毛坪鉛鋅礦主要構(gòu)造對地下水含水系統(tǒng)的影響

楊昌松，李東立2，李敬潔2

（彝良馳宏礦業(yè)有限公司， 云南彝良縣 657600）

毛坪鉛鋅礦主要構(gòu)造對地下水含水系統(tǒng)的影響

楊昌松1，李東立2，李敬潔2

（彝良馳宏礦業(yè)有限公司， 云南彝良縣 657600）

摘 要：毛坪鉛鋅礦是一座大水金屬礦山，受區(qū)域大地構(gòu)造和地震的影響，礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，主要褶皺和斷層控制著礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)的空間展布和富水性、透水性等。分別從褶皺和斷裂構(gòu)造兩方面研究了各主要構(gòu)造的水文地質(zhì)特征，分析了構(gòu)造對毛坪鉛鋅礦地下水含水層系統(tǒng)的影響。

關(guān)鍵詞：毛坪鉛鋅礦；褶皺；斷層構(gòu)造；地下水含水系統(tǒng)

1 概 述

毛坪鉛鋅礦位于云南省昭通市境內(nèi)，是我國西南地區(qū)少見的大水金屬礦山，水文地質(zhì)條件極為復雜。礦區(qū)地處康滇地軸東側(cè)、揚子板塊西南緣的滇東北褶皺凹陷帶內(nèi)的小江深斷裂、昭通-曲靖隱伏斷裂及埡都-紫云斷裂的構(gòu)造復合部位，見圖1。

毛坪壓扭性斷裂和石門坎倒轉(zhuǎn)背斜是小江斷裂左行走滑在礦區(qū)作用表現(xiàn)的結(jié)果，為礦區(qū)的主要控水構(gòu)造。由此而派生出呈NE和NW向展布的兩組次級斷裂構(gòu)造。此外，在石門坎背斜西翼深部還發(fā)育著一些由北西、南東向的外力擠壓形成的層間隱伏斷裂和層間擠壓滑動剝離構(gòu)造帶。查明這些構(gòu)造的水文地質(zhì)特征對研究礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)具有決定性的作用，可以指明將來礦區(qū)治水方向。

圖1　滇東北成鉛鋅成礦區(qū)構(gòu)造與鉛鋅礦床分布

2 礦區(qū)主要構(gòu)造及其對地下水含水系統(tǒng)的影響

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，地表出露斷裂多達46條（見圖2），礦床范圍內(nèi)30條，多以壓扭性斷裂為主。斷層傾角較大，一般為40°～75°，局部可達85°。此外，各期構(gòu)造應(yīng)力在基巖內(nèi)部還產(chǎn)生一系列緩傾斜的隱伏斷層或破碎帶。斷層及其破碎帶中的構(gòu)造裂隙不僅為礦區(qū)地下水提供了儲存空間，而且不同程度地溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層和地表水（洛澤河），局部形成導水通道，為影響礦床充水重要因素。通過地面調(diào)查和生產(chǎn)礦井調(diào)查，結(jié)合鉆探成果，對礦區(qū)主要控水構(gòu)造的水文地質(zhì)特征的影響分述如下。

2.1褶皺構(gòu)造水文地質(zhì)特征及其對含水系統(tǒng)的影響

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NE向褶皺，主要為石門坎背斜及其派生的次級褶皺或撓曲，其中，次級褶曲發(fā)育于石門坎背斜NW向倒轉(zhuǎn)翼的石炭系地層中。石門坎背斜位于礦區(qū)中部，呈NNE向貫穿礦區(qū)，向南至馮家灣呈NEE向，向北東方向延至礦區(qū)東北部傾沒，在礦區(qū)內(nèi)總長約2.3 km。背斜軸部地層為白云巖夾薄層頁巖和炭質(zhì)頁巖互層，地層陡傾，層間裂隙的水力聯(lián)系弱，核部向兩翼地層依次為泥盆系上統(tǒng)宰格組上段第三亞段灰?guī)r白云巖（D33-3），石炭系下統(tǒng)砂、頁巖夾煤層及灰?guī)r（C11），石炭系中統(tǒng)威寧組灰?guī)r（C2w），二疊系下統(tǒng)梁山組砂頁巖（P1l）、棲霞茅口組灰?guī)r（P1q+m）。在背斜形成的過程中，軸部應(yīng)力集中，淺部為張應(yīng)力，深部為壓應(yīng)力，兩翼應(yīng)力逐漸減弱。因此，背斜軸部地層在水平向上透水性強于兩翼；在垂向上淺部地層透水性強，深部地層透水性差，并有轉(zhuǎn)化為相對隔水層之趨勢。受應(yīng)力的持續(xù)作用，背斜北西翼地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，西翼地層受北西、南東方向外應(yīng)力擠壓形變強烈，巖石為適應(yīng)強烈的變形，在北西翼發(fā)育一系列NE向的層間斷裂和次級褶皺或撓曲，西翼層間擠壓滑動、剝離構(gòu)造、節(jié)理、裂隙發(fā)育以及地層厚度變化懸殊，層間擠壓滑動、剝離、剪切裂隙發(fā)育空間以及地層發(fā)生彎曲轉(zhuǎn)折的突出部位形成了規(guī)模較大的蓄水空間。

圖2　礦區(qū)構(gòu)造分布簡圖

在基巖淺部，構(gòu)造裂隙在石門坎背斜軸部最為發(fā)育，沿背斜軸部形成北東向展布的張性裂隙帶，疊加風化裂隙，并經(jīng)地下水長期溶蝕、開拓，形成富水性中等至強的巖溶裂隙含水系統(tǒng)，其富水性向背斜兩翼和深部逐步減弱。背斜軸部ZK1、ZK2鉆孔揭露地層多呈碎塊狀、塊狀，巖蝕裂隙發(fā)育，并伴隨小溶孔發(fā)育。ZK1孔在標高845.446～895.73m段鉆孔單位涌水量1.334 L/s·m，標高794.17～835.21m段鉆孔單位涌水量減少為0.096 L/s·m；ZK2孔在標高846.91～898.38m段鉆孔單位涌水量0.500 L/s·m，標高814.05～846.91m混合抽水單位涌水量沒明顯增加，為0.642 L/s·m，反應(yīng)深部有變?nèi)踮厔荨?/p>

在基巖深部，背斜軸部隨著深度增加，軸部地層壓應(yīng)力作用強烈，以壓性裂隙為主，巖石破碎成鱗片狀或揉皺狀，粘土巖化、糜棱巖化及浸水軟化現(xiàn)象明顯，巖溶作用減弱，透水性弱。如背斜軸部DK03號孔巖芯受擠壓呈碎屑狀，局部餅狀，手捍即碎，在141.44m以下壓水試驗，呂容值0.09～0.64 Lu，透水性、富水性極弱，又如760中段施工的CK02號鉆孔，孔深700m進行了3次分段抽水試驗，鉆孔單位涌水量0.01～0.05 L/s·m，滲透系數(shù)0.01～0.07m/d，透水性、富水性弱。

石門坎背斜控制著礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)的空間分布，基巖淺部表現(xiàn)為背斜東西兩翼構(gòu)成統(tǒng)一含水體，背斜核部地層富水性強于兩翼；背斜深部地層，東、西兩翼間高承壓水水力聯(lián)系較弱。

2.2斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征及其對含水系統(tǒng)的影響

2.2.1西部斷層

礦區(qū)西部斷裂構(gòu)造主要有F1、F34兩條斷層，其中F34斷層分布于礦床內(nèi)部，規(guī)模較小，且遠離洛澤河，屬弱富水性斷層，對礦床充水影響較小。F1斷層規(guī)模大，沿洛澤河分布，其透水性強弱決定了洛澤河河水向礦井的滲漏量，為影響河東區(qū)礦床西部充水的重要斷層。

F1斷層沿洛澤河呈近SN向延伸，傾向東，傾角63°～82°，為左行壓扭性斷裂，橫跨泥盆系宰格組、石炭系、二疊系地層，3個分布地段工程控制顯示，F(xiàn)1斷層富水性中等偏弱，富水性空間分布不均一（見表1）。在平面上，F(xiàn)1斷層在北部二迭系棲霞茅口組灰?guī)r段與泥盆系宰格組白云巖段富水性強于石炭系威寧豐寧統(tǒng)灰?guī)r段；垂向上，F(xiàn)1富水性體現(xiàn)為上強下弱的特征。

表1　F1斷層在各個地層中水文地質(zhì)特征差異對比

2.2.2北部斷層

礦區(qū)北部斷裂構(gòu)造主要有F16、F46、F50等斷層，這些斷層將北部二迭系梁山組砂頁巖破壞，斷層及其構(gòu)造裂隙帶溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層與礦坑水之間的水力聯(lián)系，為影響礦床充水重要因素之一。如F46斷層屬張性正斷層，錯斷北部二迭系梁山組砂頁巖11m，670，760中段巷道揭露該斷層帶為潮濕區(qū)，在靠近二迭系梁山組砂頁巖一帶，巷道滲水、滴水增強，為中等至強滴水區(qū)。F50斷層錯斷北東部二迭系梁山組砂頁巖達25m，760中段巷道揭露該斷層時，滴水、滲水增強，斷層附近的CK03鉆孔于153.9m時出現(xiàn)涌水，涌水量130m3/h，井口水頭壓力1.3mPa，推測該斷層在基巖深部將二迭系梁山組砂頁巖錯斷，導通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層所致?？傊V區(qū)北部處于毛坪斷裂與石門坎背斜交匯處，應(yīng)力集中，構(gòu)造發(fā)育，地表F16、F46、F50等斷層和深部隱伏斷層構(gòu)造裂隙發(fā)育，以及背斜西翼層間構(gòu)造形成的張性裂隙帶，溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層與礦坑水之間的水力聯(lián)系，為影響礦床充水的主要因素。

2.2.3南部斷層

礦區(qū)南部斷裂構(gòu)造較發(fā)育，比較大的有F25、F26、F27、F33、F35等，其中F25、F26、F27、F33為一組走向東西的弱富水性壓性斷層，這幾組東西向的弱透水斷層均表現(xiàn)為壓性，斷層帶糜棱巖化、粘土化嚴重，斷層富水性較差，具一定阻水性質(zhì)。F35斷層為一條南北走向的順層張性斷裂，帷幕試驗段SK-5、SK-4號鉆孔分別在581，505m標高處揭露該斷層，斷層破碎帶壓水試驗透水率分別為5.21，3.14 Lu，相比上下段地層透水率有明顯增大，推測該斷層富水性中等偏弱，為礦床南部主要充水通道之一。

南部斷層大多屬弱富水性斷層，但F25、F26、F27、F35等多條斷層交匯于90～92線一帶，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，形成一個垂向發(fā)育很深的透水性、富水性較強的復合影響帶。如670中段92線巷道強滴水，局部呈線狀出水，巷道出水量達到300～400m3/h，占670中段總出水量的40%以上，為目前礦區(qū)地下水自然排泄主要通道。

3 結(jié) 論

綜上所述，石門坎背斜對礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)的空間展布和含水層富水性、透水性影響較大?；鶐r淺部表現(xiàn)為背斜東西兩翼構(gòu)成統(tǒng)一含水體，背斜核部地層富水性強于兩翼；基巖深部由于應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，地層以壓性裂隙為主，透水性弱，軸部成為阻水帶，加之背斜東翼地層平緩，在基巖深部，背斜東、西兩翼間水力聯(lián)系較弱。

礦區(qū)南、西、北方向斷裂構(gòu)造均以壓扭性為主，富水性都不強，斷層破碎帶本身對礦床充水強度不大，但礦區(qū)北部二迭系梁山組砂頁巖被F13、F16、F46、F48、F50、深部隱伏斷層等破壞，其隔水性能喪失或減弱，在這些部位形成局部導水通道，礦床與外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層直接發(fā)生水力聯(lián)系，因此，礦區(qū)各個含水層通過構(gòu)造裂隙形成統(tǒng)一地下水含水系統(tǒng)。

參考文獻：

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收稿日期：（2016-04-09）

作者簡介：楊昌松（1982-），男，云南昭通人，助理工程師，從事礦山開發(fā)、防治水工作，Email：494856503@qq.com。