云南香格里拉市熱林鉛鋅礦水文地質(zhì)條件分析

李燦輝，董紹華，鄒紹丹，徐興業(yè)

(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院大理地質(zhì)礦產(chǎn)所，云南 大理 671000)

云南香格里拉市熱林鉛鋅礦通過(guò)勘查，圈定了WKT1、WKT2礦體，礦體均產(chǎn)于曲嘎寺組三段二層(T3q3-2)，碎裂狀大理巖、構(gòu)造角礫巖破碎帶中。礦區(qū)地處高海拔地區(qū)，屬深切割冰蝕高山地貌，位于水文地質(zhì)單元補(bǔ)給-徑流區(qū)，礦體控制最低標(biāo)高4058.27m，位于地下水位及當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面3842m以上，地形有利于礦坑自然排水，地下水對(duì)礦坑無(wú)充水影響，地表水沿巖溶裂隙通道垂直入滲，對(duì)礦坑有一定的充水影響，開采方式選擇適宜平硐開采。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組(T3q)及第四系(Q)，曲嘎寺組在區(qū)域上可劃分為三個(gè)巖性段，本區(qū)僅出現(xiàn)第三段，可細(xì)劃分成三個(gè)巖性層。現(xiàn)由老到新分述如下：

(1)上三疊統(tǒng)曲嘎寺組三段一層(T3q3-1)：深灰色～黑色泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖夾變質(zhì)砂巖，板巖中普遍含自形立方體狀黃鐵礦。與下伏地層呈整合接觸。

(2)上三疊統(tǒng)曲嘎寺組三段二層(T3q3-2)：是礦區(qū)主要含礦地層。底部為深灰色極薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r，向上迅速過(guò)渡為深灰色薄層夾中層狀方解石大理巖、大理巖化含泥質(zhì)灰?guī)r，局部夾薄層狀白云石大理巖。

(3)上三疊統(tǒng)曲嘎寺組三段三層(T3q3-3)：為深灰色泥質(zhì)板巖夾粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖，板巖中稀疏嵌布自形立方體狀粗粒晶～巨粒晶狀黃鐵礦。

(4)第四系(Q)：零星分布于坡麓、溝谷地帶，均為松散堆積物。按成因主要分為冰磧物及沖洪湖積物兩種類型。

冰磧物：分布于礦區(qū)北西部，主要沿坡折線呈扇形分布。由巖體經(jīng)受物理-化學(xué)風(fēng)化崩解后，失衡墜落混雜堆積而成。巖性和厚度因地而異，主要有英安斑巖、次有少量深灰色粉砂質(zhì)板巖，厚約0～30m。

沖洪積物：分布于登空措周圍。局部沿溝谷地帶堆積。平面多呈等軸狀。沖洪積物由礫、砂、粘土和少量腐植質(zhì)等松散堆積，礫石和砂質(zhì)成份主要有英安斑巖、粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖、泥質(zhì)板巖，厚度因約為0～50m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造方向一致，均呈北西向展布。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育F1斷層，控制了礦區(qū)鉛鋅礦體的產(chǎn)出。

F1斷層：呈北西走向大致沿沃迪措—迪隆(牛場(chǎng))一帶展布。主要發(fā)育于英安斑巖體(ζπ16)和曲嘎寺組三段(T3q3)地層中，斷層產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀基本一致，具層間斷層特征。主斷層面在走向上和傾向上均呈舒緩波狀彎曲，總體傾向南西210°～244°，傾角70°～88°，沿?cái)嗔褞Оl(fā)育有寬40m～60m不等的構(gòu)造破碎帶，根據(jù)構(gòu)造破碎帶規(guī)模、展布空間、巖石組成及其蝕變等特征綜合分析，顯示先張后壓扭的復(fù)合斷層性質(zhì)，為一壓扭性斷層。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，喜馬拉雅山早期形成的淺成侵入英安斑巖(ζπ16)廣布分布于礦區(qū)，平面形態(tài)呈北西向不規(guī)則條帶，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，巖相分帶不明顯。英安斑巖具中粒斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具微細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石斑晶成份主要為斜長(zhǎng)石(20%)、少量鉀長(zhǎng)石、黑云母，基質(zhì)成份為斜長(zhǎng)石(42%)、石英(20%)、黑云母(4%)、絹云母(5%)、方解石(5%)。巖石蝕變較弱，僅見碳酸鹽化、綠泥石化、局部硅化。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1 地形地貌、氣象及地表水體特征

本區(qū)位于青藏雪域高原南緣部分，滇西北橫斷山脈北東部，屬高山峽谷區(qū)，地勢(shì)總體較高，海拔2700m～5004m，屬深切割構(gòu)造侵蝕、冰蝕高山地貌。礦區(qū)位于水文地質(zhì)單元補(bǔ)給-徑流區(qū)，海拔3842m～4761m，礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面位于礦區(qū)東側(cè)的沃迪措湖面(3842m)。地勢(shì)大體上西高東低、北高南低。

本區(qū)屬亞熱帶高山季風(fēng)氣候，海拔高，氣候寒冷，年平均氣溫4℃，最高氣溫25.4℃，最低-27.4℃，雨季(6月～10月)降水量占全年降水量的87%；11月至次年5月為積雪期；年平均降水量619.9mm；年均降雪量5mm～10mm。

礦區(qū)地表水系較發(fā)育，上達(dá)模河和登空永河自西向東流經(jīng)登空措，匯入沃迪措。沃迪永由北向南匯入沃迪措后再向南匯入托丟永，托丟永由西向東流至浪都村匯入浪都河，浪都河由北向南匯入由北流向南的東義河，東義河于三江口匯入金沙江，屬金沙江水系。

圖1 熱林鉛鋅礦水文地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.2 礦區(qū)含、隔水層及其特征

礦區(qū)地下水富水性受巖性、構(gòu)造控制的基礎(chǔ)上，還受地貌、氣象等多種因素影響(圖1)。

根據(jù)含水層(組)巖性、地下水賦存條件、水力性質(zhì)、特征，將礦區(qū)內(nèi)地下水劃分為4種類型：第四系松散巖類孔隙含(透)水層；碳酸鹽巖類巖溶裂隙含(透)水層；巖漿巖類裂隙含水層及變質(zhì)巖類相對(duì)隔水層。各含(隔)水層水文地質(zhì)特征如下：

(1)第四系(Q)松散巖類孔隙含(透)水層：該層主要由沖洪積層、冰磧層組成。以礫石、塊石為主，夾砂、粘土和少量腐植質(zhì)等松散堆積混合組成。地下水主要接受大氣降水、冰雪融水、少量基巖裂隙水下滲補(bǔ)給，沿孔隙通道徑流，于地勢(shì)低洼處呈散狀排泄，旱季多數(shù)泉水?dāng)嗔鳌儆谒缮r類孔隙含(透)水層，富水性隨季節(jié)變化，雨季富水性極強(qiáng)，旱季由于補(bǔ)給不足，富水性弱，透水而僅含少量固態(tài)水(凍結(jié)水)，水化學(xué)類型為HCO3-Ca+Mg型，礦化度0.039～0.128g/L。

(2)碳酸鹽巖類巖溶裂隙含(透)水層：為礦區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖主要出露于曲嗄寺組三段二層(T3q3-2)。巖性為大理巖化灰?guī)r、大理巖，為礦區(qū)主要含礦層位。該巖性在地表沿構(gòu)造帶呈透鏡狀出露于上達(dá)模河下游兩側(cè)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，多張開且傾角較陡，裂隙中無(wú)充填物。沿大理巖展布方向，地表可見串珠狀大小不一的巖溶洼地、溶洞、溶穴、溶隙等巖溶現(xiàn)象，通過(guò)及鉆孔及坑道揭露，發(fā)育多個(gè)垂向溶洞，地表巖石受大氣降水和地表水的下滲補(bǔ)給，通過(guò)這些通道補(bǔ)給深部的巖溶裂隙含水層，向深部徑流運(yùn)移，屬碳酸鹽巖巖溶裂隙含(透)水層，透水性好，富水性中等。

(3)巖漿巖類裂隙含水層：礦區(qū)出露的英安斑巖體(ξπ16)在礦區(qū)內(nèi)大范圍分布，該巖類主要含風(fēng)化裂隙水，出露泉流量一般小于0.5～1L/s，總體為弱含水層，富水性弱，水化學(xué)類型為HCO3-Ca+Mg型，礦化度0.138g/L。

(4)變質(zhì)巖類相對(duì)隔水層：為礦區(qū)出露的曲嗄寺組三段一層(T3q3-1)、三層(T3q3-3)。巖性為板巖、變質(zhì)砂巖、含礫絹云板巖。一般出露泉流量小于0.1L/s，水化學(xué)類型為HCO3-Ca+Mg型，礦化度0.258g/L，為弱含水或不含水，視為相對(duì)隔水層，對(duì)礦坑充水影響不大。

2.3 構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)發(fā)育斷層F1，控制了鉛鋅礦體的產(chǎn)出，呈北西走向縱貫整個(gè)礦區(qū)，斷裂帶主要發(fā)育于英安斑巖體(ζπ16)和曲嘎寺組三段(T3q3)地層中，具層間斷層特征。沿?cái)嗔褞Оl(fā)育有寬40m～60m不等的構(gòu)造破碎帶，破碎帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖發(fā)育，普遍具泥化，角礫巖成分主要有英安斑巖、大理巖、板巖，角礫呈棱角狀～次棱角狀，鈣質(zhì)、鐵泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較緊密。主斷層面總體傾向南西，產(chǎn)狀210°～244°，傾角70～88，沿?cái)嗔褞妓猁}巖分布區(qū)局部發(fā)育巖溶洼地和溶洞。根據(jù)對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)特征分析，認(rèn)為斷層破碎帶相對(duì)隔水，破碎帶內(nèi)的大理巖含(透)水。

2.4 探礦工程揭露水文地質(zhì)特征

2.4.1 鉆孔揭露的水文地質(zhì)特征

礦區(qū)施工的多數(shù)鉆孔遇溶洞，終孔后均為干孔，鉆孔揭露范圍內(nèi)均未揭露到地下水位。綜合礦區(qū)水文地質(zhì)特征判斷，巖溶裂隙含水層實(shí)際地下水位低于3990.553m(礦區(qū)控制最低標(biāo)高的WZK0404為干孔)以下。鉆孔揭露巖性主要為大理巖化灰?guī)r、大理巖、板巖、構(gòu)造角礫巖、局部夾英安斑巖。

礦體頂、底板圍巖為板巖：裂隙較發(fā)育，多呈閉合狀，賦水性弱，為相對(duì)隔水層。

礦體直接頂、底板的大理巖化灰?guī)r、大理巖：裂隙較發(fā)育，多呈張開狀，一般張開寬達(dá)2cm～3cm，無(wú)充填，巖溶較為發(fā)育，一般發(fā)育直徑約3cm的溶孔，個(gè)別鉆孔揭露到0.3m～6.7m左右溶洞，無(wú)充填，鉆孔施工中發(fā)生掉鉆。由于巖溶發(fā)育，該巖石存在較好的過(guò)水通道，地表巖石接受大氣降雨和地表水體的入滲補(bǔ)給，經(jīng)過(guò)這些通道補(bǔ)給下部巖溶裂隙含水巖層繼續(xù)向深部徑流，屬含(透)水層，富水性中等。

鉛鋅礦體：含礦巖性主要為構(gòu)造角礫巖，其次是大理巖，裂隙較發(fā)育，多呈張開狀，由于礦石中巖溶發(fā)育，為地下水的徑流提供了過(guò)水通道，地表巖石受大氣降雨和地表水體的入滲補(bǔ)給，經(jīng)過(guò)這些通道補(bǔ)給下部巖溶裂隙含水巖層繼續(xù)向深部徑流，為含(透)水層，富水性中等。

2.4.2 坑道揭露的水文地質(zhì)特征

礦區(qū)共施工2個(gè)坑道(WPD1、WPD2)。WPD1坑口標(biāo)高4213m，由于坑口段為下坡掘進(jìn)，故坑口無(wú)礦坑水排出，其礦坑水通過(guò)巖溶通道匯入下部的WPD2中；WPD2坑口標(biāo)高4153m，控制流量0.707～24.922L/s?？拥澜衣稁r性主要為大理巖化灰?guī)r、大理巖、板巖、構(gòu)造角礫巖、局部夾英安斑巖。

礦體頂、底板圍巖出露的板巖，坑道中揭露該層時(shí)，大多數(shù)坑道兩壁干燥，坑頂無(wú)潮濕、更無(wú)滴水現(xiàn)象。局部地段兩壁潮濕懸掛水珠，坑頂有輕微滴水現(xiàn)象，該層對(duì)地下水有一定的隔擋作用，為相對(duì)隔水層。

礦體圍巖出露的英安斑巖，坑道揭露該層時(shí)，兩壁潮濕懸掛水珠，坑頂有輕微滴水現(xiàn)象，局部坑底見有基巖裂隙水沿裂隙呈細(xì)股狀流出，流量均小于0.2L/s。為基巖裂隙含水層，富水性弱。

礦體及其直接頂、底板出露的大理巖、大理巖化灰?guī)r，節(jié)理裂隙及巖溶較為發(fā)育，裂隙多為陡直的張性裂隙，巖溶發(fā)育形態(tài)以溶隙、溶洞為主，坑道揭露該層時(shí)，坑道兩壁潮濕、滲水，局部地段坑頂密集滴水、股狀滲水，尤其是上達(dá)模河下部坑道內(nèi)滴水、滲水嚴(yán)重，大部分礦坑水流出坑口，少部分從坑底溶隙或溶洞等過(guò)水通道漏失，向深部徑流。為含(透)水層，富水性中等。

2.5 地表水對(duì)礦床充水影響

礦區(qū)主要發(fā)育上達(dá)摸河、登空永河及登空措。由于礦區(qū)地處高寒山區(qū)，6月～10月為雨季，雨量占全年雨量的87%，形成豐季；11月～5月為積雪期，冰雪覆蓋，流量劇減，河水封凍斷流，形成枯季。因此，本次主要針對(duì)豐季進(jìn)行評(píng)價(jià)。

登空永河：位于礦體南側(cè)，源頭為礦區(qū)南側(cè)分水嶺地帶，對(duì)登空措形成直接補(bǔ)給，控制流量36.16～1288.13L/s。其補(bǔ)給主要為大氣降水、冰雪融化水及上游基巖裂隙水。河床為裸露的英安斑巖，屬弱裂隙含水層，雖節(jié)理裂隙發(fā)育，但多被石英脈、泥質(zhì)充填，透水性較差，地表水入滲量小，經(jīng)野外調(diào)查及工程控制，認(rèn)為其對(duì)礦坑無(wú)直接充水影響。

上達(dá)模河：位于礦區(qū)中部，源頭為礦區(qū)西部的分水嶺部位(上達(dá)摸錯(cuò))，其補(bǔ)給主要為大氣降水、冰雪融化水及上游基巖裂隙水，控制流量37.887～797.352L/s。下游河床為松散堆積物，河床兩側(cè)出露的大理巖中節(jié)理、巖溶裂隙較發(fā)育，具有較強(qiáng)的透水性。沿河床兩側(cè)大理巖展布方向見串珠狀大小不一的巖溶漏斗、溶洞等。經(jīng)鉆孔和坑道控制，巖層中存在大量溶蝕裂隙、溶洞等過(guò)水通道。上達(dá)模河流經(jīng)礦體上部時(shí)，存在沿巖溶通道下滲補(bǔ)給地下水現(xiàn)象，對(duì)礦坑有一定的充水影響，WPD1、WPD2坑內(nèi)出水主要為該類型水，WPD2坑口控制流量0.707～24.922L/s，為礦坑主要充水水源。

登空措：位于礦區(qū)南東側(cè)，由冰川侵蝕作用形成的冰斗湖，為礦區(qū)地表水排泄點(diǎn)。經(jīng)短暫匯集后流向沃迪措。枯季，由于上游補(bǔ)給量減少，水位大幅下降，氣溫驟降使整個(gè)冰斗湖結(jié)冰。經(jīng)野外調(diào)查及現(xiàn)有工程控制，鉆孔揭露范圍內(nèi)均未見及地下水潛水面，礦區(qū)內(nèi)的巖溶裂隙含水層實(shí)際地下水位低于3990.553m以下，礦體與登空措直線距離約320m，故對(duì)礦坑無(wú)直接充水影響。

2.6 礦區(qū)地下水的補(bǔ)、徑、排特征

礦區(qū)地處水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給-徑流區(qū)，含水層類型以裂隙含水層為主，局部夾巖溶裂隙含(透)水層。地下分水嶺與地表分水嶺統(tǒng)一。沃迪措、沃迪永河床為地下水的排泄區(qū)，其它部位為地下水的補(bǔ)給-徑流區(qū)，大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給源。補(bǔ)給區(qū)位于礦區(qū)西側(cè)的一級(jí)分水嶺與次級(jí)分水嶺交匯地帶，雨季，巖溶水接受降雨及地表水補(bǔ)給后，沿巖溶裂隙通道向深部徑流，于遠(yuǎn)離礦區(qū)的低洼地帶排泄，具有地下水位埋藏深，徑流途徑長(zhǎng)，集中排泄的特點(diǎn)。各類裂隙水普遍具有就地補(bǔ)給就地排泄的特點(diǎn)，出露泉流量小于0.5L/s。地下水主要接受降雨及冰川融化水補(bǔ)給，沿風(fēng)化裂隙徑流，于溝谷適宜地段以散流的形式排泄。

2.7 礦坑涌水量預(yù)測(cè)分析

礦區(qū)地處高寒山區(qū)，根據(jù)水文地質(zhì)條件、工程揭露特征及礦坑充水因素，對(duì)礦坑涌水量預(yù)測(cè)如下：

(1)礦體控制最低標(biāo)高為4058.27m。鉆孔揭露范圍內(nèi)均未見及地下水潛水面。綜合礦區(qū)水文地質(zhì)特征判斷，礦區(qū)內(nèi)的巖溶裂隙含水層實(shí)際地下水位低于3990.553m以下。所揭露的含水層為一層以含礦巖層(以大理巖化灰?guī)r、構(gòu)造角礫巖、大理巖、少量英安斑巖為主的)頂板的板巖及礦體底板揭露的板巖作為相對(duì)隔水層為含水下限的巖溶裂隙含(透)水層，總體富水性弱-中等。

(2)礦體均位于地下水位以上，礦床充水因素主要是大氣降水、冰川融化水及地表水通過(guò)巖溶通道垂直入滲補(bǔ)給的過(guò)境水，WPD2坑口標(biāo)高4153m，坑口控制流量為0.707～24.922L/s。

(3)根據(jù)《水文地質(zhì)手冊(cè)》(第二版)及礦床充水因素、方式等特征分析，本次選擇“地下水徑流模數(shù)法”計(jì)算“單位面積涌水量”。

a.計(jì)算公式

公式中：Q為地下水徑流量(m3/a)；F為含水層分布面積(km2)

b.涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算及結(jié)果分析

公式中：Q采用礦坑豐季最大排水量24.922L/s；F為沃迪措礦段巖溶裂隙含(透)水層分布面積0.024km2，計(jì)算出豐季“單位面積最大涌水量M”為1038L/(s·Km2)。

需要說(shuō)明的是，由于礦區(qū)地處高寒山區(qū)，6月～10月為雨季，雨量占全年雨量的87%，形成豐季；根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果、礦區(qū)主要充水因素及方式、巖溶發(fā)育特征等因素，以及結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，本次所計(jì)算的涌水量為豐季“單位面積最大涌水量，枯季涌水量將急劇減小。故推薦本礦床4153m水平最大礦坑涌水量Q=24.922L/s(2153m3/d)，未來(lái)礦坑涌水量與其相差不大，可作為未來(lái)礦坑排水的依據(jù)。

3 結(jié)論

礦區(qū)位于水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給-徑流區(qū)，區(qū)內(nèi)含水層主要為第四系(Q)松散巖類孔隙含(透)水層；碳酸鹽巖類巖溶裂隙含(透)水層；巖漿巖類弱裂隙含水層，主要接受大氣降水、冰川融化水及上游地表水的下滲補(bǔ)給。礦區(qū)內(nèi)的碳酸鹽巖，節(jié)理裂隙和巖溶較發(fā)育，具強(qiáng)透水性，富水性中等，礦床以巖溶裂隙充水為主。評(píng)價(jià)礦體均位于地下水位及當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上，地下水對(duì)礦坑無(wú)充水影響，地表水沿巖溶裂隙通道入滲，對(duì)礦坑有一定的充水影響。根據(jù)以上特征，確定礦區(qū)水文地質(zhì)勘查類型為巖溶裂隙含水層充水為主的簡(jiǎn)單-中等類型。