雙河林場寶興溝金礦水文地質特征及水質評價*

劉　江　閆永生　湯鵬飛　李向文

(1.黑龍江省塔河縣國土資源局；2.武警黃金第三支隊)

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雙河林場寶興溝金礦水文地質特征及水質評價*

劉江1閆永生2湯鵬飛2李向文2

(1.黑龍江省塔河縣國土資源局；2.武警黃金第三支隊)

摘要寶興溝金礦位于大興安嶺北部塔河縣雙河林場，礦區水文地質條件相對簡單，可劃分為4個含水層，即第四系全新統砂礫石含水層、中侏羅統砂巖含水層(漠河組、二十二站組)、燕山期閃長(玢)巖含水層、燕山期花崗細晶巖含水層，均屬弱富水性含水層。礦床充水水源有大氣降水、河水補給、地下水側向徑流補給，其中地下水側向徑流補給為主要充水水源。區內水質評價結果表明：①區內地表水耗氧量普遍超標，不適合直接作為飲用水；②雙河林場深水井水質較好，礦化度高，為弱堿水，有一定的開發潛力。

關鍵詞水文地質特征礦床充水水源水質評價

寶興溝巖金礦位于黑龍江省塔河縣雙河林場場部西6km處，是大興安嶺塔河縣境內唯一的大型巖金礦。2006年以來，武警黃金第三支隊在該區開展了地質普查工作，目前該礦床已基本完成了普查階段的勘查任務，并于2013年提交了普查報告，礦床規模達到大型。本研究以該礦區水文地質調查工作成果為基礎，系統總結礦區水文地質特征并對區內水質進行評價分析，為后續地質勘查和礦山開發建設提供依據。

1礦區概況

1.1地質概況

寶興溝金礦床位于上黑龍江盆地南緣、腰站斷陷北緣與二十二站隆起南緣交接地帶[1]。礦區出露地層簡單，主要為侏羅系中統二十二站組、漠河組(圖1)，為一套陸源碎屑巖，主要巖性為黑灰色中粒砂巖、泥(炭)質粉砂巖、鈣質泥巖、長石雜砂巖等[1-3]。區內巖漿巖較發育，以淺成侵入體形式侵入侏羅紀地層組中，主要有閃長巖、閃長玢巖、花崗細晶巖等。礦區斷裂構造發育，以NE—NEE向為主。寶興溝金礦床以I#、Ⅱ#礦化蝕變帶為主[2-4]，礦化體呈脈狀產出于閃長巖與二十二站組砂巖的接觸帶內，礦體走向0°～40°，傾角30°～40°，呈舒緩波狀，厚6.21～8.77m，品位(1.46～1.60)×10-6，礦體總體埋深-600～350m。金礦化與閃長巖、閃長玢巖關系密切，礦石中的金屬礦物主要有黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂等，其中黃鐵礦、毒砂與金礦化關系密切。

圖1　寶興溝金礦區地質特征

寶興溝礦區地勢南高北低，海拔300～500m，最高504.4m，相對高差100～200m，屬低山丘陵地形。該區地處寒溫帶，屬大陸型季風氣候，春季寒冷短暫，晝夜溫差大，氣溫回升快；夏季濕熱，降水集中；秋季溫和涼爽，降溫迅速；冬季漫長寒冷，冰雪封山長達6個月。區內多年平均氣溫-2.4 ℃，1月份最冷，平均氣溫-25.4 ℃，極端最低氣溫-45.8 ℃；7月份最熱，平均氣溫18.5 ℃。初霜期為9月份，終霜期為5月份，最大凍深2.5～3.0m；積雪期長達180d，年日照時數為2 400h，年平均風速為 2.9m/s。蒸發量年內變化較明顯，春季最大，冬季為最小。調查區降水多受季風影響，以冷鋒雨和氣旋雨為主，多集中在6—9月份，約占年降水量的64%。區內多年平均降水量470.5mm(據1971—2000年塔河縣氣象局資料)，年際間降水量差異較大，1997—2006年，最大降水量達588.4mm(2003年)，最小降水量為211.4mm(2002年)。調查區蒸發量年內變化較明顯，春季最大，冬季最小。

1.2地表水動態

區內水系較發育，溝谷縱橫，多構成樹枝狀水系，主要有小西爾根氣河、二十一站河、八里灣河及其支流。其中小西爾根氣河屬黑龍江二級水系，流經礦區東側，距礦區20～40km，向北流入大西爾根氣河，其一條支流流經礦區北側，距礦區8～10km；二十一站河流流經礦區南側，自西向東穿過礦區，距礦體位置約6km，向東流入小西爾根氣河，最大流量4.428m3/s，最小流量0.483m3/s。區內主要河流有寶興溝溝谷小溪Ⅰ及其支流寶興溝溝谷小溪Ⅱ，該2條河流均常年有水，但隨季節變化較大，河流每年10月中旬開始結凍，翌年4月中下旬開始解凍，封凍期約180d。寶興溝溝谷小溪Ⅰ屬小西爾根氣河二級水系，流經Ⅰ#金礦帶與Ⅱ#金礦帶之間，向東北流入小西爾根氣河一級支流，水深0.10～0.55m，河寬1.75～3.1m，最大流量0.797m3/s，最小流量0.014m3/s。寶興溝溝谷小溪Ⅱ流經Ⅰ#礦體西北側，向東流入寶興溝溝谷小溪Ⅰ，流量約0.017m3/s。

2含水層劃分

2.1第四系全新統砂礫石含水層

第四系全新統砂礫石含水層主要分布于調查區中部河谷小溪的一級階地區，階地寬65～200m，出露面積約0.15km2，含水介質為沖洪積砂卵石層，厚1～5m，地下水位埋深約1m，自然條件下主要接受大氣降水和山區基巖裂隙水補給，排泄途徑包括向河水排泄、地下水徑流排泄和潛水蒸發排泄，屬于弱富水性孔隙含水層(圖2)[4]。

2.2中侏羅統砂巖含水層

砂巖含水層由中侏羅統漠河組、二十二站組組成，出露面積約2.54km2，占調查區面積的70%。砂巖含水層厚度在空間上變化較大，在研究區西南部含水層厚度小，一般0～150m，中部、東北部厚度大，一般大于1 000m，如位于調查區中部ZK0007鉆孔揭露的含水層厚度可達1 182m。受構造作用影響，含水層產狀變化較大，總體傾向NE。該含水層賦存碎屑巖類孔隙裂隙水，與礦體直接接觸，是礦床的主要充水、含水層，主要富水部位為頂部的風化裂隙帶和下部的節理裂隙帶。

圖2　寶興溝金礦區水文地質特征

砂巖含水層受風化作用的影響自地表向地下深處逐漸減弱。強風化帶一般厚1～6m，最厚達10.85m；弱風化帶一般厚2～13m，最厚為17.86m。在地表，與閃長(玢)巖、花崗細晶巖的接觸部位風化作用一般較強，風化帶厚度較大。該含水層頂部風化裂隙密集且均勻發育，據探槽中3個裂隙發育點的裂隙率統計，弱風化帶面裂率平均為0.047。裂隙開啟性較好，填充物較少，有利于大氣降水入滲。該含水層風化裂隙水為潛水，多呈層狀分布，具有良好的水力聯系和統一的地下水面，但因補給不足，水量貧乏。風化裂隙帶之下的砂巖，節理裂隙較發育，但發育不均一，主要發育于礦體周圍的圍巖及其與閃長(玢)巖及花崗細晶巖的接觸部位。區內斷裂構造發育，在礦床圍巖中形成了多層似層狀的節理裂隙發育帶，其內巖石較破碎，多呈碎塊狀、碎屑狀，甚至部分呈砂狀、泥狀。受斷裂構造和巖脈侵入等作用的影響，局部砂巖含水層在垂向上也發育節理裂隙帶，使各似層狀含水段與頂部的風化裂隙帶發生了密切的水力聯系。由于節理裂隙發育程度受構造應力場的控制，該區又經歷過多期構造應力場作用，節理裂隙發育程度極不均勻，導致地下水的分布和運動狀態差異較大。在調查區西南部該含水層節理裂隙較發育，含水性相對均勻，水力聯系較密切，地下水位埋深一般為1～6m，具有統一的地下水流場，如ZK0707鉆孔施工至地下240～540m處時，因沖洗液的使用，相距80m的ZK0703地下水長期觀測孔發生涌水現象。在調查區中部和東北部，砂巖厚度大，節理裂隙不發育，含水性不均一，個別地段常形成孤立的地下水流。砂巖含水層的補給來源主要為大氣降水，大氣降水入滲補給風化裂隙水，風化裂隙水下滲補給下部孔隙裂隙水。由于含水層的含水性不均勻，導致其缺乏補給，水量較貧乏，屬于弱富水性含水層。

2.3燕山期閃長(玢)巖含水層

燕山期閃長(玢)巖含水層分布于調查區西南部，出露面積約0.81km2，由閃長巖、閃長玢巖、花崗閃長巖和二長斑巖組成，呈巖株狀、巖脈狀產出，厚度在空間上變化較大，在調查區西南部含水層厚度大，大于300m，呈巖株狀產出，在調查區中西部厚度較小，一般為0～140m，呈巖脈狀產出。該含水層賦存裂隙水，與礦體直接接觸，為礦床的主要充水、含水層，主要含水部位為頂部的風化裂隙帶和下部的節理裂隙帶。

該含水層受風化作用影響較砂巖強烈，強風化帶一般厚5～16m，最厚達18.60m；弱風化帶一般厚5～14m，最厚為23.50m。該含水層頂部風化裂隙發育，據探槽中裂隙發育點的裂隙率統計，弱風化帶面裂隙率為0.068，裂隙開啟性較好，填充物少，有利于大氣降水入滲。該含水層風化裂隙水為潛水，多呈層狀分布，具有良好的水力聯系和統一的地下水面，但因補給不足，水量貧乏。該含水層風化裂隙帶之下，構造裂隙發育不均一，其中中西部巖脈狀閃長(玢)巖節理裂隙發育，西南部巖株狀閃長巖節理裂隙不發育。中西部閃長(玢)巖呈巖脈狀與砂巖互層，節理裂隙發育帶與砂巖一致，即位于礦體周圍的圍巖及其與砂巖的接觸帶上。受構造作用影響，該含水層側向、垂向上均發育節理裂隙帶，與相鄰的砂巖節理裂隙帶及頂部的風化裂隙帶發生了密切的水力聯系，具有統一的地下水流場，構成了一個含水層。西南部閃長巖呈巖株狀產出，構造裂隙不發育，僅局部受構造作用影響形成節理裂隙發育帶。但因其圍巖較完整，缺乏與風化裂隙帶的聯通通道，一般不與風化裂隙帶發生水力聯系，形成孤立的地下水流。該含水層在天然條件下主要接受大氣降水和砂巖孔隙裂隙水補給，但因補給不足，含水量較小，屬于弱富水性含水層。

2.4燕山期花崗細晶巖含水層

燕山期花崗細晶巖含水層分布于調查區東部，出露面積約0.14km2，主要巖性為花崗細晶巖，呈小巖株狀出露。據槽探和鉆孔資料，該含水層產出形態受緩傾角斷層控制，厚度較小，一般為0～30m。該含水層受風化作用的影響較小，風化帶厚度一般小于3m，節理裂隙不發育，僅在與砂巖接觸帶發育緩傾角斷層，斷層傾角7°～12°，傾向SE，厚約1m，其內發育斷層泥，富水性較好，為局部富水地段。在天然條件下，該含水層主要接受大氣降水和砂巖孔隙裂隙水補給，因補給不足，缺乏導水通道，水量貧乏，屬于弱富水性含水層。

3礦床充水條件

3.1礦床充水水源

(1)大氣降水。大氣降水是礦坑主要補給水源，礦坑涌水，直接或間接與降水相關。根據區內近10a的降水資料，該區降水量最大年份(2003)的降水量為588.4mm，多年平均降水量為470.5mm/a，降水量最小年份(2002)的降水量為211.4mm。受地形地貌因素影響，降水可直接入滲補給地下水，也可匯集至河流，間接補給地下水[5-6]。

(2)河水補給。調查區內匯水條件一般，地表產流系數較小，寶興溝溝谷小溪流量較小，枯水期基巖地下水補給河水，河水流量基本為流域的地下水排泄量。河水流量及河水與礦體的間距是直接影響礦山井巷充水強度的因素，礦體開采后寶興溝溝谷小溪會加大滲透補給地下水，是礦坑涌水的重要補給源。采礦時應注意河水極有可能通過不可預知的裂隙巖溶通道進入礦井。

(3)地下水側向徑流補給。采用地下井采方式時，地下水易直接涌入井巷，構成井巷直接充水水源。在礦體開采后，由于地下水水頭梯度加大，側向徑流量會增加。該區地下水雖然富水性差，但由于裂隙儲水空間發育極不均勻，在似層狀蝕變帶周圍，圍巖節理裂隙發育，常具有較大的儲水空間，采礦時會有較大的水量釋放，在短期內將構成井巷充水水源。

3.2充水巖組的邊界條件

充水巖組的垂向和側向邊界條件(邊界形態、水力性質及交換能力)等對礦井涌水量的大小起主要控制作用。寶興溝各充水巖層的頂部邊界為與大氣水系統發生聯系的垂直交換邊界，通過第四系殘坡積層接受大氣降水補給。充水巖層的側向邊界隨礦體開采深度的變化而變化。當礦體開采深度位于當地侵蝕基準面以上時，充水巖層的側向邊界與垂直邊界一致，接受降水入滲補給；當礦體開采深度位于當地最低侵蝕基準面以下時，含水巖層的側向邊界轉化為側向徑流的補給邊界。

4礦區水源水質評價

表1　雙河林場寶興溝金礦水質分析結果

5結語

根據寶興溝金礦礦區水文地質條件，將礦區含水層劃分為第四系全新統砂礫石含水層、中侏羅統砂巖含水層(漠河組、二十二站組)、燕山期閃長(玢)巖含水層、燕山期花崗細晶巖含水層等4類，均屬弱富水性含水層，在此基礎上對該礦區礦床的充水條件進行了分析，并對區內水質進行了評價，研究表明，盡管區內地表水耗氧量普遍超標，不適合直接作為飲用水，但雙河林場深水井水質較好，具有天然飲用礦泉水的特征，開發潛力較大。

參考文獻

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(收稿日期2016-03-14)

*武警黃金指揮部黃金專項業務費項目(編號：2008—20150301)。

劉江(1972—)，男，工程師，165200 黑龍江省塔河縣。