乌蒙山区“地质调查+”经济发展模式研究
——以昭觉县为例

周长松, 李 军, 邹胜章*, 林永生, 卢 丽, 樊连杰, 王 佳, 吴树诚

(1.中国地质科学院岩溶地质研究所/联合国教科文组织国际岩溶研究中心/自然资源部广西岩溶动力学重点实验室/广西岩溶资源环境工程技术研究中心,广西 桂林 541004; 2.广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,广西 平果 531406; 3.河北建筑工程学院 河北省水质工程与水资源综合利用重点实验室,河北 张家口 075000; 4.桂林水文中心,广西 桂林 541000)

0 引言

“地质调查+”是指国家精准扶贫与脱贫攻坚时期(2013—2020年),自然资源部中国地质调查局及其下属单位在“定点扶贫六县”“乌蒙山片区”“三区三州”等重点区域开展精准扶贫和脱贫攻坚工作过程中形成的一条既解决民生、又助力产业发展的特色扶贫之路[1-4]。由于各重点区域地质调查存在工作时间、工作内容、工作程度、工作方式等方面差异[5-7],结合各片区具体成效进行“地质调查+” 经济发展模式(或特色扶贫模式)的内涵和特征总结,对进一步开展各片区新时代地质调查工作具有重要意义。

四川省昭觉县曾是“三区三州”52个深度贫困县之一[8],现在仍是150个国家乡村振兴重点帮扶县之一[9]。2020年之前,由于历史、自然、文化等多重因素的影响,脱贫攻坚任务相当艰巨[10]。2019—2021年自然资源部在昭觉县部署实施了“乌蒙山地区水文地质调查”项目[11-12],完成了昭觉县1∶25万水文地质和水资源调查2 699 km2、1∶5万水文地质调查1 350 km2、1∶2.5万综合地质调查30 km2,查清了昭觉县水资源、优质地下水、优质土壤、地质遗迹等资源的分布,在严重缺水地区实施引泉供水示范工程34处、生态农业示范工程8处,解决了8 010人的饮水困难,并为3.6万人提供了水资源保障。深入系统地总结昭觉县地质调查工作,已经成为昭觉县当前地质调查工作的重要内容之一。本文结合昭觉县地质调查与经济发展的具体实践,系统地总结了“地质调查+”经济发展模式及其构建路径。

1 研究区概况

昭觉县位于四川省凉山彝族自治州中部偏东,处于金沙江上游西溪河流域, 面积2 699 km2,辖1个镇,46个乡(图1)。总体地势西高东低,平均海拔2 170 m,发育侵蚀低山、侵蚀低中山、侵蚀中山缓坡地貌、侵蚀中山陡坡地貌、侵蚀溶蚀中低山和侵蚀堆积平原及山间盆地等地貌(图1)。气候属于川西高原雅砻江温带气候,年平均气温10.9 ℃,年平均降雨量846.1 mm。区内地层从东到西依次发育寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和第四系,其中中二叠统阳新组(P2y)、中三叠统雷口坡组(T2l)、上侏罗统牛滚凼组(J3n)为主要的碳酸盐岩地层,上二叠统峨眉山玄武岩(P3em)为主要的岩浆岩地层,上三叠统白果湾组(T3bg)、上三叠统须家河组(T3xj)、中侏罗统沙溪庙组(J2s)、下白垩统飞天山组(K1f)、下白垩统小巴组(K1-2x)为主要碎屑岩地层[13](图1)。区内断裂发育,且以SN向断裂为主,代表性的有四开伊林断裂、木佛山断裂、热克断裂等。

1.第四系洪积; 2.第四系残坡积; 3.白垩系小坝组; 4.白垩系飞天山组; 5.侏罗系官沟组; 6.侏罗系牛滚凼组; 7.侏罗系新村组; 8.侏罗系中益门组; 9.三叠系白果湾组; 10.二叠系峨眉山玄武岩组三段; 11.二叠系峨眉山玄武岩组二段; 12.中二叠统阳新组; 13.泥盆系曲靖组; 14.泥盆系下统; 15.下志留统; 16.志留系龙马溪组; 17.奥陶系宝塔组; 18.下奥陶统龙马溪组; 19.寒武系娄山关组; 20.白垩系天马山组; 21.侏罗系蓬莱镇组; 22.侏罗系遂宁组; 23.侏罗系沙溪庙组; 24.侏罗系自流井组; 25.三叠系须家河组; 26.中二叠统雷口坡组; 27.三叠系东川组; 28.上三叠统; 29.二叠系宣威组; 30.地层界线; 31.角度不整合界线; 32.平行不整合界线; 33.岩相界线; 34.地层产状; 35.性质不明断层; 36.推测断层; 37.正断层; 38.逆断层; 39.平移断层; 40.断层倾角; 41.杏仁状玄武岩; 42.河流; 43.县界图1 昭觉县地质简图Fig.1 Geological sketch of Zhaojue County

图2 昭觉县富锶和富偏硅酸地下水分区Fig.2 Zoning map of strontium-rich and metasilicate-rich groundwater in Zhaojue County

2 水资源开发利用与经济发展模式

为了揭示地质调查支撑下的昭觉县水资源开发利用方式及经济发展特征,以地层岩性、地貌类型为筛选原则,选取三大岩性(碎屑岩、玄武岩、碳酸盐岩)、四大地貌(山间盆地、侵蚀中山、侵蚀溶蚀中低山、侵蚀低中山)组合下的5个典型区(洒拉地坡盆地、竹核盆地、特布洛乡、哈甘乡、金曲乡)(图3)开展水资源开发利用与经济发展模式研究,形成了“碎屑岩区山间盆地”“玄武岩区山间盆地”“碎屑岩区侵蚀低中山河谷”“碳酸盐岩区侵蚀溶蚀中低山峡谷”“多岩性组合区侵蚀中山河谷”5种典型模式。

2.1 碎屑岩区山间盆地模式

碎屑岩区山间盆地水资源开发利用与经济发展模式典型区为洒拉地坡向斜盆地,该盆地位于昭觉县西部,近SN向展布,面积16.34 km2(图3); 总体地势东西高、中部低,北部高、南部低,海拔2 620～2 750 m,两侧山体顶部与盆地中部河谷地形高差近130 m; 近SN向展布的西洛河从盆地中部贯穿,东西两侧山体另有十余条支沟汇入盆地中的西洛河; 周边山体出露小坝组一段(K2x1)钙质粉砂岩、泥岩组成,含水层连续性较好,补给范围较广,宽缓地形和20°～30°岩层倾角有利于地下水向向斜核部运移,在向斜核部赋存有丰富的孔隙裂隙层间水。结合洒拉地坡向斜盆地水资源开发利用条件及现有的产业布局,建立了碎屑岩区山间盆地水资源开发利用与经济发展模式: 盆地两侧山体上部中草药种植-山体中部传统农作物种植-山体下部松树林菌类套种-盆地中大棚高效农业种植(图4)。该模式充分发挥洒拉地坡盆地西连西昌、南接布拖县、东靠昭觉县城的区位优势,通过拦蓄西洛河地表水资源,抽提盆地砂岩含水层承压水,蓄引周边山泉水,实现高效利用盆地区地表-地下水资源; 通过种植耐寒、耐旱的云香木等中药材,有效利用两侧山体上部的闲置区域; 利用两侧山体中部坡度较大、集约化利用率不高的特点,继续进行传统农业种植,保障两侧山体中部传统农业种植面积; 结合区域气候条件和海拔条件,筛选适用于高海拔松树林种植的食用菌,提升山体下部松树林经济效益; 利用盆地区域平坦开阔、交通便利,通过大棚种植附加值更高的蔬菜瓜果,扩大盆地平坦区经济价值。

图4 碎屑岩区山间盆地模式Fig.4 Intermountain basin model in clastic rock area

2.2 玄武岩区山间盆地模式

玄武岩区山间盆地水资源开发利用与经济发展模式典型区为竹核盆地,位于昭觉县东北部,处于竹核乡、阿并洛古乡两乡交汇地带,顺地层走向呈NNW—SSE向展布,面积16.05 km2(图3)。总体地势西、北、南高,东低,海拔2 000～2 300 m。区内地层岩性主要以块状玄武岩为主,河流主要有EW向的牛洛河、哈啦党拉打河,以及SN向的打拉古洛河,其中牛洛河和打拉古洛河是哈啦党拉打河的两个支流[15]。在盆地东侧二叠系峨眉山玄武岩组二段(P3em2)内,发育大温泉和小温泉,其出露高程分别为1 892 m、1 968 m。

结合竹核盆地区位条件、地质结构条件、土壤条件以及现有的产业布局,提出了玄武岩区山间盆地水资源开发利用与经济发展模式为: 盆地两侧山体中上部封山育林)-山体下部温泉开发和传统农作物种植-盆地中部大棚高效农业种植和传统水田种植(图5)。该模式充分发挥竹核盆地紧挨昭觉县城的区位优势以及自身的温泉资源优势,通过对山体中上部封山育林,有效保证温泉补给区水质、水量不受人类活动影响; 通过拦蓄提引牛洛河地表水资源,蓄引玄武岩山泉水资源,实现高效利用盆地区地表-地下水资源; 继续推进山体下部旱地、盆地中部水田传统农作物种植,保障传统农业种植面积,发挥昭觉粮仓的作用; 通过引进适合的鱼苗进行温泉水养殖,打造富锶、偏硅酸矿泉水厂,提升温泉资源的综合经济效益; 利用盆地中部地势平坦、交通便利优势,实施附加值更高的大棚经济,扩大盆地经济价值。

图5 玄武岩区山间盆地模式Fig.5 Intermountain basin model in basalt area

2.3 碎屑岩区侵蚀低中山河谷

碎屑岩区侵蚀低中山河谷水资源开发利用与经济发展模式典型区为特布洛乡,该乡位于县境东部,面积87.4 km2(图3)。区内高程1 600～2 700 m,地层从老到新依次有下三叠统(T1)、中三叠统雷口坡组(T2l)、上三叠统须家河组(T3xj)。根据特布洛乡水土资源分布特征、气候与交通条件以及现有的产业布局,提出了碎屑岩区侵蚀低中山河谷水资源开发利用与经济发展模式: 高海拔区山体上部中药材种植-山体中上部地形起伏区牛羊马畜牧业养殖-山体中下部缓坡处人工牧草种植-山体下部陡坡处传统农业种植-河谷地带富锶矿泉水开发(图6)。该模式充分发挥特布洛河河谷地带地下水富锶优势和吉子纳乌村高海拔山区气候、地形优势,通过扩泉引水、建坝拦蓄分散排泄泉水,实现地表-地下水资源联合调蓄; 通过种植耐寒、耐旱的云香木等中药材,有效利用山体上部的闲置区域; 通过筛选引进抗寒性强、产量高的黑麦草、鸭茅草、紫花苜蓿等高效优质牧草与本地优势草种尼泊尔蓼草套种,对400亩(1)1亩=0.066 7 hm2草场采取单播、混播方式进行科学配比,不仅提升了草地载畜量,还促进了本地优势草种的快速生长,扩大山体中下部缓坡区域经济价值; 利用山体下部坡度较大、集约化利用率不高的特点,继续进行传统农业种植,保障了传统农业种植面积。

图6 碎屑岩区侵蚀低中山河谷模式Fig.6 Low and mid- mountain valley model of erosion in clastic rock area

2.4 碳酸盐岩区侵蚀溶蚀中低山峡谷模式

碳酸盐岩区侵蚀溶蚀中低山峡谷水资源开发利用与经济发展模式典型区为哈甘乡,该乡位于昭觉县东北部,面积45.26 km2(图3)。区内一般高程1 000～1 800 m,相对高差300～800 m; 留筒河于乡域北部先由西向东径流,再于乡域东部由北向南径流。区内地层从老到新依次有下奥陶统龙马溪组(O1l)、中二叠统阳新组(P2y)、上二叠统峨眉山玄武岩组(P3em)。

根据哈甘乡水土资源分布特征和气候、交通条件以及现有的产业布局,提出了碳酸盐岩区侵蚀溶蚀中低山峡谷水资源开发利用与经济发展模式: 河谷两侧山体上部封山育林-山体中部陡坡果树种植-山体中部缓坡处高效农业种植-山体下部传统农业种植-河谷地带旅游开发(图7)。该模式通过充分发挥留筒河峡谷风光资源优势和区域气候优势,打造峡谷风光旅游产业,提升峡谷风光资源的价值; 通过拦蓄留筒河地表水资源,蓄引周边山泉水和支沟地表水,实现高效利用低山峡谷区地表-地下水资源; 通过对山体中上部封山育林,有效提升山体上部水源涵养能力,有效保证水资源补给区不受污染影响; 选取适合海拔中等、日照充裕条件的火龙果、苹果等果树类型,提升山体中部陡坡区的经济效益,控制陡坡区的水土流失; 通过大棚种植附加值更高的蔬菜瓜果,扩大山体缓坡区域经济价值; 继续推进山体下部旱地传统农作物种植,保障传统农业种植面积和区域居民粮食供给。

图7 碳酸盐岩区侵蚀溶蚀中低山峡谷模式Fig.7 Middle and low mountain canyon model of erosion and dissolution in carbonate rock area

2.5 多岩性组合区侵蚀中山河谷模式

多岩性组合区侵蚀中山河谷水资源开发利用与经济发展模式典型区为金曲乡,该乡位于昭觉县西北部,面积46.5 km2(图3)。区内一般高程2 600～3 300 m,相对高差300～700 m。金曲河近SN向从乡域中部穿过,受金曲河及其支沟强烈切割剥蚀,形成了“东西高、中部低”“北部高、南部低”的地貌特征。区内地层从老到新依次有二叠系阳新组(P2y)、二叠系峨眉山玄武岩(P3em)、三叠系白果湾组(T3bg)、侏罗系益门组(J1-2y)、新村组(J2x)、牛滚凼组(J3n)、牛滚凼组(J3n)、白垩系飞仙山组(K1f)。

结合金曲乡水土资源分布特征和气候、交通条件,提出了多岩性组合区侵蚀中山河谷水资源开发利用与经济发展模式,具体内容为: 河谷两侧山体上部中草药种植-山体中部富硒农作物药材轮作-山体下部畜牧养殖和传统农业种植(图8)。该模式通过充分发挥富硒土壤资源、畜牧业历史悠久的优势,打造现代化畜牧业和富硒农产品,提升山体下部牧草区和中部传统农业经济效益; 通过拦蓄提引金曲河地表水,蓄引山泉水,实现高效利用中山河谷区地表-地下水资源; 通过种植耐寒、耐旱的云香木、党参等中药材,有效利用两侧高海拔山体上部的闲置区。

1.灰岩; 2.粉砂岩; 3.泥岩; 4.石英砂岩; 5.玄武岩; 6.砂砾石; 7.地层代号; 8.断层及其编号; 9.河流; 10.引水管; 11.下降泉; 12.蓄水池; 13.富硒元素; 14.第四系全新统洪积层; 15.阳新组; 16.上二叠统峨眉山玄武岩; 17.上三叠统白果湾组; 18.中三叠统雷口坡组; 19.下三叠统嘉陵江组; 20.下三叠统铜街子组; 21.下侏罗统—中侏罗统益门组; 22.中侏罗统新村组; 23.上侏罗统牛滚凼组; 24.下白垩统飞仙山组图8 多岩性组合区侵蚀中山河谷模式Fig.8 Zhongshan valley model of erosion in multiple lithology combination area

3 昭觉县“地质调查+”经济发展模式

3.1 昭觉县“地质调查+”经济发展模式内涵

类比“经济发展模式”概念[16],可以将“地质调查+”经济发展模式定义为: 以地质调查为基础,围绕国家或地方政府在一定时期对特色农业发展、饮水安全、供水保障、绿色矿业、特色旅游业等方面的需求,形成的一条既完成地质调查目标、又助推地方发展的独具特色的经济发展路子。

对昭觉县“洒拉地坡盆地”“竹核盆地”“金曲乡”“哈甘乡”“特布洛乡”等5个典型区域水资源开发利用与经济发展模式进一步分析,可以发现以拦-蓄-提-引为主要内容的地表-地下水资源一体化调蓄是昭觉县水资源开发利用的主要特征,地形地貌不同部位的立体化种植、差异化产业布局是昭觉县经济发展的基本特征。据此,结合地层岩性、地形地貌、水资源开发利用及产业实践等内容,可以建立昭觉县”地质调查+”经济发展模式。该模式涉及到碎屑岩、玄武岩、碳酸盐岩三大岩性分区,每个分区可以开展4种方式的水资源开发利用(拦、蓄、提、引)和4大类经济产业布局(高效农业区、传统农业区、牧业开发区、资源开发区)。

3.2 “地质调查+”经济发展模式构建路径

进一步对昭觉县“地质调查+”经济发展模式(图9)进行解剖,发现其可以通过BOMP路径进行构建(图10): B(Basic,基础),即以地质、水文地质调查为基础; O(Orientation,导向),即以市、县政府及其下辖乡镇府经济发展需求为导向; M(Main content,主要内容),即以查清资源环境禀赋—以综合条件定产、科学调配水资源—以水促产、高效利用自然资源—以资源兴产、用活用好政策—以市场促发展为主要内容; P(Purpose,目的),即以促进社会可持续发展为主要目的。上述BOMP路径中涉及到的4项主要内容,具体内涵分4个方面阐述。

图9 昭觉县“地质调查+”经济发展模式Fig.9 “Geological survey +” economic development model in Zhaojue County

图10 “地质调查+”经济发展模式构建路径Fig.10 Construction path of Geological Survey + economic development model

(1)查清资源环境禀赋——以综合条件定产。地质、水文地质调查就是要查清水资源、土壤资源、地质遗迹资源、矿产资源的分布特征与规律,揭示主要环境地质问题及其特征,掌握区域地形地貌、气候特征,实现了摸清山-水-林-田-湖-草资源家底的基本任务,为区域经济发展提供合理的资源开发利用模式和经济发展模式,为后续产业布局和城镇建设奠定了基础。

(2)科学调配水资源——以水促产。在查明水资源环境禀赋的前提下,根据地方经济发展规划与需求,在空间上对水资源进行科学调配,保障重点产业和群众生活用水安全。对不同地貌区提供不同的水资源开发利用模式。其中含水层富水性弱或天然露头少的地区,要对地表水资源进行拦蓄利用,必要时通过钻井抽水补充; 富水性中等的地区,可以实施地表、地下水资源联合利用,提升水资源利用效率; 富水性强的地区,可以直接利用地下水资源,节约工程建设成本。

(3)高效利用自然资源——以资源兴产。除了科学高效利用水资源外,还需充分利用土壤资源、旅游资源、矿产资源,因地制宜、科学调整产业结构,实现经济发展与自然保护的协调和统一。例如,有富硒土地资源的区域,可以优先发展富硒农产品; 有旅游资源的区域,可以科学布局旅游业及其配套产业; 有温泉、富锶、富偏硅酸水资源的区域,要充分发挥资源优势,打造一体化产业布局。

(4)用活用好政策——以市场促发展。在产业布局和经济发展过程中,要及时学习和领会国家的优惠政策,积极引进相关企业入驻; 另外,要对周边市场需求有一个摸底,及时调整好产业布局,通过紧跟市场,实现经济发展和农民创收。

4 结论

(1)在中国地质调查局的统一部署下,乌蒙山地区水文地质调查充分发挥地质调查支撑服务脱贫攻坚和乡村振兴的专业优势,通过开展地质、水文地质调查,摸清了昭觉县资源环境基本特征,为昭觉县经济发展提供了信息支撑。

(2) 对洒拉地坡盆地、竹核盆地、特布洛乡、哈甘乡、金曲乡等5个典型区水资源开发利用与经济发展模式研究的基础上,建立了昭觉县”地质调查+”经济发展模式,该模式涉及到碎屑岩、玄武岩、碳酸盐岩三大岩性分区,每个分区可以开展4种方式的水资源开发利用(拦、蓄、提、引)和4大类经济产业布局(高效农业区、传统农业区、牧业开发区、资源开发区)。

(3)“地质调查+”经济发展模式的具体构建路径为BOMP路径: 以地质、水文地质调查为基础(B),以市、县政府及其下辖乡镇府经济发展需求为导向(O),以查清资源环境禀赋—以综合条件定产、科学调配水资源—以水促产、高效利用自然资源—以资源兴产、用活用好政策—以市场促发展为主要内容(M),以促进社会可持续发展为主要目的(P)。

致谢: 参与该项研究的还有朱丹尼、夏日元、裴建国、李兆林、李青松、蓝芙宁、李衍青、邓日欣、武美玲等,谨一并诚致谢忱!