礦區(qū)水文地質(zhì)概況及斷裂構(gòu)造地質(zhì)特征探析

唐瑋瑋

（成都理工大學，四川 成都610059）

礦區(qū)的水文地質(zhì)常見的形式為地下水補給、徑流補給、地下水裂隙流、管道流。大氣降水和地表溪流水是主要的地下水補給，深入地下的通道是地表裸露基巖風化裂隙、構(gòu)造裂隙、溶隙。另外還有一部分會通過斜坡匯入到溪溝，并最終排泄于地表。開拓礦區(qū)的常見方式有斜井和平硐。開采的長度在90～260 m 間，在礦區(qū)的深部可能會發(fā)生積水問題。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1 富水性

1.1.1 中統(tǒng)矛口組

中統(tǒng)茅口組中的巖性為淺灰、灰色厚層狀的微晶灰?guī)r，燧石存在于該結(jié)構(gòu)的頂部，在礦區(qū)外延的西北邊界露出了這樣的結(jié)構(gòu)。其中含有一些巖溶水，主要來源于大氣的降水補給，呈不均勻分布。于溶蝕裂隙和巖溶管道中比較集中，有很好的導水性，有非?？斓膹搅魉俣?，不僅水量大，而且非常集中，這是強含水層所表現(xiàn)出的性質(zhì)。

1.1.2 上統(tǒng)龍?zhí)督M

上統(tǒng)龍?zhí)督M中的巖石以粉砂質(zhì)巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖、泥巖為主，另外還包括夾灰?guī)r、菱鐵礦薄層和煤層，厚度達175 m。在風化裂隙和構(gòu)造裂隙中存在著基巖裂隙水，風化裂隙水的特點是埋藏淺且水量小?；鶐r裂隙水與巖溶水相比，基巖裂隙水分布均勻，但流通性不佳，徑流速度也比較慢，水量少。該地層的含水巖層比較薄，大多夾存于細粒碎屑巖中，沒有比較好的補給條件，含水性不佳，大多屬于弱含水層[1]。

1.1.3 上統(tǒng)長興組

灰?guī)r、粉砂巖、細砂巖共同組成了上統(tǒng)長興組的巖性，主要性質(zhì)為巖溶含水層，厚度在20 m 左右，出露在礦區(qū)的中部位置上，整體呈條帶狀。溶蝕裂隙、溶孔存在著這種巖溶地下水，大氣降水提供主要補給。上統(tǒng)長興組有比較好的導水性，徑流速度也很快，通常有著較為集中的水量，屬中等含水層。

1.1.4 下統(tǒng)飛仙關(guān)組

下統(tǒng)非仙關(guān)組的組成有粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、薄層泥質(zhì)灰?guī)r，厚度大約為348 m，屬于弱含水層，富水性也不強，其中僅僅含有基巖裂縫水，也沒有很好的地下水補給條件。

1.2 斷層導水

1.2.1 斷層導水性的確定

礦井田中部存在著逆斷層，有著比較特殊的地質(zhì)條件，而且延展范圍廣泛，這一類的斷層會對采煤工作產(chǎn)生較大的影響。比如在某次研究中擬采用5 種方法進行研究，分別是理論分析法、相似材料模擬法、數(shù)值模擬法、經(jīng)驗法、現(xiàn)場觀測法。在分析理論的工作中，主要是探究圍巖和水相互之間所產(chǎn)生的作用，采用模擬數(shù)值的方法來研究斷層的導水性，通過比較相似的材料和經(jīng)驗值，以確定該斷層的導水性，以確保在斷層附近能安全進行采煤活動。

1.2.2 斷層破碎帶的形成

構(gòu)造斷裂會形成斷層破碎帶，該部分通常有比較好的透水性，能為礦井充水提供良好的通道，一些巨大的斷裂出現(xiàn)，斷層兩旁的牽引裂隙廣泛發(fā)育，這一類的斷層除了具有導水性質(zhì)以外，斷裂帶的本質(zhì)就是一個含水體，所以該斷裂帶還具備充水水源的性質(zhì)。在斷層面或者是斷牽引的裂隙帶導水作用下，會出現(xiàn)礦井突水災害，該災害在礦井突水事件中占據(jù)著絕對的主導性地位。

1.2.3 透水性分析

假如斷層兩端的可溶巖石屬脆性，斷裂和影響帶的裂隙存在著比較好的透水性，而假如斷裂兩旁為脆性且不可溶巖石時，通常情況下斷裂兩層張開性比較好，而且還會發(fā)生牽引裂隙，表現(xiàn)出較強的透水性。壓性斷裂透水性比較弱，扭性斷裂的透水性則處于兩者之間，斷層的導水性和儲水性比較復雜，同時會受到斷層力學性質(zhì)和巖性的影響，除此之外還會受到其他因素的影響，包括斷層面所有應狀態(tài)、斷層面活動次數(shù)、斷層面的活動次序、斷層面帶膠結(jié)物性質(zhì)、斷層面帶膠結(jié)的程度。

2 礦區(qū)斷裂構(gòu)造地質(zhì)特征

2.1 斷裂構(gòu)造的組成

2.1.1 地層的分布

礦區(qū)的巖性主要是灰綠和灰黑色的混合黑云母角閃斜長片麻巖，多種多樣的片麻巖、混合巖所含有的暗色礦物所發(fā)生的成分變化即為地層中的巖性變化。第四系的地層有著較大的分布面積，巖性的主要構(gòu)成是風成沙、沖洪積砂質(zhì)黏土、砂礫石。

2.1.2 礦區(qū)的構(gòu)造

礦區(qū)的主要構(gòu)造是北東走向，其次的走向便是東西向、南北向、北西向。其中北東向的構(gòu)造是40°～60°，主要組成是壓扭性斷裂和擠壓破碎帶，對礦區(qū)的展布方向起到控制作用。碎裂巖和糜棱巖是壓扭性斷裂和擠壓破碎帶的主要巖性，同時這也是區(qū)域上的主要控礦構(gòu)造。南北向構(gòu)造的主要表現(xiàn)是一系列的壓性斷裂，這一區(qū)域的含金石英脈會受到某一方向的斷裂控制作用，是該金礦的主要構(gòu)成。西北方向上的構(gòu)造其本質(zhì)為張性斷裂，形成時間比較晚，是在成礦期發(fā)生的斷裂。規(guī)模比較小，會對礦體造成很大的破壞。

2.1.3 變質(zhì)巖及其作用

勘察區(qū)所發(fā)生發(fā)育會經(jīng)過多次脈巖，同時存在于加里東期和印支期，而且有多種巖石類型，覆蓋了基性和酸性，其中包括輝長巖脈、角閃輝長巖脈、偉晶脈巖、石英脈。在勘查區(qū)的巖群中，變質(zhì)巖的巖性和變質(zhì)程度都發(fā)生了很大的變化。變質(zhì)巖不僅是本區(qū)金的成礦母巖，而且又是賦礦圍巖，變質(zhì)程度會極大影響到礦區(qū)的形成。對成礦有利的因素是混合巖化的強烈程度。

2.2 礦床的標志

2.2.1 礦體的特征分析

礦區(qū)賦存于閃斜長片麻巖中，控礦的構(gòu)造是北東向的大型破碎蝕變帶，沿著構(gòu)造帶近南北向分布，另外還有北東向的次級張裂隙，這些張裂隙呈溶礦構(gòu)造，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的礦體都會受到該構(gòu)造的控制作用。在礦區(qū)內(nèi)部礦體的地表受到的破壞比較嚴重，難以見到露頭的地表，發(fā)現(xiàn)了多條含金體，數(shù)量達9 條，總體的走向是近南北，有偏東北的傾向，傾角的大小在55°～75°之間。呈現(xiàn)的形態(tài)是平行展布的雁陣，長度在100～620 m 之間，寬度在0.5～2.0 m 之間，各脈相互之間的距離在20～60 m 之間。

2.2.2 礦石特征分析

礦石的類型是含石英脈，礦石呈白色、灰白色，而且有油脂的光澤，斷口呈貝殼狀，結(jié)構(gòu)呈全晶質(zhì)，構(gòu)造形式為蜂窩狀、破裂狀、塊狀。礦石中含有自然金、黃鐵和次生褐鐵，礦石中的礦物主要有石英、方解石、綠泥石、絹云母，類型為原生貧硫化物。

2.2.3 礦物的主要組成

該礦石中主要的礦物是自然金，分布于黃鐵礦裂隙內(nèi)，以包裹體的形式存在，分布在黃鐵礦的內(nèi)部以及黃鐵礦和礦石之間，另外在礦石的內(nèi)部也有分布。在個別情況下還會出現(xiàn)在方鐵礦和黃銅礦的連生中，以鑲嵌的形式分布在黃鐵礦的內(nèi)部。在黃鐵礦的縫隙中，顆粒中分布著自然金，另外在部分黃鐵礦內(nèi)部還包裹著顆粒狀的自然金，有一部分黃鐵礦呈現(xiàn)出破裂狀的形態(tài)[2]。在方鉛礦和黃銅礦的作用下，黃鐵礦呈現(xiàn)出了穿孔狀，與黃銅礦構(gòu)成了連生的結(jié)構(gòu)。

2.3 巖石的變質(zhì)

2.3.1 變質(zhì)的產(chǎn)物

變質(zhì)巖的礦物主要有石英、長石、云母、角閃石、輝石、磁鐵礦、方解石、白云石。巖石在變質(zhì)的過程中還會產(chǎn)生一些新的產(chǎn)物，常見的有石榴子石、藍閃石、絹母石、綠泥石、紅柱石。在某些環(huán)境中才會形成這些產(chǎn)物，而且這些產(chǎn)物都是比較穩(wěn)定的礦物，可以把這些產(chǎn)物作為鑒別變質(zhì)巖的一項指標。

2.3.2 變質(zhì)的結(jié)構(gòu)

變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)有變余結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的變質(zhì)程度比較低，而且存在著不完全的重結(jié)晶和變質(zhì)結(jié)晶，保留了一部分原巖的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的性質(zhì)還有變余泥質(zhì)和變余斑狀。就變晶結(jié)構(gòu)而言，產(chǎn)生于原巖固態(tài)下的重結(jié)晶和變質(zhì)結(jié)晶，屬結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。常見的類型有粒裝變晶和鱗片變晶。

2.3.3 接觸變質(zhì)

就接觸熱變質(zhì)的作用而言，主要是發(fā)生在溫度升高的情況下，在巖石受熱的情況下，礦物會產(chǎn)生一種重結(jié)晶。泥質(zhì)巖會變成斑點板巖、角巖，石灰?guī)r會變成大理巖，石英砂巖會變成石英巖。除溫度升高以外，一些產(chǎn)生于巖漿的揮發(fā)性物質(zhì)會與圍巖發(fā)生交代作用，此時巖石也會發(fā)生較為復雜的變化，這屬于接觸交代變質(zhì)作用，會有新的礦物質(zhì)產(chǎn)生。酸性巖漿和碳酸巖石的接觸交代是這種變質(zhì)的典型代表，所形成的長巖以長巖礦床為主。

2.3.4 動力變質(zhì)

就動力變質(zhì)而言，通常會大范圍發(fā)生，該變質(zhì)作用由多種因素引起，包括溫度、壓力、化學活動流體，該變質(zhì)的影響范圍會達到幾萬平方千米，影響深度在20 km 以上，會受強烈構(gòu)造運動的影響，通常會與一定范圍內(nèi)的構(gòu)造變形和巖漿活動一起發(fā)生，而且還會表現(xiàn)出帶狀分布的特點[3]。變質(zhì)帶包括淺變質(zhì)帶和中變質(zhì)帶，變質(zhì)因素有溫度、靜壓力和定向壓力。變質(zhì)作用包括巖石破碎和重結(jié)晶。

3 總結(jié)

綜上所述，礦區(qū)水文地質(zhì)不同區(qū)域有不同的富水性，本文從中統(tǒng)矛口組、上統(tǒng)龍?zhí)督M、上統(tǒng)長興組、下統(tǒng)飛仙關(guān)組四方面入手進行總結(jié)，就斷層導水而言，其導水性質(zhì)會受到斷層破碎帶形成因素的影響，礦床的標志包括三部分內(nèi)容，有礦體、礦石和礦物。巖石變質(zhì)包括兩種形式，分別是動力變質(zhì)和接觸性變質(zhì)。