东秦岭黄龙铺地区的岩溶地下水

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  【摘 要】东秦岭多金属矿区属于非碳酸盐岩地区,然而岩溶水却是其黄龙铺矿区采矿安全的威胁。本文通过综合分析研究黄龙铺矿区及其区内桃园钼矿的地层岩性、地质构造特征,揭示了黄龙铺矿区的岩溶水文地质条件。结果显示:黄龙铺地区钼矿床中的碳酸盐脉岩和方解石石英脉岩在区内密集发育的断裂构造作用下,岩溶发育,形成了大量溶孔和溶洞。这些岩溶孔洞与断裂破碎带及裂隙密集带形成了网状交织的溶裂-裂隙系统,不仅为岩溶水提供了丰富的赋存空间和良好的运移通道,而且沟通了大范围内的岩溶水的水力联系,并使岩溶水成为该地区主要的地下水类型。对于中酸性—酸性岩浆热液成矿体系中的方解石脉型钼矿安全开采,防范岩溶水是该地区需要认真对待和重视的问题。
  【关键词】东秦岭;黄龙铺;非碳酸盐岩地区;岩溶水
  1引言
  岩溶水是碳酸盐岩分布地区的特征地下水类型,也是威胁采矿安全的主要水患。我国北方煤炭开采发生的大量突水淹井事故中,岩溶突水造成了重大的人员伤亡和惨重经济损失。长期以来,矿床水文地质工作把岩溶水作为主要对象开展了大量勘查研究。1987~1988年,原地矿部联合煤炭、冶金、有色等部门实施了“中国北方岩溶地下水资源及大水矿区岩溶水预测、利用与管理的研究”项目,对山西、河北、山东、河南、陕西等北方主要岩溶分布区的岩溶水进行了系统全面的研究,为矿区安全生产提供了科学指导。与之不同的是,在非碳酸盐岩地区的金属矿山,地下水类型主要是基岩裂隙水,难有岩溶水存在。因此,岩溶水根本不在非碳酸盐岩地区矿床水文地质勘查研究之列。东秦岭黄龙铺矿区即是如此。东秦岭是我国著名的多金属矿带,大面积为非碳酸盐岩地区,分布东沟、金堆城、南泥湖、三道庄、上房沟等5个世界级超大型钼矿床和雷门沟等5个大型钼矿床以及一些中小型钼矿床,钼金属储量达500×104t以上[1-2]。黄龙铺矿区位于金堆城东北侧,被确定为金堆城钼矿的后备基地和生产基地。该地区地下水主要是基岩裂隙水,富水性差,水量贫乏;同时自有开采以来,矿山未有突水淹井等事故。长期以往,水文地质工作逐渐被淡漠,专门的水文地质钻探投入甚少,抽水试验也多在口径不足80mm的地质勘探孔中进行,依此揭露的水文地质现象和求取的水文地质参数难以真实反映矿区水文地质条件,不利于钼矿安全生产。2008年9月4日,黄龙铺桃园钼矿施工采矿平巷时出现强烈突水,40分钟内淹没了整个平巷和斜井,经十余天抽排方清干矿坑积水,总计排水量25911.1m3。所幸,突水未造成人员伤亡。研究显示此次突水水源为岩溶水。因掘进揭穿了断裂破碎带和裂隙密集带,致使赋存于钼矿床长石石英脉、方解石石英脉岩及碳酸盐脉岩中的岩溶地下水迅速向矿坑涌泄,从而产生了强烈的突水。由此可见岩溶水对该地区采矿安全构成了严重威胁,需要引以为戒。本文通过综合分析研究黄龙铺钼矿区地层岩性、地质构造特征、水文地质特征,以期全局掌握矿区水文地质条件,认清岩溶水的赋存、分布和运动特征,对该东秦岭地区安全采矿提供科学指导。
  2区域地质概况
  2.1地质概况。黄龙铺矿区位于北西向木龙沟—华阳川基底断裂带与北东向牧护关—金堆城—华阳川基底断裂带交汇部位,面积约60km2(图1)。区域上,其地处华北地块南缘,太华古隆起区南坡东西向路家街—黄龙铺背斜南翼。矿区出露的地层有太古界太华群片麻岩,中元古界上熊耳群黄龙铺组(Pt2xn3h)细碧岩夹泥凝灰岩,中元古界官道口群高山河组(Pt2g)变石英砂岩及砂质板岩夹中基性熔岩。这些地层都不同程度地赋存有钼矿。矿区地质构造以断裂为主,分布东西向(FA)、北西向(FB)、北东向(FC)、北北东向(FD)和北北西向(FE)五组断裂。北东向断裂(FC)与北西向断裂(FB)交切,构成了网格状构造格局,不仅控制了岩体的空间侵位和矿体的空间展布[2](图1),而且为地下水的活动创造了空间场所。
  2.2矿体赋存特征。钼矿分为碱基性岩浆成矿和中酸性—酸性岩浆热液成矿两个系列以及碳酸盐脉岩型钼矿、斑岩型钼矿和矽卡岩型(或有矽卡岩化爆破角砾岩型)三种成因类型,在黄龙铺矿区其表现齐全。但主要为斑岩型、热液碳酸盐脉岩型,多是钼、铁、硫多金属共生[3_5],而夕卡岩型或斑岩-夕卡岩型较少。其中石家湾钼矿为大型斑岩型矿床,大石沟钼矿为中—大型方解石脉型矿床,西沟和桃园钼矿为中型碳酸盐脉岩型矿床,板岔梁、板岔沟、二道河、垣头为小型碳酸盐脉岩型矿床,文公岭钼矿为小型矽卡岩化爆破角砾岩型矿床。矿体由含钼(铅)石英方解石岩脉组成,形态为似层状、透镜状,远离岩体,矿体长度30~100m、厚度0.1~1.0m,最宽达20m。矿脉两侧围岩蚀变表现出了碳酸盐化,矿石矿物有硫铁矿、辉钼矿、方铅矿[6]。矿化过程大致分为硅酸盐-硫化物、碳酸盐-硫化物、硫酸盐-硫化物-浮石等3个矿化期,其中碳酸盐-硫化物期为主矿化期[5]。物化探显示,矿区碳酸岩脉型钼矿异常分北西向和北东向两个带。北西向异常带位于二道河—文公岭一带,长7km,宽2km,面积7.14km2。北东向异常带分别位于桃园—太子坪、许家湾—二道河地段,长9km[3]。
  3桃园钼矿地质和水文地质特征
  3.1桃园钼矿地质概况。桃园钼矿位于黄龙铺矿区西南部,矿域内黄龙铺组(Pt2xn3h)厚666.89m,高山河组(Pt2g)厚3724m。矿床中出露的岩脉有石英脉、硫化物长英脉、钾长石脉、方解石钾长石石英脉、碳酸盐脉岩等。矿床矿体与脈体相依存,构造控制岩脉,岩脉控制矿体。该钼矿所处的高家街—黄龙铺主背斜南翼迭加了北西—北北西向桃园向斜、大沟脑背斜、小沟向斜、龙家台背斜及刘家台西部向斜等次级褶皱。这些褶皱受后期断裂破坏形态破碎。桃园钼矿断裂主要有北东—北东东向、北西—北北西向两组,是黄龙铺矿区区域断裂构造和构造网的一部分(图2)。北西向断裂有FB4、FB5、FB6及其间夹的一系列近平行的小断裂,走向325°,总体倾向北东,陡倾角、压扭性,断距在200m以上,被北东向断裂穿切。北东向断裂发育有FC1、FC2、FC3、FC4、FC11、FC12等主干断裂等十多条次级断裂。主干断裂间距8~16km,次级与主干断裂大致平行,其中FC1—FC2之间,次级断裂分布集中,张性特征明显,构成宽达300m以上的构造岩脉破碎带,为地下水的活动营造了空间场所,促使了方解石钾长石石英脉、碳酸盐脉岩中的岩溶。坑道掘进及钻探揭露:桃园钼矿含矿碳酸盐脉多沿北东向断裂、节理及裂隙发育,脉体宽窄不一,几毫米至几米较为常见,尤以宽度1~10cm最为发育。碳酸盐脉的发育程度是金堆城—黄龙铺地区钼矿的重要找矿标志,碳酸盐脉愈发育,矿石的品位越好,一般区内1m内有6~10条碳酸盐脉,矿石即可达到工业品位,故矿化愈好的地段脉岩愈发育。区内各类地层中含矿脉岩均有不同程度的侵入,且以渗透性较好的高山河组(Pt2g)变质石英砂岩内最为发育。脉岩中广泛发育有溶洞,桃园钼矿1410~1450m各水平平巷掘进过程中均发现宽10~100cm的溶洞,最宽可达200cm,溶洞走向延长几米至百余米,工程揭露溶洞垂向延深约可达40m,并有向深部发展的现象。勘查所施工的7眼钻孔均揭露到规模不同的溶洞,溶洞垂直发育深度至1300m标高,垂直深度大于100m。   3.2桃园钼矿水文地质特征。桃园钼矿处在秦岭分水岭南坡,无碳酸盐岩地层,地表多为第四系覆盖。但第四系厚度小,出露位置高,赋水条件差,地下水贫乏。矿域范围内基岩裂隙含水层由大面积分布的变质石英砂岩构成,富水性差。然而,钼矿体中巨厚的变质石英砂岩、方解石钾长石石英脉、碳酸盐脉岩为岩溶提供了物质基础,构成了变质石英砂岩裂溶隙、碳酸盐脉岩裂溶隙含水层。该含水层中的裂隙、溶隙、孔洞受矿区密集分布的断裂构造裂隙连通,并与断裂破碎带、构造裂隙带及风化裂隙带构成了三维网络状含水系统。虽然溶洞、溶裂隙两侧壁均为不透水或弱透水的板岩,但溶洞、溶裂隙的存在与贯通使地下水运移通畅。加之受濕热、多阴雨,气温低,温差大,湿度大的亚热带湿润气候控制,矿区具备了形成和储存岩溶水的自然条件。华山气象站资料显示,该地区年降水量800~1300mm,不仅为矿区地下水提供了良好的补给源,而且增强了矿体中伴生硫化矿物氧化分解,使矿区地下水酸性增强、溶蚀性增大,进一步促使了岩溶作用。调查和钻探显示:透水点处的灰白色的黄铁矿长石石英脉和黄铁矿方解石石英脉中发育有溶洞,广泛试纸测试地下水pH值为6~7,呈弱酸性就很好地证明了这一点;另外,钼矿西端的FC1、FC2断裂以及东北侧的宋家沟、大石沟地段断裂构造的脉岩成群出现,形成一个构造脉岩密集带,岩溶作用必使其岩溶发育,与桃园钼矿岩溶管道相连,对桃园钼矿地下水具有重要影响。这些因素共同作用,使得岩溶水超越变质石英砂岩裂隙水而成为桃园钼矿主要的地下水类型。
  4讨论
  从矿区矿体的赋存层位看,尽管矿区不存在碳酸盐岩地层,但矿区厚达十几米、几十米的碳酸盐脉岩和方解石石英脉岩提供了岩溶和形成岩溶储水空间的物质基础。在断裂密集切割为地下水溶蚀提供接触空间的同时,潮湿气候促使矿体中伴生的硫化矿物氧化分解,并产生酸性水,进一步加大碳酸盐脉岩的溶蚀,形成了大量岩溶孔洞,从而使矿区具有赋存岩溶水的空间场所。从矿区构造条件看,断裂构造控制了碳酸盐脉岩的分布与空间展布。黄龙铺矿区密集的断裂构造贯通区域范围。桃园钼矿夹持于北东—北东东向FC1、FC2两条断裂之间,碳酸盐脉沿断裂、节理及裂隙。这必然导致岩溶孔洞沿构造裂隙和节理裂隙延展方向发育。由此形成以断裂构造和岩溶孔洞为主要储水体和地下水运移通道的含水系统。这不仅使得岩溶含水层导水性增强,而且使大范围内地下水密切沟通、水力联系通畅,而且在岩溶孔洞分布的断层带岩溶水运动具有管道流特征。一旦含水层系统在较低层位被揭穿,而成为地下水最低排泄基准点,必然导致区域地下水迅速向突破处运动形成强烈突水。
  同时也会形成岩溶孔洞被密集的构造裂隙连通,从含水层结构特征和构造的空间展布范围看,黄龙铺矿区成矿背景、矿床类型相似的西沟、板岔梁、板岔沟、二道河、垣头等钼矿也必然具有和桃园钼矿相似的水文地质特征。在各个方向断裂构造以及矿区地北侧花岗岩体、北部变质岩体的控制下,黄龙铺矿区在大范围内连通形成网格状交织的溶裂隙空间系统向东波及至文公岭-太子坪断裂,向北波及至大石沟断裂以北,向南可能会波及到王河沟断裂。这也决定了矿区岩溶水系统和岩溶水的分布范围。同时黄龙铺矿区矿产勘查和采矿已形成了部分废弃巷道,一旦被断裂等构造沟通,也可能成为该地区三维网状含水系统的一部分。因此,矿区发生岩溶突水波及范围较大。从补给条件和补给源看,矿区植被覆盖茂密,涵养水源能力强,800~1300mm的年降水量必对矿区地下水形成较强的补给,加之区内发育的断裂有可能沟通到“老窑”水,故认为岩溶地下水具有较好的补给来源,具备强烈突水的水源条件。
  综合上述分析可以认为,在属于非碳酸盐岩地区的黄龙铺矿区具有形成、赋存岩溶水的客观条件,出现强烈的岩溶突水是具有客观性的。
  5结论
  (1)岩溶水在非碳酸盐岩地区的热液型矿床存在方解石英脉和碳酸盐脉岩的情况下,可能会成为主要的地下水类型,值得重视与研究。(2)黄龙铺钼矿热液形成的碳酸盐脉岩及方解石石英矿脉为岩溶提供了物质基础,伴生的硫化矿物氧化分解增强了矿区地下水酸性和岩溶作用。矿体中裂隙及洞穴发育,是岩溶水储存、富集的良好空间场所和通道。岩溶水是黄龙铺矿区最主要的地下水类型。(3)黄龙铺矿区断裂构造发育,相互交切。断裂破碎带、裂隙密集带与碳酸盐脉岩及方解石石英脉岩中的岩溶孔洞共同构成了该地区的岩溶地下水系统,为岩溶水提供了丰富的赋存富集空间和良好的运动通道。(4)黄龙铺矿区的溶隙-裂隙系统沟通了大范围内地下水的水力联系,桃园钼矿采掘揭穿地下水系统,形成新的最低排泄基准面,致使大范围内岩溶水、裂隙水向巷道内迅速运移排泄,形成了桃园钼矿强烈的突水。(5)黄龙铺矿区地下水系统导水性强,地下水甚至可能与“老窑”水存在水力联系,该地区应加强矿床水文地质勘查工作及并需认真研究岩溶水和老窑水对采矿安全的威胁。
  参考文献:
  [1]叶会寿,毛景文,李永峰,等.东秦岭东沟超大型斑岩钼矿SHRIMP锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义[J].地质学报,2006,80(7):1078~1088.
  [2]李诺,陈衍景,张辉,等.东秦岭斑岩钼矿带的地质特征和成矿构造背景[J].地学前缘,2007,14(5):186~198.
  [3]李六全.陕西黄龙铺—河南栾川地区钼矿床地质特征及控矿因素[J].陕西地质,2008,26(2):9~32.
  [4]张正伟,朱炳泉,常向阳,等.东秦岭钼矿带成岩成矿背景及时空统一性[J].高校地质学报,2001,7(3):307~315.
  [5]李永峰,毛景文,胡华斌,等.东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其地球动力学背景[J].矿床地质,2005,24(3):292~304.
  [6]黄典豪,王义昌,聂凤军,等.一种新的钼矿床类型—陕西黄龙铺碳酸岩脉型钼(铅)矿床地质特征及成矿机制[J].地质学报,1985,59(3):221~257.
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