安徽廬江某礦床地下水彌散試驗

2020-12-25 15:14:36

世界有色金屬 2020年19期

（安徽省地質礦產勘查局327地質隊，安徽合肥 230011）

某礦床位于廬樅火山巖盆地的北東部邊緣，是一個以硫鐵礦為主，共（伴）生鐵、銅、金、銀等礦的大型隱伏硫鐵礦床。礦體圍巖主要有兩大類：一類為火山巖，另一類為沉積巖。為了預測評價某礦床尾礦庫未來建設、運行以及服務期滿后，尾礦庫建設項目可能對當地及周邊地下水環境可能造成的影響，對尾礦庫庫區基巖裂隙含水層開展了現場地下水彌散試驗。選用熒光劑（包括熒光素鈉、熒光增白劑）和氯化鈉（食用鹽）三種示蹤劑進行了監測，為其它類似地區提供了可借鑒的方法和理論。

1 地質特征

工作區均被第四系覆蓋。鉆孔揭露的地層有三疊系中統銅頭尖組（T2t）、上統拉犁尖組（T3l）；侏羅系中統羅嶺組（J2l）、上統龍門院組（J3l）。第四系主要為全新統（Qhapl）和中更新統（Qp2pl）。

工作區東有南北向斷裂，西有北東向斷裂，北有北西向斷裂。這幾條較大規模的區域性斷裂及其派生的次級構造，構成了礦區內以斷裂為主的構造形態[1]。

2 礦區水文地質

2.1 主要含水巖組

火山碎屑巖與熔巖類孔洞—裂隙水含水巖組由侏羅系上統龍門院組第二、一巖性段巖石組成，分布普遍，厚度近300m。為礦區主要含水層組，巖性主要為粗安巖、含礫粗安巖、凝灰巖等。裂隙發育，近直立，沿裂隙及硅化處多發育孔洞，具連通性；受地質構造影響，巖石裂隙發育極不均一，導致該含水層組的富水性和透水性在水平及垂直方向差異較大。

裂隙發育存在平面上呈網狀分布的特征，而垂向上表現為分段發育，差異較大。根據鉆孔揭露的巖性、裂隙發育特征，以及相應的抽水資料，表明礦區內龍門院組含水層富水性總體中等，受地質構造影響，裂隙發育的構造破碎帶、裂隙富水性強—極強，含水巖組富水性空間上差異較大。

2.2 地下水補逕排條件

區內地下水主要接受大氣降水入滲補給，其次在基巖裸露區還接受地表水下滲補給。

受地形因素影響，區內地下水逕流方向總體由東、西兩側山區向河谷逕流；受地質構造影響，局部區段地下水順斷裂兩側和構造破碎帶逕流，形成集中逕流帶；最終，流向北部的天河及其以東地區。

排泄方式主要為側向逕流排泄，其次為人工開采和地下逕流排泄。

3 彌散試驗

3.1 試驗場地條件

地下水彌散試驗位于尾礦庫的中部，試驗由三個鉆孔組成，間距分別為1.35m和1.82m，孔深分別為20.15m、18.65m和21.34m，分別揭穿了表層第四系粉質粘土和侏羅系強風化和中風化砂巖[2]。其中表層第四系殘坡積粉質粘土，結構致密，為相對隔水層；侏羅系強風化和中風化砂巖裂隙較發育，含基巖裂隙水，在試驗所在位置表現為微承壓含水層。彌散試驗的目的就是確定該基巖裂隙含水層的動力彌散系數，為該項目未來污染物在該含水層中的遷移、擴散規律的預測提供基礎的水文地質依據。

3.2 試驗情況

考慮到本場地侏羅系砂巖裂隙含水層的滲透性較差，且天然條件下地下水的水力坡度較小（約為1.27%），即天然條件下地下水的實際流速非常緩慢，不宜開展天然流場條件下的地下水彌散試驗[3]。因此，本次彌散試驗采用在人工抽水流場條件下進行，即在中心孔進行抽水形成人工流場，然后在兩側孔中投放示蹤劑，監測中心孔出水口示蹤劑濃度的變化過程，據此計算含水層的水動力彌散系數和彌散度參數。

3.3 試驗儀器設備及監測情況

試驗選用熒光劑（包括熒光素鈉和熒光增白劑）和氯化鈉（食用鹽）三種示蹤劑[4]。監測設備分別采用加拿大生產的GGUN-FL Fluorometer野外熒光分光光度計和Solinst Levelogger三參數地下水自動監測儀進行實時監測，前者監測熒光增白劑和熒光素鈉的濃度變化，后者監測氯化鈉示蹤劑引起的地下水電導率的變化，這兩套儀器的優點是：①能夠在線或離線連續監測水溶液中的熒光素的濃度和電導率的變化（與鹽的濃度線形正相關），其監測間隔單位可根據實驗條件和精度要求自由選擇；GGUN-FL Fluorometer野外熒光分光光度計的監測時間間隔可以從10秒至20分鐘共9種；Solinst Levelogger三參數地下水自動監測儀的監測時間間隔可以以秒為單位任意設定；②對示蹤劑的監測精度很高，GGUN-FL Fluorometer野外熒光分光光度計對熒光素鈉的監測范圍為0.01ppb～10000ppb，Solinst Levelogger三參數地下水自動監測儀的電導率監測范圍為0.001mS/cm～80.000mS/cm；③儀器無需額外供電，兩種探頭都可以連續長時間離線監測；④可以存儲大量數據，一次最多分別可以存儲80000組和16000組數據。

本次試驗監測到的熒光素鈉的濃度曲線如圖1所示。