地质环境的形成与演化

1. 地质环境的形成与演化

地质环境是在漫长的地质年代中逐渐发展、演化而成的，各种物理、化学和生物化学过程塑造了今天的地质环境。总体上，这些过程统称为地质循环，包括构造循环、水文循环、岩石循环(图1-4)、生物地球化学循环等。

图1-4 岩石循环示意图

王思敬将地质环境的形成与演化历史分为四个阶段［21］:①地质建造阶段，由于各种不同的地质作用造成物质的堆积和分异，形成不同岩组结构和岩石组合的地体;②构造演化阶段，大部分地体在地壳运动的作用下，产生不同规模的运移及变形，导致一部分地表成因的地体因沉降而接受巨厚沉积，而有一部分深部成因的岩体被运移到地壳表层，构造演化导致了地体物质成分、结构、边界的变化;③表生演化阶段，在地表过程作用下，地表及临近地表的地体缓慢发生变化，形成了人类工程经济活的地质和地理背景;④灵生演化阶段，人类工程经济活动成为一种重要的地质营力，通过改变大气、生物、水的动态和地质环境的边界条件，促使地质环境发生变化，并在一定程度上决定了地质环境的特性。近期的表生作用和灵生作用是地质环境现代演化中最积极、最活跃的因素。
从地质环境的形成、演化过程和机制分析，归根结底是内、外动力地质作用叠加的结果。灵生演化阶段以来，地质环境变化驱动因素可划分为两类:自然驱动因素和人为驱动因素(图1-5)。自然驱动因素包括内动力地质作用和外动力地质作用。人为驱动因素包括农业活动、地质资源开发、工程建设和城市化。

图1-5 地质环境变化主要驱动因素图

2. 不断演化的地质环境

世界上任何事物都有其发生、发展和消亡的过程。地质学中论及的造山运动、海陆变迁、生物大爆发和大灭绝事件的记录都有力地证明了地球不断演化的客观事实。
人类出现之前，地质背景是纯自然的。在漫长的演化进程中地质体与其外界环境中的大气、水、生物的相互作用从来没有间断过，正是这种相互作用最终孕育了地球上的高级智能生物———人，并造就了适宜人类生存发展所必需的人类环境。地质环境的两个方面包括地质背景和人，都是地球演化的产物。即使人类出现之后，地球的演化仍在继续，并与人类的发展紧密联系在一起，共同书写着地球的今天与未来。
地质背景是人类环境中最基本的组成部分之一，也是研究地质环境演化的主要依据。在讨论全球地质环境系统演化的科学问题时，涉及的地质背景是全球规模的，所论及的演化也有其特定的时间尺度，即能够显示全球地质背景整体结构发生变化的那个时间跨度。地质学研究表明，全球地质背景的结构性变化都是发生在数万年或更长的地质年代尺度上，而那些时间跨度较小的地质作用和地质过程一般只影响局部区域，不足以造成全球地质背景整体结构性的改变，或者说它们仅仅是全球地质背景在某一特定演化阶段的某一片段。因此，在研究具体的地质环境问题时，很少涉及全球规模，且大多将全球宏观的地质背景视为稳定的，而不再去追索其漫长的演化历史。
用人类发展历史的时间尺度来观察，局部地质环境系统具有明显的演化特征。其一，在局域上自然地质作用、地质过程十分活跃，始终不间断，只要存在地形势差就会发生岩土物质的侵蚀、搬运与堆积;就会有水流从源向汇的运动以及化学组分的分散、迁移、聚集。这些物质在地球浅表再分配的同时，又会反过来重塑原先的地形，改变物质的运动条件，从而在物质分配与运动条件之间形成反馈过程。当这一过程发展到一定程度，局域地质环境系统呈现出整体结构性变化时，这个系统就进入了失稳阶段。其二，由于人为活动规模不断扩大，许多地区人为搬运或启动的物质量已远大于自然地质作用，也许原本需要数万年的地质过程方能形成的地质背景，如今只需数年或更短的时间。在自然地质作用和人为地质作用相耦合的情况下，局域地质环境系统的结构性变化必然呈加速的态势。两者的耦合还会冲击原先物能输移的动力学关系，出现新的协同作用和相干效应，并有可能逐级放大到该局域之外的更高层级上或影响环境的其他方面。

3. 地质环境是不断演化的

世界上任何事物都有其发生、发展和消亡的过程。地质学中的造山运动、海陆变迁、生物大爆发和大灭绝事件的记录都雄辩地证明了地球不断演化的客观事实。
人类出现之前，地质背景是纯自然的。在漫长的演化进程中地质体与其外界环境中的大气、水、生物的相互作用从来没有间断过，正是这种相互作用最终孕育了地球上的高级智能生物———人，并造就了适宜人类生存发展所必需的人类环境。地质环境的两个方面包括地质背景和人，都是地球演化的产物。即使人类出现之后，地球的演化仍在继续，并与人类的发展紧密联系在一起，共同书写着地球的今天与未来。
地质背景是人类环境中最基本的组成部分之一，也是研究地质环境演化的主要依据。在讨论全球地质环境系统演化的科学问题时，涉及的地质背景是全球规模的，所论及的演化也有其特定的时间尺度，即能够显示全球地质背景整体结构发生变化的那个时间跨度。地质学研究表明，全球地质背景的结构性变化都是发生在数万年或更长的地质年代尺度上，而那些时间跨度较小的地质作用和地质过程一般只影响局部区域，不足以造成全球地质背景整体结构性的改变，或者说它们仅仅是全球地质背景在某一特定演化阶段的某一片段。因此，在研究具体的地质环境问题时，很少涉及全球规模，且大多将全球宏观的地质背景视为稳定的，而不再去追溯其漫长的演化历史。
地质环境是人类出现以后才有的，与地球演化历史相比较，地质环境的形成史要短得多。对人类有意义的是那些在人类出现时已形成的地质背景以及人类出现后发生的地质作用和地质过程。这些地质作用和地质过程往往具有中小时间尺度的特征，尽管它们的规模与强度不足以使全球地质背景发生结构性变化，但对于局域地质环境系统而言意义重大，有可能促使其整体结构性的改变而导致失稳。
用人类发展历史的时间尺度来观察，局域地质环境系统具有明显的演化特征。其一，在局域上自然地质作用、地质过程十分活跃，始终不间断，只要存在地形势差就会发生岩土物质的侵蚀、搬运与堆积;就会有水流从源向汇的运动以及化学组分的分散、迁移、聚集。这些物质在地球浅表层再分配的同时，又会反过来重塑原先的地形，改变物质的运动条件，从而在物质分配与运动条件之间形成反馈过程。当这一过程发展到一定程度，局域地质环境系统呈现出整体结构性变化时，这个系统就进入了失稳阶段。其二，由于人为活动规模不断扩大，许多地区人为搬运或启动的物质量已远大于自然地质作用，也许原本需要数万年的地质过程方能形成的地质背景，如今只需数年或更短的时间。在自然地质作用和人为地质作用相耦合的情况下，局域地质环境系统的结构性变化必然呈加速的态势。两者的耦合还会冲击原先物能输移的动力学关系，出现新的协同作用和相干效应，并有可能逐级放大到该局域之外的更高层级上或影响环境的其他方面。

4. 人类活动对地质环境的影响

评估区地质环境相对脆弱，自然地质环境对人类工程—经济活动较为敏感。一般在兰州、定西等人口密集且人类工程活动强烈的地段，对地质环境的影响较大。其影响方式主要表现在：管网破裂或渗水、沟渠引水、农田灌溉过程中造成黄土湿陷或形成落水洞、地下洞穴等不良地质现象；滥砍、滥挖、过度放牧、使植被覆盖度降低，造成水土流失加重并形成潜在性危害地质体；不尽合理的采矿、挖砂、取石形成崩塌、潜在滑坡等；修路等工程活动所造成的地貌变化和人工堆积，增大了崩塌、滑坡、泥石流发生的可能性。
管道所穿越的人口稠密区，如兰州、北道等地，众多单位和个人在坡地或三、四级阶地上修建的房屋、楼盘、厂房，改变了地貌形态，增大了地质灾害发生的可能性。人口稠密区的三废排放，特别是污水的排放，改变了土层的物理力学性质，是潜在崩塌、滑坡的发生点。此外，本次管道工程的建设将会对自然地质环境产生一定的负面影响，可能诱发部分地质灾害，应采取相应措施予以防治。

5. 人类活动对地质环境的影响

评估区横贯陕西中部地区，除在千阳、陇县段穿越山区外，大部分管线沿社会经济比较发达的关中平原敷设，沿途的人类工程活动程度较高，尤其是在西安、咸阳、渭南等主要城市，人类工程活动强烈，对地质环境条件影响较大。在人类工程经济活动中引发地质灾害的相关因素主要有如下几个方面：
1.斜坡地带的过度垦荒种植，引发斜坡失稳，加快了水土流失
由于人口增加，经济活动频繁，大面积的坡地开垦，破坏了坡面上原有的植被，表面裸露，增加了雨水的冲刷、入渗速度，加剧了水土流失。评估区西段的千阳谷地坡地面积较大，为当地重要的农耕区，谷地两侧虽有部分已退耕还林，但还有很大一部分坡地仍在耕种，受人为改造，坡体结构变形，稳定性降低，易产生滑坡、崩塌灾害。
2.开辟宅基，挖掘窑洞，破坏了斜坡稳定性
因受自然条件及经济状况的限制，在黄土塬区人们沿沟谷两侧或塬边居住时，部分是削坡开辟宅基地，部分是在垂直的黄土崖壁上挖掘窑洞，由于削切坡脚，使边坡陡立，稳定性变差，为灾害的形成创造了条件。
3.筑路修渠，改变了斜坡形态
近年来，公路拓宽改道、县乡公路建设方兴未艾，农业灌溉设施建设也在不断更新改造中，由此造成的塬边、沟边坡脚被挖，改变了斜坡形态，形成了许多高陡边坡，加之护坡治理工作的滞后，容易引发新的地质灾害。
4.河道挖砂，形成了新的高陡边坡
河流阶地底层埋藏着大量建筑用砂卵石。管线经过的渭河、泾河、千河等都存在大量开挖建材用砂卵石现象，不仅河道形态被改造，而且造成阶地两侧在采挖过程中边坡稳定性降低，加剧河流对岸边的侵蚀。
5.煤矿开采，形成采空区
宝鸡市戚家坡煤矿位于千阳县与陇县交界处的戚家坡村，为掩埋式井田，开采煤层属侏罗系延安组。原生产能力15万吨/年，现增产到90万吨/年。煤田开采位于千河以北的黄土梁峁区，在煤层埋藏较浅处已形成4个采空区，采空区内出现了局部塌陷和地裂缝。由于管线在该段从千河南岸经过，故煤矿采空区对管线敷设工程影响不大。

6. 地理环境对人类文明产生与演化的影响

今天有事，先回答一部分，有时间我再补充
1.首先，河流是人类发展的一个重要地理条件，你看4大文明古国的发展，基本是黄河流域、恒河流域、幼发拉底河及底格里斯河、尼罗河等，具体我就不说了这个很基础。
2.人类迁徙活动也基本会沿着大型河流或者借助工具（船）航海对未知地区进行探索，
3.沿海贸易使得沿海城市发展比较富庶，人类贸易离不开交通工具的使用，人拖马拉毕竟越来越不能满足要求，大型帆装船只是古代交通贸易的重点，这个我有大量的资料，比如14~16世纪欧洲在阿拉伯人垄断东方贸易的时候，艰难的进行海洋探索，主要是要开辟海上东方贸易通道。
4.平原：适合建造城市，主要是因为便利的交通建设，“要先富先修路”，山地是缺乏这样的条件的。
5.丘陵，最早是因为开采、军事驻防、以及游牧狩猎等活动，发展成为城市多属于工业产出
6.寒地：最早欧洲尼安德特人衰亡的重要问题就在于，没有农耕生产，单纯的狩猎活动无法满足发展，最后他们走向海洋，具体几句话无法解释清楚，但冻土地带的人类活动带有特殊性，最终他们会向温暖的地带过度。
（未完待续）

7. 地质环境的地质环境同人类和其他生物的关系

主要表现在：①地质环境是生物的栖息场所和活动空间，为生物提供水分、空气和营养元素。地质环境的区域差异，导致生物向不同方向进化。生物是地质环境的产物，但又改变地质环境，例如土壤是植物和地质环境相互作用下形成的。生命在长期演化中,同环境愈来愈适应,因此生物体的物质组成及其含量同地壳的元素丰度之间有明显的相关关系。英国地球化学家E.哈密尔顿等人通过对人体脏器样品的分析发现，除原生质中主要组分（碳、氢、氧、氮）和岩石中的主要组分（硅）外，人体组织（特别是血液）中的元素平均含量和地壳中这些元素的平均含量具有明显的相关性（见图）。这说明人体是地壳物质演化的产物。②地质环境向人类提供矿产和能源。目前人类每年从地层中开采的矿石达4立方公里,从中提取金属和非金属物质。人类还从煤、石油、天然气、水力、风力、地热以及放射性物质中获得能源。矿产资源是经过漫长的地质时代形成的，属于不可更新资源,经人类开发利用后,很难恢复，因此矿产资源的合理开发和有节制地使用是非常重要的。③人类对地质环境的影响随着技术水平的提高而愈来愈大，例如采掘矿产,修建水库,开凿运河都直接改变地质、地貌；大规模毁坏森林草原，导致水土流失，土地沙漠化；矿物燃料的大量燃烧，增加大气层二氧化碳含量，造成全球气候异常;人类向地质环境排放大量工业废弃物,造成对有机体有害的化学元素如汞、铅、镉等在地表的浓度增高。

8. 人类活动对地质环境的影响

评估区内矿藏资源丰富，蕴藏的固体矿产主要有煤、石膏、铁、铜、石灰岩、铝土矿、粘土矿等矿种，集中分布于调查区中部的霍山及北部太原东山区，因而，区内人类工程—经济活动程度也不一样。
煤炭资源主要分布在霍西煤田（K301+066～K346+142）和沁水（太原东山）煤田（K472+771～K495+000）。资源丰富，开采历史悠久，20世纪80年代以来开采强度大大提高，大型煤矿机械化程度高，开采方式为走向长壁式综采，生产规模一般为100万～250万t/a，回采率高，达60%以上；中小型煤矿生产规模为5～30万t/a，开采方式为房柱式，开采工作面较小，回采率一般30%～40%。随着煤炭的开采，对地质环境的破坏日趋严重，采空塌陷、地裂缝等地质灾害发育。
霍西煤田可采煤层主要有石炭系山西组1、2、3、4号煤层及太原组5、6、7、9、10、11、12号煤层，煤层总厚度大于10m，目前主采2、5、6、9、10、11号煤层，各煤层煤质好，为低硫低灰分，以焦煤为主。调查区范围内分布大小煤矿50余座，其中，大型的7座，中小型的50余座。开采深度80～500m。管线穿越大小煤矿有17座。
太原东山一带属沁水煤田，一般可采煤3～5层，最多7层，主要为山西组2、3号煤层和太原组6、8、9、13、15号煤层，可采煤总厚度6.6～11.29m。管线穿越大小煤矿12座，其中，大型的1座，中型2座，小型9座。开采13、15号煤居多。
石膏位于奥陶系上统峰峰组，在灵石一带有两层，以上层品质较佳，为Ⅰ、Ⅱ级品，含纯石膏90%～98%，矿石品位达62.15%～87%。
吕梁、霍山、太原东山石灰岩分布较广，主要作为建筑石料及水泥原料，沿线零星分布有采石场，开采层位为奥陶系上马家沟组质纯灰岩。
运城盐池久负盛名，是我国独一无二的池盐产地和重要的化工原料基地，盐硝产品畅销全国，并远销日本、意大利等10多个国家。
评估区内工农业和城乡人畜用地都取自地下水，随着经济社会发展，地下水开采量日趋增多。主要开采层位是松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水。由于超量开采，已遭致生态环境恶化和地面沉降和地裂缝等地质灾害的发生。
综上所述，山西段评估区内人类活动对地质环境的影响强烈，尤其是采空地面塌陷和地裂缝等地质灾害频发，灾情严重。