程潔萍（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊　哈密 839000）

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淺析新疆哈密市天湖東鐵礦床的斷裂-裂隙充水特征

程潔萍
（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊哈密 839000）

摘要天湖東鐵礦礦區(qū)水文地質(zhì)勘探類型以風(fēng)化裂隙為主，是頂、底板間接充水、水文地質(zhì)條件簡單的基巖裂隙充水和構(gòu)造充水的礦床，基巖裂隙富水性較差，且裂隙連通性不好，補給源不足。筆者通過實地調(diào)研，結(jié)合礦區(qū)西部天湖鐵礦鉆孔、豎井地下水文資料，從礦床充水條件分析、礦床充水及地下水排泄途徑等方面證實斷裂構(gòu)造為天湖東鐵礦床的主要導(dǎo)水、儲水構(gòu)造，也是礦床直接或間接充水的主要通道，天湖東鐵礦床主要是通過大的斷裂構(gòu)造（如尖山子大斷裂等）對礦床充水。

關(guān)鍵詞水文地質(zhì)礦床地下水裂隙水地表逕流

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.021

1　礦區(qū)自然地理特征

新疆哈密市天湖東鐵礦位于哈密市南東直線距離180余km處，行政區(qū)劃屬新疆哈密市管轄。礦區(qū)屬剝蝕低山-戈壁丘陵地貌，但總的地勢東北高西南低，礦區(qū)北部、東北部約4 km為相對比較高的山地，標(biāo)高在1 680～1 690 m。區(qū)內(nèi)由于受構(gòu)造風(fēng)化作用的影響，地表巖石破碎，裂隙發(fā)育，多呈碎塊狀，低洼處被第四系所覆蓋。區(qū)內(nèi)無泉水出露，地下潛水位5～30 m，無地表逕流，只有干溝谷系，沖溝形態(tài)比較寬緩，多為暴雨期的暫時洪流通道，洪水期間往往切斷交通。礦區(qū)內(nèi)植被不發(fā)育，只有在干溝、沖溝及谷地鹽堿灘中，生長有紅柳、梭梭等耐旱植物。

該區(qū)為典型的大陸性氣候，夏季酷熱、冬季寒冷、降水稀少、蒸發(fā)強烈、氣候干燥、

晝夜溫差較大、四季多風(fēng)為本區(qū)的氣候特點。夏季最高氣溫可達(dá)40℃，冬季最低氣溫在-30℃左右；春季多為風(fēng)季，以北東、北北東向及北風(fēng)為主，風(fēng)力一般為3～6級，最大可達(dá)10級。

據(jù)區(qū)內(nèi)天湖氣象站資料，3～5月份為風(fēng)季；5～8月份為雨季，大雨時沖溝地段及低洼處可形成塹時性地表洪流，洪流寬度可達(dá)到3～5 m；冰凍期一般為11月中旬至第二年3月底。多年平均氣溫6.1℃，降雨量44.7 mm，蒸發(fā)量高達(dá)3 485.2 mm（圖1）。

圖1　天湖地區(qū)氣象、水文動態(tài)圖

2　礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造位置屬塔里木板塊庫魯克塔格-星星峽大陸碰撞帶尖山子隆起中部。該構(gòu)造單元南以紅柳河斷裂為界，北以尖山子斷裂為界，呈北東東向延伸。

礦區(qū)出露地層以震旦系天湖組第三亞組的一套深變質(zhì)巖系為主，主要巖性組合為角閃黑云母片巖、黑云母石英片巖、大理巖、條帶狀混合巖及滲透混合巖等。

紅柳河斷裂和尖山子斷裂構(gòu)成礦區(qū)主體構(gòu)造格架，二者具有長期活動特點，不僅控制著區(qū)內(nèi)地層展布，而且控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造及巖漿活動。受其影響，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，斷裂構(gòu)造多呈北東向、北東東向，少數(shù)近南北向，個別為環(huán)形斷裂構(gòu)造，反映了多期次構(gòu)造活動特征。

天湖東鐵礦現(xiàn)已圈出4條鐵礦體，礦體多呈近NE-SW向延伸，長30～150 m，寬2～6 m不等，北傾，傾角60°～80°，TFe品位20%～56%，礦體多產(chǎn)于震旦系天湖組第三亞組的大理巖中，部分產(chǎn)于黑云母石英片巖中。礦石具中粗粒結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等，礦石礦物以磁鐵礦為主。礦床規(guī)模為小型鐵礦。

3　礦床水文地質(zhì)特征

筆者經(jīng)實地調(diào)研和綜合研究認(rèn)為，天湖東鐵礦礦區(qū)水文地質(zhì)勘探類型以風(fēng)化裂隙為主，頂、底板間接充水、水文地質(zhì)條件簡單的基巖裂隙充水和構(gòu)造充水的礦床，基巖裂隙富水性較差，且裂隙連通性不好，補給源不足。

以地下水位為當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，天湖鐵礦礦床位于侵蝕基準(zhǔn)面以下，地下水本應(yīng)由大氣降水補給，但由于礦區(qū)蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，加之礦區(qū)地表逕流不發(fā)育，因此，礦區(qū)地下水的補給十分貧乏，地下水以靜儲量為主。礦區(qū)巖石含水性微弱，地形、地下巖層不利于自然排水，礦床充水只有靠基巖風(fēng)化帶的裂隙水和構(gòu)造帶中的裂隙水通過裂隙對淺部礦床充水，深部礦床充水只能由大的導(dǎo)水構(gòu)造如斷裂才能實現(xiàn)。前人工作證實，區(qū)內(nèi)較大的構(gòu)造為東西向尖山子斷裂及由其派生的不同性質(zhì)、規(guī)模不等的斷層。

區(qū)域性尖山子大斷裂帶呈東西向縱貫礦區(qū)北部，該斷裂帶由東西向大小規(guī)模不等的8條斷裂組成，其影響范圍在西部比較窄，僅300 m，東部寬達(dá)2 200 m，總體構(gòu)造斷裂面傾向北偏西，傾角50°～60°。受其影響，斷裂帶內(nèi)星星峽組深變質(zhì)巖及后期侵入巖巖石普遍遭受碎斑-糜棱巖化，其派生的斷層界面常構(gòu)成地層及巖性的天然分界面，其上、下盤巖石均有不同程度的壓碎及碎裂現(xiàn)象，運動斷裂面向深部延伸與尖山子大斷裂匯合，構(gòu)成礦區(qū)充水的主要構(gòu)造基礎(chǔ)。尖山子大斷裂因?qū)賶盒?壓扭性斷裂，構(gòu)成礦區(qū)隔水-儲水?dāng)嗔眩跀嗔褞Я严栋l(fā)育區(qū)段，又具有導(dǎo)水功能。同時，尖山子大斷裂影響范圍廣、深度大，其發(fā)育的斷裂-裂隙系統(tǒng)造成了礦區(qū)風(fēng)化殼比一般戈壁地區(qū)發(fā)育，深度也較大，對礦山開采會造成較大影響。

4　礦床斷裂-裂隙充水特征

4.1礦床充水構(gòu)造條件分析

本區(qū)地表風(fēng)化殼中巖石風(fēng)化強烈，結(jié)構(gòu)松散，裂隙發(fā)育，尤其是在10 m以上地層及氧化礦體中，裂隙面上均可見了到明顯的厚2 mm左右的白色的碳酸鹽沉淀薄膜及褐鐵礦薄膜，證明10 m以上的地層（包括礦體）都為很好的透水層。

本區(qū)東西向斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，為形成接受大氣降水的蓄水構(gòu)造提供了有利條件。所以礦區(qū)的斷層多為儲水?dāng)鄬?，本身含水且?dǎo)水。但由于地下水缺乏補給來源和補給途逕，在天然條件下逕流量很小，當(dāng)鉆孔或坑道揭露到這種地下水時，開始時涌水量很大，以后越來越小，逐漸趨于穩(wěn)定或消失。

因此，斷裂構(gòu)造為礦區(qū)的主要導(dǎo)水、含水構(gòu)造，也是礦床直接或間接充水的主要通道。

4.2礦床充水及地下水排泄途徑

由上述分析可知，天湖東礦區(qū)主要的充水通道為天然形成的風(fēng)化裂隙、基巖裂隙及導(dǎo)水?dāng)嗔褬?gòu)造帶。其充水過程主要通過以下途徑來實現(xiàn)：

⑴地下基巖裂隙水通過構(gòu)造補給（圖2）：即少量大氣降水、基巖風(fēng)化帶和構(gòu)造帶中的裂隙水通過風(fēng)化帶裂隙系統(tǒng)和淺部構(gòu)造破碎帶對礦床淺部充水，深部礦床充水則由斷裂通道來實現(xiàn)。

圖2　基巖裂隙含水層及礦床充水示意圖

⑵大氣降水及季節(jié)性地表洪流入滲補給：大氣降水是礦床的主要補給來源之一。大氣降水到達(dá)地面以后，便向巖石、土壤的空隙中滲入，當(dāng)降水強度大于入滲強度時，來不及入滲的水分則流到低洼處，由地勢高的地方向地勢低的地方流動形成地表逕流。地下水和短期洪水匯集至山谷洼地，水位會變得比較淺，強烈的地表蒸發(fā)將使得低洼處的土壤鹽漬化（圖3）。

圖3　鹽漬洼地水文地質(zhì)單元剖面示意圖

⑶排出的礦井水經(jīng)地面入滲沿裂隙及構(gòu)造又返回到礦井中。

結(jié)合上述分析，與礦床充水相對應(yīng)，天湖東礦區(qū)地下水排泄主要通過側(cè)向逕流、蒸發(fā)排泄和采礦坑道中的人工排水來實現(xiàn)。

4.3鄰區(qū)礦床深部水文資料分析

天湖東鐵礦西距天湖大型鐵礦床13 km，二者處于同一個地層-構(gòu)造-巖漿成礦帶上，具有相同的水文、工程地質(zhì)條件。天湖礦區(qū)通過鉆孔和坑道揭示出天湖東—天湖地區(qū)地下水埋深90 m，豎井揭穿含水層10 m，根據(jù)頂?shù)装宓膸r性可以看出該井為一完整的潛水井，所以根據(jù)裘布依公式：

Q=1.366K（2H-S）/lgR-lgr

其中，H為豎井揭露含水層底板到水位的距離；S為預(yù)計水位降深值10 m；K為平均滲透系數(shù)0.0002～0.29 m/晝夜；R為影響半徑（由于采礦的過程中長期抽水，會使影響半徑有所增大，所以我們選擇影響半徑的值為150 m），豎井的半徑R設(shè)為5 m：

Q=1.366K（2H-S）/lgR-lgr

=1.366×0.29（2×10-10）/lg150-lg5

=0.079 L/S

由以上數(shù)據(jù)可知，礦區(qū)地下水逕流很微弱，流入礦坑的地下水由貯存量和補給量組成，開采初期進(jìn)入礦坑的地下水以疏干漏斗范圍內(nèi)的貯存量為主，隨著長期的疏干降壓，補給量便逐漸取代貯存量進(jìn)入礦坑。故礦坑充水以貯存量為主時，排水初期涌水量最大，隨著貯存量的消耗，礦坑涌水量逐漸減少而被疏干；以補給量為主時，隨著降落漏斗的形成便漸趨穩(wěn)定?？梢?，貯存量一般較易疏干，而補給量常是礦坑充水的主要威脅。

5　結(jié)論

⑴天湖東鐵礦床主要是通過大的斷裂構(gòu)造（尖山子斷裂帶）對礦床充水，斷裂構(gòu)造不僅是礦區(qū)的主要導(dǎo)水、儲水構(gòu)造，也是礦床直接或間接充水的主要通道。

⑵天湖東鐵礦床充水只是基巖風(fēng)化帶和構(gòu)造破碎帶中的裂隙水通過裂隙對淺部礦床充水，只有大的斷裂及裂隙（尖山子斷裂帶）做為導(dǎo)水構(gòu)造才能對深部礦床充水。

參考文獻(xiàn)

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收稿：2015-12-10

黃金的分類

黃金是在自然界中以游離狀態(tài)存在而不能人工合成的天然產(chǎn)物。按其來源的不同和提煉后含量的不同分為生金和熟金等。

生金亦稱天然金、荒金、原金，是熟金的對象，是從礦山或河底沖積層開采出，沒有經(jīng)過熔化提煉的黃金。生金分礦金和沙金兩種。

礦金，也稱合質(zhì)金，產(chǎn)于礦山、金礦，大都是隨地下涌出的熱泉通過巖石的縫細(xì)而沉淀積成，常與石英夾在巖石的縫隙中，礦石經(jīng)過開采、粉碎、淘洗，大顆的金可以直接揀取，小粒的可用水銀溶解。礦金大多與其他金屬伴生，其中除黃金外還有銀、鉑、鋅等其他金屬，在其他金屬未提出之前稱為合質(zhì)金。礦金產(chǎn)于不同的礦山而所含的其他金屬成分不同，因此，成色高低不一，一般在50%～90%之間。

沙金，是產(chǎn)于河流底層或低洼地帶，于是石沙混雜在一起，經(jīng)過淘洗出來的黃金。沙金起源于礦山，是由于金礦石露出地面，經(jīng)過長期風(fēng)吹雨打，巖石北風(fēng)化而崩裂，金便脫離礦脈伴隨泥沙順?biāo)?，自然沉淀在石沙中，在河流底層或砂石下面沉積為含金層，從而形成沙金。沙金的特點是：顆粒大小不一，大的像蠶豆，小的似細(xì)沙，形狀各異。顏色因成色高低而不同，九成以上為赤黃色，八成為淡黃色，七成為青黃色。

來源：中國金屬新聞網(wǎng)