張盼 孫磊 郭趨靖

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北保定 071051）

0 概述

別魯烏銅礦外圍礦區(qū)巖金礦是內(nèi)蒙古自治區(qū)最新發(fā)現(xiàn)的一中型規(guī)模金礦床，位于蘇尼特右旗政府所在地賽罕塔拉鎮(zhèn)東南約70km 處，距集寧—二連浩特鐵路線朱日和車站東南約15km，地處烏力吉—錫林浩特元古代、華力西期、燕山期銅、鐵、鉻、金、螢石三級(jí)成礦帶（Ⅲ7）中部，其礦床水文地質(zhì)特征在區(qū)域上極具代表性。

別魯烏銅礦外圍礦區(qū)巖金礦產(chǎn)于石炭系上統(tǒng)本巴圖組變質(zhì)砂巖地層中，受區(qū)域上近東西向大斷裂F16與F19之間的擠壓構(gòu)造破碎帶控制，礦體主要呈脈狀、透鏡狀，具有膨脹狹縮、尖滅再現(xiàn)的特點(diǎn)，晚古生代末期到中生代初期構(gòu)造巖漿活動(dòng)使本巴圖組地層中的金被活化萃取、遷移、沉淀，形成富含金的成礦熱液，斷裂構(gòu)造帶為含金熱液的流動(dòng)與遷移提供了通道。金礦床成因類型為構(gòu)造蝕變巖型。本文對(duì)別魯烏銅礦外圍礦區(qū)巖金礦水文地質(zhì)特征作初步淺析。

1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

區(qū)域上屬內(nèi)蒙古高原南緣，總體地勢(shì)南高北低，海拔一般為1017～1480m，相對(duì)高差400 余米。區(qū)域地貌類型主要包括丘陵、山前坡洪積傾斜平原和山間波狀高平原，山脈總體呈北東向展布，山脈之間為波狀高平原。

區(qū)域水系不發(fā)育，河流均為內(nèi)陸河，干旱季節(jié)，多數(shù)無(wú)水。其中礦區(qū)西部的朱日和河為朝勒卜爾山間洼地里的一條較小河流，全長(zhǎng)25km，平均坡降6‰，平時(shí)干涸，僅在雨季大雨、暴雨時(shí)，形成洪水，洪水注入哈爾諾爾湖積平原的洼地。

礦區(qū)地下水系統(tǒng)屬于蒙北高原地下水系統(tǒng)區(qū)（D），陰山北部高平原一級(jí)地下水系統(tǒng)區(qū)（D01），達(dá)來(lái)諾爾二級(jí)地下水系統(tǒng)（D01B）［1］。

該地下水系統(tǒng)位于區(qū)域東部高平原區(qū)，根據(jù)含水介質(zhì)可將本系統(tǒng)地下水含水層分為第四系松散巖類孔隙水；新近系、古近系碎屑巖類裂隙孔隙水；石炭系、二疊系與侏羅系等變質(zhì)巖、火山（碎屑）巖，以及燕山期、華力西期各種侵入巖類基巖裂隙水；新近系松散-半膠結(jié)的棕紅色砂質(zhì)泥巖及磚紅色泥巖類隔水層。

區(qū)域地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降水，徑流受地形地貌控制，大體上由西南向北東方向徑流。本區(qū)屬半干旱區(qū)，蒸發(fā)強(qiáng)度較大，年最大蒸發(fā)量為3324.8mm

因此，蒸發(fā)排泄是區(qū)域地下水的主要排泄方式之一。此外，地下水以徑流的方式排泄于區(qū)外，人畜的飲用及工農(nóng)業(yè)用水也是地下水的排泄方式之一［2］。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

礦區(qū)屬于東部高平原三級(jí)地下水系統(tǒng)（D01B01），礦區(qū)處于該系統(tǒng)的基巖裂隙潛水區(qū)的補(bǔ)給區(qū)。礦區(qū)為低山丘陵地貌，地形標(biāo)高為1204～1344m，相對(duì)高差140m。最低侵蝕基準(zhǔn)面為礦區(qū)北部德德查干哈達(dá)近南北向沖溝與其上一級(jí)莫若格其郭勒近東西向水系交匯處，海拔1110m。區(qū)內(nèi)地勢(shì)較平坦、山勢(shì)低緩，因切割微弱，在山間發(fā)育開闊的“U”型溝谷。溝谷兩側(cè)大部分基巖裸露，出露巖層主要為古生界變質(zhì)砂巖（礫巖）組、片巖組及華力西晚期及燕山早期的閃長(zhǎng)巖組和花崗斑巖組。在礦區(qū)東部的石炭系上統(tǒng)地層中發(fā)育有近東西向的構(gòu)造擠壓破碎帶，構(gòu)造帶地表出露寬度30～300m，斷續(xù)出露長(zhǎng)度約7km（礦區(qū)F16與F19斷裂之間）。

2.1 含水層的富水性

根據(jù)含水層的富水性、含水介質(zhì)、含水空間的不同，將礦區(qū)劃分為以下含（隔）水層，分別介紹其富水性：

（1）第四系孔隙含水層

主要分布于溝谷中，含水層巖性主要是第四系坡洪積砂、礫石等組成，第四系厚度一般為0.2～12.0m，地下水埋深為2.5～10.0m。根據(jù)民井調(diào)查資料，該含水層含水量極少，屬于透水不含水層，對(duì)礦床開采沒有影響［3］。

（2）基巖裂隙含水層

在區(qū)內(nèi)廣泛分布，主要由古生界變質(zhì)砂巖、片巖、千枚巖和各類中酸性巖漿巖體（脈）等組成的基巖風(fēng)化裂隙含水層和基巖構(gòu)造裂隙含水層。根據(jù)鉆孔巖芯編錄，風(fēng)化帶發(fā)育深度一般在20～80m 不等，局部受構(gòu)造影響深度達(dá)200m 以上，地表線裂隙率為0.013～0.080%，平均線裂隙率為0.038%，ⅡEZK96-3鉆孔打穿此基巖裂隙含水層，并進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，其涌水量為0.11L/s，滲透系數(shù)0.0039m/d，單位涌水量0.0030L/s·m。地下水化學(xué)類型為SO4·HCO3—Na 型水，礦化度為0.82g/L。

（3）構(gòu)造破碎帶含水層

在礦區(qū)東部的石炭系上統(tǒng)地層中發(fā)育有近東西向的構(gòu)造擠壓破碎帶，位于區(qū)域性斷裂F16與F19之間，構(gòu)造帶地表出露寬度30～300m，斷續(xù)出露長(zhǎng)度約7km。帶內(nèi)巖石擠壓變形強(qiáng)烈，擠壓片理、糜棱巖化發(fā)育，以變形礦物石英壓扁拉長(zhǎng)定向排列為代表，形成石英質(zhì)的絹云千枚巖。該構(gòu)造破碎帶富水、導(dǎo)水，是礦床充水主要因素之一。據(jù)SHZK-3鉆孔巖芯分析，該已打穿此構(gòu)造擠壓破碎帶含水層，并且已打到含水層的含水底板位置，具備抽水試驗(yàn)條件，進(jìn)行了相應(yīng)的抽水試驗(yàn)，其涌水量為0.43L/s，滲透系數(shù)0.041m/d，單位涌水量0.021L/s·m，地下水化學(xué)類型為SO4·HCO3—Na型水，礦化度為0.88g/L。

（4）隔水層

主要是下部完整基巖隔水層，廣泛分布于礦區(qū)，由古生界變質(zhì)巖屑砂巖、絹云千枚巖、含碳質(zhì)變質(zhì)粉砂巖、各類巖漿巖等組成。深部風(fēng)化作用較弱，巖石完整，裂隙不發(fā)育或構(gòu)造裂隙多被后期方解石細(xì)脈充填，不利于地下水的活動(dòng)，隔水性能強(qiáng)［4］。根據(jù)本次在南部巖漿巖地段的ZK156-2 水文孔資料，地下水位埋深32.07m，單位涌水量0.00072L/s·m，滲透系數(shù)0.0008m/d，水化學(xué)類型為HCO3—Na·Mg 型水，礦化度1.57g/L。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范（GB12719-1991）》，該地段的完整基巖單位涌水量＜0.001 L/s.m，基本可視為隔水層，可視為礦床隔水邊界［5］。

2.2 地下水動(dòng)態(tài)及其補(bǔ)給、徑流與排泄

（1）地下水動(dòng)態(tài)

對(duì)水文孔進(jìn)行了長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)，觀測(cè)資料顯示，地下水位埋深主要受降雨影響，雨季6、7、8月份地下水位上升，變幅不大，之后水位逐漸下降，以此循環(huán)波動(dòng)。大氣降水與地下水之間有密切的聯(lián)系，在大氣降雨量出現(xiàn)峰值時(shí)，地下水位并未達(dá)到最大值，中間有一個(gè)滯后期，因此地下水的流量及水位與降雨量關(guān)系密切［6］。

（2）地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件

本區(qū)大氣降水是地下水主要補(bǔ)給來(lái)源。大氣降水除大部分蒸發(fā)外部分補(bǔ)給地下水和形成地表徑流。流向順地形由高向低，水力坡度與地形坡度相近（見圖1），河谷階地地下水徑流條件較好。

第四系孔隙水，接受大氣降水的垂向補(bǔ)給和基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，地下水主要以潛流方式總體上由東向西排泄出礦區(qū)，部分消耗于大氣蒸發(fā)和少量人工取水。

基巖裂隙水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，由于巖石裸露及風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙水直接接受大氣降水的補(bǔ)給，徑流方向受地形控制明顯，由基巖出露區(qū)向?yàn)跆m敖包渾迪和那清音渾迪徑流，主要以潛流形式排泄補(bǔ)給溝谷洼地中的第四系孔隙水。

構(gòu)造破碎帶水，主要接受大氣降水和基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，總體徑流方向由東向西徑流，排泄方式沿構(gòu)造帶向地勢(shì)低的方向排泄。

2.3 充水因素

礦床充水水源為大氣降水、基巖裂隙水和構(gòu)造破碎帶水。礦區(qū)未來(lái)的開采形式為巷道開采，礦床主要充水通道為裂隙和構(gòu)造破碎帶，采礦冒落帶主要集中在風(fēng)化帶和構(gòu)造破碎帶發(fā)育的圍巖段。

3 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

3.1 礦坑充水因素

未來(lái)礦山擬采用地下硐采，豎井與平巷聯(lián)合開拓的方式進(jìn)行生產(chǎn)，礦坑充水來(lái)源以大氣降水為主，其次為基巖本身的裂隙水，而第四系、上更新統(tǒng)殘坡積層分布很少，且基本不含水，可不考慮。

3.2 計(jì)算方法及公式的選擇

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)特征和充水因素分析，選擇地下水動(dòng)力學(xué)法中“集水廊道法”對(duì)先期開采階段坑道涌水量進(jìn)行計(jì)算，其公式為Q=BK[(2H-M)M-h02]/2R。式中：Q：礦坑涌水量（m3/d）；B 為巷道長(zhǎng)度（m）；K 為滲透系數(shù)（m/d）；H 為降深（m）；M 為含水層厚度（m）；h0為含水層底板至動(dòng)水位高度（m）；R 為影響半徑（m）。

3.3 計(jì)算參數(shù)的確定

（1）巷道長(zhǎng)度B，先期開采階段為一矩形截面，沿脈長(zhǎng)620m，穿脈長(zhǎng)300m，巷道總長(zhǎng)920m。

（2）滲透系數(shù)K，SHZK-3 水文孔位于先期開采階段內(nèi)，其抽水試驗(yàn)成果資料具有代表性，將抽水試驗(yàn)獲得的滲透系數(shù)作為本次計(jì)算參數(shù)，數(shù)值為0.041 m/d。

（3）降深H，未來(lái)礦床開采將疏干整個(gè)含水層，因此降深同含水層厚度。

（4）含水層厚度M，根據(jù)先期開采范圍內(nèi)鉆孔含水層厚度平均值確定，數(shù)值為48.69m。

（5）含水層底板至動(dòng)水位高度h0，未來(lái)疏干排水至礦層底板，h0為0。

（6）影響半徑R，水文孔抽水試驗(yàn)計(jì)算的影響半徑，取最大值為65.37m。

3.4 計(jì)算結(jié)果及評(píng)述

將有關(guān)計(jì)算參數(shù)帶入涌水量計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，正常涌水量計(jì)算數(shù)值為683.98m3/d。根據(jù)收集到的該區(qū)多年降水資料分析計(jì)算得出該區(qū)多年平均降雨量為183.01mm、多年最大降雨量為342.00mm，平均值與最大值的比值1∶1.87，根據(jù)此數(shù)據(jù)確定最大涌水量為正常涌水量的1.87 倍，即最大涌水量預(yù)測(cè)為1279.04m3/d。而相鄰的西南6km 處的別魯烏圖銅礦區(qū)礦坑“集水廊道法”預(yù)測(cè)正常涌水量816m3/d［7］，二者正常涌水量相近，說(shuō)明本次采用“集水廊道法”對(duì)先期開采階段坑道涌水量進(jìn)行計(jì)算是適宜的，其參數(shù)確定基本是合理的。

4 礦區(qū)水源評(píng)價(jià)

礦區(qū)地處牧區(qū)，附近無(wú)污染源，區(qū)內(nèi)水資源匱乏，地表無(wú)水體，地下水經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)分析表明：礦區(qū)及周邊范圍內(nèi)地下水水質(zhì)較差（見表1），大部分均超過(guò)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，不經(jīng)處理不宜飲用，但水量極小，不作為今后礦山開采生產(chǎn)生活用水，可從距礦區(qū)19.5km的朱日和鎮(zhèn)水站調(diào)用。

表1 礦區(qū)地下水源單項(xiàng)指標(biāo)取值及評(píng)價(jià)結(jié)果表

5 結(jié)論

(1)礦區(qū)內(nèi)主要含水層為基巖裂隙含水層和構(gòu)造破碎帶含水層，弱富水性；主要隔水層為完整基巖隔水層。大氣降水是礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。大氣降水、基巖裂隙水和構(gòu)造破碎帶水是礦床充水的主要因素。充水通道為裂隙和構(gòu)造破碎帶。

(2)綜合礦區(qū)所處的自然地理?xiàng)l件，地形地貌特征，地層巖性，地質(zhì)構(gòu)造，巖石的含水類型，含水部位特征，巖石的富水性、透水性、含水層之間的水力聯(lián)系，地表水體發(fā)育情況及地下水的徑排條件和地下水化學(xué)特征等因素，本區(qū)水文地質(zhì)條件可歸屬為第二類第一型，即裂隙充水礦床，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

(3)建立健全地下水長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)地下水位動(dòng)態(tài)及礦坑涌水量的變化情況，在礦井建設(shè)及生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際觀測(cè)的涌水量，及時(shí)對(duì)礦區(qū)涌水量進(jìn)行修正，指導(dǎo)生產(chǎn)。秉承“探采結(jié)合”的思想，做到先探水，后生產(chǎn)，以防止突水、透水等事故的發(fā)生。