桥煤矿区、湘潭鹤岭锰矿区和宁乡灰山港一煤炭坝煤矿区。

(2)岩溶塌陷调查成果直接应用于防灾减灾。长株潭城市群岩溶塌陷共57 处（图3)，发生的区域多为覆盖型岩溶区，少量为浅埋藏型岩溶区。岩溶塌陷主要分为五大区域：湘潭市区灰砾岩岩溶塌陷区、株洲城区岩溶塌陷区、岳麓至煤炭坝矿区岩溶塌陷区、长沙城区地面塌陷区和湘中石山区岩溶塌陷区。

岩溶塌陷主要受地形地貌、地层岩性、地质构造控制，地质灾害点多分布在冲沟、岩溶洼地、山前坡缓地带和河流冲积阶地。可溶岩是岩溶地面塌陷形成的物质基础，岩溶洞穴的存在则为地面塌陷发生的必要空间条件。区内岩溶塌陷主要发育于石灰岩（P2«)、白云质灰岩（C2W和灰质砾岩（K^)中，灰岩夹泥灰岩（D2q)及灰岩（Pm)次之。

研究成果直接应用于宁乡大成桥福泉小学、长沙莲花镇军营村岩溶塌陷应急处置及煤炭坝镇措树村、楠竹山村等地居民搬迁选址工作。在地面塌陷严重区进行了宁乡县大成桥乡福泉小学地面塌陷应急调查、长沙市岳麓区莲花镇军营村岩溶塌陷应急调查与勘查，提出了应急处理方案和防治措施，保障当地居民的生命财产安全，维护当地社会的稳定。

(3)地下水应急(后备)水源地勘查保障城市供水安全。开展了长沙市、湘潭市一株洲市应急（后备）水源地勘查工作，进一步核定水源地边界条件，圈定19处应急（后备）水源地（图4 )，并对地下水资源作出了评价。应急（后备）水源地水质优良，可采资源量达62.9万m³/d，保障长株潭城市群城市的供水安全。

3.成果意义

(1 )长株潭城市群地质环境背景条件和主要环境地质问题调查评价，为城市发展规划、工程建设、城市管理等提供了科学依据。

(2)水土污染和岩溶塌陷的调查研究，为国土资源开发利用、规划、管理及耕地红线的划定提供基础依据。

(3 )应急（后备）地下水源地的圈定、评价为城市发展提供了新的水资源，保障了城市供水安全，服务于“两型社 会”建设。

(湖南省地质调查研究院徐定芳 范毅何阳供稿）