湖南省常寧市水口山礦田水文地質(zhì)構(gòu)架分析

李 培

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二一七隊，湖南 衡陽 421000）

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

礦田內(nèi)出露地層自古生界上泥盆統(tǒng)至新生界第四系，沉積總厚度達3000多米。上泥盆統(tǒng)錫礦山組至中生界三疊系大冶群由一套上千米厚的淺海相碳酸鹽巖夾濱海相含煤砂頁巖組成，呈北北東向展布于礦田南部，中生界侏羅系高家田組、白堊系下統(tǒng)東井組地層，為陸相碎屑巖建造，厚度愈千米，呈東西向展布于礦田北部，新生界第四系為近代沖積層，主要由蠕蟲狀亞粘土和砂礫組成，厚幾米至數(shù)十米，沿湘江和舂陵水近代河床及山谷洼地分布[1]。

1.2 構(gòu)造

水口山礦田處于南嶺成礦帶中部，邵陽一郴州北西向深斷裂帶北側(cè)，株洲—江永北東向深斷裂與耒陽—臨武南北向構(gòu)造帶交匯部位，上地幔隆起區(qū)（衡陽斷陷盆地）南緣。

印支—燕山早、中期構(gòu)造在本礦田表現(xiàn)明顯。由于受印支運動東西向區(qū)域應力擠壓作用，使礦田自泥盆—三疊系地層形成一系列大小不一的褶皺和與褶皺相配套的斷裂，稱為南北向褶斷束。燕山晚期則繼承、發(fā)展了印支—燕山早、中期構(gòu)造，使早期產(chǎn)生的褶皺進一步倒轉(zhuǎn)，同時形成規(guī)模較大的疊瓦式雙層結(jié)構(gòu)推覆斷層[2]。

礦田內(nèi)由三個較大一級褶皺，構(gòu)成基本構(gòu)造骨架，自西而東有：迴水灣—大市背斜、鹽湖復式向斜、西嶺—茶盤塘背斜。印支期在東西向水平側(cè)壓應力作用下，在區(qū)域及礦田內(nèi)形成近南北向倒轉(zhuǎn)褶皺同時，沿著單個背斜倒轉(zhuǎn)翼部或軸部產(chǎn)生與褶皺平行的斷裂帶，燕山早期構(gòu)造運動加劇了前期形成的褶皺與斷裂，進而形成規(guī)模大的推覆斷裂（帶）構(gòu)造。區(qū)內(nèi)大型推覆斷裂有：蓬塘—石頭排（F17）推覆斷層、石坳嶺—康家灣（F22）推覆斷層，獅子嶺—新盟山（F20）推覆斷層，書堂山—大漁灣（F203）推覆斷層。除上述主要推覆斷裂外，尚有與上述褶皺或斷層有生成聯(lián)系的北西向、北東向、東西向次級斷層。

1.3 巖漿巖

礦田中復雜的構(gòu)造系統(tǒng)不僅控制了區(qū)內(nèi)巖漿活動和巖帶的分布，而且控制著礦田內(nèi)眾多金屬礦床的定位。

礦田巖漿活動主要受北東向衡東—水口山—江永深斷裂控制，深源巖漿沿東西向羊角塘—五峰仙殼斷層，南北向水口山—香花嶺基底斷層以及北東向水口山—江永深斷層交叉控制的深部通道上升，而導入礦田。在礦田蓋層的雙層結(jié)構(gòu)推覆構(gòu)造帶及次級倒轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造中，形成燕山中、晚期淺成—超淺成—次火山—火山巖的深源(Ⅰ)型巖漿系列。

2 礦田水文地質(zhì)

2.1 氣象水文

本區(qū)屬溫暖潮濕氣候帶。春夏多雨潮濕，盛夏炎熱，冬季溫和，霜凍期短。據(jù)水口山鉛鋅礦氣象站和常寧縣氣象站1967年至1990年氣象觀測資料：區(qū)內(nèi)多年年平均氣溫為15℃～19℃，最高氣溫為40.5℃（1983年7月），最低氣溫為負5℃（1982年12月）；年總降雨量為902mm～1812.2mm，多年平均降雨量為1342.92mm，多年年總水面蒸發(fā)量為1017.5mm～1491.7mm。

區(qū)域地表水發(fā)育。湘江為區(qū)域內(nèi)最大的地表水體，自西向東從礦田北部流過；舂陵水為湘江的一級支流，在礦田東部自南向北注入湘江；礦田西側(cè)的曾家溪與礦區(qū)東部的康家溪為湘江的次一級支流，分別自南而北流經(jīng)礦田西部與礦田東部，于康家灣礦區(qū)北部的獅子腦頭合流后注入湘江[3]。

2.2 地下水控水因素

礦田地下水同時受地層（巖性）、構(gòu)造及巖漿活動的控制，礦田地下水目前的分布格局是各種控水因素共同作用的結(jié)果。

2.2.1 地層（巖性）的控水作用

地層是礦田地下水富集的基本條件。礦田地層自泥盆系至第四系發(fā)育齊全，但從礦田地下水富集層位的巖性看，含水巖層主要有：

（1）可溶的碳酸鹽巖類巖層，含巖溶裂隙水或裂隙巖溶水。

（2）因構(gòu)造和火成活動而形成的破碎帶，包括接觸破碎帶、層間破碎帶及斷層破碎帶，含裂隙水。

（3）沿河發(fā)育的第四系松散層，含孔隙水。

其它巖層只是局部含風化裂隙水，富水性差，可視為隔水層或相對隔水層[4]。

2.2.2 構(gòu)造的控水作用

礦田構(gòu)造復雜，褶皺、斷裂發(fā)育。褶皺構(gòu)造控制著礦田地下水的基本單元，斷裂及巖漿活動導致了礦田地下水的復雜化。

背斜為礦田主要含水構(gòu)造。礦田主要地下水單元大都受到相應背斜構(gòu)造的控制，這是因為礦田主要可溶性碳酸鹽巖類巖層大多深埋地下而構(gòu)成背斜核，形成背斜的東西向擠壓作用使得沿背斜軸部引張裂隙發(fā)育，為地表水的滲入提供了通道。地表水的滲入及地下水的富集促進了可溶巖的溶蝕，從而導致了礦田背斜構(gòu)造多富含巖溶裂隙水；礦田北部的向斜構(gòu)造或向斜的北端，核部多為隔水的砂頁巖地層，而且厚度一般較大。形成向斜的擠壓作用所產(chǎn)生的斷裂結(jié)構(gòu)面多為壓性和壓扭性，即使存在部分張性結(jié)構(gòu)面，也因長期風化作用而被炭、泥質(zhì)物所充填，不利于地表水滲入和地下水的富集，更無巖溶可言，所以礦田北部向斜構(gòu)造或向斜北端一般都不含水。部分向斜在南部，其核部由三疊系下統(tǒng)大冶群（T1d）組成，因而在南部具弱含水性，如四坵田倒轉(zhuǎn)向斜及馬頸口倒轉(zhuǎn)向斜的南端。

表1 礦田地層含水特征綜合表

強烈的擠壓作用在形成一系列褶皺構(gòu)造的同時亦留下了一系列力學性質(zhì)各不相同的斷裂構(gòu)造。斷層位移時的牽引作用常形成規(guī)模較大的斷層破碎帶以及一系列與主干斷層斜交的派生構(gòu)造，這些斷裂構(gòu)造（包括斷層破碎帶及其派生構(gòu)造）的控水作用與本身的力學性質(zhì)及斷裂所切割的巖性有關，一般規(guī)律是：張性、張扭性斷層在切割剛性、可溶性巖層時往往形成規(guī)模較大的斷層破碎帶，沿斷層破碎帶巖溶裂隙發(fā)育，含（導）水性較好（如F3）；壓性、壓扭性斷層在切割砂頁巖、泥巖等柔性巖石時含（導）水性差或不含（導）水。斷裂構(gòu)造的控水作用還體現(xiàn)在由于斷層的切割位移將不同含水體溝通、復合方面，一種情況是由于斷層的切割位移而使得一個含水體一分為二，彼此失去水力聯(lián)系；另一種情況是由于斷層的溝通而使得不同的含水體發(fā)生水力聯(lián)系，如康家灣礦區(qū)下部含水層北端因斷層切割而尖滅，F(xiàn)14在深部溝通了西部地下水與鴨公塘下部含水層。

2.2.3 巖體的水文地質(zhì)特征

水口山礦田共有大小巖體73個，總面積約4.5km2。巖體主要沿背斜軸侵入，呈巖盤和蘑菇狀產(chǎn)出。其次為沿倒轉(zhuǎn)向斜軸侵入，呈巖脈產(chǎn)出。巖體本身為區(qū)域良好的隔水體，但其接觸破碎帶往往具有較好的富水性。如4號巖體阻止了龍王泉地下水進入老鴨巢礦坑，3號巖體接觸破碎含水帶為鴨公塘下部含水層的主要組成部分。

2.3 水力聯(lián)系

經(jīng)勘探、試驗及礦床疏干證實：礦田淺部蓋層水之間無水力聯(lián)系，在天然條件下淺部蓋層水與褶皺構(gòu)造水之間也無水力聯(lián)系。如康家灣深部地下水目前已疏干到-280m標高以下，上部的紅層含水層基本還保持著原始靜止水位，沒有受到深部疏干的影響。

各褶皺構(gòu)造水單元之間的關系為：受礦田一級褶皺構(gòu)造—新盟山倒轉(zhuǎn)背斜控制的東部地下水與礦田中部受鹽湖復式向斜次級褶皺控制的各地下水單元及受大市倒轉(zhuǎn)背斜控制的礦田西部地下水之間無水力聯(lián)系；礦田西部地下水與中部鴨公塘下部含水層之間由于斷層的溝通而具有水力聯(lián)系，為鴨公塘下部含水層的主要補給源；中部各次級水文地質(zhì)單元之間無明顯的水力聯(lián)系。

3 礦田地下水水構(gòu)架

礦田地下水主要是賦存在可溶的碳酸鹽類巖石中，除沿河發(fā)育的第四系孔隙性含水層外，其它地下水按含水層的控水條件可劃分為不受礦田褶皺構(gòu)造控制的淺部蓋層水及受褶皺構(gòu)造控制的褶皺構(gòu)造水。

3.1 淺部蓋層水

淺部蓋層水主要賦存于沿河發(fā)育的河流沖積層及覆蓋于礦田褶皺構(gòu)造之上的白堊系下統(tǒng)東井組中段（K1d）和礦田東北部侏羅系下統(tǒng)高家田組（J1g）地層中。

（1）第四系松散巖類孔隙水：主要賦存于湘江和舂陵水發(fā)育第的河流沖積層中，接受河水補給，含水豐富，與礦田充水無關。

（2）碎屑巖裂隙水：主要賦存與白堊西東井組（K1d）砂巖中，其次是賦存于侏羅系高家田組（J1g）長石石英砂巖中，接受大氣降水滲入補給，富水性中弱。賦存與白堊西東井組（K1d）砂巖中的碎屑巖裂隙水與礦田充水無關；賦存于侏羅系高家田組（J1g）長石石英砂巖中碎屑巖水垂直補給康家灣礦坑。

（3）碳酸鹽巖巖溶水：主要賦存于二疊系棲霞組（P1q）和壺天群（C2+3）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r中，其次賦存于白堊西東井組（K1d）砂礫巖中，富水性中—強，為礦田直接充水含水層。

3.2 褶皺構(gòu)造水

礦田褶皺構(gòu)造水同時受巖性和構(gòu)造兩大因素控制，但從各水文地質(zhì)單元的分布情況看，主要還是受褶皺構(gòu)造，特別是礦田倒轉(zhuǎn)背斜的控制，宏觀輪廓清楚，主要為三個地下水單元。

（1）礦田東部地下水單元：含水層分布于礦田東部，受區(qū)域一級褶皺構(gòu)造——新盟山倒轉(zhuǎn)背斜的控制。南部為潛水，往北轉(zhuǎn)為承壓水，含水層接受大氣降水的滲入補給，為HCO3—Ca—Mg或HCO3—Ca—Na型巖溶裂隙水。

（2）礦田中部地下水單元?？导覟车V區(qū)下部含水層（Ⅱ）：沿康家灣倒轉(zhuǎn)背斜轉(zhuǎn)折端的硅化破碎角礫巖及棲霞組(P1q)灰?guī)r頂部接觸帶發(fā)育，南北向狹長條帶狀分布。含水層，主要是接受外圍的深循環(huán)補給，同時接受東部侏羅系砂巖微弱裂隙水的垂直滲入補給，水溫36℃，含水層動流量約200m3/h，為HCO3—Ca—Mg型低礦化巖溶裂隙低溫熱水。

烏子皂地下水：發(fā)育在老鴨巢倒轉(zhuǎn)背斜北端的斷塊灰?guī)r中，含水層接受大氣降水的滲入補給，一部分以井泉的形式排泄于下竹塘等低洼處，另一部分排泄于老鴨巢礦坑，為HCO3—Ca—Mg巖溶裂隙水。

鴨公塘礦區(qū)下部含水層（Ⅱ）：含水層受鴨公塘倒轉(zhuǎn)背斜控制，可分為陡傾斜和緩傾斜兩部分。陡傾斜部分即為3號巖體（γδ3）的接觸破碎帶，緩傾斜部分為棲霞組（P1q）頂部接觸帶含水層。含水層除接受淺部蓋層水的垂直補給外，主要是接受西部地下水的補給，水質(zhì)類型為HCO3—Ca—Mg。目前含水層已疏干至-150m標高以下。

龍王泉地下水：含水層沿仙人巖倒轉(zhuǎn)背斜南北向分布，由于背斜樞紐向北下插，含水層向南揚起，南淺北深，在水口山附近含水層插到了老鴨巢背斜南端的斷塊灰?guī)r含水層之下，南部含水層出露地表，接受大氣降水補給。地下水自南向北逕流，以龍王泉為總排泄口，具強富水性，為HCO3—Ca—Mg型巖溶裂隙水。

四坵田向斜地下水：含水層賦存于四坵田向斜核部的大冶群（T1dn）灰?guī)r中，呈南北向分布，含水性中弱，接受大氣降水滲入補給，以泉的形式排泄于地表。

馬頸口向斜地下水：馬頸口向斜在南部，其向斜核由大冶群（T1dn）灰?guī)r組成。據(jù)調(diào)查，在大冶群（T1dn）灰?guī)r中存在著一個弱含水層。含水層接受大氣降水滲入補給，以泉的形式排泄于地表。

（3）礦田西部地下水單元：含水層沿礦田一級褶皺構(gòu)造—大市至廻水灣倒轉(zhuǎn)背斜發(fā)育。地下水接受大氣降水及地表水的補給，由南向北逕流，一部分以泉的形式排泄于地表，另一部分通過深部導水構(gòu)造補給鴨公塘下部含水層，富水性強，為HCO3—Ca—Mg型巖溶裂隙水。

4 結(jié)語

本文主要分析了水口山礦田地下水的控水因素及地下水構(gòu)架，礦田地下水主要受巖性和構(gòu)造兩大因素控制。礦田地下水按含水層的控水條件可劃分為不受礦田褶皺構(gòu)造控制的淺部蓋層水及受褶皺構(gòu)造控制的褶皺構(gòu)造水。

淺部蓋層水主要賦存于沿河發(fā)育的河流沖積層及覆蓋于礦田褶皺構(gòu)造之上的白堊系下統(tǒng)東井組中段（K1d）和礦田東北部侏羅系下統(tǒng)高家田組（J1g）地層中，可劃分為第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖裂隙水及碳酸鹽巖巖溶水。

褶皺構(gòu)造水可劃分為三個一級水文地質(zhì)單元，分別為礦田東部地下水單元、賦存與鹽湖復式向斜中的礦田中部地下水單元及礦田西部地下水單元，其中中部地下水單元又可劃分為康家灣礦區(qū)下部含水層（Ⅱ）、烏子皂地下水、鴨公塘礦區(qū)下部含水層（Ⅱ）、龍王泉地下水、四坵田向斜地下水、馬頸口向斜地下水等六個次級水文地質(zhì)單元。

通過本文的分析希望能夠?qū)υ谒谏降V田進行找礦勘探提供一定參考和幫助。