高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與分析

曹志勇 肖金忠

(青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊(duì))

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高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與分析

曹志勇 肖金忠

(青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊(duì))

通過(guò)對(duì)高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，分析了多彩整裝勘查區(qū)各勘查階段和勘探方法產(chǎn)生的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，找出找礦工作對(duì)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的影響因素，總結(jié)各勘探區(qū)植被恢復(fù)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為開展綠色勘查提供參考。

勘探區(qū) 生態(tài)環(huán)境保護(hù) 植被移植 保護(hù)措施

青海三江源區(qū)是我國(guó)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和重點(diǎn)草原草甸生態(tài)功能區(qū)，根據(jù)資料顯示，1986—2000年，長(zhǎng)江黃河源區(qū)高寒草地退化顯著,較高覆蓋度高寒草原與高寒草甸面積減少了15.82%和5.15%,高寒沼澤草甸分布面積銳減了24.36%;湖泊水域萎縮了7.5%。以長(zhǎng)江源區(qū)內(nèi)流湖泊為主，土地荒漠化發(fā)展十分迅速,沙漠化土地面積擴(kuò)展了17.11%,其中黃河源區(qū)沙漠化土地年平均擴(kuò)展率達(dá)到1.83%。高寒草原草地的覆蓋度下降與荒漠化、高寒草甸草地的覆蓋度下降[1]，不但關(guān)系到當(dāng)?shù)厝嗣竦纳媾c經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且影響整個(gè)長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了持續(xù)高速發(fā)展，為滿足對(duì)礦產(chǎn)資源需求，三江源地區(qū)整裝勘查區(qū)相繼設(shè)立，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供保障，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也帶來(lái)了較為復(fù)雜的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,尤其是草地生態(tài)系統(tǒng)正遭受著前所未有的退化、鼠害、人為破壞和近地表氣溫升高等一系列影響生態(tài)系統(tǒng)平衡因素的干擾[3]，有些破壞甚至是毀滅性的，幾年或者幾十年很難得到恢復(fù)。因此，迫切需要研究保護(hù)高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

1 自然地理?xiàng)l件

(1)整裝勘查區(qū)地理位置與交通狀況。多彩整裝勘查區(qū)位于青海省玉樹藏族自治州西部治多縣多彩鄉(xiāng)境內(nèi)，距治多縣西部20 km，東經(jīng)94°45′00″～94°45′00″,北緯33°07′00″-34°00′00″，平均海拔4 600 m，總面積800 km2，距省會(huì)西寧市約1 080 km，玉樹州府約200 km，從玉樹州至治多縣有縣級(jí)公路相通，治多縣至多彩鄉(xiāng)有簡(jiǎn)易公路相通，交通總體較便利。

(2)氣象與水文。多彩整裝勘查區(qū)屬大陸性半干旱高山草原氣候，全年多風(fēng)少雨，歷史極端最高氣溫25.6 ℃，最低氣溫-34.4 ℃，年平均降水量409.0 mm，年平均蒸發(fā)量1 401.8 mm，全年無(wú)霜期短。

(3)區(qū)域經(jīng)濟(jì)狀況。治多縣是以牧業(yè)為主的純牧業(yè)縣，草原面積260萬(wàn)hm2，可利用率僅為67%，畜牧業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位，全縣轄6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))共20個(gè)行政村，68個(gè)生產(chǎn)合作社，全縣牧戶7 828 戶，27 044 人；全縣共有牧業(yè)勞力17 379人，在總?cè)丝谥胁刈迦丝谡?7.4%。2015年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值6.56億元，其中牧業(yè)總產(chǎn)值4.21億元，占總產(chǎn)值的64.17%，牧民人均可支配收入6 264元。

2 地質(zhì)環(huán)境時(shí)空特征分析

2.1 地質(zhì)環(huán)境特征

2.1.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)出露的地層由老到新主要有：中元古代寧多組、二疊紀(jì)多彩蛇綠混雜巖、三疊紀(jì)查涌蛇綠混雜巖、早中三疊世結(jié)隆組、中晚三疊世巴顏喀拉山群、晚三疊世巴塘群和結(jié)扎群，以及古近紀(jì)沱沱河組、新近紀(jì)曲果組和第四紀(jì)地層。

(1)中元古代寧多組。中元古界寧多組(Pt2n)出露于聶恰曲一帶，沿北西—南東構(gòu)造線呈構(gòu)造塊體分布在石炭—二疊紀(jì)多彩蛇綠混雜帶(CPd)中。寧多組與南側(cè)的三疊紀(jì)石英閃長(zhǎng)巖體及多彩蛇綠混雜巖接觸帶均被掩蓋，推測(cè)為斷層接觸關(guān)系。巖性組合為一套中-深變質(zhì)巖，灰-淺灰色黑云母石英片巖，石英片巖夾灰白色含二云母斜長(zhǎng)石英巖、灰色-深灰色黑云斜長(zhǎng)構(gòu)造片麻巖。片巖的片理走向290°～300°，與區(qū)域構(gòu)造方向一致。

(2)二疊世地層。出露多彩蛇綠混雜巖(CPd)。呈北西向分布于拉迪歐瑪、尕龍格瑪、當(dāng)江一帶，為多類巖石混雜的地質(zhì)體，主要有板巖、千枚巖、片巖、變砂巖、輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)堆晶巖、枕狀玄武巖、硅質(zhì)巖、大理巖、灰?guī)r正常碎屑巖，各巖塊間關(guān)系不清或斷層接觸，含放射蟲、遺跡、蟲筳、腕足類及雙殼類化石。

(3)三疊紀(jì)地層。主要出露中晚三疊世巴顏喀拉山群(T3B)，僅在東北角治多縣城—聶恰曲下游—登額曲一帶；晚三疊世巴塘群(T3Bt)長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r，呈北西—南東向帶狀，展布于測(cè)區(qū)中部，和結(jié)扎群(T3Jz)石英砂巖夾灰?guī)r、泥巖在勘查區(qū)南西大面積出露及查涌蛇綠混雜巖(Tch)，呈北西向展布于查涌、多彩、當(dāng)江一帶。

2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)處于金沙江深斷裂北西端，自晚古生代至新生代均有強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)，斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造發(fā)育。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂構(gòu)造相當(dāng)發(fā)育，按其展布方向可分為北西向、北東向、近東西向三組斷裂，各斷裂彼此交錯(cuò)切割，共同構(gòu)成區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造輪廓。北西向(北西西向)斷裂為區(qū)內(nèi)的主要斷裂(玉樹—烏蘭烏拉湖斷裂—區(qū)域性大斷裂—巴塘群和結(jié)扎群的分界斷裂)，延伸都比較長(zhǎng)，在斷層附近形成較寬的擠壓破碎帶，產(chǎn)狀比較亂，地貌上多為負(fù)地形，航片上多數(shù)反映清晰，控制著新生代斷陷盆地的形態(tài)及分布；北東向、東西向和南北向三組斷層延伸都比較短，錯(cuò)斷地層和早期構(gòu)造線為平推性質(zhì)，形成時(shí)代較晚，為喜山期的產(chǎn)物。總之北西向斷裂為區(qū)內(nèi)的主干斷裂(如可可西里—金沙江逆斷層)，對(duì)區(qū)內(nèi)地層、巖漿活動(dòng)、后期的變質(zhì)改造都有明顯的控制作用。

2.1.3 土 壤

多彩地區(qū)屬高原干旱—半干旱大陸性氣候，土地資源豐富，土壤主要有高寒草甸土、高寒草原土、高寒沼澤土，高山草甸土、高山草原土分布在中高山地區(qū)，沼澤土分布在溝谷邊緣，以疙瘩狀凍土草沼分布最廣，植被主要有耐低溫干旱的紫花針茅、高蒿草等。

2.1.4 植 被

多彩鄉(xiāng)受自然條件的影響，尤其是復(fù)雜的地形和海拔高低的差異和水熱條件的限制等，制約各類植被的生長(zhǎng)、演替。全鄉(xiāng)草場(chǎng)可分為高原草甸類草場(chǎng)、高寒干草原草場(chǎng)、高寒沼澤草甸草場(chǎng)和山地灌木叢草場(chǎng)，牧草覆蓋率占30%～80%，草場(chǎng)又分為蒿草草場(chǎng)、禾草草場(chǎng)、雜草草場(chǎng)等。

2.2 生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

礦產(chǎn)勘查開發(fā)為國(guó)家?guī)?lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，傳統(tǒng)的地質(zhì)找礦模式也大大破壞了生態(tài)環(huán)境[4],引發(fā)系列生態(tài)破壞、環(huán)境污染和地質(zhì)災(zāi)害等問(wèn)題。如勘查開發(fā)過(guò)程中鉆探、槽探、臨時(shí)道路施工等，極易對(duì)地形地貌景觀、土地、植被、含水層、高原凍土層造成破壞，誘發(fā)凍融滑坡、植物死亡、水土流失、多年性凍土上限下移等生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

2.2.1 地形地貌景觀破壞

傳統(tǒng)技術(shù)工藝更新力度不夠，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備更新緩慢，找礦設(shè)備體型大、重量大，鉆孔、槽探施工過(guò)程中為滿足設(shè)備、車輛通行，開辟人工臨時(shí)場(chǎng)地道路，預(yù)查—普查—開發(fā)過(guò)程地形地貌破壞加劇，破壞面積逐步擴(kuò)大，堆積體逐漸增多，對(duì)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境破壞明顯上升趨勢(shì)(圖1)，以多彩整裝勘查區(qū)為例，破壞面積隨勘查階段的推進(jìn)逐步上升。

圖1 高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境勘查區(qū)面積與破壞面積對(duì)比

2.2.2 植被資源退化

我國(guó)采礦業(yè)破壞的土地面積為1．4～2．0萬(wàn)km2，占全國(guó)各項(xiàng)建設(shè)用地及其他破壞占用耕地的49．1%[5]。找礦過(guò)程中，隨著預(yù)查—普查—開發(fā)，土地破壞面積隨之加大，施工場(chǎng)地修筑與臨時(shí)道路開辟過(guò)程中，對(duì)地表植被造成直接破壞和掩埋。

槽探開挖開口一般為2.5～3 m，槽底寬2～2.5 m，深約1～2 m，開挖后的土渣就近堆放，掩埋寬度約2～5 m，掩埋兩側(cè)植被資源，在邊坡處形成擾動(dòng)土體，擾動(dòng)面積一般為工程開挖的50%左右，即槽探開挖破壞植被資源是槽探的兩倍。

鉆探工程的直接破壞主要在機(jī)臺(tái)處和鉆工駐地，施工現(xiàn)場(chǎng)一般呈橢圓狀、長(zhǎng)方體狀分布，面積約20 m×30 m，機(jī)臺(tái)施工過(guò)程中對(duì)地表植被的直接破壞及下坡處掩埋破壞。

臨時(shí)道路主要為鉆孔工程施工服務(wù)，因此臨時(shí)道路圍繞在鉆孔點(diǎn)附近呈條狀、網(wǎng)狀分布，破壞主要為切坡、掩埋下坡植被或擾動(dòng)，擾動(dòng)面積根據(jù)地形陡緩決定，一般均為工程面積的40%～60%。

2.2.3 凍土環(huán)境變化

凍土退化直接導(dǎo)致高含草甸與高寒沼澤草甸生態(tài)出現(xiàn)顯著退化,近15 a間高寒沼澤草甸生態(tài)分布面積銳減28.11%,高寒草甸生態(tài)分布面積減少了7.98%。依據(jù)高寒草甸覆蓋度與凍土上限深度間的關(guān)系,當(dāng)凍土環(huán)境出現(xiàn)退化,上限深度在地表3.5 m以下,高寒草甸草地將可能出現(xiàn)中度退化；凍土上限深度在4.5 m以下,高寒草甸草地將可能出現(xiàn)嚴(yán)重退化,逐漸成為黑土灘地或草原化。一般凍土上限深度小于3.0 m,高寒草甸植被群落保持較好,具有較高的覆蓋度[6]。凍土上限與地表距離縮短，不同程度地造成工程點(diǎn)小范圍內(nèi)凍土上限下移，凍結(jié)層上水位下降，含水量降低，根系較短的植物急劇死亡。調(diào)查發(fā)現(xiàn)植被的覆蓋厚度與多年性凍土上限存在很大關(guān)系，凍土上限隨植被覆蓋度的減少而加深，反之凍土上限下移致使根系較短的植物死亡速率加劇。

2.2.4 水土流失

由于找礦工作的直接破壞與間接堆積破壞，加大土壤水分蒸發(fā)，降低了水分涵養(yǎng)能力，在多彩5個(gè)代表性勘查區(qū)進(jìn)行土樣含水量測(cè)試后(圖2)，發(fā)現(xiàn)找礦開挖擾動(dòng)樣與原樣含水量對(duì)比明顯，擾動(dòng)土體水分平均流失41.98%，大大降低了水分涵養(yǎng)能力及植物生長(zhǎng)季率，土壤質(zhì)量下降、土壤肥力降低，土壤由稀薄進(jìn)而發(fā)展到砂化、石漠化、裸巖化，從而喪失了生產(chǎn)能力，使得在工點(diǎn)范圍內(nèi)的土壤融凍侵蝕加劇，進(jìn)一步加快了生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡化。

圖2 多彩整裝區(qū)天然土樣與開挖擾動(dòng)樣含水量對(duì)比

2.3 地質(zhì)環(huán)境變化驅(qū)動(dòng)因素分析

2.3.1 自然因素

自然因素包括水蝕、水位下降、鼠害、自然災(zāi)害等：①水蝕,高寒草甸土壤抗蝕性和抗沖性差，極易被迅速形成的地表徑流所分散和沖走，造成土壤養(yǎng)分流失，導(dǎo)致生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡化;②水位下降,全球性氣候變暖，地表升溫，凍土萎縮，多年性凍土區(qū)凍結(jié)層上水位下降，導(dǎo)致根系較短植物死亡;③鼠害;④自然災(zāi)害,季節(jié)性凍土層融化時(shí)，土壤液態(tài)水增加，當(dāng)其下滲受阻，土體水分達(dá)到飽和或過(guò)飽和時(shí)，受自身重力的影響，容易順坡緩慢蠕動(dòng)，產(chǎn)生泥流、石流、滑坡以及草皮脫落等現(xiàn)象。

2.3.2 人為因素

人類對(duì)土地利用方式及其強(qiáng)度在一定程度上反映了人類活動(dòng)對(duì)自然界干擾的性質(zhì)和過(guò)程[8]。人為因素包括農(nóng)牧業(yè)活動(dòng)、礦產(chǎn)勘查開發(fā)、工程建設(shè)、城市化等:①農(nóng)牧業(yè)活動(dòng)，隨著長(zhǎng)江源區(qū)牧民定居工程及基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)力度的加大，直接和間接地造成了生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡化，現(xiàn)階段主要的人為因素包括不合理的土地利用方式、過(guò)度放牧、開礦修路、棄土棄渣等，其中礦產(chǎn)勘查開發(fā)等工程建設(shè)是多彩地區(qū)生態(tài)惡化的直接原因之一；②礦產(chǎn)勘查開發(fā);③工程建設(shè)、城市化。

2.4 生態(tài)地質(zhì)環(huán)境防治

2.4.1 生態(tài)地質(zhì)環(huán)境治理原則

針對(duì)高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境十分脆弱的特征，找礦工作開展前，加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)及環(huán)境保護(hù)法律知識(shí)的學(xué)習(xí)，制定環(huán)保目標(biāo)，主動(dòng)減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的技術(shù)工藝；項(xiàng)目招標(biāo)時(shí)明確引入先進(jìn)設(shè)備(如輕便式巖心鉆機(jī))、新技術(shù)、新方法，既能大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勘探時(shí)間，又能有效減少環(huán)境損害程度；施工時(shí)合理規(guī)劃施工方案，正確選擇施工便道，始終堅(jiān)持“能繞行不開挖”、“誰(shuí)施工，誰(shuí)恢復(fù)，誰(shuí)治理”的原則，對(duì)施工范圍內(nèi)的地表植被，施工前先將草皮移地保存，施工中或施工后及時(shí)覆蓋到已完工場(chǎng)地表面，并進(jìn)行植被移植工作；地表植被恢復(fù)采取以自然修復(fù)為主、人工干預(yù)為輔的方法，堅(jiān)持客觀地理?xiàng)l件與生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性的一致性，植被種源選擇與區(qū)域一致，忌使用外來(lái)物種，恢復(fù)的好壞由當(dāng)?shù)啬撩耱?yàn)收通過(guò)。自然恢復(fù)與人工干預(yù)恢復(fù)效果對(duì)比見圖3、圖4。

2.4.2 植被切塊恢復(fù)工藝流程

找礦工作中根據(jù)施工區(qū)域的局限性，多數(shù)地段同屬一個(gè)地貌單元及植物物種單元，在此區(qū)域內(nèi)移植植被既能保證物種的一致性，也能大大增加植被存活率，施工時(shí)將植被移植到安全地帶，待本工點(diǎn)工作完成后，再用來(lái)恢復(fù)本勘探區(qū)破壞處的原始面貌，可采用遞進(jìn)式移植或原地恢復(fù)方案，植被移植流程為：植被剝離—異地儲(chǔ)存養(yǎng)護(hù)—原地貌恢復(fù)—植被生存基底層處理—植被恢復(fù)。

圖3 自然恢復(fù)

圖4 人工干預(yù)恢復(fù)效果對(duì)比

(1)植被剝離。工程占用土地表層植被經(jīng)剝離后，運(yùn)輸至附近平緩地段進(jìn)行涵養(yǎng)，植被剝離方式采用人工或機(jī)械剝離，剝離過(guò)程注意保護(hù)植物根系，根據(jù)植物根系深淺剝離厚度控制在30～55 cm，寬度控制在40～50 cm，便于運(yùn)輸及鋪設(shè)方便。

(2)異地儲(chǔ)存養(yǎng)護(hù)。植被運(yùn)輸至涵養(yǎng)地后，應(yīng)盡快移植，儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)需碼放成垛，層數(shù)以3～5層為宜，并分層澆水濕潤(rùn)；不宜跨年存放，需定期澆水潤(rùn)濕，加蓋遮陰防曬網(wǎng)。

(3)原地貌恢復(fù)。施工前地形地貌形態(tài)特征影像資料收集，完成后對(duì)破壞地貌單元進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)形態(tài)總體與坡型、坡度一致，防止次生災(zāi)害發(fā)生。

(4)植被生存基底處理。自然條件下回填土營(yíng)養(yǎng)成分含量相對(duì)不足，氮磷鉀含量較低，必要時(shí)需對(duì)土壤母質(zhì)進(jìn)行改良，基質(zhì)采用植被草皮下腐殖土，施加二胺、羊板糞、牛糞等，添加比例控制在5%～10%，攪拌均勻，回填改良土厚度控制在10 cm左右，并進(jìn)行人工夯實(shí)。

(5)植被恢復(fù)。海拔4 800 m以下區(qū)域植被生長(zhǎng)恢復(fù)能力較強(qiáng)，移植時(shí)間宜選擇在5—8月移植為宜，該季節(jié)植被生命力最長(zhǎng)，同時(shí)氣溫變暖有利于植被的移養(yǎng)成活[9]。如江東勘探區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)臨時(shí)道路經(jīng)移植恢復(fù)后，植被已開始生長(zhǎng)，草類通過(guò)根系繁殖方式得到恢復(fù)，有效降低了高寒草甸的死亡率。移植方法：將草皮自下而上鋪貼于地面上，根據(jù)地形地貌特點(diǎn)，邊坡長(zhǎng)度在3 m以內(nèi)、坡度在35°以內(nèi)的直接鋪貼草皮，3 m以上需加固處理；草皮塊間隙1～3 cm為宜，中間填充含羊板糞5%～10%改良土進(jìn)行封閉，不能使用卵礫石等填充，以利于微量元素氮磷鉀的補(bǔ)充及水分的涵養(yǎng)，并及時(shí)噴灑水養(yǎng)護(hù)。

隨海拔升高，高寒草甸土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少，物種豐富度與海拔呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即物種多樣性隨海拔升高而減少[10]。海拔4 800～5 000 m的高寒草甸區(qū)地質(zhì)找礦對(duì)生態(tài)環(huán)境影響大，且該區(qū)域生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡劣；移植存活率低，移植時(shí)間宜選擇在6—7月氣溫較高時(shí)間進(jìn)行，移植草皮宜選擇含紫花針草、蒿草含量大的草皮。

3 結(jié) 論

針對(duì)高寒草甸生態(tài)地質(zhì)環(huán)境脆弱的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)多彩整裝勘查區(qū)13個(gè)工作區(qū)域內(nèi)綠色勘查經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，系統(tǒng)分析了各勘查工程區(qū)域內(nèi)綠色勘查的模式與經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)梳理了礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)過(guò)程中植被的恢復(fù)問(wèn)題，提出了勘查過(guò)程中植被的剝離、涵養(yǎng)、移植等方法。做到既合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，又要有效保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，為實(shí)施綠色勘查示范區(qū)建設(shè)提供相應(yīng)的參考，最大程度地保護(hù)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境,同時(shí)，要進(jìn)一步增強(qiáng)找礦隊(duì)伍環(huán)保意識(shí)建設(shè)，增強(qiáng)環(huán)保制度或環(huán)保措施，使找礦工作與環(huán)境保護(hù)和諧發(fā)展。

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2016-08-24)

曹志勇(1985—)，男，助理工程師，810012 青海省西寧市南川西路84號(hào)。