矿区水文地质概况及断裂构造地质特征探析

唐玮玮

（成都理工大学，四川 成都610059）

矿区的水文地质常见的形式为地下水补给、径流补给、地下水裂隙流、管道流。大气降水和地表溪流水是主要的地下水补给，深入地下的通道是地表裸露基岩风化裂隙、构造裂隙、溶隙。另外还有一部分会通过斜坡汇入到溪沟，并最终排泄于地表。开拓矿区的常见方式有斜井和平硐。开采的长度在90～260 m 间，在矿区的深部可能会发生积水问题。

1 矿区水文地质概况

1.1 富水性

1.1.1 中统矛口组

中统茅口组中的岩性为浅灰、灰色厚层状的微晶灰岩，燧石存在于该结构的顶部，在矿区外延的西北边界露出了这样的结构。其中含有一些岩溶水，主要来源于大气的降水补给，呈不均匀分布。于溶蚀裂隙和岩溶管道中比较集中，有很好的导水性，有非常快的径流速度，不仅水量大，而且非常集中，这是强含水层所表现出的性质。

1.1.2 上统龙潭组

上统龙潭组中的岩石以粉砂质岩、泥质粉砂岩、钙质泥岩、泥岩为主，另外还包括夹灰岩、菱铁矿薄层和煤层，厚度达175 m。在风化裂隙和构造裂隙中存在着基岩裂隙水，风化裂隙水的特点是埋藏浅且水量小。基岩裂隙水与岩溶水相比，基岩裂隙水分布均匀，但流通性不佳，径流速度也比较慢，水量少。该地层的含水岩层比较薄，大多夹存于细粒碎屑岩中，没有比较好的补给条件，含水性不佳，大多属于弱含水层[1]。

1.1.3 上统长兴组

灰岩、粉砂岩、细砂岩共同组成了上统长兴组的岩性，主要性质为岩溶含水层，厚度在20 m 左右，出露在矿区的中部位置上，整体呈条带状。溶蚀裂隙、溶孔存在着这种岩溶地下水，大气降水提供主要补给。上统长兴组有比较好的导水性，径流速度也很快，通常有着较为集中的水量，属中等含水层。

1.1.4 下统飞仙关组

下统非仙关组的组成有粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、薄层泥质灰岩，厚度大约为348 m，属于弱含水层，富水性也不强，其中仅仅含有基岩裂缝水，也没有很好的地下水补给条件。

1.2 断层导水

1.2.1 断层导水性的确定

矿井田中部存在着逆断层，有着比较特殊的地质条件，而且延展范围广泛，这一类的断层会对采煤工作产生较大的影响。比如在某次研究中拟采用5 种方法进行研究，分别是理论分析法、相似材料模拟法、数值模拟法、经验法、现场观测法。在分析理论的工作中，主要是探究围岩和水相互之间所产生的作用，采用模拟数值的方法来研究断层的导水性，通过比较相似的材料和经验值，以确定该断层的导水性，以确保在断层附近能安全进行采煤活动。

1.2.2 断层破碎带的形成

构造断裂会形成断层破碎带，该部分通常有比较好的透水性，能为矿井充水提供良好的通道，一些巨大的断裂出现，断层两旁的牵引裂隙广泛发育，这一类的断层除了具有导水性质以外，断裂带的本质就是一个含水体，所以该断裂带还具备充水水源的性质。在断层面或者是断牵引的裂隙带导水作用下，会出现矿井突水灾害，该灾害在矿井突水事件中占据着绝对的主导性地位。

1.2.3 透水性分析

假如断层两端的可溶岩石属脆性，断裂和影响带的裂隙存在着比较好的透水性，而假如断裂两旁为脆性且不可溶岩石时，通常情况下断裂两层张开性比较好，而且还会发生牵引裂隙，表现出较强的透水性。压性断裂透水性比较弱，扭性断裂的透水性则处于两者之间，断层的导水性和储水性比较复杂，同时会受到断层力学性质和岩性的影响，除此之外还会受到其他因素的影响，包括断层面所有应状态、断层面活动次数、断层面的活动次序、断层面带胶结物性质、断层面带胶结的程度。

2 矿区断裂构造地质特征

2.1 断裂构造的组成

2.1.1 地层的分布

矿区的岩性主要是灰绿和灰黑色的混合黑云母角闪斜长片麻岩，多种多样的片麻岩、混合岩所含有的暗色矿物所发生的成分变化即为地层中的岩性变化。第四系的地层有着较大的分布面积，岩性的主要构成是风成沙、冲洪积砂质黏土、砂砾石。

2.1.2 矿区的构造

矿区的主要构造是北东走向，其次的走向便是东西向、南北向、北西向。其中北东向的构造是40°～60°，主要组成是压扭性断裂和挤压破碎带，对矿区的展布方向起到控制作用。碎裂岩和糜棱岩是压扭性断裂和挤压破碎带的主要岩性，同时这也是区域上的主要控矿构造。南北向构造的主要表现是一系列的压性断裂，这一区域的含金石英脉会受到某一方向的断裂控制作用，是该金矿的主要构成。西北方向上的构造其本质为张性断裂，形成时间比较晚，是在成矿期发生的断裂。规模比较小，会对矿体造成很大的破坏。

2.1.3 变质岩及其作用

勘察区所发生发育会经过多次脉岩，同时存在于加里东期和印支期，而且有多种岩石类型，覆盖了基性和酸性，其中包括辉长岩脉、角闪辉长岩脉、伟晶脉岩、石英脉。在勘查区的岩群中，变质岩的岩性和变质程度都发生了很大的变化。变质岩不仅是本区金的成矿母岩，而且又是赋矿围岩，变质程度会极大影响到矿区的形成。对成矿有利的因素是混合岩化的强烈程度。

2.2 矿床的标志

2.2.1 矿体的特征分析

矿区赋存于闪斜长片麻岩中，控矿的构造是北东向的大型破碎蚀变带，沿着构造带近南北向分布，另外还有北东向的次级张裂隙，这些张裂隙呈溶矿构造，已经被发现的矿体都会受到该构造的控制作用。在矿区内部矿体的地表受到的破坏比较严重，难以见到露头的地表，发现了多条含金体，数量达9 条，总体的走向是近南北，有偏东北的倾向，倾角的大小在55°～75°之间。呈现的形态是平行展布的雁阵，长度在100～620 m 之间，宽度在0.5～2.0 m 之间，各脉相互之间的距离在20～60 m 之间。

2.2.2 矿石特征分析

矿石的类型是含石英脉，矿石呈白色、灰白色，而且有油脂的光泽，断口呈贝壳状，结构呈全晶质，构造形式为蜂窝状、破裂状、块状。矿石中含有自然金、黄铁和次生褐铁，矿石中的矿物主要有石英、方解石、绿泥石、绢云母，类型为原生贫硫化物。

2.2.3 矿物的主要组成

该矿石中主要的矿物是自然金，分布于黄铁矿裂隙内，以包裹体的形式存在，分布在黄铁矿的内部以及黄铁矿和矿石之间，另外在矿石的内部也有分布。在个别情况下还会出现在方铁矿和黄铜矿的连生中，以镶嵌的形式分布在黄铁矿的内部。在黄铁矿的缝隙中，颗粒中分布着自然金，另外在部分黄铁矿内部还包裹着颗粒状的自然金，有一部分黄铁矿呈现出破裂状的形态[2]。在方铅矿和黄铜矿的作用下，黄铁矿呈现出了穿孔状，与黄铜矿构成了连生的结构。

2.3 岩石的变质

2.3.1 变质的产物

变质岩的矿物主要有石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿、方解石、白云石。岩石在变质的过程中还会产生一些新的产物，常见的有石榴子石、蓝闪石、绢母石、绿泥石、红柱石。在某些环境中才会形成这些产物，而且这些产物都是比较稳定的矿物，可以把这些产物作为鉴别变质岩的一项指标。

2.3.2 变质的结构

变质岩的结构有变余结构，该结构的变质程度比较低，而且存在着不完全的重结晶和变质结晶，保留了一部分原岩的结构，结构的性质还有变余泥质和变余斑状。就变晶结构而言，产生于原岩固态下的重结晶和变质结晶，属结晶质结构。常见的类型有粒装变晶和鳞片变晶。

2.3.3 接触变质

就接触热变质的作用而言，主要是发生在温度升高的情况下，在岩石受热的情况下，矿物会产生一种重结晶。泥质岩会变成斑点板岩、角岩，石灰岩会变成大理岩，石英砂岩会变成石英岩。除温度升高以外，一些产生于岩浆的挥发性物质会与围岩发生交代作用，此时岩石也会发生较为复杂的变化，这属于接触交代变质作用，会有新的矿物质产生。酸性岩浆和碳酸岩石的接触交代是这种变质的典型代表，所形成的长岩以长岩矿床为主。

2.3.4 动力变质

就动力变质而言，通常会大范围发生，该变质作用由多种因素引起，包括温度、压力、化学活动流体，该变质的影响范围会达到几万平方千米，影响深度在20 km 以上，会受强烈构造运动的影响，通常会与一定范围内的构造变形和岩浆活动一起发生，而且还会表现出带状分布的特点[3]。变质带包括浅变质带和中变质带，变质因素有温度、静压力和定向压力。变质作用包括岩石破碎和重结晶。

3 总结

综上所述，矿区水文地质不同区域有不同的富水性，本文从中统矛口组、上统龙潭组、上统长兴组、下统飞仙关组四方面入手进行总结，就断层导水而言，其导水性质会受到断层破碎带形成因素的影响，矿床的标志包括三部分内容，有矿体、矿石和矿物。岩石变质包括两种形式，分别是动力变质和接触性变质。