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挖掘作业产生的地貌
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虽然我们一般认为地貌是“天赐”的,是千百万年的自然过程创造的,但是人类在改造局部自然景观方面已经扮演过、而且继续扮演着重要角色。有些面貌是刻意创造的,有些则是无意或间接造就的。挖掘作业造成的主要地貌景观有坑、塘、垄脊与壕沟、凹陷、运河和水库等。其中有些可追溯到新石器时代,那时人们挖进白垩系土坑中掘取用于制作工具的燧石。但是,最近两个世纪的挖掘作业影响最大,为了采矿、建造构筑物和发展农业,为了建造交通设施,诸如铁路、通航运河和公路等,都需要进行挖土作业。
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露天采矿需要去除地表植被、表土和岩石以获取地下资源,这也许是对环境影响最大的方式。深坑露天开采和带状露天开采是地表采矿最常用的两种方法。深坑露天开采(open-pit mining)主要用于获取铁、铜、沙、砾和石料。如图12.19(a)所示,由于大部分物料被移取处理,所以采掘完毕以后留下了巨大的深坑。
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图 12.19 (a)犹他州宾厄姆坎宁露天铜矿坑鸟瞰图,据称这是世界上最大的人造大坑。该地自开始采矿以来,已移去近150亿吨土石料,形成一个深逾800米、顶部直径达4000米的大坑。该矿生产了海量的铜、金、银和钼。(b)美国每年因露天开采煤炭和其他资源而损失大约400平方千米地面,全世界遭此破坏的土地远高于此数。在平坦或波状起伏的地面上,带状露天开采留下了平行的垄沟相间的景观,这是因剥离或者堆填土石料造成的。为了取得下伏的矿物,从一条堑壕里挖掘土石而后将其放置于相邻的堑壕里,留下了照片中的波浪状地面。除改变地形以外,带状露天开采还干扰地面和地下的排水格局、破坏植被、使土地贫瘠,并且常常把强酸性底土和岩石堆置于新地表上面。([a]© Bettmann/Corbis Images;[b]© Jim Richardson / Corbis Images)
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美国煤矿采用带状露天开采(strip mining)的方式日益增多,现在每年用带状露天开采的煤炭超过了地下开采。磷酸盐矿的开采也是用这种方式。先挖掘一条壕沟,采出矿物,然后挖掘另一条壕沟,把废石填回第一条沟里,依此类推。除非工人回填熟练,否则就会留下一种垄状景观(图12.19[b])。带状露天开采的一种变化叫作“移山填谷”(mountaintop removal and valley fill),即用炸药把山顶炸掉,留下平顶山状的顶部并暴露出煤矿脉,再用20层楼高的推土机把山顶连同废石渣推到下面的山谷和河道中。弗吉尼亚、西弗吉尼亚和肯塔基等州均受到这种作业的影响。
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被广大的露天矿坑或起伏不平的壕沟损毁的景观是地表采矿最明显的结果。成千上万平方千米的土地受到影响,而且其随着地表采矿的增长还会继续增加。露天采矿所造成的影响不只是一个地区美学价值受损,如果涉及的地区很大,还会造成野生动物栖息地的破坏,地表和亚表层的排水格局也会被扰乱。近年来美国对带状露天开采的关切促使联邦与州立法增加法令,以制止最严重的滥用。现在人们期望露天开采公司平整那些土岗,提升地区的等级,修复土壤,重新种草或其他植被。
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倾倒产生的地貌
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一个地区的挖掘作业通过倾倒常常导致在附近地区产生某些地形。地表和亚地表露天采矿都产生大量废物和巨量的废料堆。事实上,按吨位来说,采矿是固体废物(solid waste)最大的单项“贡献者”,仅在美国每年留下的需要处置的固体废物大约有20亿吨。一般习惯是把废石和尾矿在矿点附近倾倒成巨大的废渣堆。不幸的是,这种做法为环境带来了次生的环境效应。
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废弃物中的灰尘被风和水携带,污染了空气,溶解的矿物质污染附近的水源。有时候废弃物造成更大的伤害,如1966年威尔士所发生的那样。当时煤矿的矿渣堆滑塌到阿伯凡(Aberfan)村,掩埋了140多名学童。这样的悲剧唤起人们的注意——要以潜在破坏力较小的方式处置采矿废弃物。
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挖掘和填埋对景观起联合作用的另一例子是亚洲部分地区特有的农业梯田。为了留住水分和增加可耕地面积,把山地和丘陵的坡地开垦成梯田,用矮墙保护小片平整的土地。
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在水土交界的地方,人类对土地的影响尤其强烈。为了治水,人们进行挖掘和填土作业,建造了堤坝之类的地景。许多地方海岸线的真实形状已被改变,施工人员为了增加土地而把固体废弃物倾倒到填埋地上。在荷兰,筑堤围垦加上开沟排水开垦了百万平方千米土地。河谷中的农耕作业对三角洲产生了重大影响。例如,增多的泥沙常常使陆地向海洋延伸。
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地面沉陷的形成
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从地下挖掘物料能导致地面沉陷(subsidence),即部分地面下陷。世界上许多大城市由于从地下抽取流体(地下水、石油和天然气)而沉陷。受此类沉陷威胁的城市常位于松散沉积物(新奥尔良和曼谷)、海岸沼泽(威尼斯和东京)或湖床(墨西哥城)上。当地下液体被抽走后,沉积物被压实,地面随之下沉。由于许多城市坐落在海岸或河口湾,而且海拔只有几米,所以地面沉陷使这些城市更易遭受海水泛滥之害。
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因地下采矿而取走固体矿藏(如煤、盐和金)可能造成矿山上面的地面塌陷。落水洞(sinkhole)或陷坑(pit,圆形陡壁的坑洞)和凹陷(sag,较大较浅的洼地)是此类塌陷造成的地景。如果地面排水格局遭到破坏,低洼处可能形成沉陷湖。因不少城镇扩展到采矿区上方,现地面沉陷已变成较严重的问题。
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可以预料,地面沉陷会损害地面构筑物,包括房舍、道路和下水道管线。1963年洛杉矶出现一个戏剧性例子,地面沉陷造成鲍德温山水库(Baldwin Hills Reservoir)大坝破裂,库水在不到两小时内倾注到市区,造成几百万美元的财产损失。墨西哥城抽取地下水导致了地面严重的不均衡沉陷(图12.20)。1985年地震使该城受害如此严重的原因之一就是沉陷使建筑物的结构变得脆弱。
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图 12.20 墨西哥城沉陷是由为城市供水而抽取城市下面的含水层所致。照片中所示为该城地下铁系统2号线的一段,在20世纪60年代建成时曾是水平的。城市的一些区域已经下沉多达9.15米。沉陷使成百座建筑物受损或毁坏,建于殖民时期的市中心尤甚。自来水管道、下水道和地铁隧道仍在不断破裂。(© Gerardo Magallón)
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12.5 对动植物的影响
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人类以种种方式影响动植物生活。当这种影响足够严重的时候,一个物种就会灭绝,即不再存在。虽然化石记录表明灭绝是地球生命的正常现象,但科学家判断近代历史上灭绝速率呈指数增长——因人类活动造成。濒危物种个体数量太少,如果危害原因继续存在,它们就将在野生状态下灭绝;而渐危物种(vulnerable species)是种群数量减少,在可预见的未来有可能变成濒危的物种。濒危物种和渐危物种合称受胁物种(threatened species)。
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某些类型的物种比其他物种灭绝的几率高。这些物种通常具有以下一种或多种特性:或以分散个体的小种群存在;或繁殖率低,尤其是比捕食它们的物种低;或生存在一个小的地理区域内;或为特化生物,其生存依赖环境中少数几种关键因素。
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世界自然保护联盟(International Union for Con-servation of Nature,IUCN)对各大陆野生动物的状况做了估计,2000年发表的报告称,所有已知哺乳类物种中24%被认为属于受胁物种,其中4%属于紧急濒危物种。各哺乳动物纲中受胁的名单如下:
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