陕西省镇安县金龙山矿区水文地质特征研究

陕西省镇安县金龙山矿区水文地质特征研究

姚文杰 ,周桂红

陕西地矿汉中检测有限公司   陕西省汉中市  723007

摘要：本文主要查明了区域水文地质和矿区水文地质及其特征，弄清楚了区域内含水层和隔水层的分布状况，掌握了各含水层的岩性和区域地下水补径排条件，最后查明了矿区含水层各岩层的分布及特征。

1矿区地质特征

1.1矿区地层

区内主要出露的地层包括：南羊山组（上泥盆统）和袁家沟组（下石炭统），矿区外围不远处分布着四峡口组（中—下石炭统）。

1.2 矿区构造

矿区构造活动强烈，褶皱断层分布较多，构造具有多期次、多方向的特征。总体的构造方向受控于区域构造控制，主要的褶皱走向以及断层多呈现北西西-近东西向的构造格局。

1.3断裂

本区断裂构造非常多，具有多期次、多方向的特征。主体方向以近东西走向和北东走向为主，其次为北向走向和近南北走向。这些断裂属于区域上更大的韧脆性剪切断裂系统的一部分，具有一定的韧性剪切特征，与矿区的成矿有一定联系。矿区规模较大的 13 个断裂构造，统计出了矿区断层的主要特征。从表中看出，金龙山矿区断裂构造发育，且变化非常多，既有正断层又有逆断层以及平移断层，倾角普遍较陡。

2 矿区水文地质特征

2.1 区域水文地质特征

本区的地下水补给来源主要是大气降水。当降水沿地表岩石中的孔隙、裂隙及构造破碎带等渗入地下以后，其在各种水文地质条件的共同作用和影响下，将发生沿垂直和水平方向上的径流与汇集。

2.2区域含水层

根据地层岩性分布、地下水埋藏条件、水理特征等，可将全区地下水分为以下 4 类：第四系松散岩类孔隙潜水含水岩类、层状基岩裂隙孔隙层间水含水类、岩溶化基岩岩溶裂隙水含水岩类、块状基岩裂隙水含水岩类。现分述如下：

（1）第四系松散岩类孔隙潜水含水岩类

由第四系残坡积、洪冲积物形成，主要分布于平缓山坡、山麓沟口、沟谷两侧及支谷地带。岩性主要为砂质粘土、粉粘土、砂土、含粘土碎砾石及砂砾石、砂卵石等。分选性、磨圆度均很差。该含水层地下水埋藏浅，随着季节变化含水性会发生变化，如当雨水较为丰沛的夏秋季节来临时，泉水和井水的水位会上涨。枯水期泉水大部分干枯，井水位下降。该含水层富水性为弱—极弱。

（2）层状基岩裂隙孔隙层间水含水岩类

由中等富水含水岩组、弱富水含水岩组以及极弱富水含水岩组组成。其中富水程度中等的含水岩组的分布区域主要在金龙山矿区的西北一侧，由中泥盆统—石炭系片岩、板岩、石英岩夹灰岩含水岩组以及泥盆系千枚岩、板岩夹灰岩裂隙水含水岩组组成。由于灰岩纯度不均匀，岩层渗透性和含水性分布不均，在地势较低的地方往往可以看到泉水流出地表。泉流量一般在 2.5～15 吨/小时之间，且流量随季节性变化较明显。

极弱富水含水岩组主要分布于矿区南西部张粮川西侧，主要由三叠系钙质泥页岩夹砂岩及粉砂岩裂隙水含水岩组组成。地下水类型主要为层间裂隙水及风化裂隙水，地下水在低洼处形成了泉水涌出地面，泉流量一般小于 0.5 吨/小时，水化学类型为 HCO3-Ca 型。

（3）岩溶化基岩岩溶裂隙水含水岩类

由强富水含水岩组、中等水含水岩组组成。该岩层（组）主要分布于张粮川及杨地一带，主要由石炭系—二迭系灰岩、生物灰岩、白云质灰岩夹页岩岩溶液裂隙水含水岩组组成。灰岩质地较纯，溶斗较发育，地势低洼处地下水以泉的形式涌出地表排泄。泉流量一般在 15～50 吨/小时之间，个别可达 14400 吨/小时。

3 矿区水文地质特征

3.1 区域隔水层

本区页岩、粉砂岩、灰岩在裂隙、岩溶不发育部位，其透水性极弱，可视为相对隔水层。

3.2 矿区水文地质特征

金龙山矿区位于区域水文地质单元中层状基岩裂隙孔隙水含水层中。其东部或东北部为岩溶化基岩岩溶裂隙水含水层；北部为块状基岩裂隙水含水层；南部为河谷盆地，为松散覆盖层孔隙水含水层；西部为层状基岩裂隙水含水层。作业区金龙山矿段位于矿区所在水文地质单元的径流区，矿区附近最低侵蚀基准面高程为 623m。矿区附近无大型地表水体。在暴雨季节，只有沟谷中央会形成暂时性的地表洪水，暴雨过后很快就消失。矿区水文地质特征详述如下。

3.3矿区地形地貌及地表水体

3.3.1矿区含水层分布及特征

研究区出露的地层主要为南羊山组（上泥盆统）和袁家沟组（下石炭统），岩性以中厚层灰岩和泥岩页岩等细碎屑岩为主。其次为第四系冲积物、洪积物、土壤等松散的未固结堆积物。据此将本区含水层划分如下。

（一）第四系松散岩类孔隙潜水含水层

该含水层主要分布于现代人工堆积层和第四系洪冲积残坡积层中。

（1）现代人工堆积透水层：分布于 751 露天采场旁、730 平硐南侧以及竖井旁，主要由人工采矿堆积的废矿碴、废石组成，该堆积层松散—中密，孔隙度大、透水性强，但基本不含水，为透水而不含水的堆积层。

（2）第四系残坡积潜水含水层：主要分布在山脚沟口或者平缓山坡以及沟谷两侧及支谷中。厚度一般为 18.70m～45.30m，由冲洪积物组成，主要成份为粘土、亚粘土、砂土、碎石及砂砾石。

（二）基岩风化裂隙水含水岩组

主要分布于金龙山背斜的核部，由泥盆系上统南羊山组下段页岩、顶部为含砂质薄层灰岩为主，局部夹钙质页岩组成。基岩强风化带埋藏深度 19.1 m～30.9 m，底界标高为 709.26 m～741.32 m，地形地貌和大气降水对于强风化带当中的孔隙裂隙含水层有着重要的影响作用。

强风化带之下有一层风化程度较浅的基岩，称之为微风化层，分布在微风化层中大的地下水主要为裂隙水（层间裂隙、构造裂隙），裂隙大多呈闭塞状态。水文孔 ZK0206 经抽水试验得到其单位涌水量大约为 0.003 L/s•m，含水性微弱—极弱。该层为本矿区贮矿层位主要组成部分。

（三）碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩组

该含水层主要分为碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩组及碳酸盐岩类夹燧石条带裂隙岩溶水含水岩组两部分组成， 矿区灰岩分布广泛，是矿区最主要的岩石类型，这些灰岩往往厚度较大，期间还有泥质、硅质等，成分不纯，经常与不可溶蚀的细碎屑岩共生互层。因此，导致了本区的岩溶发育差，几乎观察不到规模较大的岩溶现象。只有构造破坏强烈和水流冲刷严重的地段才会出现裂隙由于溶蚀造成扩大加宽的现象。灰岩分布地区地势陡峻、坡度大，地下水的补给基本全靠大气降水，期间分布泉水，流量一般为 0.1L/s～1.0L/s。为更好地探明地下含水层特征，观察了水文地质钻孔和工程地质钻孔，从钻孔岩芯中可以看到灰岩中存在一些溶蚀孔洞，但数量非常少。综合评价碳酸盐岩中溶洞较少，对于矿坑充水影响有限，可以认定为弱富水的含水层。

4 结论

（1）区域内主要含水岩层（组）可分为四类，即：第四系松散岩类孔隙潜水含水岩类、层状基岩裂隙孔隙层间水含水岩类、岩溶化基岩岩溶裂隙水含水岩类和块状基岩裂隙水含水岩类。

（2）区域内的隔水层主要为裂隙、岩溶不发育且透水性极弱的页岩、粉砂岩和灰岩。

（3）区域地下水补给主要来自大气降水，并通过构造破碎带渗入地下，在垂直或水平方向上发生径流和汇集，最后通过泉的形式排泄与沟谷或地势较低之处，或通过水平径流侧向补给给邻区。

（4）矿区含水层主要位于区域水文地质单元中的层状基岩裂隙孔隙水含水层中。通过与邻近矿区——东沟金矿的类比，可以认为该矿区的环境地质质量为中等、水文地质复杂程度为中等。

个人简介：姚文杰（1982-），男，本科，业务部主任，主要从事生态修复、环境检测、土壤和地下水调查等工作。