甘肃小柳沟矿区水工环地质特征研究

张朝辉

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

甘肃小柳沟矿区位于我国甘肃省祁连山东部的小柳沟地区，矿区内矿产资源极其丰富，其中包括钨、钼、铁、锰、锌等金属资源，是我国重要的多金属成矿带，因此甘肃小柳沟矿区一直以来都是找矿工作重点开展对象，由于其钨矿和钼矿产资源较多，并且具有良好的开采条件，所以甘肃小柳沟矿区钼矿和钨矿找矿引起了高度的重视，甘肃小柳沟矿区钨钼矿之间的成因以及地质特征相关研究受到广泛重视。目前，通过总结多次甘肃小柳沟矿区地质勘查资料，已经明确了甘肃小柳沟矿区成矿地质条件以及控矿因素等，了解到甘肃小柳沟矿区具有较好的找矿信息，但是由于甘肃小柳沟矿区地质结构比较复杂，水工环地质勘查具有一定的难度，虽然前后实施过相关的水工环地质施工，但是取得的研究成果有限，至今没有明确甘肃小柳沟矿区水工环地质特征，这为甘肃小柳沟矿区开采工作增加了较高的难度，为此提出甘肃小柳沟矿区水工环地质特征研究。

1 甘肃小柳沟矿区水工环地质特征

1.1 甘肃小柳沟矿区气象特征

甘肃小柳沟区内水系较发育，平面上整体呈现网状展布，主沟谷呈北东～南西向分布，流向北东，流量2.016l/s。主沟谷两侧山坡冲沟发育，枯水季节多为干谷。矿区北东部外围直距2.5公里处有河流自南向北蜿蜒流过，年平均流量约1920吨/天，在甘肃小柳沟南西部（距矿区16公里）注入黄河，区内气候属北暖温带海洋型季风气候区，年降雨量为2034.4mm，常见降雨较少，气候属于干旱半干旱气候。

1.2 甘肃小柳沟矿区含水岩组地质特征

甘肃小柳沟矿区含水岩组分为碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、侵入岩火山岩类裂隙含水岩组。碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组又包含基岩风化带裂隙弱富水含水岩组和基岩裂隙极弱富水含水岩组，基岩风化带裂隙弱富水含水岩组主要由砂质页岩、英安玢岩的风化蚀变岩石组成，在矿区地表广泛分布，该岩组岩石富水性主要受风化～构造裂隙及地层岩性控制[1]。裂隙产状以北西西、北东走向为主，发育深度小，英安玢岩较砂质页岩的风化带发育深度大，最深为44.10m，埋深多为10m～20m，空间分布形态基本与地形形态一致，富水性弱～极弱[2]。在剖面上含水岩组呈似层状（局部残坡积层下伏隔水带），平均厚度15.51m（局部含浮土层厚度），地表面裂隙率1.32%～1.75%，裂隙呈微张～张开状，为泥质、铁质充填堵塞，弱富水，透水性强；基岩裂隙极弱富水含水岩组由矿区风化带以下砂质页岩组成，由于岩层产状较陡，岩层厚度不够均匀，承压性较弱，部分钻孔未见承压水含水带。钻孔施工钻进时常表现为水位上升，孔隙连通性差。富水性极弱。

侵入岩火山岩类裂隙极弱富水含水岩组由英安玢岩及岩体外围受轻微矿化、蚀变作用的砂质页岩组成。该岩组坚硬，完整，局部受断裂构造影响，夹薄层透镜状基岩裂隙极弱富水含水岩组[3]。该岩组产状稳定，厚度大，施工钻孔所揭露的最大厚度达318.70m，平均厚度为134.08m，钻孔揭露该岩组孔内水位上升，少量返水，富水性极弱。矿体主要赋存于该岩组的英安玢岩中。

1.3 甘肃小柳沟矿区地表水及地下水运动特征

甘肃小柳沟矿区以往的勘探工作中未开展针对地表水、地下水的长期动态观测。2015年由华冶局综合地质大队承担的《甘肃小柳沟矿区地下水环境影响评价》项目中，对矿区内3个水文地质观测孔、2个民井以及矿区内河流进行了为期1年的长期动态观测。观测记录显示，全年降水主要集中在6～8月，另在5月、10月换季时各有一段连续降雨时间，故5月～10月是矿区的丰水期，11月～次年4月为枯水期，具体如下图所示。

从图1可知，甘肃小柳沟矿区受大气降水影响较明显且敏感，大气降水开始24小时内即可观测到水位上涨，水量增大。天晴后，流量明显下降。2015年观测到最大流量约为3410吨/天，最小流量约为800吨/天。全年未见河水干涸。地下水水位主要受地形控制。3个水文地质观测孔观测的均是基岩裂隙水水位，2个孔位于山坡，水位在孔口以下3m～5m左右，1个孔在山谷，水位平井口。2个民井观测的是第四系潜水水位，水位通常在井口以下3m左右，全年变化幅度在1m以内，受大气降水影响，影响却敏感，降水24小时内即可观测到水位上涨。

根据以上水工环地质资料，分析地表水及含水岩组间水力联系如下：矿区内河流于矿区东侧自南向北流过，切割砂质粘土层，河床质为卵石，下部有亚粘土夹碎石层，厚度2m左右，透水性好。由此推测矿区内地表水与第四系含水岩组的水力联系较密切。但又因矿区内河流域是区内海拔至低地带，故二者的水力联系可能主要是第四系含水岩组地下水补给矿区地表水。第四系松散岩类孔隙含水岩组主要分布在甘肃小柳沟矿区的西南部和中部，空间分布比较分散，岩性为第四系冲、洪积之砂砾石层和砂质亚粘土，接近河谷地带常具二元结构，含水岩组上部分为砂质页岩，厚度为0.5m～2m，不含水；含水岩组下部为亚粘土，厚2m～5m，富水性弱。另在农田地带分布有粘土层，持水性好，透水性差，但因其面积较小，分布不均，不具有区域上的隔水能力，故该岩组总体透水性较好，与下伏地层水力联系密切。

基岩裂隙含水岩组主要由浅部的基岩风化带和深部的碎屑基岩组成。基岩风化带岩性是砂质页岩、英安玢岩的风化蚀变岩石组成，地表面裂隙率1.32%～1.75%，裂隙呈微张～张开状，为泥质、铁质充填堵塞。弱富水，透水性强。碎屑基岩由新鲜的砂质页岩组成，钻孔揭露最大厚度230.96m，平均厚度121.91m，承压性弱。岩层顺层裂隙较发育，裂隙率可达10条/米，由于岩层产状较陡，故裂隙产状同时较陡，中轴角平均在20°～30°之间。由于裂隙发育情况判断，岩组的透水性较好，但由于区内侵入岩较发育，致使该岩组的空间分布极不均匀、不连续，呈透镜状为主。侵入岩的透水性差，为相对隔水层。因此导致含水岩组的总体透水性并不好，钻孔施工钻进时常表现为水位上升。因此可见，基岩裂隙含水岩组本身的透水性普遍较好，含水岩组之间的水力联系密切，但受到侵入岩的影响，加之含水岩组的富水性弱、极弱，导致整个矿区范围内的总体水力联系并不十分畅通。

1.4 甘肃小柳沟矿区地下水的补、径、排条件

地形因素是控制甘肃小柳沟矿区地下水的补给、迳流、排泄条件的主要因素。甘肃小柳沟矿区地下水分水岭与地表分水岭基本一致，即北西端点向南蜿蜒向山脊延伸。受含水岩组的发育形态（裂隙产状）控制，甘肃小柳沟矿区地下水总体流向为南东、北东，以不明显的泉水形式排泄于溪沟，因此基岩裂隙水的补给区、迳流区、排泄区不尽一致，排泄区少数在矿区外围。

1.5 甘肃小柳沟矿床充水因素

如前文所述，甘肃小柳沟矿区地貌属丘陵，地形是一个西高东低、西窄冬宽的簸箕形地带，地形坡度20°～38°。区内溪沟较发育，山谷众多，但多数时间为干谷。

区内村庄附近有几处小型灌溉水库（塘），为大气降水的储水体，库容较小，枯水季节几乎干枯。底部多数为水泥砌筑，且所处位置多在农田附近，地层岩性多为隔水性能较好的粘土。因此，水库（塘）对矿床充水无影响。矿区东部的河流距离矿区2.5公里，切割砂质粘土层，河床质为卵石，下部有亚粘土夹碎石层，厚度2m左右，透水性好。甘肃小柳沟矿床围岩整体走向为西向东，加之含水岩组的富水性弱、极弱，导致整个矿区范围内的总体水力联系并不十分畅通。因此，含水岩组的水文特征一定程度上阻碍了矿区地表水对矿床的充水。综上所述，甘肃小柳沟矿床的充水因素简单，属于水量极弱的基岩裂隙水向矿床直接充水的简单矿床。

2 结束语

甘肃小柳沟矿区作为国内主要的钨钼成矿区，具有良好的开采前景，本文对甘肃小柳沟矿区水工环地质特征进行了研究，明确了矿区水文地质特征，对甘肃小柳沟矿区开采提供了有利的数据依据，有利于促进甘肃小柳沟矿业发展。由于此次研究时间有限，本文仅对甘肃小柳沟矿区水工环地质特征进行了研究，研究内容还不够完善，今后会对甘肃小柳沟矿区成矿地质条件、成矿规律以及开采依据进行进一步研究。