內蒙古蘇尼特右旗別魯烏銅礦外圍礦區巖金礦水文地質特征淺析

張盼 孫磊 郭趨靖

（華北地質勘查局五一九大隊，河北保定 071051）

0 概述

別魯烏銅礦外圍礦區巖金礦是內蒙古自治區最新發現的一中型規模金礦床，位于蘇尼特右旗政府所在地賽罕塔拉鎮東南約70km 處，距集寧—二連浩特鐵路線朱日和車站東南約15km，地處烏力吉—錫林浩特元古代、華力西期、燕山期銅、鐵、鉻、金、螢石三級成礦帶（Ⅲ7）中部，其礦床水文地質特征在區域上極具代表性。

別魯烏銅礦外圍礦區巖金礦產于石炭系上統本巴圖組變質砂巖地層中，受區域上近東西向大斷裂F16與F19之間的擠壓構造破碎帶控制，礦體主要呈脈狀、透鏡狀，具有膨脹狹縮、尖滅再現的特點，晚古生代末期到中生代初期構造巖漿活動使本巴圖組地層中的金被活化萃取、遷移、沉淀，形成富含金的成礦熱液，斷裂構造帶為含金熱液的流動與遷移提供了通道。金礦床成因類型為構造蝕變巖型。本文對別魯烏銅礦外圍礦區巖金礦水文地質特征作初步淺析。

1 區域水文地質概況

區域上屬內蒙古高原南緣，總體地勢南高北低，海拔一般為1017～1480m，相對高差400 余米。區域地貌類型主要包括丘陵、山前坡洪積傾斜平原和山間波狀高平原，山脈總體呈北東向展布，山脈之間為波狀高平原。

區域水系不發育，河流均為內陸河，干旱季節，多數無水。其中礦區西部的朱日和河為朝勒卜爾山間洼地里的一條較小河流，全長25km，平均坡降6‰，平時干涸，僅在雨季大雨、暴雨時，形成洪水，洪水注入哈爾諾爾湖積平原的洼地。

礦區地下水系統屬于蒙北高原地下水系統區（D），陰山北部高平原一級地下水系統區（D01），達來諾爾二級地下水系統（D01B）［1］。

該地下水系統位于區域東部高平原區，根據含水介質可將本系統地下水含水層分為第四系松散巖類孔隙水；新近系、古近系碎屑巖類裂隙孔隙水；石炭系、二疊系與侏羅系等變質巖、火山（碎屑）巖，以及燕山期、華力西期各種侵入巖類基巖裂隙水；新近系松散-半膠結的棕紅色砂質泥巖及磚紅色泥巖類隔水層。

區域地下水的補給來源主要是大氣降水，徑流受地形地貌控制，大體上由西南向北東方向徑流。本區屬半干旱區，蒸發強度較大，年最大蒸發量為3324.8mm

因此，蒸發排泄是區域地下水的主要排泄方式之一。此外，地下水以徑流的方式排泄于區外，人畜的飲用及工農業用水也是地下水的排泄方式之一［2］。

2 礦區水文地質條件

礦區屬于東部高平原三級地下水系統（D01B01），礦區處于該系統的基巖裂隙潛水區的補給區。礦區為低山丘陵地貌，地形標高為1204～1344m，相對高差140m。最低侵蝕基準面為礦區北部德德查干哈達近南北向沖溝與其上一級莫若格其郭勒近東西向水系交匯處，海拔1110m。區內地勢較平坦、山勢低緩，因切割微弱，在山間發育開闊的“U”型溝谷。溝谷兩側大部分基巖裸露，出露巖層主要為古生界變質砂巖（礫巖）組、片巖組及華力西晚期及燕山早期的閃長巖組和花崗斑巖組。在礦區東部的石炭系上統地層中發育有近東西向的構造擠壓破碎帶，構造帶地表出露寬度30～300m，斷續出露長度約7km（礦區F16與F19斷裂之間）。

2.1 含水層的富水性

根據含水層的富水性、含水介質、含水空間的不同，將礦區劃分為以下含（隔）水層，分別介紹其富水性：

（1）第四系孔隙含水層

主要分布于溝谷中，含水層巖性主要是第四系坡洪積砂、礫石等組成，第四系厚度一般為0.2～12.0m，地下水埋深為2.5～10.0m。根據民井調查資料，該含水層含水量極少，屬于透水不含水層，對礦床開采沒有影響［3］。

（2）基巖裂隙含水層

在區內廣泛分布，主要由古生界變質砂巖、片巖、千枚巖和各類中酸性巖漿巖體（脈）等組成的基巖風化裂隙含水層和基巖構造裂隙含水層。根據鉆孔巖芯編錄，風化帶發育深度一般在20～80m 不等，局部受構造影響深度達200m 以上，地表線裂隙率為0.013～0.080%，平均線裂隙率為0.038%，ⅡEZK96-3鉆孔打穿此基巖裂隙含水層，并進行了抽水試驗，其涌水量為0.11L/s，滲透系數0.0039m/d，單位涌水量0.0030L/s·m。地下水化學類型為SO4·HCO3—Na 型水，礦化度為0.82g/L。

（3）構造破碎帶含水層

在礦區東部的石炭系上統地層中發育有近東西向的構造擠壓破碎帶，位于區域性斷裂F16與F19之間，構造帶地表出露寬度30～300m，斷續出露長度約7km。帶內巖石擠壓變形強烈，擠壓片理、糜棱巖化發育，以變形礦物石英壓扁拉長定向排列為代表，形成石英質的絹云千枚巖。該構造破碎帶富水、導水，是礦床充水主要因素之一。據SHZK-3鉆孔巖芯分析，該已打穿此構造擠壓破碎帶含水層，并且已打到含水層的含水底板位置，具備抽水試驗條件，進行了相應的抽水試驗，其涌水量為0.43L/s，滲透系數0.041m/d，單位涌水量0.021L/s·m，地下水化學類型為SO4·HCO3—Na型水，礦化度為0.88g/L。

（4）隔水層

主要是下部完整基巖隔水層，廣泛分布于礦區，由古生界變質巖屑砂巖、絹云千枚巖、含碳質變質粉砂巖、各類巖漿巖等組成。深部風化作用較弱，巖石完整，裂隙不發育或構造裂隙多被后期方解石細脈充填，不利于地下水的活動，隔水性能強［4］。根據本次在南部巖漿巖地段的ZK156-2 水文孔資料，地下水位埋深32.07m，單位涌水量0.00072L/s·m，滲透系數0.0008m/d，水化學類型為HCO3—Na·Mg 型水，礦化度1.57g/L。根據《礦區水文地質工程地質勘探規范（GB12719-1991）》，該地段的完整基巖單位涌水量＜0.001 L/s.m，基本可視為隔水層，可視為礦床隔水邊界［5］。

2.2 地下水動態及其補給、徑流與排泄

（1）地下水動態

對水文孔進行了長期動態觀測，觀測資料顯示，地下水位埋深主要受降雨影響，雨季6、7、8月份地下水位上升，變幅不大，之后水位逐漸下降，以此循環波動。大氣降水與地下水之間有密切的聯系，在大氣降雨量出現峰值時，地下水位并未達到最大值，中間有一個滯后期，因此地下水的流量及水位與降雨量關系密切［6］。

（2）地下水補給、徑流和排泄條件

本區大氣降水是地下水主要補給來源。大氣降水除大部分蒸發外部分補給地下水和形成地表徑流。流向順地形由高向低，水力坡度與地形坡度相近（見圖1），河谷階地地下水徑流條件較好。

第四系孔隙水，接受大氣降水的垂向補給和基巖裂隙水的側向補給，地下水主要以潛流方式總體上由東向西排泄出礦區，部分消耗于大氣蒸發和少量人工取水。

基巖裂隙水，主要接受大氣降水補給，由于巖石裸露及風化裂隙發育，裂隙水直接接受大氣降水的補給，徑流方向受地形控制明顯，由基巖出露區向烏蘭敖包渾迪和那清音渾迪徑流，主要以潛流形式排泄補給溝谷洼地中的第四系孔隙水。

構造破碎帶水，主要接受大氣降水和基巖裂隙水的側向徑流補給，總體徑流方向由東向西徑流，排泄方式沿構造帶向地勢低的方向排泄。

2.3 充水因素

礦床充水水源為大氣降水、基巖裂隙水和構造破碎帶水。礦區未來的開采形式為巷道開采，礦床主要充水通道為裂隙和構造破碎帶，采礦冒落帶主要集中在風化帶和構造破碎帶發育的圍巖段。

3 礦坑涌水量預測

3.1 礦坑充水因素

未來礦山擬采用地下硐采，豎井與平巷聯合開拓的方式進行生產，礦坑充水來源以大氣降水為主，其次為基巖本身的裂隙水，而第四系、上更新統殘坡積層分布很少，且基本不含水，可不考慮。

3.2 計算方法及公式的選擇

根據礦區水文地質特征和充水因素分析，選擇地下水動力學法中“集水廊道法”對先期開采階段坑道涌水量進行計算，其公式為Q=BK[(2H-M)M-h02]/2R。式中：Q：礦坑涌水量（m3/d）；B 為巷道長度（m）；K 為滲透系數（m/d）；H 為降深（m）；M 為含水層厚度（m）；h0為含水層底板至動水位高度（m）；R 為影響半徑（m）。

3.3 計算參數的確定

（1）巷道長度B，先期開采階段為一矩形截面，沿脈長620m，穿脈長300m，巷道總長920m。

（2）滲透系數K，SHZK-3 水文孔位于先期開采階段內，其抽水試驗成果資料具有代表性，將抽水試驗獲得的滲透系數作為本次計算參數，數值為0.041 m/d。

（3）降深H，未來礦床開采將疏干整個含水層，因此降深同含水層厚度。

（4）含水層厚度M，根據先期開采范圍內鉆孔含水層厚度平均值確定，數值為48.69m。

（5）含水層底板至動水位高度h0，未來疏干排水至礦層底板，h0為0。

（6）影響半徑R，水文孔抽水試驗計算的影響半徑，取最大值為65.37m。

3.4 計算結果及評述

將有關計算參數帶入涌水量計算公式進行計算，正常涌水量計算數值為683.98m3/d。根據收集到的該區多年降水資料分析計算得出該區多年平均降雨量為183.01mm、多年最大降雨量為342.00mm，平均值與最大值的比值1∶1.87，根據此數據確定最大涌水量為正常涌水量的1.87 倍，即最大涌水量預測為1279.04m3/d。而相鄰的西南6km 處的別魯烏圖銅礦區礦坑“集水廊道法”預測正常涌水量816m3/d［7］，二者正常涌水量相近，說明本次采用“集水廊道法”對先期開采階段坑道涌水量進行計算是適宜的，其參數確定基本是合理的。

4 礦區水源評價

礦區地處牧區，附近無污染源，區內水資源匱乏，地表無水體，地下水經水質化驗分析表明：礦區及周邊范圍內地下水水質較差（見表1），大部分均超過飲用水衛生標準，不經處理不宜飲用，但水量極小，不作為今后礦山開采生產生活用水，可從距礦區19.5km的朱日和鎮水站調用。

表1 礦區地下水源單項指標取值及評價結果表

5 結論

(1)礦區內主要含水層為基巖裂隙含水層和構造破碎帶含水層，弱富水性；主要隔水層為完整基巖隔水層。大氣降水是礦區地下水的主要補給來源。大氣降水、基巖裂隙水和構造破碎帶水是礦床充水的主要因素。充水通道為裂隙和構造破碎帶。

(2)綜合礦區所處的自然地理條件，地形地貌特征，地層巖性，地質構造，巖石的含水類型，含水部位特征，巖石的富水性、透水性、含水層之間的水力聯系，地表水體發育情況及地下水的徑排條件和地下水化學特征等因素，本區水文地質條件可歸屬為第二類第一型，即裂隙充水礦床，水文地質條件簡單。

(3)建立健全地下水長期動態觀測網，監測地下水位動態及礦坑涌水量的變化情況，在礦井建設及生產中應根據實際觀測的涌水量，及時對礦區涌水量進行修正，指導生產。秉承“探采結合”的思想，做到先探水，后生產，以防止突水、透水等事故的發生。