小栗坪金矿水文地质特征及矿床充水条件分析

2016-04-14张项王鹏飞

地球 2016年12期

关键词：第四系含水含水层

■张项王鹏飞

（1河南省有色金属地质勘查总院河南郑州450052；2河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室河南郑州450052）

小栗坪金矿水文地质特征及矿床充水条件分析

■张项1.2王鹏飞1.2

（1河南省有色金属地质勘查总院河南郑州450052；2河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室河南郑州450052）

本文阐述了小栗坪矿区水文地质条件，地下水空间分布规律、含水层类型、补给、径流、排泄条件及各含水层之间的水力联系，以确定矿床充水因素，为矿山建设提供依据。

金矿充水条件构造破碎含水带

1 矿区概况及地质特征

工作区属河南省内乡县夏馆镇，矿区出露的主要地层为二郎坪群大庙组、小寨组、火神庙组火山岩系、沉积变质岩系。金矿化类型主要有构造蚀变岩型、多金属硫化物脉型。矿区发现蚀变带8条，其中K1蚀变带矿化较好，其中发育多金属硫化物型金银铅多金属矿体。[1]

2 区域水文地质

该区地处秦岭东段的伏牛山脉南部，山脉总体走向北西－南东向，属于低山、中深切割区。该区气候属温带大陆性气候，年平均气温15℃。年平均降水量846.6mm，多集中在5～9月份。区内水系属长江流域汉水水系，季节性河流网布。

区域内地下水类型包括第四系松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水及溶蚀裂隙水。区域内地下水的埋藏以潜水为主，局部深部构造裂隙及断层内埋藏有少量的承压水。

地下水的补给方式主要为大气降水入渗补给。地下水一般在近地表的潜水含水层中径流，径流长度较短，易排泄到地表。地下水主要通过向沟溪和河流的泄流、蒸发及泉等途径进行排泄。

3 矿区水文地质

3.1 矿区地形、地貌及地表水

矿区为低山-丘陵地貌，地形较低缓。区内最高点海拔850m，位于矿区西南部的鹰咀山；最低点海拔340m，位于矿区南部河谷底部，可以作为该区侵蚀基准面。区内最大高差510m。整体地势北高南低，沟谷发育，地形条件有利于自然排水。

区内干流为郭庄—大栗坪—刘家庄沿线河谷，下游枯水期流量约45L/s，丰水期流量最大约138m3/s。其支流小栗坪河谷内发育季节性溪流。

3.2 矿区含水层

3.2.1 第四系孔隙含水层

沿沟谷呈带状分布的冲洪积物构成该含水层，水位埋深较浅，一般小于1.5m，属潜水含水层。构成该含水层的松散堆积物岩性一般为黄色含砾砂土，夹有卵石、漂石，结构松散无胶结，分选中等，具层理韵律，沉积厚度5m至20m不等，孔隙度大，给水度大，透水性良好，补给来源丰富，因而该含水层赋水性较强。

3.2.2 基岩风化裂隙含水层

矿区北部及东部分布小寨组（Pz1x）地层，岩性主要为黑云母石英片岩等，走向300°－330°，倾向西南，倾角40°－60°，该套岩层矿区内厚约1750m。风化裂隙主要沿片理发育，片岩产状为裂隙发育主要控制因素。地表强风化带内，裂隙主要沿片理发育，部分裂隙切穿片理。强风化带裂隙宽小于3mm，向深部至弱风化带裂隙宽度变小，甚至闭合。在民采坑道PD05洞顶可见片岩裂隙紧闭，有水滴渗出滴落。越向深部裂隙越趋于沿片理发育，该含水层各向异性越显著，沿片理发育方向透水性相对较强，垂直片理发育方向透水性极弱，甚至不透水。

矿区中部分布火神庙组（Pz1h）地层，主要岩性为细碧岩、凝灰岩等，该套岩层矿区内厚约1000m。裸露地表的基岩发育风化裂隙，多呈闭合型，开启性差，且易被泥质等充填，使得该含水层富水性较差。

3.2.3 溶蚀裂隙含水层

大庙组（Pz1d）大理岩分布于矿区西南，地表出露宽760m，地表及钻孔中常见溶蚀裂隙及溶孔发育，分布极不均匀，大小不一，近河岸处溶洞直径最大约0.5m，溶蚀裂隙宽2mm—15cm不等，部分溶蚀裂隙所处标高处在侵蚀基准面之下。该含水层中地下水埋藏深浅不一，极不均匀，在浅部潜水含水层，富水性差而透水性较好，但在深部，赋存岩溶裂隙承压水，属中－强富水性岩层。

3.2.4 构造破碎含水带

区内构造主要以北西向层间破碎带为主，走向300°－330°，倾向210°－240°，倾角45°－65°，区内主要矿体K1赋存于该构造破碎带内，且构造断裂带内赋存地下水形成含水带，该含水带也是矿床直接充水的含水带。该构造断裂含水带沟通了第四系孔隙含水层、小寨组（Pz1x）片岩裂隙含水层和矿床之间的水力联系，兼具储水空间、集水廊道和导水通道的功能。[2]

3.3 矿区地下水的补给、径流和排泄

大气降水、地表河水入渗是矿区地下水的主要补给来源。郭庄－大栗坪－刘家庄沿线沟溪为矿区内主要地表水体，该河流在上游水位较高地段入渗补给第四系冲洪积孔隙潜水含水层。

矿区内第四系孔隙含水层与其下伏的风化裂隙含水层具有统一的水力联系，共同构成潜水含水层，组成了矿区地下水含水系统。在此含水系统中，地下水的径流是由正地形向负地形缓慢运移，汇入沟谷内冲洪积孔隙含水层，地下水水位随着河流水位降低而降低，地下水沿河谷向南径流排出矿区。整个径流过程构成地下水流动系统，并形成地下水流场。

在山谷较高海拔处，由于沟谷切割揭露潜水含水层，形成侵蚀下降泉，排泄到地表汇入溪流。在矿区内共勘查到7个侵蚀下降泉。另人工开采和人工排泄也是地下水的排泄方式之一。

4 矿床充水条件分析

K1矿体位于小栗坪沟谷内，走向与沟谷发育方向一致，在K1矿体中有一民采坑道PD05，硐口标高379.8m，在没有生产开采活动时坑道内标高378m以下完全充满老窿水，计算水量为1311m3。在小栗坪沟谷内发育侵蚀下降泉Q4，流量0.15l/s，沿沟谷向下流动12m又渗入第四系冲洪积孔隙含水层，当坑道内抽出老窿水时，泉Q04即枯竭消失，当坑道内又充满水后泉Q4又复出现。这说明在坑道内抽排水时，地表第四系冲洪积孔隙含水层的水位降低，构造断裂含水带联通各个含水层并对矿床直接充水。构造断裂含水带沟通了第四系冲洪积孔隙含水层、片岩风化裂隙含水层和矿床之间的水力联系。[3]

坑道上方第四系孔隙含水层厚度约10m,富水性强；片岩风化裂隙含水层厚度约10m，富水性弱。孔隙含水层是矿床充水的主要含水层。

坑道PD05在枯水期老窿水完全抽排之后15天即又充满，其正常涌水量为87.4m3/d；在丰水期老窿水完全抽排之后6天即充满，其最大涌水量为218.5m3/d。