国外研究现状与进展
矿区土地资源综合利用的核心是生产组织和矿山土地复垦与生态重建。最早开始矿区生态环境恢复治理工作的是德国和美国。20世纪60年代，许多工业发达国家加速矿区环境保护法规的制订和恢复治理工程实践活动，自觉地进入了科学恢复的时代。进入70年代，矿区的环境恢复治理技术以采矿、地质为主体，集环境、农学、林学等多学科为一体，发展成为一门牵动着多行业、多部门的系统工程［10］。80年代以后矿区生态环境治理工作呈现蓬勃发展的态势［11～23］。国外许多国家对土地复垦十分重视，如德国、美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等都十分重视矿山复垦工作，矿山土地复垦率已达80%。20世纪90年代以来，重建矿区生态环境，实现可持续发展，得到世界各国的重视，土地复垦不仅是将损坏和压占的土地恢复到可利用状态，而且要重建良好的矿区环境，使新的景观在许多方面相似，甚至优于开采前的状况。由于各国的自然条件不同、经济状况不同、土地状况不同，故各国都有自己的矿区土地资源综合利用与复垦特色。德国系统地对土地进行复垦始于20世纪20年代［24，25］，从最初的植树、造林到多功能复垦区域的建立，目标从以林业、农业复垦为主，转向建立休闲用地、重构生物循环体和保护物种上，即所谓的混合型土地复垦模式:农林用地、水域及许多微生态循环体协调，统一地设立在一起，从而为人和动物、植物提供较大的生存空间。整个活动经历了由简单到综合，由幼稚到成熟的过程，为合理规划土地用途，建立新景观提供了机会，进而满足了生活水平逐步提高的人们对娱乐休闲场所的需求［26］。对土地复垦与生态重建规划控制体系，一是褐煤规划;二是企业规划。褐煤规划以联邦空间规划和州规划的目标作为基本目标，对景观重建作出了明确的规划和规定［24］。美国矿区复垦的管理工作主要由内政部牵头，由内政部露天采矿与复垦办公室负责实施［26］，矿业局、土地局和环境保护署等部门协助对与本部门有关的土地复垦工作进行管理，各州资源部负责辖区内矿区的复垦工作。美国的土地复垦将生态环境恢复、重造自然景观、改善公共环境，作为第一要任。美国复垦标准和要求苛刻，对露天采矿来讲，涉及从环境保护、自然景观恢复到消除对土地生态和周边环境的污染;土地复垦标准涉及矿山废弃物处理，采矿土地恢复等诸多方面内容。在澳大利亚，矿业公司申请采矿许可证时须与土地所有者达成土地复垦协议，并得到当地政府的许可;在开采过程中，矿业公司应对开采结束的矿区范围内进行科学的地形整理和表土覆盖，然后可将整理好的矿区用经济协议的形式转交给复垦公司;为确保矿区复垦的顺利实施，澳大利亚对矿区复垦实施抵押金制度。通过多年的努力，发达国家的矿区复垦率已经达到50%以上，有的达到了75%以上［27］。闭矿之后的矿山废弃地要恢复本地植被群落，因为这样的群落所需要的后期维持费用最少，并为后续的土地利用提供了较大的弹性空间。在制订完成标准时，管理机构倾向于采用植被构成、丰度、密度和覆盖率等指标，同时他们希望生态系统恢复功能，是可持续的，需要最小的维持费用。Bell认为矿山土地复垦的目标，一是保证矿山废弃地的稳定，保证其不会被风和水所侵蚀;二是将土地恢复到可利用的状态。Tacey等认为，成功的复垦地是一个稳定的生产性生态系统，有着与周围环境相似的可维持的生物物理过程［28］。例如，新南威尔士州Bridge Hill Ridge以前的砂矿区，经过复垦后，与周围环境融为一体，现已归入Myall Lakes国家公园［27］。澳大利亚的土地复垦一般要经历以下阶段:初期规划、审批通过、清理植被、土壤转移、存放和替代、生物链重组、养护恢复、检查验收。执行复垦保证金制度，并且基于鼓励和推广的目的，它会要求复垦工作做得最好的几家矿业公司只缴纳25%的复垦保证金，而其他的公司则必须缴纳100%的保证金。加拿大通过了《加拿大环境保护法案》(简称CEPA，1999)和《加拿大环境评估法案》(简称CEAA)，以法律的形式系统、全面地对加拿大矿区环境评估和环境保护进行了约束。俄罗斯土地复垦界认为，土地复垦是在受工业影响的土地上，采取旨在有计划的创建和加速形成具有高生产力、高经济价值、最佳人工景观的采矿、生物、工程、土壤改良及生态学综合技术措施来恢复土地。整个土地复垦过程分成工程技术复垦和生物复垦两个基本阶段。农业复垦和林业复垦在俄罗斯是最普遍的，由于林业复垦对土壤恢复的要求不很严格，投资较小而得到广泛采用［29］。矿产开采对土地资源的破坏性影响早就被人们所认识。关于开采沉陷对土地破坏的研究一直受到广泛关注，研究主要是对破坏特征的描述和沉陷预测预防上。Damody，Quither，Ham，Sel-man等对此作过有关研究，认为开采沉陷对土地的影响主要包括土壤侵蚀、地表排水系统的破坏、积水、农作物减产等［30～32］。国外将生态理论用于土地复垦的研究开展较早。1992年国际复垦会议论文纲要中，“成功复垦的生态学评价”(ecological eval-uation of reclamation success)被列为其中一项;1998年国际复垦会议论文纲要中，“恢复理想景观的土地复垦”被列为其中一项。Richard J.Hobbs在澳大利亚进行的生态恢复试验表明，景观破碎化和栖息地的改变引起了许多大规模的土地退化和生物多样性减少。复垦关键在于保存大斑块和连通性，为取得它们，应进行植被恢复［33］。Petr.Sklenika等认为，煤矿区景观重建是一种特殊类型的景观规划，应以景观异质性作为景观重建规划设计标准，对景观结构进行量化，其目标就是使煤矿区重建景观与周围地区生态价值相协调［34］。A.Lausch等通过对土地利用监测认为，矿区开采对景观形成扰动，改变景观格局。一般随着开采活动的进展，原有景观数量呈下降趋势，开采活动停止后稳定，同时沉陷景观由小到大，受复垦活动影响又由大变小，林地、水面等其他景观不同程度增加，景观多样性提高，斑块破碎度增加［35］。土地空间安全格局是生态规划的组成部分，由生态规划发展而出现并得到进一步深化。20世纪初，生态学开始呈现与规划、系统工程等学科的全方位融合趋势。以Geddes，Park和Wirth等人为首的学者利用生态学原理在城乡建设中的应用研究，奠定了生态规划的基础［36］。20世纪60年代后，以《增长的极限》、《寂静的春天》等著作为代表，国际上掀起了基于生态基础的人类理想栖息环境研究的热潮，生态学与规划学融合日趋加快。1969年，McHarg的《设计遵循自然》就是这方面的力作［37］，成功地提出了区域规划的生态学研究框架，其因子叠合的生态规划大法被称之为McHarg法，并得到广泛的应用;克罗(D.S.Crowe)提出了景观规划概念，Odum进一步提出了生态系统模式［38～40］，把生态功能与相应的土地利用模式联系起来，提出了规划结合生态思想的概念与方法;1982年由McHarg发表的《自然设计》进一步阐述了McHarg的生态规划思想，探讨了在生态平衡基础上如何建立自然与人和谐关系的方法［41］。20世纪90年代，生态规划得到广泛应用，在理论和实践方面都有诸多新的成果。《绿色城市》等著作均较系统地探讨了城市的可持续发展方针和生态化途径;1993年英国城乡规划协会中的可持续发展研究组发表《可持续的环境计划》，提出将自然资源、能源、污染和废弃物等环境要素管理纳入各层次的空间发展规划;1996年的联合国人居大会上制定的人居环境议程也用城市生态学观点表述了城市可持续发展的目的。“将社会经济发展和环境保护相融合，在生态系统承载能力内去改变生产和消费方式、发展政策和生态格局，减少环境压力，促进有效的和持续的自然资源利用。为所有居民提供健康、安全、殷实的生活环境，减少人居环境的生态痕迹，使其与自然和文化遗产相和谐，同时对国家的可持续发展目标作出贡献［42～45］。以福尔曼为首的部分“自然保护学派”强调人地和谐的未来景观研究［46，47］，提出了集聚间离析和生态网络体系观点。目前，自然生态服务价值的经济学量化也引起人们的重视，以Costanza［48］等人为代表的学者将经济因素引入景观生态学模型，使景观生态学与区域生态—经济系统的管理与规划相结合。提出“区域生态经济系统(regional ecological systems)”观点，在管理和规划模型的设计上强调公众、特别是持股人的参与，以及变化过程的不可预测性。景观指数为景观研究人员的景观结构研究提供了重要量化方法。McGarigal是景观指数的倡导者，也是FRAGSTATS软件包的设计者之一，对一些研究实例的部分景观指数的可靠性和阈值进行了评价，并强调尺度在景观指数解释中的作用。(O’Niel)等人分别对景观指数在不同景观生态学案例研究中的作用进行了评价［49］。
国外研究现状及进展
1.3.1.1 深断裂与成矿前苏联的M.A.法沃尔斯卡娅、И.H.托姆松和美国J.库廷纳等强调线性构造带和深断裂对成矿的重要控制作用［38］。主要是一些区域性的线性构造，包括深断裂或深部构造在地表的反映，组成区域性的聚矿构造带，具有全球性和深成性等特点，是地壳上一个高渗透带，多呈经向或纬向分布。这些深断裂不受大地构造单元的限制，可以穿切不同的大地构造单元，甚至在海上和陆上联成统一的构造体系。聚矿构造带的主要标志是发育深断裂带、岩浆杂岩带。沿聚矿构造带伴随多期次的岩浆活动，构成一些岩浆杂岩活动中心和矿化中心，由于构造带每次活动下切深度不同，因而成岩成矿特点也有不同。区域上主要的内生矿化特别是组分复杂的大型、特大型矿床，都集中在聚矿构造带与其他线性构造的交汇处，尤其是不同级别、期次断裂构造的交叉点上，是矿带中矿结、矿田有利分布区。J.库廷纳对美国西部内生矿产研究表明：西太平洋底有一些纬向深断裂延伸到大陆基底，其中重要的是门多西诺（Mendocino）、默里（Murray）及先锋（Pioneer）深断裂，它们与其他方向线性构造的交叉点是铜、铅锌矿的产出部位［39］。E.拉德克维奇、И.H.托姆松和M.A.法沃尔斯卡娅等对苏联外贝加尔和远东多金属矿带的研究表明，基底构造中的隐伏断裂在上部构造层中表现为密集的线性裂隙带，一些大矿集中在聚矿构造带与NE、NW、SN三个方向断裂的交叉点上［40］。据И.H.托姆松的资料［41］，美国西部几个重要成矿带，大矿也集中在NE向与纬向构造的交叉点上。在南美安第斯山有五个聚矿构造带，控制着秘鲁、智利、玻利维亚和阿根廷境内的铜、锡和稀有金属矿床。1.3.1.2 板块构造与成矿国外对于巨型构造与成矿作用的研究，目前最流行的是板块构造与成矿［42］。以H.A.Hess、A.H.Mitchell、R.H.Sillitoe为代表，提出了全新的板块成矿理论体系［43～51］。这一成矿理论体系，能较好地解释了山东胶东金矿主要成矿动热地质背景，也就是太平洋板块运动对欧亚大陆中生代地质变革与演化起着极其重要的作用。（1）太平洋板块运动对中国东部地体的影响太平洋板块运动对中国东部地质构造演化的影响深远。上田诚也［52］研究提出主要有三个阶段的演化（S.Uyeda，and A.Miyashiro，1974）：早期阶段约120 Ma，大洋中脊正靠近亚洲大陆；第二阶段90 Ma，洋脊紧靠大陆，库拉板块俯冲，大陆板块厚度减薄，火山活动增强；第三阶段约40 Ma，洋脊俯冲在大陆板块之下，厚度减薄，大陆板块靠近海一侧破碎移动，日本岛弧形成。总之，太平洋板块由东南向北西向欧亚大陆俯冲。中国东部处于压扭性应力场环境，上部地壳以左旋平移构造为主。太平洋中脊逐渐靠近大陆，以较大的角度向日本岛俯冲，出现三波川高压低温变质带［53，54］，日本岛火山活动加强。北部为库拉板块，南部为太平洋板块，由于太平洋内有两条扩张脊，南部没有消减带，迫使库拉板块高速度消减于亚洲大陆之下，温度升高，地幔物质融熔并上涌，大量花岗岩侵位。这时板块运动受到来自大陆北西向的对抗挤压，致使出现了NE-NNE向压性左旋平移构造体系；在郯庐断裂带以东地区有向北平移的现象，太平洋板块俯冲在中国东部大陆地壳下（120 Ma）。与板块活动相应的地质构造特征，以NE-NNE向压扭性左旋剪切断裂为主体。在中国东部出现一系列大陆隆起、坳陷和左行平移带。规模巨大的郯庐断裂东侧发育着北东向褶皱和断裂，它们以北东向为主，和郯庐大断裂以小角度斜交，包括三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂等，这些断裂具有控、容矿构造之特征［55］。（2）板块运动与成矿作用鲍曼（Boman，1987）提出板块运动演化与成矿作用主要有四个阶段［42］：早期地拱-裂谷阶段，主要形成超镁铁质岩、暗色岩、深源岩石及有关矿产，如金伯利岩金刚石矿，金-铀、铅锌矿床等。第二阶段，大洋中脊及大洋板块扩张阶段，形成大洋拉斑玄武岩建造、蛇绿岩套，相伴矿产有塞浦路斯型块状硫化物矿床，“黑烟囱”钼-锌矿床。第三阶段，俯冲消亡阶段，大洋板块消亡于大陆壳下，大陆板块增生，洋壳及地幔楔在大陆下部分熔融，发育巨大规模构造-岩浆带，伴生有重要的金属矿产，有铜、金、钼、铅、锌等。第四阶段，地壳固结成稳定地块阶段，这个时期会出现隆起和坳陷相间格局，该阶段存在时间可能较短；由于地幔物质上涌，地拱-裂谷作用再次活化，又回到裂谷作用阶段。（3）大陆内部热点成矿作用大陆内部热点及其附近的火山作用和深成岩浆活动，通常以富含碱质并具有环形构造发育为其特点，喷出岩以流纹岩为主，含少量粗面岩，有时尚见玄武岩，侵入岩有碳酸盐岩、过碱性花岗岩、不饱和碱性岩。据Burke和Dewey［43］的研究，在大陆裂谷发育之前，地幔柱的上部有不少非造山型花岗岩体侵位。Sillitoe［49～51］指出，有些锡矿床的形成与该类花岗岩有关。广泛被引用的实例是尼日利亚约斯高原的锡矿。在巴西与地幔热点有关的含锡花岗岩产于朗多尼亚的花岗岩体中。据普里姆（Priem）等研究，它们均属产于稳定克拉通内部的非造山岩体。（4）大陆裂谷及拗拉槽的成矿作用裂谷是地球表面的重要构造现象，它是在引张背景下形成的断陷带，由于地幔上隆而形成主动型裂谷，也可由于应力场中的不均衡拉张形成被动型裂谷。沙茨基（1947）曾注意到，苏联许多地堑的端部常呈高角度与造山带衔接。Burke&Dewey［43］认为，许多元古宙和显生宙的地堑，与东非裂谷系有着相似的成因，它们是未能发育成洋盆的夭折裂谷。裂谷带不仅有独特的岩浆岩组合和沉积建造，而且还赋存特殊的矿产，较重要的类型有：①碳酸盐岩中的矿化；②碱性杂岩中的矿化；③含Cr-Ni-Pt-Cu矿化的裂谷带基性、超基性岩体；④斑岩型钼及铜-钼矿床；⑤层控的铜矿床；⑥层控银-铅-锌矿床。1.3.1.3 走滑断裂与成矿众所周知，走滑断裂是标志大陆地壳水平运动最好的典型构造之一。自1913年Reid等提出走向滑动断层以来，对于走滑断裂在地壳表层的变形和动力学研究已趋完美，例如表示走滑断裂的构造型式的雁列褶皱、拉分盆地，表现纯剪和简单剪切的断裂系统等。20世纪80年代以来，随着岩石圈动力学GGT大断面研究成果的积累，使走滑断裂在地壳深层次图像及其动力学方面的研究成为可能，并提出著名圣安得烈斯走滑断裂底部可能是一拆离带［56，57］，与之有关的矿床有铅锌矿、铜矿和银金矿。中国东部GGT地学断面的成果也支持了与郯庐断裂带相连东侧存在多层低角度拆离带的认识［7，58］，与郯庐断裂带呈“入”字型相交的次级构造是金矿赋集的场所，而在其内部与同构造期相伴的岩浆-火山活动则发育有铜、铅锌矿化，它与走滑断裂的成生具有一定的联系。沂沭断裂带与胶西北地区多级“入”字型NNE-NE向构造的交汇部位，构成了胶西北大型、特大型金矿富集区多级构造控矿格局。
