李 澤
(四川省煤炭設(shè)計研究院,四川 成都 610000)
四川會東大梁子鉛鋅礦床中的出露地層主要為前寒武紀(jì)基底沙姆瓦系上沉積巖系夾火山巖系、沙姆瓦系以及上沉積巖系,占四川省鉛鋅礦總面積的85.6%左右[1]??傮w呈北東向展布,巖層產(chǎn)狀受外圍花崗巖侵位影響明顯,巖層片理走向平行于花崗巖侵入接觸面,隨接觸面變化而變化,片理一般向沉積巖內(nèi)傾斜,傾角一般為60°~70°。本文通過對四川會東大梁子鉛鋅礦床的水文地質(zhì)特征展開研究,并對開采條件進(jìn)行淺析,結(jié)合礦床地質(zhì)條件、礦化特征、找礦標(biāo)志,以便指導(dǎo)四川會東大梁子鉛鋅礦床日后地質(zhì)找礦和評價工作的順利開展。類比區(qū)域上??讟?gòu)造破碎蝕變巖型鉛鋅礦床和老集寨沉積-熱液改造型鉛鋅礦多金屬礦床,主攻構(gòu)造破碎蝕變巖型鉛鋅礦床,兼顧層間剝離構(gòu)造充填交代型銅(鉛鋅)礦。
根據(jù)國土資源部關(guān)于印發(fā)《礦業(yè)權(quán)交易規(guī)則》的通知(國土資規(guī)[2017]7號)有關(guān)規(guī)定,為了切實際的做好地方礦床水文地質(zhì)的保障工作,加大四川會東大梁子鉛鋅礦床的水文地質(zhì)工作力度,應(yīng)定期開展四川會東大梁子鉛鋅礦床的水文地質(zhì)特征的勘查,以下將綜合地質(zhì)勘查調(diào)研數(shù)據(jù),從3個方面,開展四川會東大梁子鉛鋅礦床的水文地質(zhì)特征詳細(xì)研究。
結(jié)合四川會東大梁子鉛鋅礦床組合巖層的表現(xiàn)形態(tài),將四川會東大梁子鉛鋅礦床含水層地質(zhì)特征由上至下分為:石灰?guī)r層溶裂含水層——溶裂縫隙含水層—西組巖礫含水層——K8巖層含水層——K9巖層含水層——上組石盒子含水層——風(fēng)化巖帶含水層——新生界含水層[2]。其中,新生界含水層的第一含水層地下水整體處于未開發(fā)狀態(tài),埋藏淺,易于開采;第二含水層地下水埋藏較深,富水性較強(qiáng),是四川會東大梁子鉛鋅礦床理想的供水層位,其它含水層也是四川會東大梁子鉛鋅礦床防治水主要研究對象。
通常情況下含水層頂?shù)捉缑媛裆?30m~560m,厚0m~80m,由灰白色夾紫紅中、細(xì)、巨粒砂巖混雜組成,受層間徑流補(bǔ)給及下伏基巖裂隙巖溶水補(bǔ)給的孔隙承壓水。該區(qū)域涌水的主要原因是,成礦帶地區(qū)夏季的雨水天氣導(dǎo)致的洪水?dāng)y帶大量的砂、礫及砂質(zhì)土較多,受到地殼變遷作用的影響,逐漸涌入地下,以此形成的松散水文地質(zhì)混合物。
由于四川會東大梁子鉛鋅礦床斷裂帶的形成方式不同,但大部分礦區(qū)地質(zhì)斷裂的表現(xiàn)形式基本一致,由于斷裂帶通常橫穿多個地質(zhì)層,因此地質(zhì)填充規(guī)模差異性較大,造成四川會東大梁子鉛鋅礦床水文地質(zhì)地層的導(dǎo)水性不同。斷裂帶內(nèi)裂隙發(fā)育,形成微弱的含水帶,鉆孔單位涌水量0.007L/s·m,滲透系數(shù)0.005m/d,導(dǎo)水性弱。由于破碎帶的寬度通常不超過80cm,故該斷裂帶導(dǎo)水性較差,大部分?jǐn)鄬泳鶎儆诰植枯^弱導(dǎo)水?dāng)鄬?。例如:位于鄉(xiāng)萊山的F2號逆向斷層,主要分布于四川會東大梁子鉛鋅礦床東部,該礦區(qū)含水層發(fā)育位置有大規(guī)模的侵入巖存在,且占總體面積的約1/3。整體呈現(xiàn)出“Z型”的特征[3]。
受到水文地質(zhì)成礦帶的控制,呈現(xiàn)出近西南向侵入,具備幔源型的特點,且延伸長度超過1.5公里,是四川會東大梁子鉛鋅礦床東部的邊界性斷層,整體巖層張性較差,以此推斷為該斷裂帶綜合性導(dǎo)水能力較差。
該地區(qū)地層的夾凝灰質(zhì)砂巖作為其主要構(gòu)成,為地下水供應(yīng)提供了較好的偏流形式。同時,地下水持續(xù)供應(yīng)主要受到大氣環(huán)境的直接供給與水氣垂直滲透,由于四川會東大梁子鉛鋅礦床地質(zhì)綜合條件較復(fù)雜,因此風(fēng)化帶的地下水通常采用側(cè)面供給方式,個別斷裂帶的裂縫加大,不同應(yīng)力狀態(tài)下地質(zhì)滲透水為其可持續(xù)發(fā)展提供充足的循環(huán)環(huán)境。同時由于四川會東大梁子鉛鋅礦床水文地質(zhì)中地下水的整體流向與地坡的變化趨勢基本一致,以此地下水在不斷運(yùn)動中通常以排泄的方式,將多余水量流到溝谷中,受到地球化學(xué)特征的影響,大氣降水是影響地下水排泄與供應(yīng)的主要因素,結(jié)合區(qū)域年平均降水量及連續(xù)降水時間,可精準(zhǔn)的計算水量的供應(yīng)條件。
在完成四川會東大梁子鉛鋅礦床的水文地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上,開展四川會東大梁子鉛鋅礦床的開采條件研究。本文將四川會東大梁子鉛鋅礦床的開采條件研究分為三部分進(jìn)行,分別為:水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)層序劃分以及環(huán)境地質(zhì)條件。針對上述三方面研究具體內(nèi)容,如下文所述。
通常情況下,四川會東大梁子鉛鋅礦床地層的夾凝灰質(zhì)砂巖作為其主要構(gòu)成[4]。由火山爆發(fā)而拋入空中的火山物質(zhì)經(jīng)長距離的搬運(yùn),散落于盆地當(dāng)中,再經(jīng)過壓結(jié)和水化學(xué)膠結(jié)固結(jié)形成巖石,為地下水供應(yīng)提供了較好的偏流形式。為查明四川會東大梁子鉛鋅礦不同含水層的水化學(xué)性質(zhì)及其相互間的關(guān)聯(lián),此次研究分別在地表溝系、坑道、鉆孔中采集不同類型的地下水樣。據(jù)分析測試結(jié)果,該礦區(qū)地下水的水文基本情況為:水溫通常在17℃,PH值范圍7~8之間,呈弱堿性,礦區(qū)內(nèi)裂隙水硬度0.4mmol/l~0.5mmol/l,屬極軟水,地下水的礦化度總體較低,同時水化學(xué)類型簡單,以HCO3·(SO4)-Ca·Mg型為主,其次為HCO3·(SO4)-Na·Ca·Mg型水。
四川會東大梁子鉛鋅礦床根據(jù)地層層序由上到下為:上石炭統(tǒng)馬坪組(C3m)紫色、灰色泥質(zhì)條帶角礫狀灰?guī)r夾紫色泥巖;中石炭統(tǒng)威寧組(C2w)灰色中厚層狀灰?guī)r夾鮞狀灰?guī)r;下石炭統(tǒng)擺在佐組(C1b)灰白色、肉紅色、米黃色中粗晶白云巖夾淺灰色灰?guī)r;下石炭統(tǒng)太塘組(C1d)灰色隱晶灰?guī)r,底部為一層2m左右的褐黑色及紫色泥巖;上泥盆統(tǒng)宰格組第三段(D3Z3)灰色隱晶灰?guī)r及肉紅色中晶白云巖。鉛鋅礦體主要賦存在石炭統(tǒng)擺佐組中上部,礦體走向為N12°~25°E,傾向SE,傾角54°~65°。礦床不斷向深處開采,區(qū)域工程地質(zhì)條件有向復(fù)雜類型轉(zhuǎn)化的可能,建議在勘查過程中加強(qiáng)對水文、工程、環(huán)境地質(zhì)異常情況的記錄,方便準(zhǔn)確預(yù)測礦井涌水量,有效指導(dǎo)礦山開采工作。
四川會東大梁子鉛鋅礦床在開采過程中受到地質(zhì)條件與大氣降水的影響,會出現(xiàn)水量的突增,為地質(zhì)劃分提供依據(jù)的同時,為四川會東大梁子鉛鋅礦床開采帶來了一定的難度。通過實地調(diào)查研究得出,四川會東大梁子鉛鋅礦床內(nèi)部地段蝕變情況較為劇烈,主要表現(xiàn)為礦石綠化、金屬組合化等趨勢,蝕變能力越強(qiáng),說明四川會東大梁子鉛鋅礦床涌水活躍程度越高。因此,在開采時必須重點將涌水對四川會東大梁子鉛鋅礦床的環(huán)境地質(zhì)條件影響進(jìn)行分析;除了礦坑涌水外,地下水污染及開采過程中引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害也是對環(huán)境地質(zhì)造成影響的一些因素。地下水的污染來源主要是選礦和開采過程中產(chǎn)生“廢水、廢氣、廢物”,另外,開采出的礦石含有有害元素及放射性,如果超出規(guī)定范圍,釋放出的有害物質(zhì)會對地質(zhì)環(huán)境造成污染;隨著四川會東大梁子鉛鋅礦頻繁進(jìn)行采礦活動,礦山疏干排水和開采面積不斷擴(kuò)大,極容易引發(fā)礦區(qū)井下地下水位下降。地面下沉引起的滑坡、塌陷、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,以上環(huán)境地質(zhì)問題會造成礦山開采隱患,所以,必須關(guān)注開采中引起的環(huán)境地質(zhì)問題,做好監(jiān)測和預(yù)防工作。
由于四川會東大梁子鉛鋅礦床地質(zhì)勘查工作程度的不斷加大,對該地區(qū)水文地質(zhì)特征及開采條件的研究也逐漸增加。本文通過對四川會東大梁子鉛鋅礦床水文地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究,查明了該區(qū)主要含水層,重點從水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)層序劃分以及環(huán)境地質(zhì)條件等三個方面總結(jié),以此來指導(dǎo)四川會東大梁子鉛鋅礦床開采工作。