礦區水文地質概況及斷裂構造地質特征探析

唐瑋瑋

（成都理工大學，四川 成都610059）

礦區的水文地質常見的形式為地下水補給、徑流補給、地下水裂隙流、管道流。大氣降水和地表溪流水是主要的地下水補給，深入地下的通道是地表裸露基巖風化裂隙、構造裂隙、溶隙。另外還有一部分會通過斜坡匯入到溪溝，并最終排泄于地表。開拓礦區的常見方式有斜井和平硐。開采的長度在90～260 m 間，在礦區的深部可能會發生積水問題。

1 礦區水文地質概況

1.1 富水性

1.1.1 中統矛口組

中統茅口組中的巖性為淺灰、灰色厚層狀的微晶灰巖，燧石存在于該結構的頂部，在礦區外延的西北邊界露出了這樣的結構。其中含有一些巖溶水，主要來源于大氣的降水補給，呈不均勻分布。于溶蝕裂隙和巖溶管道中比較集中，有很好的導水性，有非常快的徑流速度，不僅水量大，而且非常集中，這是強含水層所表現出的性質。

1.1.2 上統龍潭組

上統龍潭組中的巖石以粉砂質巖、泥質粉砂巖、鈣質泥巖、泥巖為主，另外還包括夾灰巖、菱鐵礦薄層和煤層，厚度達175 m。在風化裂隙和構造裂隙中存在著基巖裂隙水，風化裂隙水的特點是埋藏淺且水量小。基巖裂隙水與巖溶水相比，基巖裂隙水分布均勻，但流通性不佳，徑流速度也比較慢，水量少。該地層的含水巖層比較薄，大多夾存于細粒碎屑巖中，沒有比較好的補給條件，含水性不佳，大多屬于弱含水層[1]。

1.1.3 上統長興組

灰巖、粉砂巖、細砂巖共同組成了上統長興組的巖性，主要性質為巖溶含水層，厚度在20 m 左右，出露在礦區的中部位置上，整體呈條帶狀。溶蝕裂隙、溶孔存在著這種巖溶地下水，大氣降水提供主要補給。上統長興組有比較好的導水性，徑流速度也很快，通常有著較為集中的水量，屬中等含水層。

1.1.4 下統飛仙關組

下統非仙關組的組成有粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、薄層泥質灰巖，厚度大約為348 m，屬于弱含水層，富水性也不強，其中僅僅含有基巖裂縫水，也沒有很好的地下水補給條件。

1.2 斷層導水

1.2.1 斷層導水性的確定

礦井田中部存在著逆斷層，有著比較特殊的地質條件，而且延展范圍廣泛，這一類的斷層會對采煤工作產生較大的影響。比如在某次研究中擬采用5 種方法進行研究，分別是理論分析法、相似材料模擬法、數值模擬法、經驗法、現場觀測法。在分析理論的工作中，主要是探究圍巖和水相互之間所產生的作用，采用模擬數值的方法來研究斷層的導水性，通過比較相似的材料和經驗值，以確定該斷層的導水性，以確保在斷層附近能安全進行采煤活動。

1.2.2 斷層破碎帶的形成

構造斷裂會形成斷層破碎帶，該部分通常有比較好的透水性，能為礦井充水提供良好的通道，一些巨大的斷裂出現，斷層兩旁的牽引裂隙廣泛發育，這一類的斷層除了具有導水性質以外，斷裂帶的本質就是一個含水體，所以該斷裂帶還具備充水水源的性質。在斷層面或者是斷牽引的裂隙帶導水作用下，會出現礦井突水災害，該災害在礦井突水事件中占據著絕對的主導性地位。

1.2.3 透水性分析

假如斷層兩端的可溶巖石屬脆性，斷裂和影響帶的裂隙存在著比較好的透水性，而假如斷裂兩旁為脆性且不可溶巖石時，通常情況下斷裂兩層張開性比較好，而且還會發生牽引裂隙，表現出較強的透水性。壓性斷裂透水性比較弱，扭性斷裂的透水性則處于兩者之間，斷層的導水性和儲水性比較復雜，同時會受到斷層力學性質和巖性的影響，除此之外還會受到其他因素的影響，包括斷層面所有應狀態、斷層面活動次數、斷層面的活動次序、斷層面帶膠結物性質、斷層面帶膠結的程度。

2 礦區斷裂構造地質特征

2.1 斷裂構造的組成

2.1.1 地層的分布

礦區的巖性主要是灰綠和灰黑色的混合黑云母角閃斜長片麻巖，多種多樣的片麻巖、混合巖所含有的暗色礦物所發生的成分變化即為地層中的巖性變化。第四系的地層有著較大的分布面積，巖性的主要構成是風成沙、沖洪積砂質黏土、砂礫石。

2.1.2 礦區的構造

礦區的主要構造是北東走向，其次的走向便是東西向、南北向、北西向。其中北東向的構造是40°～60°，主要組成是壓扭性斷裂和擠壓破碎帶，對礦區的展布方向起到控制作用。碎裂巖和糜棱巖是壓扭性斷裂和擠壓破碎帶的主要巖性，同時這也是區域上的主要控礦構造。南北向構造的主要表現是一系列的壓性斷裂，這一區域的含金石英脈會受到某一方向的斷裂控制作用，是該金礦的主要構成。西北方向上的構造其本質為張性斷裂，形成時間比較晚，是在成礦期發生的斷裂。規模比較小，會對礦體造成很大的破壞。

2.1.3 變質巖及其作用

勘察區所發生發育會經過多次脈巖，同時存在于加里東期和印支期，而且有多種巖石類型，覆蓋了基性和酸性，其中包括輝長巖脈、角閃輝長巖脈、偉晶脈巖、石英脈。在勘查區的巖群中，變質巖的巖性和變質程度都發生了很大的變化。變質巖不僅是本區金的成礦母巖，而且又是賦礦圍巖，變質程度會極大影響到礦區的形成。對成礦有利的因素是混合巖化的強烈程度。

2.2 礦床的標志

2.2.1 礦體的特征分析

礦區賦存于閃斜長片麻巖中，控礦的構造是北東向的大型破碎蝕變帶，沿著構造帶近南北向分布，另外還有北東向的次級張裂隙，這些張裂隙呈溶礦構造，已經被發現的礦體都會受到該構造的控制作用。在礦區內部礦體的地表受到的破壞比較嚴重，難以見到露頭的地表，發現了多條含金體，數量達9 條，總體的走向是近南北，有偏東北的傾向，傾角的大小在55°～75°之間。呈現的形態是平行展布的雁陣，長度在100～620 m 之間，寬度在0.5～2.0 m 之間，各脈相互之間的距離在20～60 m 之間。

2.2.2 礦石特征分析

礦石的類型是含石英脈，礦石呈白色、灰白色，而且有油脂的光澤，斷口呈貝殼狀，結構呈全晶質，構造形式為蜂窩狀、破裂狀、塊狀。礦石中含有自然金、黃鐵和次生褐鐵，礦石中的礦物主要有石英、方解石、綠泥石、絹云母，類型為原生貧硫化物。

2.2.3 礦物的主要組成

該礦石中主要的礦物是自然金，分布于黃鐵礦裂隙內，以包裹體的形式存在，分布在黃鐵礦的內部以及黃鐵礦和礦石之間，另外在礦石的內部也有分布。在個別情況下還會出現在方鐵礦和黃銅礦的連生中，以鑲嵌的形式分布在黃鐵礦的內部。在黃鐵礦的縫隙中，顆粒中分布著自然金，另外在部分黃鐵礦內部還包裹著顆粒狀的自然金，有一部分黃鐵礦呈現出破裂狀的形態[2]。在方鉛礦和黃銅礦的作用下，黃鐵礦呈現出了穿孔狀，與黃銅礦構成了連生的結構。

2.3 巖石的變質

2.3.1 變質的產物

變質巖的礦物主要有石英、長石、云母、角閃石、輝石、磁鐵礦、方解石、白云石。巖石在變質的過程中還會產生一些新的產物，常見的有石榴子石、藍閃石、絹母石、綠泥石、紅柱石。在某些環境中才會形成這些產物，而且這些產物都是比較穩定的礦物，可以把這些產物作為鑒別變質巖的一項指標。

2.3.2 變質的結構

變質巖的結構有變余結構，該結構的變質程度比較低，而且存在著不完全的重結晶和變質結晶，保留了一部分原巖的結構，結構的性質還有變余泥質和變余斑狀。就變晶結構而言，產生于原巖固態下的重結晶和變質結晶，屬結晶質結構。常見的類型有粒裝變晶和鱗片變晶。

2.3.3 接觸變質

就接觸熱變質的作用而言，主要是發生在溫度升高的情況下，在巖石受熱的情況下，礦物會產生一種重結晶。泥質巖會變成斑點板巖、角巖，石灰巖會變成大理巖，石英砂巖會變成石英巖。除溫度升高以外，一些產生于巖漿的揮發性物質會與圍巖發生交代作用，此時巖石也會發生較為復雜的變化，這屬于接觸交代變質作用，會有新的礦物質產生。酸性巖漿和碳酸巖石的接觸交代是這種變質的典型代表，所形成的長巖以長巖礦床為主。

2.3.4 動力變質

就動力變質而言，通常會大范圍發生，該變質作用由多種因素引起，包括溫度、壓力、化學活動流體，該變質的影響范圍會達到幾萬平方千米，影響深度在20 km 以上，會受強烈構造運動的影響，通常會與一定范圍內的構造變形和巖漿活動一起發生，而且還會表現出帶狀分布的特點[3]。變質帶包括淺變質帶和中變質帶，變質因素有溫度、靜壓力和定向壓力。變質作用包括巖石破碎和重結晶。

3 總結

綜上所述，礦區水文地質不同區域有不同的富水性，本文從中統矛口組、上統龍潭組、上統長興組、下統飛仙關組四方面入手進行總結，就斷層導水而言，其導水性質會受到斷層破碎帶形成因素的影響，礦床的標志包括三部分內容，有礦體、礦石和礦物。巖石變質包括兩種形式，分別是動力變質和接觸性變質。