山東省礦山水文地質資源相關調查研究

孫延宗

（山東地礦新能源有限公司，山東 濟南 250001）

研究區地處穩點半濕潤季風區，屬海洋與大陸間過渡性氣候，四季分明，年平均降水量位700mm左右，降水量最少時為350mm，降水量最大時為1200mm，年平均蒸發量為677mm，年平均氣溫為14℃左右，日最低氣溫-19℃，日最高氣溫41℃。礦區水系發育良好，可將附近地表水聚集起來。

如何對地下水文資源進行合理開發和利用，應對區域進行深入地質勘查和評估，確定最佳的開發方案。所以，主旨工作是對山東省礦山水文地質資源進行全面調查，編制完成地質勘查報告，為后續資源開發提供可靠依據，帶來更大的經濟效益。

1 區域特點分析

山東省某礦所處的地層屬于第四系，地層零星分布，有大量的松散堆積物，在山間洼地分布，河流兩側覆蓋厚度大概在1m～10m范圍內。

該區域韌性變形構造為主，次之為脆性斷裂構造，有NW和NE兩組斷裂，用于控制區域的水文地質資源形成和運動。其余大量分布著巖漿巖，包含偉德山超單元斑狀、榮成超單元二長花崗質片麻巖、文登超單元二長花崗巖、中粗粒二長花崗巖等幾種。

2 礦刪水文地質資源的特點

2.1 水文地質資源形成條件

經調查發現某礦山的井下水文地質資源在文登超單元二長花崗巖構造內，資源大量分布在花崗巖破碎帶中，同時在裂隙帶中有所分布，呈現點狀分布[1]。該區域的水文資源在NW和NE方向斷裂帶終止，NE向斷裂規模較大，走向NE45°，傾向SE60°～65°，具有良好的富水性特點；NE想斷裂帶走向NW40°，局部直立。此類構造是存儲水文資源的主要場所，同時也是資源傳輸和轉運的主要通道，為其創設了有利條件。

2.2 地下水賦存特點

實踐調查井下水文地質資源1m淺層的溫度，結果表明地層中心溫度最高達到了23℃，周圍溫度則是13℃～15℃，溫差大概在10℃左右[2]。結合地質勘查報告了解到，該區域的水文地質資源能埋藏深度為20m～50m，儲存厚度則超過了400m。在尚未進行開采前，地下水自行流淌，但是開發后這一現象已經消失，開采停止使用后這一現象又會恢復[3]。

研究區域內的水文地質資源豐富，針對地下水文資源量進行預測分析，大概為1.033×1016J，調查結果表明可開采資源總量為8.26×1014J。在區域內開發了鉆孔3口，深度為100m～150m范圍，區域內最高水溫82℃，平均水溫70℃。由此看來，水文資源儲量大、埋藏淺、厚度大，適合開發和利用[4]。

3 礦山地下水水化學特征

礦山地下水資源主要來源于地球內部，受到物質構成和地球結構所影響。山東省礦山地下水所處地層，基底巖為古元古代、中生代侵入巖，水文資源出露的幾個方向高角度斷裂匯合，加之大氣降水循環作用，在斷裂交叉位置貯存，受到靜水壓力作用沿著斷裂帶形成豐富的水文資源。結合調查情況了解到，山東省礦山地下水有別于其它地區地下水，受到海水的影響微乎其微，地下水的礦化度大概在0.901g/L左右[5]。

表1 同位素水文地球化學分析

山東省礦山地下水中伴有高濃度的偏硅酸、氟物質，騙鬼祟含量126.73mg/L，氟含量4.04mg/L[6]。對這一現象產生的原因深入分析，偏硅酸含量過高，氟化物中的SiO2含量超過70%，是主要成分，在地下水轉運期間氟化物被溶濾，成為偏硅酸含量偏高的主要因素。氟和氯化學性質相近，花崗巖中的大量礦物質均包含氟物質，云母礦物質容易溶于水，促使水中氟物質大量聚集。另外，受到地下水對巖石的溶濾作用，形成了有助于氟聚集的環境，所以該研究區地下水中過高的氟含量。

結合實際情況分析，地下水中的偏硅酸與氟含量較高。此外，地下水中還有很多的碘、溴、鍶、鋰、錳等放射元素，pH值大概為6.9～8.2范疇[7]。

根據山東省礦山地下水文資源調查經驗總結出，多選擇地球化學溫標用于分析地下水的開發潛力，地下水流體和平衡溫度有著已從關系。地下水流體和礦物質保持平衡狀態，伴隨著地下水流體溫度逐步下降平衡狀態并不會發生變化。

所以，可以選擇濃度比值來預測地下水的溫度。計算溫度方法多樣，需要結合地下水文資源埋藏淺、厚度大的特性，選擇靈活便捷的計算溫度的方法，具體指標包括Na-K、K-Mg指標，計算結果精準可靠。

在對山東省礦山水文地質資源調查分析基礎上，選擇同位素化學分析方法，探究礦山地下水賦存狀態，分析地下水形成原因和流向。從表1數據統計可以了解到，礦山地下水來源途徑是以大氣降水為主。

4 礦山地下水的成因

（1）井下地下水出露區基底巖導熱率較高，NW和NE向活動構造特性，一定程度上增強了巖石的導熱性。斷裂陡立，影響程度較大，隨著活動不斷加劇，促使熱傳導效率大大提升。第四系含水砂礫石層，石層的導熱率最高達到34.3J/kg·K，表層潛水位上的干砂和風化殼粘質砂土，調查顯示導熱率在4.2J/kg·K，具有隔熱的功能。

（2）結合相關研究了解到，含水層通常不是平滑的，沉陷帶和隆起帶水流分布存在顯著的差異。區域的地下水埋深較淺，在NW和NE向斷裂帶，為水資源開采創造有利條件。由于斷裂帶破碎，便于地下水滲透到下層。

5 結論

綜上所述，山東省大部分礦山井下擁有豐富的水文地質資源，多存在黃崗巖破碎帶或是裂隙帶構造中，表現出埋藏淺、厚度大的特點。另外，井下礦田擁有大量的微量元素和放射性元素。

在對該地區進行全面地質勘查基礎上，為后續的水文地質資源開發和利用提供可靠依據，可以為區域帶來可觀的經濟效益。