哈密沙爾湖銅多金屬礦的水文地質(zhì)類型劃分研究

李 鵬，王 鵬

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000）

1 概況

（1）自然地理。研究區(qū)處在亞歐大陸腹地，周圍環(huán)繞高山，地形較為閉塞，對海洋水器入侵造成很大影響，區(qū)內(nèi)降雨量較少，但是卻有很大的蒸發(fā)量，區(qū)內(nèi)氣候特點(diǎn)為大陸干旱氣候，達(dá)到103的干旱指數(shù)，是我國最為干旱的地區(qū)之一，水資源非常頻繁，依照哈密市相關(guān)氣象資料進(jìn)行分析，該區(qū)多年來一直處于133.4mm的平均降雨量，而研究區(qū)北側(cè)的山區(qū)地帶，在降雨方面相對較多，5～8月份是降雨集中期，降雨多為暴雨形式，平均蒸發(fā)量多年處于2631.2mm左右。由于研究區(qū)地理位置非常的特殊，再加上惡劣的氣候條件，該區(qū)不發(fā)育地表徑流，沒有常年性的河流分布，但存在一些時令性的洪水沖溝，特點(diǎn)為樹枝狀，彼此貫通的各種沖溝匯集成主溝，6～8月份多發(fā)暴雨洪流，為地下水補(bǔ)給提供了重要來源。

（2）地形地貌。研究區(qū)地形地貌主要包括沖洪積平原以及風(fēng)蝕低山丘陵等特征，整體層面上分析表現(xiàn)為南高北低特點(diǎn)，由于季節(jié)性降雨因素影響，形成洪流沖蝕的沖洪積平原，平原地貌呈現(xiàn)緩坡狀，薄層風(fēng)成沙覆蓋在地貌轉(zhuǎn)折覆蓋在地貌轉(zhuǎn)折區(qū)域上，形成平原地貌[1]。溝谷匯流點(diǎn)與沙爾湖中心形成植被風(fēng)成沙覆蓋的溝谷平原地貌，發(fā)育非常多的沖溝，具有相對較淺的切割特征。

2 地質(zhì)條件

中生界新生界在研究區(qū)中廣泛出露，受地質(zhì)構(gòu)造因素影響，地層表現(xiàn)不聯(lián)系的分布特點(diǎn)，分布最廣的為新生界，該區(qū)總面積的75%以上，區(qū)域中部分部新生界，展布方向?yàn)镋W向，地勢非常的寬闊和平坦。在研究區(qū)北部隆起帶以及南部山麓帶分布的構(gòu)造主要為紅色膏巖相（新近-古近系），南部沙隆與北部丘陵區(qū)在地表直接出露之外，第四系松散沉積層將其他區(qū)域全部覆蓋。

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)所處位置為卡拉塔格銅金鋅多金屬成礦帶南東部端的北側(cè)，屬于東天山康古爾塔格成礦區(qū)帶。奧陶系中統(tǒng)（下古生界）荒草坡群大柳溝組與泥盆系下統(tǒng)（上古生界）大南湖組是礦區(qū)的主要地層出露，具有十分強(qiáng)烈的巖漿活動，發(fā)育斷裂構(gòu)造，具有非常有利的成礦地質(zhì)條件，有很多鉛鋅、金、銅礦化在區(qū)內(nèi)被發(fā)現(xiàn)。

奧陶系中統(tǒng)（下古生界）荒草坡群大柳溝組與泥盆系下統(tǒng)（上古生界）大南湖組在礦區(qū)廣泛發(fā)育，同時在礦區(qū)的東南部以及北東部區(qū)域上還出露臺子村組（新生界新-古近系古-始新統(tǒng)）以及巴坎爾組和沖洪積層（全新統(tǒng)），不同地層巖性由老到新描述如下：①荒革坡群（奧陶系中統(tǒng)）大柳溝組：在礦區(qū)當(dāng)中分布廣泛，礦區(qū)的南東部以及北東部區(qū)域上，由沖洪積層（全新統(tǒng)）以及大南湖組（泥盆系下統(tǒng)）覆蓋。總體層面上分析，地層呈現(xiàn)北西向的展布特征，傾伏向北東向，角度為45°～65°，海相火山巖建造是其主要的巖性特征，主要表現(xiàn)為裂隙式噴溢相，具有連續(xù)的火山活動，非常強(qiáng)烈，巖石屬于鈣堿性系列，富鈉，英安巖、安山巖、玄武巖以及流紋巖熔巖是其上部的主要巖石組合特征，英安巖、安山巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖是夏布的主要巖石組合特征。②大南湖組（泥盆系下統(tǒng)）：在礦區(qū)的南東部以及北東部區(qū)域上分布，不整合接觸下伏地層荒革坡群大柳溝組（奧陶系中統(tǒng)），沉積特點(diǎn)為前海相火山碎屑巖，碳酸鹽以及基性火山熔巖夾生其間。③桃樹園組（新生界古近系漸-中新統(tǒng)）：在礦區(qū)南部邊緣地帶分布，夾礫巖以及出砂巖的砂質(zhì)泥巖和泥巖（淺棕紅色）是其主要的巖性特征，在大南湖組（泥盆系下統(tǒng)）之上覆蓋。④全新統(tǒng)沖洪積層：在礦區(qū)南東以及北中方向上分布，淺黃色以及灰色的沙、角礫、碎石沙土等主要的巖性特征，上部非常松散，下部表現(xiàn)為鹽堿膠結(jié)，緊密固結(jié)，在大南湖組（泥盆系下統(tǒng)）上覆蓋。

4 水文地質(zhì)特征

（1）劃分礦區(qū)地下水類型。結(jié)合礦區(qū)地下水賦存條件以及水理性質(zhì)，根據(jù)含水介質(zhì)劃分礦床地下水，主要表現(xiàn)為兩種不同類型：①孔隙水。主要在第四系沖洪積層當(dāng)中賦存，巖石碎塊以及砂石（不同粒徑）是其主要的成分組成達(dá)到，0.5m～2.5m厚度水平，東北向南西方向不斷變厚，主要在礦區(qū)的東南部以及中部區(qū)域分布，隨著季節(jié)改變水位也出現(xiàn)相應(yīng)變化。②裂隙水。主要在荒革坡群大柳溝組（奧陶系中統(tǒng)）火山角礫熔巖、安山巖地層當(dāng)中賦存，同時賦存在南明水組（下石炭統(tǒng)）沉凝灰?guī)r以及海西期花崗斑巖以及輝綠輝長巖和閃長巖與礦體內(nèi)，具有非常復(fù)雜的含水層巖性，由于構(gòu)造因素、成巖因素以及風(fēng)化因素影響，巖石發(fā)育較大變化的裂隙，含水層為非均質(zhì)性，地表部位的裂隙水主要表現(xiàn)為潛水，承壓水要分布在深部。

（2）礦床含(隔)水層(體)的劃分。礦區(qū)當(dāng)中分布的含水層以及富水程度，受斷裂構(gòu)造、地層巖層巖性抗風(fēng)化能力影響較大，礦床上側(cè)發(fā)育構(gòu)造裂隙以及風(fēng)化裂隙，彼此疊加在一起，富水裂隙潛水含水層表現(xiàn)為弱中等，由于構(gòu)造斷裂與成巖因素影響，下部基巖主要表現(xiàn)為破碎脈狀水和富水的裂隙含水層，承壓水分布在局部，由于含水空間、巖石構(gòu)造和賦存地下水的條件不同，劃分礦床為下面幾種類型的含(隔)水層(體)（圖1）：①松散巖類孔隙潛水含水巖組。在礦區(qū)的南部以及中部區(qū)域上分布，坡洪積與沖洪積碎石土層以及砂礫石是其主要的巖性特征，達(dá)到0.5m～2.5m厚度，季節(jié)因素會影響水位和富水性，在富水性與透水性方面，沖洪積砂礫石層明顯好于坡洪積碎石層。②基巖裂隙潛水承壓水含水巖組。在礦床上下盤圍巖當(dāng)中廣泛分布，中細(xì)粒沉凝灰?guī)r（炭質(zhì)）是其主要的巖性特征，構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂隙發(fā)育于上部巖石中，巖石彼此疊加形成網(wǎng)狀裂隙水。構(gòu)造裂隙分布于下盤，而且還發(fā)育中等的成巖裂隙，分布特點(diǎn)為帶狀，小于0.1L/S涌水量，處于0.013L/S～0.088L/S單位涌水量，承壓水含水層為基巖裂隙弱富水。③破碎帶脈狀水。礦區(qū)當(dāng)中破碎帶主要表現(xiàn)為接觸破碎帶以及構(gòu)造破碎帶，圍巖在斷裂兩側(cè)當(dāng)中比較脆，發(fā)育裂隙，而且裂隙具有非常好的聯(lián)通，不僅延伸長，而且還有較大規(guī)模，促進(jìn)較好的導(dǎo)水與賦水空間的形成。破碎帶脈狀水有著不均勻的賦水性分布特點(diǎn)，由于補(bǔ)給來源和圍巖巖性方面的影響，存在非常大的變化，達(dá)到0.29L/S～7.39L/S的涌水量，富水含水層為弱中等。④隔水層。紅色粘土出露于礦區(qū)的南部，具有較小的分布范圍，屬于局部隔水層，對于大南湖組（泥盆系下統(tǒng)）泥板巖進(jìn)行揭露，具有非常廣泛的分布特點(diǎn)，而且具有穩(wěn)定的厚度，是區(qū)內(nèi)重要的隔水層。

圖1 沙爾湖銅金屬礦東西向水文地質(zhì)剖面圖

5 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

分區(qū)主要分布在礦區(qū)的東北部方向上，丘陵主要分布在西北部，處于1000m～1400m海拔高度，低山丘陵是主要的地形地貌，地表大量出露山區(qū)基巖，有著充沛的降水，為補(bǔ)給地下水提供了有效來源，沖洪積扇在山前廣泛分布，巖石碎塊以及砂礫巖是主要的含水層，賦水空間較好，沖洪積扇含水層與中低山區(qū)含水層共同組成區(qū)內(nèi)的給水區(qū)，該區(qū)的排水帶主要分布在西南部，徑流區(qū)主要分布在中部礦區(qū)，水文地質(zhì)單元十分完整。

6 礦床充水條件

（1）礦床充水來源。①大氣降水。區(qū)內(nèi)氣候特點(diǎn)為大陸干旱氣候，降雨量多年保持在133.4mm平均水平，與降水量相比蒸發(fā)量達(dá)到11倍之多，春季融雪水是地下水的主要補(bǔ)給條件，季節(jié)性十分明顯，通過觀察礦床地下水，每年五六月份是每年地下水位最高階段，年變化幅度主要在1.75m，補(bǔ)給量少。②圍巖地下水。礦床主要處在當(dāng)?shù)剌p視基準(zhǔn)面之下，于地表相比，主礦體在地表500m以下，塊狀巖體是其主要的頂板圍巖，層狀巖層是重要的底板圍巖，裂隙水在頂?shù)装鍑鷰r當(dāng)中均有發(fā)育，并呈現(xiàn)出承壓性，發(fā)育中等的圍巖裂隙，直接溝通礦體裂隙，具有很好的連通性，補(bǔ)給源比較充沛，表現(xiàn)為若中等富水性，所以礦床充水來源主要是圍巖承壓水。

（2）礦床充水通道。①破碎帶：主要表現(xiàn)為構(gòu)造破碎帶以及接觸破碎帶，接觸破碎帶不僅有著破碎的巖石，而且還發(fā)育裂隙，具有很好的連通性，區(qū)內(nèi)發(fā)育壓扭性的斷裂構(gòu)造，順層角礫以及斷層泥在破碎帶中比較發(fā)育，不透水，構(gòu)造裂隙發(fā)育于破碎帶兩側(cè)，透水性比較好，聯(lián)通礦床，成為礦坑主要的充水通道。②圍巖裂隙：不同性質(zhì)裂隙圍巖比較發(fā)育，并聯(lián)通礦體裂隙，為地下水進(jìn)入礦體提供了較好的通道，發(fā)育各種中等圍巖裂隙，具有非常好的連通性以及導(dǎo)水性。③鉆孔。有的鉆孔封孔質(zhì)量不佳，不符合封孔質(zhì)量要求，直接溝通礦床，地下水以及地表風(fēng)化帶潛水，導(dǎo)致礦坑突水點(diǎn)，開始較大并不斷下降。

綜合進(jìn)行分析研究，在水文地質(zhì)條件方面，哈密沙爾湖銅多金屬礦呈現(xiàn)中等條件，下面因素影響礦床充水：①破碎帶：構(gòu)造裂隙發(fā)育與構(gòu)造破碎帶以及接觸破碎帶的兩側(cè)，透水性較好，為礦坑充水提供了相應(yīng)的通道。②圍巖蝕變：礦體裂隙連通圍巖裂隙具有較好的導(dǎo)水性，為地下水進(jìn)入礦體提供了通道。在本次研究過程當(dāng)中，對礦區(qū)地質(zhì)特征以及水文地質(zhì)特征進(jìn)行分析探討，劃分了礦區(qū)地下水的類型，并劃分了礦床含(隔)水層(體)，對礦床地下水的補(bǔ)給，徑流以及排泄還有礦床充水條件等進(jìn)行全面研究，這對指導(dǎo)礦區(qū)今后水文地質(zhì)研究具有非常重要的指示作用。然而此次研究由于工作精度方面的影響，在刻畫碎裂巖裂隙孔隙水含水層結(jié)構(gòu)方面還不是十分詳細(xì)，未來還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大相應(yīng)的研究工作，為開發(fā)與保護(hù)礦山生態(tài)提供幫助。