塔吉克斯坦某金礦礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡析

李軍瑞

（廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，廣東 肇慶 526020）

該礦區(qū)位于塔吉克斯坦共和國境內(nèi)，區(qū)域上屬澤拉夫尚－阿萊伊斯結(jié)構(gòu)－層系帶澤拉夫尚－突厥斯坦振蕩帶西段中部，工作區(qū)北側(cè)為澤拉夫尚－阿萊伊區(qū)亞帶。大地構(gòu)造位置上位于區(qū)域深大斷裂澤拉夫尚斷裂與塔吉克斷裂之間。針對(duì)礦床充水的主要含水層進(jìn)行分析，確定礦床充水的主要含水層及其水文地質(zhì)參數(shù)，預(yù)測礦坑涌水量，對(duì)礦床水文地質(zhì)條件作出評(píng)價(jià)[1]。

1 區(qū)域水文地質(zhì)

1.1 地形地貌

調(diào)查區(qū)屬大起伏中高山區(qū)地貌，總體地勢(shì)為東、南部高，北部低，海拔標(biāo)高在2592.0m～4191.8m，區(qū)內(nèi)相對(duì)高差約1600m。山脈總體走向呈東西向，地形切割劇，溝谷坡降大而急，自然山坡坡度陡，一般為35°～50°，局部為懸崖峭壁。以發(fā)育“V”型谷為主，地形上有利于大氣降水的自然排泄。

詳查區(qū)總體上處于兩個(gè)水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū)，中部、南部為山嶺，北西、北東部為谷口，詳查區(qū)內(nèi)地形海拔標(biāo)高為3280m～4191.8m，區(qū)內(nèi)相對(duì)高差約955.8m，地形地勢(shì)起伏大。區(qū)內(nèi)植被較稀疏，基巖多裸露。

1.2 地表水

礦區(qū)地表水系位于澤拉夫尚河流域，澤拉夫尚河發(fā)育于礦區(qū)北側(cè)外圍，自東往西呈蛇曲狀流經(jīng)，河流水面寬一般為20m～30m，水深變化較大，流速較急，河水流量隨季節(jié)變化大，為本區(qū)的主河流水系。方達(dá)麗亞河為澤拉夫尚河的一級(jí)支流，從礦區(qū)西側(cè)外圍自南往北流經(jīng)，該河流河床落差較大，水流湍急。礦區(qū)內(nèi)的地表水系以溪溝為主，主要表現(xiàn)為庫馬爾克河溝和雅夫奇河溝。詳查礦區(qū)范圍內(nèi)無較大的河流、水庫（湖）地表水體分布，地表水為溪溝，溪溝隨季節(jié)性變化較大，屬季節(jié)性水流，旱季會(huì)出現(xiàn)斷流。

1.3 氣候

調(diào)查區(qū)氣候?qū)俅箨懶詺夂?，夏季溫?zé)岣珊?，冬季寒冷干燥。晝夜溫差?0℃～15℃之間，平均氣溫為11.5℃，極端最低氣溫-18℃。降水多集中在5月至8月，據(jù)艾尼鎮(zhèn)氣象資料年均降水量229.70mm，歷史年最大降雨量1837.50mm。本次調(diào)查期間測得一日最大降雨量為130mm，一小時(shí)最大降雨量為90mm。

1.4 地下水

根據(jù)本區(qū)區(qū)域地層巖石分布情況和含水介質(zhì)特征，本區(qū)地下水可劃分為松散巖類孔隙水、層狀巖類裂隙水、塊狀巖類裂隙水和碳酸鹽巖類溶蝕裂隙水四種類型。其含水特征如下。

1.4.1 松散巖類孔隙水

主要分布于礦區(qū)外圍的河谷地帶，礦區(qū)內(nèi)僅局部較平緩的谷地有零星分布。據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域地質(zhì)資料：含水層于河谷一帶富水性較強(qiáng)，單井涌水量大于1000m3/d，含水層巖性以冰積、沖洪積形成的礫石層、砂礫石層為主，厚度一般5m～30m不等，一般小于60m。泉流量1.80L/s～2.260L/s，富水性中等，透水性強(qiáng)。

1.4.2 層狀巖類裂隙水

含水巖組為上石炭統(tǒng)維憲階，石炭系馬爾古佐爾巖系，上瓦尚亞巖系，中瓦尚亞巖系，下瓦尚亞巖，蘭多維列階下層亞格諾布巖系，其富水性特征如下（據(jù)塔吉克水文資料）。

蘭多維列階下層，亞格諾布巖系，分布于礦區(qū)西部，巖性主要為雙云母—納長石—石英巖、鈉長石—綠泥石—云母—石英巖的頁巖，千枚巖狀的頁巖。地下水水流量10L/Min～20L/Min，地下水富水性弱。

上瓦尚亞巖系，分布于礦區(qū)北部，巖性主要為淺棕灰色和灰色石英巖，粉砂巖夾層，含硅的稀少的扁平礦體和團(tuán)塊等。地下水水流量20L/Min～50L/Min，地下水富水性弱。

石炭系馬爾古佐爾巖系（C1mr），礦區(qū)主要出露地層，分布于礦區(qū)及東、部，巖性為變質(zhì)砂巖、粉砂巖為主，局部夾少量片巖、灰?guī)r；泉流量0.014L/s～1.50L/s，富水性總體屬弱，局部為中等。

上石炭統(tǒng)維憲階分布于礦區(qū)西北部，主要巖性為安山巖、英安巖、凝灰?guī)r，有少量流紋英安巖的凝灰?guī)r，粉砂巖—泥巖的層凝灰?guī)r，石英巖和夾層、礫石、大石塊等等。地下水水流量50L/Min～100L/Min，富水性弱～中等。

1.4.3 碳酸鹽巖類溶蝕裂隙水

含水巖組為申格巖系（S1sn）、庫圖拉克巖系（S1-2kt）、下泥盆舒特巖系（D1st）、阿克巴賽巖系（Dak）和朱弗特巖（D2dz），其富水性特征如下。

申格巖系，區(qū)內(nèi)出露最古老的沉積層，位于礦區(qū)北部及南部的斷裂帶中，主要巖性為大理巖化的石灰?guī)r和白云巖，呈薄層狀，并有少量的石英砂巖和絹云母-綠泥石-石英頁巖夾層，局部夾少量的灰色、淺紫色-灰色的石英砂巖。巖溶不發(fā)育，主要以溶隙為主，泉水流量0.014L/s～0.300L/s，富水性弱。

庫圖拉克巖系，黑色的、發(fā)光的白云巖，白云巖化的石灰?guī)r，角礫狀白云巖的夾層。巖溶不甚發(fā)育，主要以溶隙為主，泉水流量0.014L/s～0.235L/s，富水性弱。

朱弗特巖層含生物碎屑灰?guī)r、硅化頁巖；阿克巴賽巖系碧石石英巖和硅化頁巖、灰?guī)r；舒塔巖系厚層石灰?guī)r。巖溶不發(fā)育，主要以溶隙為主，泉水流量0.014L/s～0.240L/s，富水性弱。

1.4.4 塊狀巖類裂隙水

含水巖組為巖漿噴出巖和巖漿侵入巖（γδπ），分布在礦區(qū)中部、外圍零星分布，出露面積小，巖性為黑云母花崗閃長巖-玢巖巖脈。淺部風(fēng)化裂隙發(fā)育，未見有泉水出露，富水性弱。

1.4.5 斷裂（層）含水性

區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，按方向大致分為北西向、北北西向兩組，區(qū)內(nèi)斷裂普遍以壓扭性為主，構(gòu)造裂隙多為閉裂隙，因此總體上富水性普遍較差，據(jù)本次礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查顯示，地表出露的斷層未見泉水出露，兩側(cè)附近泉水流量0.010L/s～0.140L/s，富水性弱。鉆孔揭露斷層富水性弱。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1 含水層及構(gòu)造富水性

礦區(qū)含水層按埋藏條件和含水介質(zhì)可分為松散巖類孔隙含水層和層狀巖類裂隙含水層，主要含水構(gòu)造為斷裂帶。按其富水性特征敘述如下。

2.1.1 松散巖類孔隙含水層

主要分布在礦區(qū)西部和北西部地勢(shì)較平緩、低洼的溝谷一帶，呈條帶狀沿溝谷展布，寬一般約50m～200m左右，厚度一般為1m～6m，局部可達(dá)20m，含水層巖性以冰積、沖洪積的礫石層、砂礫石層組成。由于砂礫層普遍較松散，透水性強(qiáng)（見表1），含水層與地表水有著密切聯(lián)系，富水性不均勻，地下水埋深一般3m～8m，一般以透水層為主，泉水流量0.014L/s～29.76L/s，泉水流量受季節(jié)性融雪變化較大，含水層富水性總體屬中等～弱，而且含水層分布于礦床下游溝谷中，不對(duì)本礦床構(gòu)成直接充水因素。

表1 坡殘積層滲透試驗(yàn)計(jì)算表

2.1.2 層狀巖類裂隙含水層

區(qū)內(nèi)主要含水層，按埋藏條件可分為風(fēng)化裂隙潛水含水層和裂隙承壓含水層兩類。

（1）風(fēng)化裂隙潛水含水層：廣泛分布于礦區(qū)地表淺部，巖性以變質(zhì)石英砂巖為主，局部為灰?guī)r、粉砂巖。受巖性、地形地貌、構(gòu)造等控制，風(fēng)化層厚度差異較大，其含水層底界與風(fēng)化帶底界基本一致。地下水一般具無壓性質(zhì)，礦區(qū)地形陡峭，地下水徑流快，地下水位埋深波動(dòng)較大，富水性弱。風(fēng)化裂隙含水層為氧化礦體直接賦存位置及其圍巖頂板，因此為直接對(duì)礦床構(gòu)成充水的含水層位。

（2）裂隙承壓含水層：地下水賦存于區(qū)內(nèi)微風(fēng)化帶以下局部變質(zhì)石英砂巖、粉砂巖、片巖及礦體的構(gòu)造裂隙中，層中富水性不均一，富水部位主要為構(gòu)造裂隙發(fā)育部位，局部為斷裂破碎帶，多為薄脈狀裂隙含水帶。

2.1.3 斷裂帶含水性

礦區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造表現(xiàn)為F5斷層，近東西向，長度約300m，寬0.1m～1.5m，延深局部大于150m，傾向350°，傾角50°～80°，斷面平直，為一正斷層，對(duì)礦區(qū)地層（礦化層）存在明顯的錯(cuò)動(dòng)破壞作用，巖性主要為泥質(zhì)充填膠結(jié)的碎裂巖、構(gòu)造角礫，裂隙以閉合狀為主，含水性和導(dǎo)水性均較差。富水性弱，該斷層的富水性和導(dǎo)水性差，相對(duì)隔水。

2.2 隔水層

分布于區(qū)內(nèi)的完整灰?guī)r，巖溶裂隙不發(fā)育，賦存于石炭系馬爾古佐爾巖系第三段C1mr(ls)地層，位于礦區(qū)中部及東部，近環(huán)型展布，巖性主要為灰?guī)r，局部夾薄層砂巖、粉砂巖。區(qū)內(nèi)未見有泉水出露，僅局部沿變質(zhì)石英砂巖和灰?guī)r頂板接觸帶見有泉水出露，流量小，富水性弱；灰?guī)r底板與砂巖接觸帶未見有泉水出露。根據(jù)鉆孔揭露情況，礦區(qū)內(nèi)巖溶不發(fā)育，僅局部偶見輕微溶蝕孔隙，但連通性差，該含水層據(jù)鉆孔動(dòng)水位變化及編錄資料顯示，層中地下水相對(duì)隔水，頂板常見有上層滯水，層間局部少量沿裂隙弱透水（漏水）?？梢暈橄鄬?duì)隔水層。

2.3 地下水的補(bǔ)、徑、排條件

詳查區(qū)總體上處于區(qū)域水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū)，區(qū)內(nèi)的地下水主要接受降雨、降雪的垂向補(bǔ)給，沿風(fēng)化裂隙或構(gòu)造裂隙下滲運(yùn)移形成地下徑流，大部分在區(qū)內(nèi)的溝谷低洼處直接沿溝谷排泄，局部將沿裂隙進(jìn)行深部運(yùn)移，形成較遠(yuǎn)的徑流于區(qū)處排泄。根據(jù)礦區(qū)內(nèi)分布的含水層特征，本區(qū)地下水補(bǔ)、徑、排條件如下。

（1）分布于較平緩谷地一帶的松散巖類孔隙含水層主要接受大氣降雨、降雪的垂向補(bǔ)給，沿松散層的孔隙下滲運(yùn)移形成淺層地下水徑流，地下水除部分補(bǔ)給下伏基巖裂隙水外，大部分在地勢(shì)低洼的溝谷處排泄，總體上該含水層賦存的地下水具有運(yùn)移路途較短，富水性與降雨、降雪補(bǔ)給聯(lián)系較密切的特征。

（2）分布于區(qū)內(nèi)的層狀巖類基巖裂隙水主要接受大氣降水及融雪的垂向補(bǔ)給，沿風(fēng)化裂隙或溶隙下滲運(yùn)移，形成地下徑流，流向與地形及裂隙密切相關(guān)，總體與溪溝水流向基本一致，由于礦區(qū)一帶的基巖已裸露，風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙較發(fā)育，因此總體淺層一般具較強(qiáng)的透水性。該類型地下水具較明顯的徑流路途短的特點(diǎn)，往往在地形低洼的溝谷處及構(gòu)造接觸帶以散流或下降泉形式排泄。

（3）裂隙承壓水主要接受淺部的基巖風(fēng)化裂隙潛水補(bǔ)給，沿構(gòu)造裂隙下滲運(yùn)移，形成地下徑流，流向與構(gòu)造發(fā)育走向密切相關(guān)，地下水一般具運(yùn)移深度較大和距離較長的特征，具承壓性，一般不能自然排泄，鉆孔揭露該地下水往往出現(xiàn)水位波動(dòng)現(xiàn)象。

綜上所述，礦區(qū)的地下水流向總體為自南東向北西排泄。

3 礦坑涌水量預(yù)測

3.1 邊界條件

含水層為裂隙潛水含水層，呈層狀分布，可視為無限補(bǔ)給邊界，開采時(shí)地下水從四周以平面流形式對(duì)礦坑充水。

3.2 預(yù)測方法及計(jì)算公式的選擇

根據(jù)礦床開采方法和充水特征，大氣降水充水量采用面積法計(jì)算，地下涌水量采用地下水動(dòng)力學(xué)法（“大井法”）計(jì)算。計(jì)算公式為：礦坑正常大氣降水充水量（正常降雨時(shí)，流入采礦場的水量）和最大大氣降水充水量（設(shè)計(jì)最大暴雨時(shí)，流入采礦場的水量）分別采用公式（1）、（2）計(jì)算：

根據(jù)上述礦坑涌水量估算結(jié)果，礦坑總涌水雖然較大，但礦床開挖深度范圍內(nèi)的地下涌水量較小，主要為大氣降雨或融雪直接充水造成，而且露天采坑的西南部地形基本與采坑最低標(biāo)高一致，因此礦坑水可直接自然排泄至河流上游。

綜上所述，礦床內(nèi)無較大的地表水體；礦體均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利于自然排水，礦床以裂隙含水層（層狀巖類）充水為主，屬裂隙含水層直接充水的礦床，主要充水含水層富水性較弱，構(gòu)造破碎帶分布規(guī)模較小、富水性弱；地下水補(bǔ)給范圍條件較差，水文地質(zhì)邊界較簡單，屬水文地質(zhì)條件簡單的礦床；礦區(qū)水文地質(zhì)勘探類型主要為第二類第一型。