甘肅岷縣鹿兒壩金礦水文地質特征

胡 明

（招金礦業股份有限公司）

鹿兒壩金礦位于甘肅省岷縣秦許鄉，位于中緯度溫帶半濕潤氣候和高寒濕潤氣候的過渡地帶，是國家級綠色礦山及采選冶配套的黃金礦山企業，礦區累計探獲金金屬量已達26.89 t。礦區至縣城有縣鄉公路相通，路程15 km，交通便利［1-3］。大地構造體系屬于秦祁昆造山系、秦嶺弧盆系、澤庫前陸盆地，屬秦嶺東西構造帶西部腹地的南秦嶺斷裂構造和中秦嶺斷裂構造子帶［4-8］。2010 年8 月，甘肅省地礦局第一地質礦產勘查院對該地區11.2 km2的范圍進行水文地質勘查。區內地形切割劇烈，溝谷發育，地表水豐富。植被以草木為主，第四系覆蓋廣泛，只有零星基巖出露［9-11］。通過資料收集分析和野外調查，研究金礦的水文地質情況，加深區域地質認識并指導礦床的開發利用［12-16］。

1 區域水文地質

1.1 自然地理

岷縣地區位于中緯度溫帶半濕潤氣候和高寒濕潤氣候的過渡地帶，氣溫低，高寒陰濕，無霜期短，夏秋季氣候變化劇烈，四季不甚分明。縣域內降水量分布不均，西南部和東部山區海拔高，且多為林地、沼澤、草原，植被覆蓋率較高，水源涵養條件好，空氣潮濕，年降水量大于700 mm；岷縣城區及鹿兒壩礦區等中西部地區植被覆蓋率相對較低，蒸發量大，年降水相對量偏少，為600～650 mm。礦區所在的秦許鄉5～9 月降雨量占全年降雨總量的78%以上，大雨（大于25 mm/d）年平均爆發次數為2.1 次（圖1），年平均蒸發量是1 203 mm，是降雨量的2 倍（圖2）。

區內主要河流為馬燁河，屬黃河二級支流，自岷縣西南部的馬燁倉流入，從礦區南側蜿蜒流過。徑流量年際間變化較大，年內徑流量也不均勻。根據岷縣水文站記錄，馬燁河多年平均流量為1.57 m3/s，年平均最大流量為1.76 m3/s，年平均最小流量為0.69 m3/s，月平均流量最大的9 月流量為1.9 m3/s，月平均流量最小的2 月流量為0.74 m3/s；年徑流量為0.56×108m3/a。

1.2 地形地貌

岷縣地處青藏高原東南邊緣地帶，地勢總體西高東低，但鹿兒壩礦區則呈北高南低。礦區的最高點是大后溝東側的分水嶺，海拔2 837 m，最低點是簸箕溝表流入馬燁河處，海拔2 440 m，相對高差397 m。馬燁河河谷比較開闊，谷底寬500～700 m，切割深度200～360 m，河床北岸發育有2 級階地。地貌單元分為侵蝕剝蝕中低山地形和河谷溝谷地形2類。

1.3 地層巖性

礦區地層劃屬秦嶺地層，現按其時代新老和成因類型分為第四系（Q）黑色碎石土、粉質亞粘土、砂礫卵石、巖屑，第三系上新統（Ng）的紅色砂質泥巖、褐紅色砂巖，三疊系中統（T2）的中厚層狀灰色粉砂巖、炭質板巖、泥灰巖（圖3）。

1.4 地質構造

礦區位于澤庫前陸盆地的西段北緣，洮河復式向斜的北翼，北側毗鄰中秦嶺陸緣盆地。出露地層結構比較簡單，只有中三疊統第三組、第四系全新統。中三疊統第三組分布于整個礦區，是礦區的主要地層；第四系呈不規則帶狀，沿溝、谷分布。區內構造活動較發育，斷裂構造按走向大致分為近東西向、北東向及北西向3 組。巖漿活動不發育，僅發現數條寬2～5 m、長20～200 m 的蝕變花崗閃長玢巖脈，多沿近東西向斷裂帶侵入。

1.5 地下水特征

根據地形地貌和含水層巖性的特點，區內地下水分為松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙潛水兩大類。根據賦存地點的不同，松散巖類孔隙潛水又可分為兩類：河谷松散巖石孔隙潛水和山體斜坡和殘余堆積層孔隙潛水。

河谷松散巖石孔隙潛水主要分布在馬燁河沖積平原，含水層巖性為第四系松散堆積的不同厚度的礫石和卵石層，其中，河漫灘和階地一般厚2～6 m，地下水位較淺，一般為0.5～1.0 m。這類地下水主要接受河谷上游地下水流、山口后河谷地表水滲漏補給、大氣降水入滲補給和灌溉水補給，并以地下流動的形式流向下游或河床方向，以泉水或暗流形式排泄、蒸發，人工采掘排泄較小。

山體斜坡和殘余堆積層孔隙潛水主要分布于山區斜坡地帶，透水不含水，透水層巖性為第四系殘坡積碎石，下伏基巖產狀相對平緩的地段起隔水作用，厚度較薄，一般為0.3～0.5 m，局部地段大于0.5 m，單泉流量為0.01～0.349 L/s。該類地下水主要接受大氣降水滲入補給。受地形影響由高處向低處逕流，但逕流途徑很短，一般從分水嶺開始往下60～70 m 即流出地表成泉并向溝中匯集。

基巖裂隙水主要賦存在基巖風化裂隙、層間裂隙和構造裂隙中（第三系上新統紅色砂質泥巖、褐紅色砂巖宜賦存孔隙裂隙水）。該類地下水的單泉流量洪季為0.176～0.44 L/s，枯季為0.018～0.08 L/s。它主要由大氣降水的滲透供給，經短距離流動后流出形成泉水。一部分則沿各種裂隙滲入深部轉化為基巖裂隙水。

2 礦區水文地質

2.1 水文與侵蝕基準面

礦區地處低中山區，地表水系較發育。洮河水系一級支流馬燁河從礦區南側流過，屬常年有水河（溝）谷，由大氣降水、基巖裂隙水、溝谷地下潛流補給形成。每年6—9 月雨季地表逕流量較大，其他時間地表逕流量相對較小。礦區東側馬燁河與簸箕溝交匯處河床地面標高2 440 m，為礦區一帶地面的最低點，也是礦區最低侵蝕基準面。

2.2 含水巖組

鹿兒壩金礦現批準開采深度為2 830～2 400 m，采用平硐加盲豎井的方式進行開拓，目前僅在1.5 km2范圍內進行開采。6#坑和12#坑分布在大后溝和小后溝中，相互之間雖未貫通，但水文地質條件基本相同，屬同一水文地質單元。礦區含水層分為3種類型：松散巖類孔隙潛水含水巖組、基巖裂隙含水巖組（包括裂隙脈狀水）以及斷裂破碎帶，水文地質條件、含水層富水性與區域水文地質基本相同。

2.2.1 松散巖類孔隙潛水含水巖組

松散巖類孔隙潛水和區域水文地質條件基本一致，含水介質主要有3類。一是河谷沖洪積形成的砂礫卵石夾漂石層。該類含水介質松散，分選性差，磨圓度較好，孔隙率高，滲透性能強，主要分布于馬燁河河谷地帶，厚度為6～13.01 m。含水層厚度在河漫灘、一級階地一帶為3～4 m、內藏豐富地下水，該類地下水目前是礦山開采過程中主要的生產、生活用水；二級階地含水層厚2.01～2.33 m，富水性較弱，礦山沒有開采該類地下水，為河谷地區居民的供水水源。二是分布于較大溝谷中下游地段第四系松散堆積物中的地下水。如簸箕溝和分水嶺以北無名溝中下游地段第四系松散堆積物中一般埋藏第四系潛水，但含水層較薄，厚1～3 m，其隔水底板往往隨地形變化大，水量一般均較小。三是山區分水嶺、斜坡地帶的第四系殘、坡積堆積，該類地層厚度變化較大，一般厚0.3～0.5 m，分水嶺局部地段厚度大于5 m，巖性主要為粉土夾碎石、巖屑，松散，無分選，次棱—棱角狀，滲透性較好，其底部徑流少量第四系潛水。

2.2.2 基巖類裂隙含水巖組

基巖類裂隙含水巖組主要是指區內出露的新生界第三系上統（Ng），中生界三疊系中統（T2）地層中的第二巖組（T2b）和第三巖組（T2c）。前者為一套河湖相沉積的碎屑巖建造，巖性為紅色砂質泥巖、褐紅色砂巖，分布于礦區北緣，區域上總體厚度6 532 m；巖性為灰色、灰褐色厚層、中厚層狀細粒砂巖夾粉砂質板巖，產狀傾向南西，傾角45°～65°，與上覆地層呈整合接觸，層間裂隙和構造裂隙較發育，透水且含水。后者為一套淺、濱海相碎屑巖沉積建造，分布于整個礦區及礦區外圍，巖性主要為中厚層狀灰色粉砂巖、炭質板巖、泥灰巖、粉砂質板巖，產狀均傾向南西，傾角50°～55°，局部地段由于構造影響，產狀接近直立，與下伏地層呈整合接觸，富水性分布不均，厚層狀中粗粒長石砂巖、長英砂巖夾少量粉砂泥質板巖段中所含地下水較豐富，為礦床開采過程中的充水水源之一。該地層中發育各類裂隙，其中巖層表面和淺部以風化裂隙為主，深部以層間裂隙和構造裂隙為主。裂隙以壓性和剪性裂隙居多，寬度一般為1～3 mm，密度為3～15 條/m2不等，多呈閉合狀，且多被泥質、硅質、碳酸鹽等充填，連通性差，但受構造和擠壓力的影響地段，地層產狀陡或直立，彼此間有連通性，為大氣降水入滲提供了條件。

2.2.3 斷裂破碎帶

礦區內斷層均為壓性或壓扭性的斷層，主導斷裂F1、F2、F5、F6呈北西走向貫穿于整個礦區，斷層破碎帶寬度不等，一般為1～2 m，局部地段大于2 m，帶內可見破碎物質和斷層泥等。它們是控制礦區的四大主干斷裂，斷層上盤起導水作用，下盤起隔水作用，帶內一般分布有地下水，是礦區內地下水活動的場所之一。

2.3 隔水層巖性特征

與含水巖層相比，隔水巖層是礦區內同屬三疊系中統（T2b）、（T2c）地層中所夾的泥質板巖等，鉆探過程中發現，2 500.4～2 488.00 m、2 483.20～2 467.30 m、2 433.20～2 416.80 m、2 239.10～2 230.77 m、2 129.40～2 087.37 m 段巖心完整，裂隙不發育，頻率1～2 條/m，不連續，閉合狀，透水微弱，可視為礦區內相對隔水巖層，在不同深度起著相對隔水作用。

2.4 地下水補、徑、排條件

礦區各類地下水主要接受大氣降水、地表水入滲補給和側向滲漏補給。大氣降水入滲后通過地表巖土體孔隙、裂隙、斷層破碎帶滲入地下并緩慢流動。一部分在地勢低洼處以泉的形式排泄或以地下潛流的方式繼續運移，最終匯集于溝底以表流方式注入馬燁河。由于途徑較短，該部分地下水從接受補給到排泄于河谷，水力坡度較陡，流速較快，動態時空變換明顯。一部分則沿風化裂隙、層間裂隙或構造裂隙繼續向深部運移，最終轉換為基巖裂隙水。這部分地下水運移視透水、含水層裂隙發育程度而異，一般情況下由于逕流條件差，地下水流速緩慢，雖然動態相對較穩定，但滯后現象明顯，滯后20 d 左右。以12#礦坑為例，在250 m 深處的平硐中地下水多以點滴狀滲漏，形成股狀的地下水極少。

河谷區地下潛水的補給來源主要以河流側向滲入補給和山區溝谷地表水出溝口后滲入補給為主，大氣降水滲入補給為輔。

地下水形成后，它們延含水層向下游運移，二級階地一帶以人工開采排泄為主，以泉的方式排泄為輔；河漫灘、一級階地以潛流方式向下游運移為主，人工開采排泄為輔。

2.5 礦區地表水與地下水的水力聯系

礦區地表水主要包括馬燁河及大后溝、小后溝、簸箕溝中的地表水。其中馬燁河為過境河流，長年有水，多年平均流量為1.57 m3/s，年徑流量為0.56×108m3/a，入境附近河床海拔2 520 m，出境一帶的簸箕溝入馬燁河處河床海拔2 440 m，礦區過境段平均坡降13.3‰。部分水平巷道標高均在馬燁河河床標高之下，但未發現有較大地下水滲出現象，分析認為馬燁河和礦山巷道無地下水力聯系。

大后溝、小后溝、簸箕溝均為礦區內發育的溝谷，除特別干旱年份外，溝內長年存在水流。補給主要為大氣降水和轉換后的第四系潛流，由于它們各自路徑短，地形坡度陡，所以不論大氣降水形成的表流還是第四系潛流，大部分都會順暢排泄掉，順基巖裂隙滲入地下者為少數，對礦山開采過程中的充水影響甚微。

3 礦區水資源分析評價

鹿兒壩金礦馬燁河傍河水源地地下水總補給量為216.482×104m3/a，地下水的補給主要由上游的地下水逕流、河水的入滲、降水入滲和灌溉水的入滲組成，其中上游地下水徑流補給量為146.832×104m3/a，河水入滲補給量為58.04×104m3/a，降水入滲補給量為6.54×104m3/a，灌溉水入滲補給量為5.07×104m3/a；水源地地下水總排泄量為210.938×104m3/a，地下水的排泄主要由向區外的地下徑流、向河水的溢出、開采和地下水的蒸發組成，其中向區外的地下逕流排泄量為136.338×104m3/a，向地表河水的溢出排泄量為44.19×104m3/a，開采排泄量為17.20×104m3/a，蒸發排泄量為13.21×104m3/a。地下水補給量大于排泄量5.544×104m3/a。水源地地下水的補給主要為上游地下水徑流補給和河水的側向入滲補給，其補給量合計為204.872×104m3/a，約占區內地下水總補給量的94.6%。斜穿鹿兒壩金礦的馬燁河為常年流水河谷，多年平均流量為1.57 m3/s，地下水補給來源穩定，且水源地區還有31.428×104m3/a的地下水儲存量，如此充足的地下水儲存量可彌補水源地在極端干旱氣候條件下地下水開采量。

礦區主要充水含水層及構造破碎帶含水層的富水性較弱，充水方式為頂、底板越流補給充水，充水量較小，故礦坑涌水量相對較小。可劃歸為以層間裂隙、構造裂隙和斷層破碎帶為主的潛水含水層，頂、底板充水為主，礦床水文地質條件為簡單型。

4 結 論

（1）礦區地下水主要由松散巖類孔隙水、基巖裂隙水（包括斷裂脈狀水）2 類組成，前者距離礦床較遠，后者在礦區主要接受大氣降水滲入補給，二者之間無水力聯系。由于補給源不足，2 類地下水對礦坑開采均未構成大的充水條件。礦床水文地質條件屬于簡單類型

（2）鹿兒壩礦區一帶屬低中山區，水系較為發育，黃河流域洮河一級支流馬燁河從礦區的南側流過。礦區水資源較為豐富，可滿足生產、生活用水需求。

（3）礦山長期排水狀態下，會導第四系含水層地下水水位下降，但由于與上部各含水層水力聯系不密切，不會對其它含水層的水量、水位產生明顯的影響，但隨開采條件的變化，可能導致個別破礦斷層導水，對蓋層地下水位產生影響。