甘肅小柳溝礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)特征研究

張朝輝

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

甘肅小柳溝礦區(qū)位于我國甘肅省祁連山東部的小柳溝地區(qū)，礦區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源極其豐富，其中包括鎢、鉬、鐵、錳、鋅等金屬資源，是我國重要的多金屬成礦帶，因此甘肅小柳溝礦區(qū)一直以來都是找礦工作重點開展對象，由于其鎢礦和鉬礦產(chǎn)資源較多，并且具有良好的開采條件，所以甘肅小柳溝礦區(qū)鉬礦和鎢礦找礦引起了高度的重視，甘肅小柳溝礦區(qū)鎢鉬礦之間的成因以及地質(zhì)特征相關(guān)研究受到廣泛重視。目前，通過總結(jié)多次甘肅小柳溝礦區(qū)地質(zhì)勘查資料，已經(jīng)明確了甘肅小柳溝礦區(qū)成礦地質(zhì)條件以及控礦因素等，了解到甘肅小柳溝礦區(qū)具有較好的找礦信息，但是由于甘肅小柳溝礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，水工環(huán)地質(zhì)勘查具有一定的難度，雖然前后實施過相關(guān)的水工環(huán)地質(zhì)施工，但是取得的研究成果有限，至今沒有明確甘肅小柳溝礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)特征，這為甘肅小柳溝礦區(qū)開采工作增加了較高的難度，為此提出甘肅小柳溝礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)特征研究。

1 甘肅小柳溝礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)特征

1.1 甘肅小柳溝礦區(qū)氣象特征

甘肅小柳溝區(qū)內(nèi)水系較發(fā)育，平面上整體呈現(xiàn)網(wǎng)狀展布，主溝谷呈北東～南西向分布，流向北東，流量2.016l/s。主溝谷兩側(cè)山坡沖溝發(fā)育，枯水季節(jié)多為干谷。礦區(qū)北東部外圍直距2.5公里處有河流自南向北蜿蜒流過，年平均流量約1920噸/天，在甘肅小柳溝南西部（距礦區(qū)16公里）注入黃河，區(qū)內(nèi)氣候?qū)俦迸瘻貛ШＱ笮图撅L(fēng)氣候區(qū)，年降雨量為2034.4mm，常見降雨較少，氣候?qū)儆诟珊蛋敫珊禋夂颉?/p>

1.2 甘肅小柳溝礦區(qū)含水巖組地質(zhì)特征

甘肅小柳溝礦區(qū)含水巖組分為碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組、侵入巖火山巖類裂隙含水巖組。碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組又包含基巖風(fēng)化帶裂隙弱富水含水巖組和基巖裂隙極弱富水含水巖組，基巖風(fēng)化帶裂隙弱富水含水巖組主要由砂質(zhì)頁巖、英安玢巖的風(fēng)化蝕變巖石組成，在礦區(qū)地表廣泛分布，該巖組巖石富水性主要受風(fēng)化～構(gòu)造裂隙及地層巖性控制[1]。裂隙產(chǎn)狀以北西西、北東走向為主，發(fā)育深度小，英安玢巖較砂質(zhì)頁巖的風(fēng)化帶發(fā)育深度大，最深為44.10m，埋深多為10m～20m，空間分布形態(tài)基本與地形形態(tài)一致，富水性弱～極弱[2]。在剖面上含水巖組呈似層狀（局部殘坡積層下伏隔水帶），平均厚度15.51m（局部含浮土層厚度），地表面裂隙率1.32%～1.75%，裂隙呈微張～張開狀，為泥質(zhì)、鐵質(zhì)充填堵塞，弱富水，透水性強；基巖裂隙極弱富水含水巖組由礦區(qū)風(fēng)化帶以下砂質(zhì)頁巖組成，由于巖層產(chǎn)狀較陡，巖層厚度不夠均勻，承壓性較弱，部分鉆孔未見承壓水含水帶。鉆孔施工鉆進時常表現(xiàn)為水位上升，孔隙連通性差。富水性極弱。

侵入巖火山巖類裂隙極弱富水含水巖組由英安玢巖及巖體外圍受輕微礦化、蝕變作用的砂質(zhì)頁巖組成。該巖組堅硬，完整，局部受斷裂構(gòu)造影響，夾薄層透鏡狀基巖裂隙極弱富水含水巖組[3]。該巖組產(chǎn)狀穩(wěn)定，厚度大，施工鉆孔所揭露的最大厚度達(dá)318.70m，平均厚度為134.08m，鉆孔揭露該巖組孔內(nèi)水位上升，少量返水，富水性極弱。礦體主要賦存于該巖組的英安玢巖中。

1.3 甘肅小柳溝礦區(qū)地表水及地下水運動特征

甘肅小柳溝礦區(qū)以往的勘探工作中未開展針對地表水、地下水的長期動態(tài)觀測。2015年由華冶局綜合地質(zhì)大隊承擔(dān)的《甘肅小柳溝礦區(qū)地下水環(huán)境影響評價》項目中，對礦區(qū)內(nèi)3個水文地質(zhì)觀測孔、2個民井以及礦區(qū)內(nèi)河流進行了為期1年的長期動態(tài)觀測。觀測記錄顯示，全年降水主要集中在6～8月，另在5月、10月?lián)Q季時各有一段連續(xù)降雨時間，故5月～10月是礦區(qū)的豐水期，11月～次年4月為枯水期，具體如下圖所示。

從圖1可知，甘肅小柳溝礦區(qū)受大氣降水影響較明顯且敏感，大氣降水開始24小時內(nèi)即可觀測到水位上漲，水量增大。天晴后，流量明顯下降。2015年觀測到最大流量約為3410噸/天，最小流量約為800噸/天。全年未見河水干涸。地下水水位主要受地形控制。3個水文地質(zhì)觀測孔觀測的均是基巖裂隙水水位，2個孔位于山坡，水位在孔口以下3m～5m左右，1個孔在山谷，水位平井口。2個民井觀測的是第四系潛水水位，水位通常在井口以下3m左右，全年變化幅度在1m以內(nèi)，受大氣降水影響，影響卻敏感，降水24小時內(nèi)即可觀測到水位上漲。

根據(jù)以上水工環(huán)地質(zhì)資料，分析地表水及含水巖組間水力聯(lián)系如下：礦區(qū)內(nèi)河流于礦區(qū)東側(cè)自南向北流過，切割砂質(zhì)粘土層，河床質(zhì)為卵石，下部有亞粘土夾碎石層，厚度2m左右，透水性好。由此推測礦區(qū)內(nèi)地表水與第四系含水巖組的水力聯(lián)系較密切。但又因礦區(qū)內(nèi)河流域是區(qū)內(nèi)海拔至低地帶，故二者的水力聯(lián)系可能主要是第四系含水巖組地下水補給礦區(qū)地表水。第四系松散巖類孔隙含水巖組主要分布在甘肅小柳溝礦區(qū)的西南部和中部，空間分布比較分散，巖性為第四系沖、洪積之砂礫石層和砂質(zhì)亞粘土，接近河谷地帶常具二元結(jié)構(gòu)，含水巖組上部分為砂質(zhì)頁巖，厚度為0.5m～2m，不含水；含水巖組下部為亞粘土，厚2m～5m，富水性弱。另在農(nóng)田地帶分布有粘土層，持水性好，透水性差，但因其面積較小，分布不均，不具有區(qū)域上的隔水能力，故該巖組總體透水性較好，與下伏地層水力聯(lián)系密切。

基巖裂隙含水巖組主要由淺部的基巖風(fēng)化帶和深部的碎屑基巖組成。基巖風(fēng)化帶巖性是砂質(zhì)頁巖、英安玢巖的風(fēng)化蝕變巖石組成，地表面裂隙率1.32%～1.75%，裂隙呈微張～張開狀，為泥質(zhì)、鐵質(zhì)充填堵塞。弱富水，透水性強。碎屑基巖由新鮮的砂質(zhì)頁巖組成，鉆孔揭露最大厚度230.96m，平均厚度121.91m，承壓性弱。巖層順層裂隙較發(fā)育，裂隙率可達(dá)10條/米，由于巖層產(chǎn)狀較陡，故裂隙產(chǎn)狀同時較陡，中軸角平均在20°～30°之間。由于裂隙發(fā)育情況判斷，巖組的透水性較好，但由于區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，致使該巖組的空間分布極不均勻、不連續(xù)，呈透鏡狀為主。侵入巖的透水性差，為相對隔水層。因此導(dǎo)致含水巖組的總體透水性并不好，鉆孔施工鉆進時常表現(xiàn)為水位上升。因此可見，基巖裂隙含水巖組本身的透水性普遍較好，含水巖組之間的水力聯(lián)系密切，但受到侵入巖的影響，加之含水巖組的富水性弱、極弱，導(dǎo)致整個礦區(qū)范圍內(nèi)的總體水力聯(lián)系并不十分暢通。

1.4 甘肅小柳溝礦區(qū)地下水的補、徑、排條件

地形因素是控制甘肅小柳溝礦區(qū)地下水的補給、逕流、排泄條件的主要因素。甘肅小柳溝礦區(qū)地下水分水嶺與地表分水嶺基本一致，即北西端點向南蜿蜒向山脊延伸。受含水巖組的發(fā)育形態(tài)（裂隙產(chǎn)狀）控制，甘肅小柳溝礦區(qū)地下水總體流向為南東、北東，以不明顯的泉水形式排泄于溪溝，因此基巖裂隙水的補給區(qū)、逕流區(qū)、排泄區(qū)不盡一致，排泄區(qū)少數(shù)在礦區(qū)外圍。

1.5 甘肅小柳溝礦床充水因素

如前文所述，甘肅小柳溝礦區(qū)地貌屬丘陵，地形是一個西高東低、西窄冬寬的簸箕形地帶，地形坡度20°～38°。區(qū)內(nèi)溪溝較發(fā)育，山谷眾多，但多數(shù)時間為干谷。

區(qū)內(nèi)村莊附近有幾處小型灌溉水庫（塘），為大氣降水的儲水體，庫容較小，枯水季節(jié)幾乎干枯。底部多數(shù)為水泥砌筑，且所處位置多在農(nóng)田附近，地層巖性多為隔水性能較好的粘土。因此，水庫（塘）對礦床充水無影響。礦區(qū)東部的河流距離礦區(qū)2.5公里，切割砂質(zhì)粘土層，河床質(zhì)為卵石，下部有亞粘土夾碎石層，厚度2m左右，透水性好。甘肅小柳溝礦床圍巖整體走向為西向東，加之含水巖組的富水性弱、極弱，導(dǎo)致整個礦區(qū)范圍內(nèi)的總體水力聯(lián)系并不十分暢通。因此，含水巖組的水文特征一定程度上阻礙了礦區(qū)地表水對礦床的充水。綜上所述，甘肅小柳溝礦床的充水因素簡單，屬于水量極弱的基巖裂隙水向礦床直接充水的簡單礦床。

2 結(jié)束語

甘肅小柳溝礦區(qū)作為國內(nèi)主要的鎢鉬成礦區(qū)，具有良好的開采前景，本文對甘肅小柳溝礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)特征進行了研究，明確了礦區(qū)水文地質(zhì)特征，對甘肅小柳溝礦區(qū)開采提供了有利的數(shù)據(jù)依據(jù)，有利于促進甘肅小柳溝礦業(yè)發(fā)展。由于此次研究時間有限，本文僅對甘肅小柳溝礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)特征進行了研究，研究內(nèi)容還不夠完善，今后會對甘肅小柳溝礦區(qū)成礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律以及開采依據(jù)進行進一步研究。