云南省馬關(guān)縣某礦區(qū)水文地質(zhì)特征分析

王曉輝，黃玉庭

(1.中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，河北 秦皇島 066000； 2.河南省有色金屬深部找礦勘查技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450052)

李子坪礦區(qū)地處滇東南巖溶高原南部的六詔山脈南緣。地理坐標(biāo)(1980年西安坐標(biāo)系)極值：東經(jīng)104°29′57″～104°33′12″，北緯22°56′28″～22°59′43″，面積11.17 km2。礦區(qū)到馬關(guān)縣城公路里程約18 km，馬關(guān)至昆明約405 km，交通較方便。

區(qū)內(nèi)峰巒起伏，溝谷縱橫，水系發(fā)育，地勢(shì)大致東北高、西南低。北東端最高峰老君山，標(biāo)高2 579.3 m；南西端的南加河河床最低處，標(biāo)高534 m，相對(duì)高差為2 045.3 m，地貌類型屬低山—高中山地貌區(qū)。溝谷呈“V”字型發(fā)育,樹枝狀展布，地形坡度12°～37°。植被發(fā)育，水土保持良好。

區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，切割強(qiáng)烈，水系發(fā)育，呈樹枝狀分布，其主要河流有西部的小白河，南側(cè)的南加河，向南流經(jīng)齋河，再匯入紅河，屬紅河水系。達(dá)號(hào)水庫為區(qū)域范圍內(nèi)最大水庫。

礦區(qū)地處北回歸線以南，屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，具“一山分四季，十里不同天”的立體式氣候特征。都龍年平均氣溫17.7 ℃，最高32.2 ℃，最低1.7 ℃。區(qū)內(nèi)潮濕多霧，年平均降雨量1 366.13 mm，年平均降雨186 d。年平均相對(duì)濕度83.7%。全年無霜期336 d。

1 地質(zhì)條件

1.1 地層

礦區(qū)出露的地層由老至新為：(1)早元古代南撈片麻巖(Ngn)，主要為灰、淺灰色、深灰色白云母、黑云母花崗片麻巖，局部夾白云母斜長片麻巖及白云母石英片巖透鏡體，該層厚度為0～210 m；(2)下元古界猛硐巖群(Pt1m)，為灰、灰白色、暗灰色二云斜長片麻巖、混合花崗片麻巖及變粒巖，厚度大于100 m，具體厚度不詳；(3)上元古界新寨巖組(Pt3x)，巖性以云母片巖、云母石英片巖、炭質(zhì)片巖為主，該層厚度為13～295 m；(4)下古生界寒武系中統(tǒng)龍哈組(∈2l)，主要分布在礦區(qū)外圍的東南部，礦區(qū)內(nèi)未見出露，與區(qū)內(nèi)的南撈片麻巖呈斷層接觸(都龍—馬關(guān)斷裂)，出露巖性為深灰、淺灰色厚層白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾少量薄層粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、頁巖，厚度為588～1 956 m。與下伏寒武系地層呈整合接觸。詳見圖1。

圖1 馬關(guān)縣李子坪林場礦區(qū)基巖地質(zhì)圖

1—下古生界寒武系中統(tǒng)龍哈組白云巖、白云質(zhì)粉砂巖夾頁巖；2—上元古界新寨巖組石英片巖、矽卡巖夾薄層片巖；3—下元古界南撈片麻巖、花崗片麻巖；4—白堊紀(jì)都龍超單元箐腳單元微細(xì)粒二云二長花崗巖；5—白堊紀(jì)都龍超單元大平頭山單元中細(xì)粒二云二長花崗巖；6—白堊紀(jì)都龍超單元馬鹿塘單元中粒二云二長花崗巖；7—白堊紀(jì)都龍超單元花石頭單元中粗粒似斑狀二云二長花崗巖；8—地質(zhì)界線；9—實(shí)測(cè)逆斷層位置及編號(hào)；10—推測(cè)逆斷層位置；11—?jiǎng)冸x斷層位置及編號(hào)；12—李子坪林場礦區(qū)邊界

1.2 巖漿巖

巖漿巖在區(qū)內(nèi)主要分布在礦區(qū)東部，屬都龍超單元(即老君山巖體)的一部分，區(qū)內(nèi)出露面積5 km2左右，可分解為花石頭、大平頭山兩個(gè)主體期單元及箐腳、扣哈兩個(gè)補(bǔ)充期單元；礦區(qū)出露巖漿巖以馬鹿塘單元的花崗巖為主，大平頭山單元花崗巖次之，箐腳單元花崗巖出露較小，花石頭單元出露最??；與區(qū)內(nèi)的南撈片麻巖、新寨巖組地層呈侵入式接觸。

1.3 構(gòu)造

本區(qū)位于區(qū)域上老君山復(fù)式背斜(南溫河變質(zhì)核雜巖)西翼，礦區(qū)構(gòu)造總體為北東走向、向南東緩傾的斷褶式推覆構(gòu)造，推覆構(gòu)造的滑動(dòng)系統(tǒng)為發(fā)育于南撈組(Ngn)與新寨組(Pt3x)之間的拆離斷層(F0)，其下盤地層為新寨組(Pt3x)片巖，上盤地層為南撈組(Ngn)片麻巖、以F0拆離界面為限逆沖于Pt3x之上。在推覆構(gòu)造前峰部位發(fā)育兩條近于平行的晚期走向陡傾斜逆斷層(F1、F2)，在F1與F2所夾持的約200～300 m范圍內(nèi)局部發(fā)育次級(jí)寬緩背斜，地層總體傾向100°～130°、局部向南西緩傾，傾角10°～25°、局部陡傾達(dá)70°。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1 地下水類型特征

根據(jù)地下水的形成、賦存條件、水力聯(lián)系及水理性質(zhì)，把地下水分為兩大類型：①松散孔隙水，②基巖裂隙及斷層脈狀水。松散孔隙水按成因可分為第四系沖洪積及殘坡積相沉積層孔隙水和強(qiáng)風(fēng)化基巖破碎層孔隙水，基巖裂隙水按成因可分為弱風(fēng)化基巖裂隙水和深部斷層脈狀水。

2.1.1 第四系孔隙含(透)水層

該含水層分布于溝谷兩側(cè)及山坡腹地，在礦區(qū)范圍分布不連續(xù)。含水層分上下兩層，上層主要由腐值層、粘土、砂質(zhì)粘土組成，厚約0.50～1.00 m，下層由風(fēng)化殘積砂土組成，厚約0～37.60 m，平均厚度約5.31 m，富水性較差。

2.1.2 強(qiáng)風(fēng)化含水層

本含水層主要為片麻巖強(qiáng)風(fēng)化后形成具有砂質(zhì)性質(zhì)的層位，主要成分為石英、斜長石、鉀長石及黑云母等，粒狀弱膠結(jié)，具有可塑性，厚度0～37.99 m，平均厚度12.96 m，該層位富水性較差。

2.1.3 弱風(fēng)化含水層

該含水層巖性主要為花崗片麻巖，其次為二云片巖及矽卡巖，通過礦區(qū)鉆孔統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)風(fēng)化層下花崗片麻巖呈現(xiàn)弱風(fēng)化，裂隙發(fā)育，而二云片巖及矽卡巖裂隙發(fā)育一般，通過水文地質(zhì)、工程地質(zhì)編錄及簡易水文地質(zhì)觀測(cè)，該含水層厚度一般在4.73～24.70 m，平均厚度10.00 m，在該層位鉆進(jìn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

2.1.4 斷層脈狀水

該含水層主要賦存于礦區(qū)內(nèi)多個(gè)斷層之內(nèi)，含水層厚度由0.46～100.73 m，該含水層的巖性為構(gòu)造角礫巖，在多個(gè)鉆孔皆出現(xiàn)構(gòu)造角礫巖，較為穩(wěn)定，在ZK0829鉆孔中出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象(構(gòu)造角礫巖中)，通過簡易水文地質(zhì)觀測(cè)，多個(gè)鉆孔在該層位出現(xiàn)較為明顯的漏水現(xiàn)象，顯示該含水層具有較好的流通通道及儲(chǔ)水空間。

2.2 礦床隔水層特征

(1)早元古代-上元古界新寨巖組(Ngn-Pt3x)片麻巖—片巖—矽卡巖隔水層。本隔水層上層巖性主要由未受風(fēng)化影響的灰、淺灰色、深灰色中-厚層狀白云母花崗片麻巖或局部夾白云母斜長片麻巖及白云母石英片巖組成，一般情況下，裂隙不發(fā)育，據(jù)7個(gè)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，該層厚度較為穩(wěn)定，厚度分布于0～134.9 m間，該層位間接或直接位于含錫鎢鋅矽卡巖礦層的頂部。下層巖性主要為灰、灰綠色薄—中厚層狀透閃石、陽起石矽卡巖，透閃石矽卡巖，綠簾、黝簾石矽卡巖，透輝、黝簾石榴子石矽卡巖組成，該層為錫鎢礦的賦礦巖層，據(jù)7個(gè)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，該層上部矽卡巖達(dá)不到錫鎢礦的邊界品位，視其為錫鎢礦層的直接頂板，其厚度變化較大，從0～51.42 m，在部分地段因其錫鎢礦達(dá)到邊界品位，具有缺失現(xiàn)象，裂隙不發(fā)育。未來開采時(shí)，由片麻巖—矽卡巖組成隔水層，具有較好的隔水意義。

(2)上元古界新寨巖組(Pt3x)片巖—片麻巖隔水層。本隔水層巖性上段主要為達(dá)不到錫鎢礦邊界品位的矽卡巖及二云石英片巖、石英片巖或穿插于片巖之中的矽卡巖化大理巖組成，傾角平緩；下層主要由灰、灰白色二云母片巖夾二云斜長片麻巖及少量角閃、斜長片麻巖及混合花崗片麻巖組成，呈巨厚狀，厚度大于100 m以上。該層作為錫鎢礦層的直接底板，裂隙不發(fā)育，具有較好的隔水意義。

2.3 廢棄坑道揭露的水文地質(zhì)特征

對(duì)礦區(qū)以F1斷層為中軸的PD02、PD3-1、PD3-2、PD06坑道積水及突水情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，并對(duì)李子坪林場錫礦礦部人員進(jìn)行了調(diào)查咨詢，發(fā)現(xiàn)各坑道排水量基本不隨雨季、旱季及豐水年、枯水年變化，坑道中只在坑道口強(qiáng)弱風(fēng)化帶接觸位置會(huì)出現(xiàn)較大的透水或者滲水現(xiàn)象，其坑道基本情況見表1，坑道積水在管理狀態(tài)下，一般不對(duì)礦山生產(chǎn)造成影響，但是如果由于排水不當(dāng)或不處于監(jiān)控狀態(tài)下，極有可能對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成損失。

2.4 地下水基本特征

(2)地下水間的水力聯(lián)系。在天然條件下，第四系松散層中的孔隙潛水(或上層滯水)與基巖風(fēng)化帶裂隙水有緊密的水力聯(lián)系，構(gòu)成統(tǒng)一的地下水面，而與深部基巖構(gòu)造裂隙水間無水力聯(lián)系。

表1 李子坪林場錫多金屬礦區(qū)坑道基本情況一覽表

2.5 地下水充水特征

地下水充水有兩方面的水源，一是由大氣降水和降水形成的地表徑流形成滲透充水，另一方面是地下水涌出使礦坑充水。

該區(qū)地處云南省東南部濕潤地區(qū)，年降水量大，大氣降水對(duì)地下水的影響大；而根據(jù)鉆孔簡易水文觀測(cè)及終孔穩(wěn)定水位的觀測(cè)，鉆孔內(nèi)穩(wěn)定水位多為潛水水位，位于基巖強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)，個(gè)別鉆孔終孔穩(wěn)定水位受以往坑道等探礦工程影響較深，可見礦體賦存深度范圍內(nèi)無穩(wěn)定地下水，礦體頂板為良好的隔水層，地下水為礦床的主要要充水來源，大氣降水為地下充水的次要來源，不具威脅，且礦區(qū)地形有利于大氣降水迅速排泄，因此大氣降水對(duì)礦床的影響可忽略不計(jì)。

圖2 含水層示意圖

礦區(qū)內(nèi)民硐資料為實(shí)測(cè)，可信度高，具有代表性，因此參考相鄰礦區(qū)礦坑涌水量的計(jì)算方法，采用水文地質(zhì)比擬法對(duì)礦坑涌水量進(jìn)行估算。

表2 李子坪礦區(qū)大竹山礦段主要坑道涌水量一覽表

四坑道涌水量平均值為174.65 m3/d，其影響半徑平均為196.58 m，礦床最低標(biāo)高1 362.90 m。采用以下公式進(jìn)行涌水量計(jì)算：

式中：Q為設(shè)計(jì)礦坑涌水量，m3/d；Q0為現(xiàn)有礦坑涌水量，m3/d；F為設(shè)計(jì)開采面積，m2；F0為現(xiàn)有礦坑影響面積，m2；s為水位降深，m；s0為現(xiàn)有坑道水位降，m。

經(jīng)計(jì)算，礦床底板標(biāo)高為1 362.90 m時(shí)，其一般值為Q=2 473.07 m3/d，最大值為Q=3 762.01 m3/d。

由表2及計(jì)算結(jié)果可知，礦坑涌水量受大氣降水直接影響，與影響面積成正比，與水位降的算術(shù)平方根成正比，說明礦區(qū)基巖裂隙發(fā)育程度低，富水性弱。

3 地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件

礦區(qū)處于獨(dú)立的水文地質(zhì)單元之補(bǔ)給區(qū)和徑流區(qū)；大氣降水形成的地表徑流是影響礦山充水的主要因素，地表分水嶺明確、補(bǔ)給區(qū)與徑流區(qū)基本一致，地下水與地表水的運(yùn)移方向一致，且受地形和地質(zhì)構(gòu)造控制。地表水由礦區(qū)內(nèi)溪流、溝渠注入較大的無名河，最終的排泄場所為紅江；礦區(qū)內(nèi)地表沒有大的天然水體和人工水體；地下水賦存于第四系松散堆積物的孔隙及基巖強(qiáng)風(fēng)化裂隙或深部構(gòu)造(裂隙)破碎帶之中，富水性弱且不均勻；區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水?dāng)嗔?。礦床為堅(jiān)硬巖層裂隙間接充水型，且礦體處在礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面以上，地下水對(duì)礦床開采無大的影響。

(1)松散層孔隙水。松散層孔隙水以大氣降水補(bǔ)給為主，其次為地表水。地下水流向與地表坡度一致，由補(bǔ)給區(qū)向山間溝谷、山前谷地徑流。地下水排泄方式主要有在地形條件適宜的地方以泉水的形式排泄，向下滲入補(bǔ)給基巖裂隙水，少量以人工抽取形式排泄。

(2)基巖裂隙水及斷層脈狀水?；鶐r裂隙水以松散孔隙水補(bǔ)給為主，次為地表水及大氣降水。地下水多沿構(gòu)造破碎帶及裂隙轉(zhuǎn)移。地下水多在有斷裂構(gòu)造導(dǎo)通的情況下，越流補(bǔ)給相鄰含水層，在地形條件適宜的地方以泉水的形式補(bǔ)給地表水，少量以人工抽取形式排泄。

4 結(jié)論

李子坪林場礦區(qū)地處北回歸線以南，屬中亞熱帶高原季風(fēng)氣候，降水量充沛，地表水系較發(fā)育，大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源，根據(jù)地下水的形成、賦存條件和水文地質(zhì)特征，可將地下水分為松散層孔隙水、基巖裂隙水與斷層脈狀水。

礦區(qū)內(nèi)的變質(zhì)巖地層是優(yōu)質(zhì)的隔水層，富水性弱，且隨著深度的增加，富水性逐漸減弱。

李子坪林場礦區(qū)變質(zhì)巖地層，是區(qū)域內(nèi)較特殊的一個(gè)巖層，礦區(qū)地勢(shì)較高，其周圍被灰?guī)r等沉積巖包圍，形成了特有的獨(dú)立水文地質(zhì)單元，松散層孔隙水與基巖裂隙水之間，通過斷裂構(gòu)造形成的導(dǎo)水通道發(fā)生水力聯(lián)系，形成越流補(bǔ)給，應(yīng)加強(qiáng)變質(zhì)巖體內(nèi)斷層破碎帶的導(dǎo)水研究。