塔吉克斯坦某金礦礦區水文地質條件簡析

李軍瑞

（廣東省地質局第五地質大隊，廣東 肇慶 526020）

該礦區位于塔吉克斯坦共和國境內，區域上屬澤拉夫尚－阿萊伊斯結構－層系帶澤拉夫尚－突厥斯坦振蕩帶西段中部，工作區北側為澤拉夫尚－阿萊伊區亞帶。大地構造位置上位于區域深大斷裂澤拉夫尚斷裂與塔吉克斷裂之間。針對礦床充水的主要含水層進行分析，確定礦床充水的主要含水層及其水文地質參數，預測礦坑涌水量，對礦床水文地質條件作出評價[1]。

1 區域水文地質

1.1 地形地貌

調查區屬大起伏中高山區地貌，總體地勢為東、南部高，北部低，海拔標高在2592.0m～4191.8m，區內相對高差約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。以發育“V”型谷為主，地形上有利于大氣降水的自然排泄。

詳查區總體上處于兩個水文地質單元的補給區，中部、南部為山嶺，北西、北東部為谷口，詳查區內地形海拔標高為3280m～4191.8m，區內相對高差約955.8m，地形地勢起伏大。區內植被較稀疏，基巖多裸露。

1.2 地表水

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

1.3 氣候

調查區氣候屬大陸性氣候，夏季溫熱干旱，冬季寒冷干燥。晝夜溫差在10℃～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，據艾尼鎮氣象資料年均降水量229.70mm，歷史年最大降雨量1837.50mm。本次調查期間測得一日最大降雨量為130mm，一小時最大降雨量為90mm。

1.4 地下水

根據本區區域地層巖石分布情況和含水介質特征，本區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

主要分布于礦區外圍的河谷地帶，礦區內僅局部較平緩的谷地有零星分布。據當地區域地質資料：含水層于河谷一帶富水性較強，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。

1.4.2 層狀巖類裂隙水

含水巖組為上石炭統維憲階，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），礦區主要出露地層，分布于礦區及東、部，巖性為變質砂巖、粉砂巖為主，局部夾少量片巖、灰巖；泉流量0.014L/s～1.50L/s，富水性總體屬弱，局部為中等。

上石炭統維憲階分布于礦區西北部，主要巖性為安山巖、英安巖、凝灰巖，有少量流紋英安巖的凝灰巖，粉砂巖—泥巖的層凝灰巖，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，區內出露最古老的沉積層，位于礦區北部及南部的斷裂帶中，主要巖性為大理巖化的石灰巖和白云巖，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、發光的白云巖，白云巖化的石灰巖，角礫狀白云巖的夾層。巖溶不甚發育，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巖、硅化頁巖；阿克巴賽巖系碧石石英巖和硅化頁巖、灰巖；舒塔巖系厚層石灰巖。巖溶不發育，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。淺部風化裂隙發育，未見有泉水出露，富水性弱。

1.4.5 斷裂（層）含水性

區內斷裂發育，按方向大致分為北西向、北北西向兩組，區內斷裂普遍以壓扭性為主，構造裂隙多為閉裂隙，因此總體上富水性普遍較差，據本次礦區水文地質調查顯示，地表出露的斷層未見泉水出露，兩側附近泉水流量0.010L/s～0.140L/s，富水性弱。鉆孔揭露斷層富水性弱。

2 礦區水文地質

2.1 含水層及構造富水性

礦區含水層按埋藏條件和含水介質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

主要分布在礦區西部和北西部地勢較平緩、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（見表1），含水層與地表水有著密切聯系，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，不對本礦床構成直接充水因素。

表1 坡殘積層滲透試驗計算表

2.1.2 層狀巖類裂隙含水層

區內主要含水層，按埋藏條件可分為風化裂隙潛水含水層和裂隙承壓含水層兩類。

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

（2）裂隙承壓含水層：地下水賦存于區內微風化帶以下局部變質石英砂巖、粉砂巖、片巖及礦體的構造裂隙中，層中富水性不均一，富水部位主要為構造裂隙發育部位，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

礦區內主要斷裂構造表現為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，對礦區地層（礦化層）存在明顯的錯動破壞作用，巖性主要為泥質充填膠結的碎裂巖、構造角礫，裂隙以閉合狀為主，含水性和導水性均較差。富水性弱，該斷層的富水性和導水性差，相對隔水。

2.2 隔水層

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

2.3 地下水的補、徑、排條件

詳查區總體上處于區域水文地質單元的補給區，區內的地下水主要接受降雨、降雪的垂向補給，沿風化裂隙或構造裂隙下滲運移形成地下徑流，大部分在區內的溝谷低洼處直接沿溝谷排泄，局部將沿裂隙進行深部運移，形成較遠的徑流于區處排泄。根據礦區內分布的含水層特征，本區地下水補、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、降雪的垂向補給，沿松散層的孔隙下滲運移形成淺層地下水徑流，地下水除部分補給下伏基巖裂隙水外，大部分在地勢低洼的溝谷處排泄，總體上該含水層賦存的地下水具有運移路途較短，富水性與降雨、降雪補給聯系較密切的特征。

（2）分布于區內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給，沿風化裂隙或溶隙下滲運移，形成地下徑流，流向與地形及裂隙密切相關，總體與溪溝水流向基本一致，由于礦區一帶的基巖已裸露，風化裂隙和構造裂隙較發育，因此總體淺層一般具較強的透水性。該類型地下水具較明顯的徑流路途短的特點，往往在地形低洼的溝谷處及構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化裂隙潛水補給，沿構造裂隙下滲運移，形成地下徑流，流向與構造發育走向密切相關，地下水一般具運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水位波動現象。

綜上所述，礦區的地下水流向總體為自南東向北西排泄。

3 礦坑涌水量預測

3.1 邊界條件

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

3.2 預測方法及計算公式的選擇

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

根據上述礦坑涌水量估算結果，礦坑總涌水雖然較大，但礦床開挖深度范圍內的地下涌水量較小，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，礦床內無較大的地表水體；礦體均位于當地侵蝕基準面以上，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，構造破碎帶分布規模較小、富水性弱；地下水補給范圍條件較差，水文地質邊界較簡單，屬水文地質條件簡單的礦床；礦區水文地質勘探類型主要為第二類第一型。