山东省矿山水文地质资源相关调查研究

孙延宗

（山东地矿新能源有限公司，山东 济南 250001）

研究区地处稳点半湿润季风区，属海洋与大陆间过渡性气候，四季分明，年平均降水量位700mm左右，降水量最少时为350mm，降水量最大时为1200mm，年平均蒸发量为677mm，年平均气温为14℃左右，日最低气温-19℃，日最高气温41℃。矿区水系发育良好，可将附近地表水聚集起来。

如何对地下水文资源进行合理开发和利用，应对区域进行深入地质勘查和评估，确定最佳的开发方案。所以，主旨工作是对山东省矿山水文地质资源进行全面调查，编制完成地质勘查报告，为后续资源开发提供可靠依据，带来更大的经济效益。

1 区域特点分析

山东省某矿所处的地层属于第四系，地层零星分布，有大量的松散堆积物，在山间洼地分布，河流两侧覆盖厚度大概在1m～10m范围内。

该区域韧性变形构造为主，次之为脆性断裂构造，有NW和NE两组断裂，用于控制区域的水文地质资源形成和运动。其余大量分布着岩浆岩，包含伟德山超单元斑状、荣成超单元二长花岗质片麻岩、文登超单元二长花岗岩、中粗粒二长花岗岩等几种。

2 矿删水文地质资源的特点

2.1 水文地质资源形成条件

经调查发现某矿山的井下水文地质资源在文登超单元二长花岗岩构造内，资源大量分布在花岗岩破碎带中，同时在裂隙带中有所分布，呈现点状分布[1]。该区域的水文资源在NW和NE方向断裂带终止，NE向断裂规模较大，走向NE45°，倾向SE60°～65°，具有良好的富水性特点；NE想断裂带走向NW40°，局部直立。此类构造是存储水文资源的主要场所，同时也是资源传输和转运的主要通道，为其创设了有利条件。

2.2 地下水赋存特点

实践调查井下水文地质资源1m浅层的温度，结果表明地层中心温度最高达到了23℃，周围温度则是13℃～15℃，温差大概在10℃左右[2]。结合地质勘查报告了解到，该区域的水文地质资源能埋藏深度为20m～50m，储存厚度则超过了400m。在尚未进行开采前，地下水自行流淌，但是开发后这一现象已经消失，开采停止使用后这一现象又会恢复[3]。

研究区域内的水文地质资源丰富，针对地下水文资源量进行预测分析，大概为1.033×1016J，调查结果表明可开采资源总量为8.26×1014J。在区域内开发了钻孔3口，深度为100m～150m范围，区域内最高水温82℃，平均水温70℃。由此看来，水文资源储量大、埋藏浅、厚度大，适合开发和利用[4]。

3 矿山地下水水化学特征

矿山地下水资源主要来源于地球内部，受到物质构成和地球结构所影响。山东省矿山地下水所处地层，基底岩为古元古代、中生代侵入岩，水文资源出露的几个方向高角度断裂汇合，加之大气降水循环作用，在断裂交叉位置贮存，受到静水压力作用沿着断裂带形成丰富的水文资源。结合调查情况了解到，山东省矿山地下水有别于其它地区地下水，受到海水的影响微乎其微，地下水的矿化度大概在0.901g/L左右[5]。

表1 同位素水文地球化学分析

山东省矿山地下水中伴有高浓度的偏硅酸、氟物质，骗鬼祟含量126.73mg/L，氟含量4.04mg/L[6]。对这一现象产生的原因深入分析，偏硅酸含量过高，氟化物中的SiO2含量超过70%，是主要成分，在地下水转运期间氟化物被溶滤，成为偏硅酸含量偏高的主要因素。氟和氯化学性质相近，花岗岩中的大量矿物质均包含氟物质，云母矿物质容易溶于水，促使水中氟物质大量聚集。另外，受到地下水对岩石的溶滤作用，形成了有助于氟聚集的环境，所以该研究区地下水中过高的氟含量。

结合实际情况分析，地下水中的偏硅酸与氟含量较高。此外，地下水中还有很多的碘、溴、锶、锂、锰等放射元素，pH值大概为6.9～8.2范畴[7]。

根据山东省矿山地下水文资源调查经验总结出，多选择地球化学温标用于分析地下水的开发潜力，地下水流体和平衡温度有着已从关系。地下水流体和矿物质保持平衡状态，伴随着地下水流体温度逐步下降平衡状态并不会发生变化。

所以，可以选择浓度比值来预测地下水的温度。计算温度方法多样，需要结合地下水文资源埋藏浅、厚度大的特性，选择灵活便捷的计算温度的方法，具体指标包括Na-K、K-Mg指标，计算结果精准可靠。

在对山东省矿山水文地质资源调查分析基础上，选择同位素化学分析方法，探究矿山地下水赋存状态，分析地下水形成原因和流向。从表1数据统计可以了解到，矿山地下水来源途径是以大气降水为主。

4 矿山地下水的成因

（1）井下地下水出露区基底岩导热率较高，NW和NE向活动构造特性，一定程度上增强了岩石的导热性。断裂陡立，影响程度较大，随着活动不断加剧，促使热传导效率大大提升。第四系含水砂砾石层，石层的导热率最高达到34.3J/kg·K，表层潜水位上的干砂和风化壳粘质砂土，调查显示导热率在4.2J/kg·K，具有隔热的功能。

（2）结合相关研究了解到，含水层通常不是平滑的，沉陷带和隆起带水流分布存在显著的差异。区域的地下水埋深较浅，在NW和NE向断裂带，为水资源开采创造有利条件。由于断裂带破碎，便于地下水渗透到下层。

5 结论

综上所述，山东省大部分矿山井下拥有丰富的水文地质资源，多存在黄岗岩破碎带或是裂隙带构造中，表现出埋藏浅、厚度大的特点。另外，井下矿田拥有大量的微量元素和放射性元素。

在对该地区进行全面地质勘查基础上，为后续的水文地质资源开发和利用提供可靠依据，可以为区域带来可观的经济效益。