山東省礦山水文地質(zhì)資源相關(guān)調(diào)查研究

孫延宗

（山東地礦新能源有限公司，山東 濟(jì)南 250001）

研究區(qū)地處穩(wěn)點(diǎn)半濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，屬海洋與大陸間過渡性氣候，四季分明，年平均降水量位700mm左右，降水量最少時(shí)為350mm，降水量最大時(shí)為1200mm，年平均蒸發(fā)量為677mm，年平均氣溫為14℃左右，日最低氣溫-19℃，日最高氣溫41℃。礦區(qū)水系發(fā)育良好，可將附近地表水聚集起來。

如何對(duì)地下水文資源進(jìn)行合理開發(fā)和利用，應(yīng)對(duì)區(qū)域進(jìn)行深入地質(zhì)勘查和評(píng)估，確定最佳的開發(fā)方案。所以，主旨工作是對(duì)山東省礦山水文地質(zhì)資源進(jìn)行全面調(diào)查，編制完成地質(zhì)勘查報(bào)告，為后續(xù)資源開發(fā)提供可靠依據(jù)，帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 區(qū)域特點(diǎn)分析

山東省某礦所處的地層屬于第四系，地層零星分布，有大量的松散堆積物，在山間洼地分布，河流兩側(cè)覆蓋厚度大概在1m～10m范圍內(nèi)。

該區(qū)域韌性變形構(gòu)造為主，次之為脆性斷裂構(gòu)造，有NW和NE兩組斷裂，用于控制區(qū)域的水文地質(zhì)資源形成和運(yùn)動(dòng)。其余大量分布著巖漿巖，包含偉德山超單元斑狀、榮成超單元二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖、文登超單元二長(zhǎng)花崗巖、中粗粒二長(zhǎng)花崗巖等幾種。

2 礦刪水文地質(zhì)資源的特點(diǎn)

2.1 水文地質(zhì)資源形成條件

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)某礦山的井下水文地質(zhì)資源在文登超單元二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造內(nèi)，資源大量分布在花崗巖破碎帶中，同時(shí)在裂隙帶中有所分布，呈現(xiàn)點(diǎn)狀分布[1]。該區(qū)域的水文資源在NW和NE方向斷裂帶終止，NE向斷裂規(guī)模較大，走向NE45°，傾向SE60°～65°，具有良好的富水性特點(diǎn)；NE想斷裂帶走向NW40°，局部直立。此類構(gòu)造是存儲(chǔ)水文資源的主要場(chǎng)所，同時(shí)也是資源傳輸和轉(zhuǎn)運(yùn)的主要通道，為其創(chuàng)設(shè)了有利條件。

2.2 地下水賦存特點(diǎn)

實(shí)踐調(diào)查井下水文地質(zhì)資源1m淺層的溫度，結(jié)果表明地層中心溫度最高達(dá)到了23℃，周圍溫度則是13℃～15℃，溫差大概在10℃左右[2]。結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告了解到，該區(qū)域的水文地質(zhì)資源能埋藏深度為20m～50m，儲(chǔ)存厚度則超過了400m。在尚未進(jìn)行開采前，地下水自行流淌，但是開發(fā)后這一現(xiàn)象已經(jīng)消失，開采停止使用后這一現(xiàn)象又會(huì)恢復(fù)[3]。

研究區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)資源豐富，針對(duì)地下水文資源量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，大概為1.033×1016J，調(diào)查結(jié)果表明可開采資源總量為8.26×1014J。在區(qū)域內(nèi)開發(fā)了鉆孔3口，深度為100m～150m范圍，區(qū)域內(nèi)最高水溫82℃，平均水溫70℃。由此看來，水文資源儲(chǔ)量大、埋藏淺、厚度大，適合開發(fā)和利用[4]。

3 礦山地下水水化學(xué)特征

礦山地下水資源主要來源于地球內(nèi)部，受到物質(zhì)構(gòu)成和地球結(jié)構(gòu)所影響。山東省礦山地下水所處地層，基底巖為古元古代、中生代侵入巖，水文資源出露的幾個(gè)方向高角度斷裂匯合，加之大氣降水循環(huán)作用，在斷裂交叉位置貯存，受到靜水壓力作用沿著斷裂帶形成豐富的水文資源。結(jié)合調(diào)查情況了解到，山東省礦山地下水有別于其它地區(qū)地下水，受到海水的影響微乎其微，地下水的礦化度大概在0.901g/L左右[5]。

表1 同位素水文地球化學(xué)分析

山東省礦山地下水中伴有高濃度的偏硅酸、氟物質(zhì)，騙鬼祟含量126.73mg/L，氟含量4.04mg/L[6]。對(duì)這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因深入分析，偏硅酸含量過高，氟化物中的SiO2含量超過70%，是主要成分，在地下水轉(zhuǎn)運(yùn)期間氟化物被溶濾，成為偏硅酸含量偏高的主要因素。氟和氯化學(xué)性質(zhì)相近，花崗巖中的大量礦物質(zhì)均包含氟物質(zhì)，云母礦物質(zhì)容易溶于水，促使水中氟物質(zhì)大量聚集。另外，受到地下水對(duì)巖石的溶濾作用，形成了有助于氟聚集的環(huán)境，所以該研究區(qū)地下水中過高的氟含量。

結(jié)合實(shí)際情況分析，地下水中的偏硅酸與氟含量較高。此外，地下水中還有很多的碘、溴、鍶、鋰、錳等放射元素，pH值大概為6.9～8.2范疇[7]。

根據(jù)山東省礦山地下水文資源調(diào)查經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出，多選擇地球化學(xué)溫標(biāo)用于分析地下水的開發(fā)潛力，地下水流體和平衡溫度有著已從關(guān)系。地下水流體和礦物質(zhì)保持平衡狀態(tài)，伴隨著地下水流體溫度逐步下降平衡狀態(tài)并不會(huì)發(fā)生變化。

所以，可以選擇濃度比值來預(yù)測(cè)地下水的溫度。計(jì)算溫度方法多樣，需要結(jié)合地下水文資源埋藏淺、厚度大的特性，選擇靈活便捷的計(jì)算溫度的方法，具體指標(biāo)包括Na-K、K-Mg指標(biāo)，計(jì)算結(jié)果精準(zhǔn)可靠。

在對(duì)山東省礦山水文地質(zhì)資源調(diào)查分析基礎(chǔ)上，選擇同位素化學(xué)分析方法，探究礦山地下水賦存狀態(tài)，分析地下水形成原因和流向。從表1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以了解到，礦山地下水來源途徑是以大氣降水為主。

4 礦山地下水的成因

（1）井下地下水出露區(qū)基底巖導(dǎo)熱率較高，NW和NE向活動(dòng)構(gòu)造特性，一定程度上增強(qiáng)了巖石的導(dǎo)熱性。斷裂陡立，影響程度較大，隨著活動(dòng)不斷加劇，促使熱傳導(dǎo)效率大大提升。第四系含水砂礫石層，石層的導(dǎo)熱率最高達(dá)到34.3J/kg·K，表層潛水位上的干砂和風(fēng)化殼粘質(zhì)砂土，調(diào)查顯示導(dǎo)熱率在4.2J/kg·K，具有隔熱的功能。

（2）結(jié)合相關(guān)研究了解到，含水層通常不是平滑的，沉陷帶和隆起帶水流分布存在顯著的差異。區(qū)域的地下水埋深較淺，在NW和NE向斷裂帶，為水資源開采創(chuàng)造有利條件。由于斷裂帶破碎，便于地下水滲透到下層。

5 結(jié)論

綜上所述，山東省大部分礦山井下?lián)碛胸S富的水文地質(zhì)資源，多存在黃崗巖破碎帶或是裂隙帶構(gòu)造中，表現(xiàn)出埋藏淺、厚度大的特點(diǎn)。另外，井下礦田擁有大量的微量元素和放射性元素。

在對(duì)該地區(qū)進(jìn)行全面地質(zhì)勘查基礎(chǔ)上，為后續(xù)的水文地質(zhì)資源開發(fā)和利用提供可靠依據(jù)，可以為區(qū)域帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。