人类把地下资源(金属矿和能源矿)慢慢掏空了以后,地质会发生什么变化?


挖洞,一直以来都是世界上最费力又最难见到成效的事情。挖矿也一样,即使是在地表,也经常挖很久都挖不完一座矿。比如一场仗都打完了,矿还没挖完:

星际争霸,使劲挖矿

额,说错了,应该是这样的:

露天开采的煤矿,图片来源:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%85%A4%E7%9F%BF

这种大型矿山一般的设计开采年限在 10-30 年之间,有的甚至经过几代人的开采依然还没开采完。所以在开采之前通常都会有非常详尽的矿山设计,可行性报告,环境治理报告,开采需要经济成本研究等等。能少挖一铲子就绝不多挖一铲。

在进行地下开采时,每吨矿石的成本都是露天开采的好几倍,所以开采时绝不是一般人想的挖个大洞,全部掏出来就完事。这是一个非常非常复杂的系统工程,是一个几百万甚至上千万人参与的,占国家 GDP 7%(2018 年),却经常被人忽视的行业。

那么,地下矿产是怎么开采的呢?

举几个例子:

  1. 整块矿体开采(字幕是 youtube 机翻的,领会精神就好,不要强求准确度)

2. 垂直扁平矿体开采(本条视频没有字幕,看个动画领会精神,然后锻炼锻炼英语听力吧)

3. 倾斜矿体开采(字幕是 youtube 机翻的,领会精神就好,不要强求准确度)

4. 水平煤矿顺层开采(字幕是 youtube 机翻的,领会精神就好,不要强求准确度)

普通人对矿产资源并不熟悉,因此可能会产生一些误解,认为地下资源掏空之后会对环境造成无法预见的影响。但实际上,在矿山开采之前,所有的安全和环境问题都要全面考虑到,并完成可行性计划,安全生产,环境治理,对附近社区影响等多个报告。最后获得审批后才能进行开采。

那如果开采了,所有的地表都塌陷了,会出现什么情况呢?我们来算一下看看,全球目前探明的资源量如果被开采,会造成什么影响吧。

一、煤矿:

到 2011 年,全球未开采的煤炭资源储量共 8690 亿吨。取一个比较低的密度 0.8 吨 / 立方米计算,那么体积为:10862 亿立方米。

二、石油:

据 2019 年各国更新的剩余探明可采储量数据,全球石油储量较上一年稳中有升。石油剩余探明可采储量为 2305.8 亿吨。取一个通常的密度 0.8 吨 / 立方米计算,体积为:2882.25 亿立方米。

三、铁矿:

按 2020 年能找到的数据,全球铁矿资源量 8180 亿吨,探明储量为 4000 多亿吨。取一个比较低的铁矿石密度 2.5 吨 / 立方米(通常为 2.5-4 吨 / 立方米之间)计算,体积为:3272 亿立方米。

然后我们做个极端的假设,假设这些煤矿和铁矿全部都是地下深部无法在地表直接开采的,那么这三类矿产的总体积大概为 17016 亿立方米。

再假设全球陆地面积 5.1 亿平方千米中有万分之一是有这三类矿产的,那么就是 5.1 万平方千米,也就是 510 亿平方米。用 17016 亿立方米除以 510 亿平方米,得到 33.3 米。也就是说全部开采完,大概会让万分之一的陆地地表平均下降 33 米。如果再加上其他矿产,下降也不会超过 50 米。

这对于人类生活基本没有影响。对于地质,那影响更是微乎其微了。

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