吉林省臨江市小栗子鐵礦床水文地質(zhì)條件

李興武

吉林省有色金屬地質(zhì)勘察局六零二隊(duì)，吉林 白山 134300

1 概述

小栗子鐵礦床是1980年新發(fā)現(xiàn)的礦床，礦區(qū)前人沒(méi)有做過(guò)水文地質(zhì)工作。從1980年起隨著地質(zhì)找礦勘探進(jìn)行了一些鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)記錄及地下水，地表水動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期觀測(cè)工作。

1981年由六0八隊(duì)水文分隊(duì)水文組在礦區(qū)近25m2范圍（較完整水文地質(zhì)單元）內(nèi)進(jìn)行了萬(wàn)分之一地表水文地質(zhì)草測(cè)。

1983年度為提交一、二區(qū)段中間儲(chǔ)量報(bào)告投入了450m（兩個(gè)孔、三段抽水）水文地質(zhì)鉆探工程，8個(gè)孔的水文地質(zhì)電測(cè)井及407m中段坑道水文地質(zhì)調(diào)查，并為查明區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造投入了地面電法工作。

通過(guò)上述工作基本查清了一、二區(qū)段及整個(gè)礦床內(nèi)水文地質(zhì)條件，并獲得了一定的定量評(píng)價(jià)資料，為礦床的水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)提價(jià)了依據(jù)。

2 礦床水文地質(zhì)條件

2.1 自然地理簡(jiǎn)況

小栗子鐵礦床位于長(zhǎng)白山支脈老嶺山脈南部鴨綠江畔，區(qū)內(nèi)山高陡峻、溝谷深長(zhǎng)、最高峰在小栗子溝西北，海拔高度1100m，侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高300余米，比高約800m，地形坡度一般為25°～45°，局部見(jiàn)有陡壁，喬灌木叢生，不易通行。

礦區(qū)屬鴨綠江水系，洪水期該段江水位可抬高至318.75m標(biāo)高，淹沒(méi)小栗子溝口一部分。

小栗子溝河匯集了區(qū)內(nèi)泉溪水，近南北向貫穿全區(qū)，于南部注入鴨綠江。經(jīng)溝口河流長(zhǎng)期觀測(cè)得知洪水期溝口最大流量為16m3/s，平水期30L/s～60L/s，河水流量動(dòng)態(tài)季節(jié)性變化明顯。

該河溪河槽不規(guī)整、狹窄、坡度大、水流急。對(duì)區(qū)內(nèi)基巖裂隙水起排泄作用，對(duì)深部（侵蝕基準(zhǔn)面以下）礦體內(nèi)開(kāi)采有較多充水因素的可能。

該地區(qū)年降雨量700mm～800mm，最大年降雨量7700mm，降雨量80%集中5～9月份，7、8月份最集中，最大月降雨量400mm，多以暴雨形式降下，年平均年溫5℃左右，最低-38℃，年總蒸發(fā)量1000mm以下。

2.2 礦床水文地質(zhì)條件

從以掌握的資料看，礦區(qū)尤其是一、二區(qū)段地下水主要以潛水形式賦存于基巖風(fēng)化裂隙帶中，其次以承壓水形式賦存于構(gòu)造裂隙帶中，第四紀(jì)孔隙水在一、二區(qū)段不發(fā)育，只在鴨綠江濱河相中才見(jiàn)發(fā)育?，F(xiàn)就兩個(gè)含水地質(zhì)體，基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層及構(gòu)造裂隙承壓水含水帶的水文地質(zhì)特征分別敘述如下：

1）基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層

該潛水賦存于基巖風(fēng)化裂隙帶中，遍及全區(qū)、基巖風(fēng)化裂厚度受所處地貌形態(tài)，巖性及斷裂構(gòu)造等因素控制，其風(fēng)化深度在20m～80m，一般為20m～30m，該潛水絕大部分賦于存在蓋層的風(fēng)化帶中，巖性以長(zhǎng)石石英砂巖為主，靜止水位埋深在0.5m～65m，含水層厚度一般在20m～35m。如前所述，本區(qū)降雨集中，且多以暴雨形式降下，又兼地形坡度較大，降水大部分以表流形式排走，只有少量下滲成為基巖風(fēng)化裂隙水的唯一補(bǔ)給源。以泉的出露所繪制的等水位線圖表明其水力坡度較大，基本與地形坡度一致或小。究其原因首先是整個(gè)礦區(qū)處于區(qū)域地下水的補(bǔ)給區(qū)露巖裂隙可以直接接受降雨的補(bǔ)給。由于經(jīng)泄所造成的水勁消減，可以得到及時(shí)補(bǔ)充，其次由于基巖風(fēng)化裂隙在空間上發(fā)育的不均勻。大多被充填，滲透性能較差，地下水流動(dòng)受阻，兩種因素綜合作用結(jié)果使區(qū)內(nèi)潛水，水利坡度較大，使基巖風(fēng)化裂隙潛水的徑流條件處于不準(zhǔn)狀態(tài)。

也是裂隙水發(fā)育不均勻，滲透條件較差整體滲透條件較短，使風(fēng)化裂隙潛水的富水性不均勻且較弱。在勘探過(guò)程中，抽水試驗(yàn)在降深12.28m時(shí)，涌水量為1.801L/s，K值為0.00796m/d～0.9053m/d，這是很好的例證。

該潛水水位隨著季節(jié)性變化明顯，一般在降雨后5d～7d地下水位開(kāi)始抬高，從月平均看地下水位高峰值落后于降水高峰近一個(gè)月，其變化幅度在5m～10m。

該潛水排途徑有二，其一是泉的形式排泄于河溪，其二是向下游低水位排泄。

該潛水多為HCO′a-Mg″Ca型水，局部水質(zhì)分析資料證實(shí)有So4″及K′、Na″離子增高，可能是由于金屬硫化物及長(zhǎng)石類(lèi)礦物的大量存在有關(guān)，流徑條件較差也會(huì)導(dǎo)致K′，Na′離子不能及時(shí)被帶走而相對(duì)富集。

從礦化度及富水性看，小栗子溝河溪兩側(cè)（東坡、西坡）有差異，東坡富水性差，泉流量小于0.2L/ s，礦化度高（大于100mg/L）。西坡泉流量較大（大于0.7L/ s），礦化度低（小于100mg/L），也說(shuō)明了西坡流徑條件較東坡好，該潛水水溫8 ℃～12 ℃，個(gè)別近7 ℃者，pH值7.5～8.3，為低礦化偏堿性冷淡水。

總之，風(fēng)化裂隙潛水為該區(qū)地下水的主要類(lèi)型，由于受降雨集中，地形坡度較大等因素的影響，降水易形成表流形式排走，只有很少一部分下滲補(bǔ)給該潛水，再者，基巖風(fēng)化裂隙發(fā)育的不均勻性，且大多被充填，使裂隙間的勾通不良，地下水徑流緩慢，所以反映出無(wú)論是鉆孔中，還是泉流量不均勻，且較微弱。

407m中段的坑道已將西坡（相對(duì)東坡還算是富水性較強(qiáng)的部位）一區(qū)段的整個(gè)風(fēng)化裂隙潛水含水層全部被揭露出來(lái)，但調(diào)查證明風(fēng)化裂隙帶中未見(jiàn)涌水現(xiàn)象，最多也將達(dá)到強(qiáng)滴水狀態(tài)。說(shuō)明了區(qū)內(nèi)，特別是一、二區(qū)段基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層為弱富水性含水層。

局部泉流量可達(dá)2L/s～3L/s，多為匯水面積較大所致。

所以該泉水對(duì)將來(lái)的采掘不會(huì)帶來(lái)大的危害，應(yīng)當(dāng)指出的風(fēng)化裂隙在空間上發(fā)育不均一，在多組斷裂（或裂隙）交匯處，潛水會(huì)得到相應(yīng)的富集，如在407m中段坑道掘進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)一處礦體涌水現(xiàn)象，但排幾天就消跡了，所以對(duì)礦體的開(kāi)采不會(huì)造成隱患。

2）構(gòu)造裂隙含水帶

該帶地下水多具裂隙承壓水性質(zhì)。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙發(fā)育，多期重迭，縱橫交錯(cuò)，在三度空間中發(fā)育程度有異，但具一定的規(guī)模，斷裂線及其兩側(cè)的構(gòu)造裂隙帶是地下水富集的良好空間，它亦有將含水層內(nèi)地表水溝通的可能，勿庸置疑構(gòu)造帶水是區(qū)內(nèi)的一種重要地下水類(lèi)型。按其產(chǎn)狀和性質(zhì)分為4組簡(jiǎn)述如后：

（1）近南北向斷裂含水帶

小栗子溝斷層組近南北向展布，北段越過(guò)分水嶺，南端延向鴨綠江，連續(xù)性較好，規(guī)模較大，據(jù)物探資料，幅寬10m～20m，該組斷裂傾角較大，傾向不穩(wěn)，大多東傾，傾角70°左右，ZK8326孔于震旦系砂礫巖中揭露，該組斷層可分別見(jiàn)到該組斷層及糜棱角礫，顯壓扭性特征，斷層本身不含水，其兩盤(pán)構(gòu)造裂隙發(fā)育，賦存地下水，當(dāng)鉆孔揭露該組斷層破碎帶時(shí)井中水位速升1米，據(jù)混合抽水資料該含水層中的裂隙水。具承壓性，q=0.002L/s·m，K=0.0079m/d，HCO′ a-Na′型水，（A）11線ZK8365孔井水溢出地表，流量0.1L/s，經(jīng)久不衰，究其原因?yàn)榻衣禙6斷層所致。

該組斷裂在勘探中尚未發(fā)現(xiàn)其直接與礦體接觸或破壞礦體，又其總體傾向東，就抽水試驗(yàn)證明其導(dǎo)水富水性均較差，對(duì)一、二區(qū)段開(kāi)采礦體影響不大，但其南北向延伸較大，不足以一、二區(qū)段的結(jié)論擴(kuò)大適用范圍。

（2）東西向斷裂含水帶

東西斷裂含水帶認(rèn)為裂隙水含水帶。

據(jù)物探資料證實(shí)該組斷裂多南傾，屬?gòu)埮ば詳嗔?，這組斷裂及共兩盤(pán)中的構(gòu)造裂隙系統(tǒng)賦存具有承壓性質(zhì)的裂隙水，如F2斷裂具有分枝復(fù)合現(xiàn)象，膨大部分幅寬可達(dá)百米，恰有泉產(chǎn)出，該泉長(zhǎng)年流水豐水期流量2.46L/m，是該組斷層的一個(gè)上升泉。

（B）5線ZK8326孔揭露的角礫巖帶，公于小栗子溝東坡產(chǎn)出，走向NWW，幅寬10m～20m，東延入侏羅樂(lè)地層，并見(jiàn)尖滅趨勢(shì)，角礫份為粉砂巖、頁(yè)巖、砂巖、石英巖等，角礫雜亂無(wú)章緊密排列堆積，疑為張性斷裂之構(gòu)造角礫，巖石裂隙不太發(fā)育，富水性極差。

東西向斷裂勘探中發(fā)現(xiàn)是破壞礦體的主要斷裂，相應(yīng)的含水受其巖石風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給。近地表水體部位亦有直接接觸受地表水補(bǔ)給的可能，所以該組斷裂帶水的富水性應(yīng)較大，對(duì)產(chǎn)于其附近的礦體開(kāi)采將產(chǎn)生一定的影響，但從407米中段掘進(jìn)時(shí)也遇到該組斷裂帶，水量不大。

（3）NE向和NW向斷裂組

該兩組斷裂也較發(fā)育，特別是在區(qū)域上，NE斷裂據(jù)主要地位，目前從407m中為段掌握的資料看，其富水性較弱，但在兩組斷裂的交匯處地下水會(huì)得到相應(yīng)的富集，因資料缺乏，不便定論，但從其補(bǔ)給源為基巖風(fēng)化裂隙水這一點(diǎn)看，對(duì)一、二區(qū)段的采掘不會(huì)造成危害。

（4）層間斷裂

以基底千枚巖中最為發(fā)育，其次見(jiàn)于震旦系底部不整合面和臨江式鐵礦層之下的黑色粉砂巖、頁(yè)巖中，其性質(zhì)多屬壓性，一般不含水。

總之，調(diào)查分析，證明上述構(gòu)造斷裂中的裂隙水均受基巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給，以泉的形式排泄，或其按水力坡度向下游排泄。

應(yīng)當(dāng)指出，區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙的本身及其導(dǎo)水、富水性的研究剛剛開(kāi)始，資料尚覺(jué)不足，因此對(duì)此類(lèi)型的地下水認(rèn)識(shí)很膚淺，然而構(gòu)造裂隙的導(dǎo)水、富水性問(wèn)題又是裂隙水礦床的重要水文地質(zhì)問(wèn)題，應(yīng)做為礦床充水因素的重要方面加以重點(diǎn)解決。

就一、二區(qū)段而言，因有407m中段坑道驗(yàn)證，各斷裂均有揭露，尚未發(fā)現(xiàn)大的涌水現(xiàn)象，故推測(cè)在一、二號(hào)區(qū)段采掘時(shí)應(yīng)不會(huì)有大的水文地質(zhì)問(wèn)題。

3）礦體裂隙含水帶

該含水帶分布于礦體與構(gòu)造斷裂交匯部位時(shí)將成為構(gòu)造斷裂含水帶的一部分，與風(fēng)化裂隙中時(shí)將成為風(fēng)化裂隙潛水含水層一部分，而遠(yuǎn)離這兩個(gè)部位的礦體中不含水，這已由407m中段坑道的采掘?qū)嵺`所證實(shí)，對(duì)一些鉆孔的水文電測(cè)井資料也是一個(gè)很好的證實(shí)。

所以，要搞清礦體裂隙水，首先要搞清區(qū)內(nèi)構(gòu)造斷裂及礦體與斷裂的相互位置關(guān)系，其次是搞清礦體是否在基巖風(fēng)化裂隙帶中這是必要的，調(diào)查證實(shí)礦體裂隙水水量甚微，坑道揭露時(shí)富水部分只呈弱滴水狀態(tài)，而大部分處于干燥狀態(tài)，當(dāng)?shù)V體為幾組斷裂切割時(shí)，在交匯處往往滴水較強(qiáng)，以致會(huì)造成小量涌水現(xiàn)象。

4）隔水層

礦區(qū)內(nèi)比較穩(wěn)定的隔水層為千枚巖層（一般在震旦系蓋層底部的不整合面下便可見(jiàn)到）。千枚巖在礦體兩側(cè)厚一般大于30米，防水性能良好，鐵礦層大部分產(chǎn)于其中，使礦體得到保護(hù)，所以礦體在坑道揭露時(shí)多呈干燥狀態(tài)，又由于千枚巖屬柔性巖石，受力后多呈撓曲和小褶曲，且一些千枚巖中的破碎帶自成封閉體系，所以該千枚巖是一個(gè)較好的隔水層，從水文地質(zhì)觀點(diǎn)考慮，對(duì)礦體起到了保護(hù)作用。

5）各含水層的水力聯(lián)系

礦區(qū)內(nèi)兩大含水體系─基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層與構(gòu)造裂隙含水帶之間存在著一定的水力聯(lián)系。后都靠前者補(bǔ)給，但因裂隙的發(fā)育程度的不同，均勻性差，充填程度的差異，二者又可以保持自己固有水力性質(zhì)。這一點(diǎn)已由水文地質(zhì)鉆探工程所證實(shí)，斷裂裂隙帶將會(huì)將各含水體溝通，產(chǎn)生水力聯(lián)系，并使本身成為地下水的富集部位。由于裂隙在空間上發(fā)育程度的不均一，使地下水的移動(dòng)能力及裂隙的富水性出現(xiàn)各處的差異。ZK8326孔的目的是解決F8斷層的導(dǎo)水、富水性。抽水結(jié)果證明其導(dǎo)水性很差，這是可以滿(mǎn)足一、二區(qū)段對(duì)F8斷層導(dǎo)富性資料的要求。

礦體在與基巖風(fēng)化裂隙帶有接觸或成其一部分時(shí)，將含水礦體在被含水?dāng)嗔阉懈顣r(shí)也是充水的。

穩(wěn)定的千枚巖隔水層將改善礦床的水文地質(zhì)條件，對(duì)礦體起到了保護(hù)作用。