新疆巴里坤小加山鉬鎢礦床水工環(huán)地質(zhì)特征對礦山開發(fā)的影響

趙云雷，金 輝，侯四周，陳曉龍，付治國

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第 一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽 471023)

(2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 許昌 461000)

0 引言

新疆哈密巴里坤縣小加山鉬鎢礦床地理位置位于哈密市巴里坤縣西北35 km(圖1)，礦床的發(fā)現(xiàn)和探明是河南省對口援疆城市—哈密市多金屬礦產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重要突破;在未來礦山開發(fā)過程中，應(yīng)注意鉬鎢互為共生礦產(chǎn)，地表甚至淺部鎢礦為露采，深部鉬礦為坑采;基于吐哈盆地年降水量極少，礦山開發(fā)坑道涌水量可忽略;巖石工程地質(zhì)條件由于斷裂構(gòu)造不發(fā)育屬簡單型［1］;環(huán)境條件:泥石流、自然災(zāi)害或其他災(zāi)害稀少，對礦床開采均無大的影響。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域成礦地質(zhì)條件簡述

1.1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 交通位置圖

該區(qū)地層分區(qū)屬天山—興安區(qū)北天山分區(qū)博格達(dá)山小區(qū)，出露地層主要為泥盆系，石炭系和第四系，二疊系、侏羅系和第三系零星出露。地層整體走向呈近東西向，局部受構(gòu)造影響呈北東向。內(nèi)生金屬礦產(chǎn)多分布于泥盆系和石炭系中。

區(qū)域構(gòu)造主要為哈爾里克復(fù)背斜，南部少許屬哈密拗陷，褶皺和斷裂均較發(fā)育，主要構(gòu)造線方向以東西向為主，次為北東向和北西向。自華力西早期至晚期［2］，在區(qū)域上形成了一系列褶皺，與礦區(qū)有關(guān)的主要為大加山向斜，小加山背斜。

斷裂構(gòu)造主要有近東西向和北東向兩組。近東西向斷裂為早期斷裂，斷裂規(guī)模大，長達(dá)幾十千米，寬幾十至上百米為大區(qū)域花崗巖基的控巖構(gòu)造，實質(zhì)上也是區(qū)內(nèi)的間接控礦構(gòu)造。北東向斷裂多為平移斷層，分布于大加山西部，切斷地層及近東西向斷裂，斷距5～8 km，該組斷裂不具控巖控礦意義［3］。

巖漿活動華力西期最為強(qiáng)烈，以噴出巖為主，侵入巖次之?？煞譃樵纭⒅?、晚3 期，噴出活動形成了區(qū)內(nèi)廣泛分布的火山巖，主要巖性為不同成分的酸—基性熔巖。尚有次火山巖及各種脈巖類。

2 礦區(qū)及礦體地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)地層為泥盆系中統(tǒng)大南湖組第二亞組，為礦床的主要賦礦地層。地層總體走向北西西，北東傾，傾角20°～50°。主要巖性為灰綠色凝灰質(zhì)粉砂巖，凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖及玄武巖、安山巖。地層總體呈單斜產(chǎn)出，無褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造呈北東向，傾角較陡，一般在60°～85°之間。

區(qū)內(nèi)與構(gòu)造有關(guān)的次級裂隙和節(jié)理發(fā)育，具多期性的特征，構(gòu)造活動形成的斷裂帶和次級裂隙［4］，為后期礦液的充填形成了有利的空間。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈。泥盆紀(jì)巖漿噴發(fā)在區(qū)內(nèi)形成了中～基性火山巖。華力西晚期侵入巖在區(qū)內(nèi)較為發(fā)育，主要為斑狀鈉長花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖［5］。該期花崗巖為區(qū)內(nèi)鎢鉬礦床的形成提供了熱源和礦源。

2.2 礦體地質(zhì)

鎢鉬礦體的總體特征為:區(qū)內(nèi)鎢鉬礦體共同賦存于石英脈帶中，鎢鉬礦分布不均勻，兩者屬同期不同階段成礦［6］，在空間上分帶明顯，有上鎢下鉬，鎢鉬“兩層樓”的宏觀規(guī)律。地表只有鎢礦出露，鎢礦體已受中度剝蝕，地表礦體厚度大且品位高，向深部變薄，品位變低;鉬礦體為完全隱伏，位于鎢礦體下部，在垂深300 m 左右開始出現(xiàn)，300 m 以淺只在局部石英脈中見礦化，在深部石英脈密集段厚度變大。鎢礦和鉬礦之間局部有粘連，但多數(shù)出現(xiàn)貧礦或無礦段。

3 礦床開采技術(shù)條件

礦區(qū)屬于荒漠戈壁邊部地貌景觀，大加山、小加山地區(qū)為孤立山系，海拔多在1 900～2 030 m 之間，相對高差130 m 左右，地形起伏變化不大，屬中～低山區(qū)。礦區(qū)最高點位于南部邊緣，標(biāo)高2 035.9 m，最低處位于東北部第四系地洼處，標(biāo)高1 936 m。區(qū)內(nèi)地貌主要為構(gòu)造剝蝕類型，沖溝不發(fā)育。

礦區(qū)內(nèi)地層主要由泥盆系中統(tǒng)大南湖組的粉砂巖、凝灰?guī)r及安山巖等組成，次為玄武巖。華力西中期的花崗巖。山坡較陡，坡角多在45°～55°之間，溝谷多呈“V”或“S”字形，利于大氣降水的自然排泄。

3.1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

3.1.1 地表水特征

礦區(qū)地表無常年性河流，局部地勢凹地可見有零星的小水灘分布，供當(dāng)?shù)啬撩穹拍溜嬘谩Ｓ昙緯r，礦區(qū)內(nèi)可見有流淌的細(xì)小溪流。

3.1.2 含、隔水巖層(組)

3.1.2.1 第四系(Q)孔隙水含水層

主要分布在礦區(qū)北部邊緣及中南部地洼、溝谷處，呈帶狀或狹長的條帶狀展布。巖性主要由第四系上更新統(tǒng)的殘坡積物及沖、洪積物組成，巖性多為礫石、粉砂質(zhì)亞粘土及基巖風(fēng)化碎屑物、少量的細(xì)砂層等，礫石直徑多在0.3～0.5 cm 之間，大者可達(dá)2～5 cm，其成分主要為凝灰質(zhì)砂巖及花崗巖。

本次鉆孔揭露厚度2.00～6.10 m。巖層富水性較弱，豐水季節(jié)可在局部地洼處見到孔隙潛水。

3.1.2.2 基巖風(fēng)化層裂隙含水層

基巖風(fēng)化深度一般1.5～12 m，風(fēng)化程度由淺部至深部逐漸降低，具弱富水性，雨季時可形成裂隙上層滯水。

3.1.2.3 泥盆系(D)砂巖裂隙水含水層

礦區(qū)內(nèi)分布廣泛，巖性主要為凝灰質(zhì)粗砂巖。深部凝灰質(zhì)粗砂巖裂隙發(fā)育段可構(gòu)成相對含水層。巖心裂隙率一般5～8 條/m，多屬閉合裂隙。構(gòu)造破碎帶處為張性裂隙，含脈狀弱裂隙水。該層可視為相對含水層。

3.1.3 隔水層

礦區(qū)內(nèi)隔水巖層主要由泥盆系大南湖組凝灰?guī)r、安山巖及輝綠巖組成。

凝灰?guī)r平均厚度192.05 m，單層最大厚度532.20 m。裂隙密度4～5 條/m，多被石英脈或方解石脈充填，屬閉合裂隙，淺部多屬張性裂隙，含弱脈狀裂隙水。富水性極弱且不均勻，可視為相對隔水巖組。

輝綠巖在礦區(qū)較穩(wěn)定，鉆孔揭露厚度2.18～38.45 m，平均厚14.29 m。巖體完整，裂隙多呈閉合狀，含水性極弱，可視為隔水巖層［7］。

安山巖和花崗巖分布在礦區(qū)的南部，經(jīng)鉆孔揭露，安山巖厚度7.0 m，閃長巖厚度1.41 m。巖石致密、堅硬，巖體完整，為隔水巖層。

3.1.4 充水因素分析

3.1.4.1 地表水對礦床充水的影響

礦區(qū)地表水體不發(fā)育，僅在礦區(qū)地洼處見有少量地表水體分布。雨季，大氣降水匯集于地勢較低處形成小溪流，一部分通過巖石裂隙補(bǔ)給地下，一部分以泉或蒸發(fā)的形式進(jìn)行排泄。地下水的富水性受季節(jié)影響較大。礦體圍巖為透水性較弱巖組。未來開采進(jìn)入雨季時，應(yīng)注意地表水對礦床充水的影響。

3.1.4.2 構(gòu)造破碎帶對礦床充水的影響

地表斷裂構(gòu)造帶多呈北東向，傾角75°～85°，寬5～20 m 不等，多為張性斷裂。構(gòu)造帶內(nèi)巖石破碎強(qiáng)烈，多被凝灰質(zhì)碎裂巖、石英脈及花崗巖脈充填。雨季，一部分大氣降水可沿斷裂滲入地下。

礦區(qū)施工的鉆孔較分散，僅有兩個鉆孔穿見構(gòu)造破碎帶，破碎帶埋深79.35～96.60 m，寬度3.75～5.10 m，為壓扭性斷裂。破碎帶成分主要為碎裂凝灰?guī)r(或凝灰質(zhì)砂巖)及石英脈，巖石擠壓、破碎現(xiàn)象明顯，局部可見滑面及斷層泥。該處輕微漏水，漏失量2.5 m3/時，未來礦床開采時，在豐水季節(jié)注意斷裂破碎帶向坑道涌水現(xiàn)象。

3.2 工程地質(zhì)

礦區(qū)地層總體為一向北東緩傾斜的單斜巖層，走向北西西，傾向南東，傾角多在30°～45°之間。礦體主要賦存于泥盆系中統(tǒng)大南湖組的凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)(粉)砂巖及凝灰質(zhì)角礫巖的石英脈中。石英脈越集中地段，其礦體越富集［8］。

3.2.1 巖石工程地質(zhì)特征

礦區(qū)工程地質(zhì)巖組較單一，主要為灰綠色或淺灰色的凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖及少量的第四系。南部邊緣見有安山巖、花崗巖及少量的玄武巖分布，輝綠巖脈呈條帶狀和透鏡狀零星分布在礦區(qū)的北部和西部。

堅硬巖組:主要為泥盆系中統(tǒng)大南湖組厚層的(復(fù)屑、硅化)凝灰?guī)r(或凝灰質(zhì)粉砂巖)。巖心多呈長柱狀、短柱狀，局部少量碎塊狀。RQD 多在85%～95%之間，巖石堅硬，抗壓強(qiáng)度大于60 MPa。

軟弱～半堅硬巖組:為泥盆系中統(tǒng)大南湖組中的構(gòu)造角礫巖(斷層破碎帶)及輝綠巖。巖心多呈扁柱狀、塊狀，少量碎塊狀，RQD 在45%～60%之間，裂隙多被鈣、泥質(zhì)所膠結(jié)。巖石抗壓強(qiáng)度30～60 MPa。

松散巖組:多分布在礦區(qū)的山坡、地洼及溝谷處，多為基巖砂質(zhì)風(fēng)化碎屑物及第四系風(fēng)成殘坡積物。巖性主要為礫石質(zhì)的亞砂土、少量沖積的砂礫石。結(jié)構(gòu)松散。屬松散巖組類。

鉆孔穿見厚度2.00～6.10 m，RQD=0，易發(fā)生掉塊、坍塌現(xiàn)象，在鉆進(jìn)該地層時，均下有套管。

3.2.2 礦體及其頂、底板巖石工程地質(zhì)特征

礦體多賦存于凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)粉砂巖的石英脈裂隙中，多呈細(xì)脈狀、浸染狀或薄膜狀產(chǎn)出，礦體厚度6.94～23.95 m。礦體的規(guī)模、富集規(guī)律與石英脈的產(chǎn)出狀態(tài)和密集程度呈正相關(guān)關(guān)系。近礦圍巖蝕變主要為硅化、黃鐵礦化及碳酸鹽化。屬堅硬～極堅硬巖石類［9］。

當(dāng)凝灰?guī)r不含石英脈或不賦存鉬礦時，即可成為礦體的圍巖和頂、底板。

3.2.3 工程地質(zhì)條件劃分

目前，人們在數(shù)量表征研究上基本能夠達(dá)成共識，近似表征不依賴言語，與空間注意參與有關(guān)，言語僅僅參與抽象數(shù)字符號的輸出。這就可以解釋，當(dāng)呈現(xiàn)數(shù)量超過5時，巴西亞馬遜Piraha和Munduruku部落只能用“一些”或“許多”等模糊數(shù)量詞匯來表述，因為他們沒有抽象數(shù)字概念〔25〕?？臻g數(shù)字網(wǎng)絡(luò)模型詳細(xì)地模擬空間數(shù)字線加工的神經(jīng)機(jī)制，強(qiáng)調(diào)數(shù)字加工的空間特性。但是，目前尚缺乏來自腦損傷或神經(jīng)科學(xué)上的直接證據(jù)支持ESpaN兩維數(shù)量空間假說。

礦床地層較單一，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，無軟弱夾層的存在。巖石整體堅硬，抗壓強(qiáng)度穩(wěn)固性好。按照《GB12719—91(礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范)》勘探類型的劃分，礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為塊狀巖類簡單型。

3.3 環(huán)境地質(zhì)

3.3.1 自然地質(zhì)災(zāi)害

據(jù)本區(qū)及附近資料記載，近年來未出現(xiàn)過洪澇災(zāi)害，亦未發(fā)生過泥石流、塌陷、滑坡等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，也與大氣降水關(guān)系密切。中低山系沖溝不發(fā)育，但總體上地形尚有利于大氣降雨的自然排泄。

未來礦山在開采過程中，只要注意對剝離物及采坑(硐)廢石的合理放置;閉坑后，及時對采坑(硐)進(jìn)行回填、壓實，不會發(fā)生次生地質(zhì)災(zāi)害。

3.3.2 地 震

據(jù)鄰近礦區(qū)和哈密地區(qū)地震歷史資料，本區(qū)地震烈度為Ⅶ度區(qū)。

3.3.3 勘查區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)

勘查區(qū)內(nèi)有零星分布的哈薩克牧民，多隨季節(jié)而遷移。區(qū)域內(nèi)多見有黃羊、馬鹿等一級保護(hù)動物。

距礦區(qū)東約6.5 km 處，有一規(guī)模中等正在運(yùn)作的化工廠，其排放的煙塵對勘查區(qū)內(nèi)空氣質(zhì)量有一定影響。

4 結(jié)語

我國礦產(chǎn)地質(zhì)工作者在天山山脈東段覺羅塔格大型構(gòu)造成礦帶［10］已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和探明的鉬鎢鉛鋅銅多金屬礦床多達(dá)幾十個;為在干旱荒漠景觀和戈壁地區(qū)的找礦實踐提供了經(jīng)驗;小加山鉬鎢礦床與上述諸多金屬礦床的礦山開發(fā)有一個共同特征，全年降水量極為稀少，有的地方全年降水量幾乎為零，地表植被極不發(fā)育，開采技術(shù)條件為簡單型，對礦床開采均無大的影響。

［1］何偉民.礦山常見地質(zhì)災(zāi)害類型及治理對策［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2014，25(2):30-34.

［2］呂偉慶，劉建軍，吳 飛，等.欒川老定溝鉬礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志［J］.中國鉬業(yè)，2014，38(3):32-36.

［3］張青宇，沈軍輝，陳汶志.三峽庫區(qū)某變傾角順層滑坡形成演化過程及其穩(wěn)定性［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2014，25(1):94-97.

［4］魏振偉，王永麗，張鈞直，等.內(nèi)蒙古興和縣曹四夭超大型鉬礦床物質(zhì)組成及選礦新工藝研究［J］.中國鉬業(yè)，2014，38(3):18-27.

［5］王令全，靳擁護(hù)，黃培明，等.河南嵩縣魚池嶺鉬礦床成礦特征及找礦遠(yuǎn)景［J］.中國鉬業(yè)，2014，38(5):7-17.

［6］饒振賓，蔡嗣經(jīng).伊春—延壽構(gòu)造帶斑巖型鉬礦礦床成因及地質(zhì)特征［J］.中國鉬業(yè)，2014，38(5):18-24.

［7］徐慶華.黑龍江爭光金礦水文地質(zhì)特征淺析［J］.地質(zhì)找礦論叢，2014，29(2):299-304.

［8］彭松民，崔蓓蕾，張 坤，等.東秦嶺竹園溝鉬礦床次生暈異常特征及其找礦意義［J］.中國鉬業(yè)，2014，38(2):11-15.

［9］唐亞明，薛強(qiáng)，畢俊擘，等.陜北黃土崩塌災(zāi)害風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建［J］.地質(zhì)通報，2012，31(6):979-988.

［10］楊志強(qiáng)，李占明，李俊芳，等.新疆東戈壁鉬礦床地質(zhì)特征和成礦熱液作用階段劃分及礦物生成順序研究［J］.中國鉬業(yè)，2014，38(2):16-24.