云南省马关县某矿区水文地质特征分析

王晓辉，黄玉庭

(1.中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司，河北 秦皇岛 066000； 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)

李子坪矿区地处滇东南岩溶高原南部的六诏山脉南缘。地理坐标(1980年西安坐标系)极值：东经104°29′57″～104°33′12″，北纬22°56′28″～22°59′43″，面积11.17 km2。矿区到马关县城公路里程约18 km，马关至昆明约405 km，交通较方便。

区内峰峦起伏，沟谷纵横，水系发育，地势大致东北高、西南低。北东端最高峰老君山，标高2 579.3 m；南西端的南加河河床最低处，标高534 m，相对高差为2 045.3 m，地貌类型属低山—高中山地貌区。沟谷呈“V”字型发育,树枝状展布，地形坡度12°～37°。植被发育，水土保持良好。

区内沟谷纵横，切割强烈，水系发育，呈树枝状分布，其主要河流有西部的小白河，南侧的南加河，向南流经斋河，再汇入红河，属红河水系。达号水库为区域范围内最大水库。

矿区地处北回归线以南，属亚热带高原季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，具“一山分四季，十里不同天”的立体式气候特征。都龙年平均气温17.7 ℃，最高32.2 ℃，最低1.7 ℃。区内潮湿多雾，年平均降雨量1 366.13 mm，年平均降雨186 d。年平均相对湿度83.7%。全年无霜期336 d。

1 地质条件

1.1 地层

矿区出露的地层由老至新为：(1)早元古代南捞片麻岩(Ngn)，主要为灰、浅灰色、深灰色白云母、黑云母花岗片麻岩，局部夹白云母斜长片麻岩及白云母石英片岩透镜体，该层厚度为0～210 m；(2)下元古界猛硐岩群(Pt1m)，为灰、灰白色、暗灰色二云斜长片麻岩、混合花岗片麻岩及变粒岩，厚度大于100 m，具体厚度不详；(3)上元古界新寨岩组(Pt3x)，岩性以云母片岩、云母石英片岩、炭质片岩为主，该层厚度为13～295 m；(4)下古生界寒武系中统龙哈组(∈2l)，主要分布在矿区外围的东南部，矿区内未见出露，与区内的南捞片麻岩呈断层接触(都龙—马关断裂)，出露岩性为深灰、浅灰色厚层白云岩、白云质灰岩夹少量薄层粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩，厚度为588～1 956 m。与下伏寒武系地层呈整合接触。详见图1。

图1 马关县李子坪林场矿区基岩地质图

1—下古生界寒武系中统龙哈组白云岩、白云质粉砂岩夹页岩；2—上元古界新寨岩组石英片岩、矽卡岩夹薄层片岩；3—下元古界南捞片麻岩、花岗片麻岩；4—白垩纪都龙超单元箐脚单元微细粒二云二长花岗岩；5—白垩纪都龙超单元大平头山单元中细粒二云二长花岗岩；6—白垩纪都龙超单元马鹿塘单元中粒二云二长花岗岩；7—白垩纪都龙超单元花石头单元中粗粒似斑状二云二长花岗岩；8—地质界线；9—实测逆断层位置及编号；10—推测逆断层位置；11—剥离断层位置及编号；12—李子坪林场矿区边界

1.2 岩浆岩

岩浆岩在区内主要分布在矿区东部，属都龙超单元(即老君山岩体)的一部分，区内出露面积5 km2左右，可分解为花石头、大平头山两个主体期单元及箐脚、扣哈两个补充期单元；矿区出露岩浆岩以马鹿塘单元的花岗岩为主，大平头山单元花岗岩次之，箐脚单元花岗岩出露较小，花石头单元出露最小；与区内的南捞片麻岩、新寨岩组地层呈侵入式接触。

1.3 构造

本区位于区域上老君山复式背斜(南温河变质核杂岩)西翼，矿区构造总体为北东走向、向南东缓倾的断褶式推覆构造，推覆构造的滑动系统为发育于南捞组(Ngn)与新寨组(Pt3x)之间的拆离断层(F0)，其下盘地层为新寨组(Pt3x)片岩，上盘地层为南捞组(Ngn)片麻岩、以F0拆离界面为限逆冲于Pt3x之上。在推覆构造前峰部位发育两条近于平行的晚期走向陡倾斜逆断层(F1、F2)，在F1与F2所夹持的约200～300 m范围内局部发育次级宽缓背斜，地层总体倾向100°～130°、局部向南西缓倾，倾角10°～25°、局部陡倾达70°。

2 矿区水文地质特征

2.1 地下水类型特征

根据地下水的形成、赋存条件、水力联系及水理性质，把地下水分为两大类型：①松散孔隙水，②基岩裂隙及断层脉状水。松散孔隙水按成因可分为第四系冲洪积及残坡积相沉积层孔隙水和强风化基岩破碎层孔隙水，基岩裂隙水按成因可分为弱风化基岩裂隙水和深部断层脉状水。

2.1.1 第四系孔隙含(透)水层

该含水层分布于沟谷两侧及山坡腹地，在矿区范围分布不连续。含水层分上下两层，上层主要由腐值层、粘土、砂质粘土组成，厚约0.50～1.00 m，下层由风化残积砂土组成，厚约0～37.60 m，平均厚度约5.31 m，富水性较差。

2.1.2 强风化含水层

本含水层主要为片麻岩强风化后形成具有砂质性质的层位，主要成分为石英、斜长石、钾长石及黑云母等，粒状弱胶结，具有可塑性，厚度0～37.99 m，平均厚度12.96 m，该层位富水性较差。

2.1.3 弱风化含水层

该含水层岩性主要为花岗片麻岩，其次为二云片岩及矽卡岩，通过矿区钻孔统计发现，强风化层下花岗片麻岩呈现弱风化，裂隙发育，而二云片岩及矽卡岩裂隙发育一般，通过水文地质、工程地质编录及简易水文地质观测，该含水层厚度一般在4.73～24.70 m，平均厚度10.00 m，在该层位钻进过程中，经常出现漏水现象。

2.1.4 断层脉状水

该含水层主要赋存于矿区内多个断层之内，含水层厚度由0.46～100.73 m，该含水层的岩性为构造角砾岩，在多个钻孔皆出现构造角砾岩，较为稳定，在ZK0829钻孔中出现掉钻现象(构造角砾岩中)，通过简易水文地质观测，多个钻孔在该层位出现较为明显的漏水现象，显示该含水层具有较好的流通通道及储水空间。

2.2 矿床隔水层特征

(1)早元古代-上元古界新寨岩组(Ngn-Pt3x)片麻岩—片岩—矽卡岩隔水层。本隔水层上层岩性主要由未受风化影响的灰、浅灰色、深灰色中-厚层状白云母花岗片麻岩或局部夹白云母斜长片麻岩及白云母石英片岩组成，一般情况下，裂隙不发育，据7个钻孔资料统计，该层厚度较为稳定，厚度分布于0～134.9 m间，该层位间接或直接位于含锡钨锌矽卡岩矿层的顶部。下层岩性主要为灰、灰绿色薄—中厚层状透闪石、阳起石矽卡岩，透闪石矽卡岩，绿帘、黝帘石矽卡岩，透辉、黝帘石榴子石矽卡岩组成，该层为锡钨矿的赋矿岩层，据7个钻孔资料统计，该层上部矽卡岩达不到锡钨矿的边界品位，视其为锡钨矿层的直接顶板，其厚度变化较大，从0～51.42 m，在部分地段因其锡钨矿达到边界品位，具有缺失现象，裂隙不发育。未来开采时，由片麻岩—矽卡岩组成隔水层，具有较好的隔水意义。

(2)上元古界新寨岩组(Pt3x)片岩—片麻岩隔水层。本隔水层岩性上段主要为达不到锡钨矿边界品位的矽卡岩及二云石英片岩、石英片岩或穿插于片岩之中的矽卡岩化大理岩组成，倾角平缓；下层主要由灰、灰白色二云母片岩夹二云斜长片麻岩及少量角闪、斜长片麻岩及混合花岗片麻岩组成，呈巨厚状，厚度大于100 m以上。该层作为锡钨矿层的直接底板，裂隙不发育，具有较好的隔水意义。

2.3 废弃坑道揭露的水文地质特征

对矿区以F1断层为中轴的PD02、PD3-1、PD3-2、PD06坑道积水及突水情况进行了调查统计，并对李子坪林场锡矿矿部人员进行了调查咨询，发现各坑道排水量基本不随雨季、旱季及丰水年、枯水年变化，坑道中只在坑道口强弱风化带接触位置会出现较大的透水或者渗水现象，其坑道基本情况见表1，坑道积水在管理状态下，一般不对矿山生产造成影响，但是如果由于排水不当或不处于监控状态下，极有可能对生命财产安全造成损失。

2.4 地下水基本特征

(2)地下水间的水力联系。在天然条件下，第四系松散层中的孔隙潜水(或上层滞水)与基岩风化带裂隙水有紧密的水力联系，构成统一的地下水面，而与深部基岩构造裂隙水间无水力联系。

表1 李子坪林场锡多金属矿区坑道基本情况一览表

2.5 地下水充水特征

地下水充水有两方面的水源，一是由大气降水和降水形成的地表径流形成渗透充水，另一方面是地下水涌出使矿坑充水。

该区地处云南省东南部湿润地区，年降水量大，大气降水对地下水的影响大；而根据钻孔简易水文观测及终孔稳定水位的观测，钻孔内稳定水位多为潜水水位，位于基岩强风化带内，个别钻孔终孔稳定水位受以往坑道等探矿工程影响较深，可见矿体赋存深度范围内无稳定地下水，矿体顶板为良好的隔水层，地下水为矿床的主要要充水来源，大气降水为地下充水的次要来源，不具威胁，且矿区地形有利于大气降水迅速排泄，因此大气降水对矿床的影响可忽略不计。

图2 含水层示意图

矿区内民硐资料为实测，可信度高，具有代表性，因此参考相邻矿区矿坑涌水量的计算方法，采用水文地质比拟法对矿坑涌水量进行估算。

表2 李子坪矿区大竹山矿段主要坑道涌水量一览表

四坑道涌水量平均值为174.65 m3/d，其影响半径平均为196.58 m，矿床最低标高1 362.90 m。采用以下公式进行涌水量计算：

式中：Q为设计矿坑涌水量，m3/d；Q0为现有矿坑涌水量，m3/d；F为设计开采面积，m2；F0为现有矿坑影响面积，m2；s为水位降深，m；s0为现有坑道水位降，m。

经计算，矿床底板标高为1 362.90 m时，其一般值为Q=2 473.07 m3/d，最大值为Q=3 762.01 m3/d。

由表2及计算结果可知，矿坑涌水量受大气降水直接影响，与影响面积成正比，与水位降的算术平方根成正比，说明矿区基岩裂隙发育程度低，富水性弱。

3 地下水的补给、径流和排泄条件

矿区处于独立的水文地质单元之补给区和径流区；大气降水形成的地表径流是影响矿山充水的主要因素，地表分水岭明确、补给区与径流区基本一致，地下水与地表水的运移方向一致，且受地形和地质构造控制。地表水由矿区内溪流、沟渠注入较大的无名河，最终的排泄场所为红江；矿区内地表没有大的天然水体和人工水体；地下水赋存于第四系松散堆积物的孔隙及基岩强风化裂隙或深部构造(裂隙)破碎带之中，富水性弱且不均匀；区内未发现导水断裂。矿床为坚硬岩层裂隙间接充水型，且矿体处在矿区最低侵蚀基准面以上，地下水对矿床开采无大的影响。

(1)松散层孔隙水。松散层孔隙水以大气降水补给为主，其次为地表水。地下水流向与地表坡度一致，由补给区向山间沟谷、山前谷地径流。地下水排泄方式主要有在地形条件适宜的地方以泉水的形式排泄，向下渗入补给基岩裂隙水，少量以人工抽取形式排泄。

(2)基岩裂隙水及断层脉状水。基岩裂隙水以松散孔隙水补给为主，次为地表水及大气降水。地下水多沿构造破碎带及裂隙转移。地下水多在有断裂构造导通的情况下，越流补给相邻含水层，在地形条件适宜的地方以泉水的形式补给地表水，少量以人工抽取形式排泄。

4 结论

李子坪林场矿区地处北回归线以南，属中亚热带高原季风气候，降水量充沛，地表水系较发育，大气降水是地下水的主要补给来源，根据地下水的形成、赋存条件和水文地质特征，可将地下水分为松散层孔隙水、基岩裂隙水与断层脉状水。

矿区内的变质岩地层是优质的隔水层，富水性弱，且随着深度的增加，富水性逐渐减弱。

李子坪林场矿区变质岩地层，是区域内较特殊的一个岩层，矿区地势较高，其周围被灰岩等沉积岩包围，形成了特有的独立水文地质单元，松散层孔隙水与基岩裂隙水之间，通过断裂构造形成的导水通道发生水力联系，形成越流补给，应加强变质岩体内断层破碎带的导水研究。