吉林省臨江市小栗子鐵礦床水文地質條件

李興武

吉林省有色金屬地質勘察局六零二隊，吉林 白山 134300

1 概述

小栗子鐵礦床是1980年新發現的礦床，礦區前人沒有做過水文地質工作。從1980年起隨著地質找礦勘探進行了一些鉆孔簡易水文地質觀測記錄及地下水，地表水動態長期觀測工作。

1981年由六0八隊水文分隊水文組在礦區近25m2范圍（較完整水文地質單元）內進行了萬分之一地表水文地質草測。

1983年度為提交一、二區段中間儲量報告投入了450m（兩個孔、三段抽水）水文地質鉆探工程，8個孔的水文地質電測井及407m中段坑道水文地質調查，并為查明區內斷裂構造投入了地面電法工作。

通過上述工作基本查清了一、二區段及整個礦床內水文地質條件，并獲得了一定的定量評價資料，為礦床的水文地質條件評價提價了依據。

2 礦床水文地質條件

2.1 自然地理簡況

小栗子鐵礦床位于長白山支脈老嶺山脈南部鴨綠江畔，區內山高陡峻、溝谷深長、最高峰在小栗子溝西北，海拔高度1100m，侵蝕基準面標高300余米，比高約800m，地形坡度一般為25°～45°，局部見有陡壁，喬灌木叢生，不易通行。

礦區屬鴨綠江水系，洪水期該段江水位可抬高至318.75m標高，淹沒小栗子溝口一部分。

小栗子溝河匯集了區內泉溪水，近南北向貫穿全區，于南部注入鴨綠江。經溝口河流長期觀測得知洪水期溝口最大流量為16m3/s，平水期30L/s～60L/s，河水流量動態季節性變化明顯。

該河溪河槽不規整、狹窄、坡度大、水流急。對區內基巖裂隙水起排泄作用，對深部（侵蝕基準面以下）礦體內開采有較多充水因素的可能。

該地區年降雨量700mm～800mm，最大年降雨量7700mm，降雨量80%集中5～9月份，7、8月份最集中，最大月降雨量400mm，多以暴雨形式降下，年平均年溫5℃左右，最低-38℃，年總蒸發量1000mm以下。

2.2 礦床水文地質條件

從以掌握的資料看，礦區尤其是一、二區段地下水主要以潛水形式賦存于基巖風化裂隙帶中，其次以承壓水形式賦存于構造裂隙帶中，第四紀孔隙水在一、二區段不發育，只在鴨綠江濱河相中才見發育。現就兩個含水地質體，基巖風化裂隙潛水含水層及構造裂隙承壓水含水帶的水文地質特征分別敘述如下：

1）基巖風化裂隙潛水含水層

該潛水賦存于基巖風化裂隙帶中，遍及全區、基巖風化裂厚度受所處地貌形態，巖性及斷裂構造等因素控制，其風化深度在20m～80m，一般為20m～30m，該潛水絕大部分賦于存在蓋層的風化帶中，巖性以長石石英砂巖為主，靜止水位埋深在0.5m～65m，含水層厚度一般在20m～35m。如前所述，本區降雨集中，且多以暴雨形式降下，又兼地形坡度較大，降水大部分以表流形式排走，只有少量下滲成為基巖風化裂隙水的唯一補給源。以泉的出露所繪制的等水位線圖表明其水力坡度較大，基本與地形坡度一致或小。究其原因首先是整個礦區處于區域地下水的補給區露巖裂隙可以直接接受降雨的補給。由于經泄所造成的水勁消減，可以得到及時補充，其次由于基巖風化裂隙在空間上發育的不均勻。大多被充填，滲透性能較差，地下水流動受阻，兩種因素綜合作用結果使區內潛水，水利坡度較大，使基巖風化裂隙潛水的徑流條件處于不準狀態。

也是裂隙水發育不均勻，滲透條件較差整體滲透條件較短，使風化裂隙潛水的富水性不均勻且較弱。在勘探過程中，抽水試驗在降深12.28m時，涌水量為1.801L/s，K值為0.00796m/d～0.9053m/d，這是很好的例證。

該潛水水位隨著季節性變化明顯，一般在降雨后5d～7d地下水位開始抬高，從月平均看地下水位高峰值落后于降水高峰近一個月，其變化幅度在5m～10m。

該潛水排途徑有二，其一是泉的形式排泄于河溪，其二是向下游低水位排泄。

該潛水多為HCO′a-Mg″Ca型水，局部水質分析資料證實有So4″及K′、Na″離子增高，可能是由于金屬硫化物及長石類礦物的大量存在有關，流徑條件較差也會導致K′，Na′離子不能及時被帶走而相對富集。

從礦化度及富水性看，小栗子溝河溪兩側（東坡、西坡）有差異，東坡富水性差，泉流量小于0.2L/ s，礦化度高（大于100mg/L）。西坡泉流量較大（大于0.7L/ s），礦化度低（小于100mg/L），也說明了西坡流徑條件較東坡好，該潛水水溫8 ℃～12 ℃，個別近7 ℃者，pH值7.5～8.3，為低礦化偏堿性冷淡水。

總之，風化裂隙潛水為該區地下水的主要類型，由于受降雨集中，地形坡度較大等因素的影響，降水易形成表流形式排走，只有很少一部分下滲補給該潛水，再者，基巖風化裂隙發育的不均勻性，且大多被充填，使裂隙間的勾通不良，地下水徑流緩慢，所以反映出無論是鉆孔中，還是泉流量不均勻，且較微弱。

407m中段的坑道已將西坡（相對東坡還算是富水性較強的部位）一區段的整個風化裂隙潛水含水層全部被揭露出來，但調查證明風化裂隙帶中未見涌水現象，最多也將達到強滴水狀態。說明了區內，特別是一、二區段基巖風化裂隙潛水含水層為弱富水性含水層。

局部泉流量可達2L/s～3L/s，多為匯水面積較大所致。

所以該泉水對將來的采掘不會帶來大的危害，應當指出的風化裂隙在空間上發育不均一，在多組斷裂（或裂隙）交匯處，潛水會得到相應的富集，如在407m中段坑道掘進時發現一處礦體涌水現象，但排幾天就消跡了，所以對礦體的開采不會造成隱患。

2）構造裂隙含水帶

該帶地下水多具裂隙承壓水性質。

區內構造裂隙發育，多期重迭，縱橫交錯，在三度空間中發育程度有異，但具一定的規模，斷裂線及其兩側的構造裂隙帶是地下水富集的良好空間，它亦有將含水層內地表水溝通的可能，勿庸置疑構造帶水是區內的一種重要地下水類型。按其產狀和性質分為4組簡述如后：

（1）近南北向斷裂含水帶

小栗子溝斷層組近南北向展布，北段越過分水嶺，南端延向鴨綠江，連續性較好，規模較大，據物探資料，幅寬10m～20m，該組斷裂傾角較大，傾向不穩，大多東傾，傾角70°左右，ZK8326孔于震旦系砂礫巖中揭露，該組斷層可分別見到該組斷層及糜棱角礫，顯壓扭性特征，斷層本身不含水，其兩盤構造裂隙發育，賦存地下水，當鉆孔揭露該組斷層破碎帶時井中水位速升1米，據混合抽水資料該含水層中的裂隙水。具承壓性，q=0.002L/s·m，K=0.0079m/d，HCO′ a-Na′型水，（A）11線ZK8365孔井水溢出地表，流量0.1L/s，經久不衰，究其原因為揭露F6斷層所致。

該組斷裂在勘探中尚未發現其直接與礦體接觸或破壞礦體，又其總體傾向東，就抽水試驗證明其導水富水性均較差，對一、二區段開采礦體影響不大，但其南北向延伸較大，不足以一、二區段的結論擴大適用范圍。

（2）東西向斷裂含水帶

東西斷裂含水帶認為裂隙水含水帶。

據物探資料證實該組斷裂多南傾，屬張扭性斷裂，這組斷裂及共兩盤中的構造裂隙系統賦存具有承壓性質的裂隙水，如F2斷裂具有分枝復合現象，膨大部分幅寬可達百米，恰有泉產出，該泉長年流水豐水期流量2.46L/m，是該組斷層的一個上升泉。

（B）5線ZK8326孔揭露的角礫巖帶，公于小栗子溝東坡產出，走向NWW，幅寬10m～20m，東延入侏羅樂地層，并見尖滅趨勢，角礫份為粉砂巖、頁巖、砂巖、石英巖等，角礫雜亂無章緊密排列堆積，疑為張性斷裂之構造角礫，巖石裂隙不太發育，富水性極差。

東西向斷裂勘探中發現是破壞礦體的主要斷裂，相應的含水受其巖石風化裂隙水補給。近地表水體部位亦有直接接觸受地表水補給的可能，所以該組斷裂帶水的富水性應較大，對產于其附近的礦體開采將產生一定的影響，但從407米中段掘進時也遇到該組斷裂帶，水量不大。

（3）NE向和NW向斷裂組

該兩組斷裂也較發育，特別是在區域上，NE斷裂據主要地位，目前從407m中為段掌握的資料看，其富水性較弱，但在兩組斷裂的交匯處地下水會得到相應的富集，因資料缺乏，不便定論，但從其補給源為基巖風化裂隙水這一點看，對一、二區段的采掘不會造成危害。

（4）層間斷裂

以基底千枚巖中最為發育，其次見于震旦系底部不整合面和臨江式鐵礦層之下的黑色粉砂巖、頁巖中，其性質多屬壓性，一般不含水。

總之，調查分析，證明上述構造斷裂中的裂隙水均受基巖風化裂隙水補給，以泉的形式排泄，或其按水力坡度向下游排泄。

應當指出，區內構造裂隙的本身及其導水、富水性的研究剛剛開始，資料尚覺不足，因此對此類型的地下水認識很膚淺，然而構造裂隙的導水、富水性問題又是裂隙水礦床的重要水文地質問題，應做為礦床充水因素的重要方面加以重點解決。

就一、二區段而言，因有407m中段坑道驗證，各斷裂均有揭露，尚未發現大的涌水現象，故推測在一、二號區段采掘時應不會有大的水文地質問題。

3）礦體裂隙含水帶

該含水帶分布于礦體與構造斷裂交匯部位時將成為構造斷裂含水帶的一部分，與風化裂隙中時將成為風化裂隙潛水含水層一部分，而遠離這兩個部位的礦體中不含水，這已由407m中段坑道的采掘實踐所證實，對一些鉆孔的水文電測井資料也是一個很好的證實。

所以，要搞清礦體裂隙水，首先要搞清區內構造斷裂及礦體與斷裂的相互位置關系，其次是搞清礦體是否在基巖風化裂隙帶中這是必要的，調查證實礦體裂隙水水量甚微，坑道揭露時富水部分只呈弱滴水狀態，而大部分處于干燥狀態，當礦體為幾組斷裂切割時，在交匯處往往滴水較強，以致會造成小量涌水現象。

4）隔水層

礦區內比較穩定的隔水層為千枚巖層（一般在震旦系蓋層底部的不整合面下便可見到）。千枚巖在礦體兩側厚一般大于30米，防水性能良好，鐵礦層大部分產于其中，使礦體得到保護，所以礦體在坑道揭露時多呈干燥狀態，又由于千枚巖屬柔性巖石，受力后多呈撓曲和小褶曲，且一些千枚巖中的破碎帶自成封閉體系，所以該千枚巖是一個較好的隔水層，從水文地質觀點考慮，對礦體起到了保護作用。

5）各含水層的水力聯系

礦區內兩大含水體系─基巖風化裂隙潛水含水層與構造裂隙含水帶之間存在著一定的水力聯系。后都靠前者補給，但因裂隙的發育程度的不同，均勻性差，充填程度的差異，二者又可以保持自己固有水力性質。這一點已由水文地質鉆探工程所證實，斷裂裂隙帶將會將各含水體溝通，產生水力聯系，并使本身成為地下水的富集部位。由于裂隙在空間上發育程度的不均一，使地下水的移動能力及裂隙的富水性出現各處的差異。ZK8326孔的目的是解決F8斷層的導水、富水性。抽水結果證明其導水性很差，這是可以滿足一、二區段對F8斷層導富性資料的要求。

礦體在與基巖風化裂隙帶有接觸或成其一部分時，將含水礦體在被含水斷裂所切割時也是充水的。

穩定的千枚巖隔水層將改善礦床的水文地質條件，對礦體起到了保護作用。