新疆巴里坤小加山钼钨矿床水工环地质特征对矿山开发的影响

赵云雷，金 辉，侯四周，陈晓龙，付治国

(1.河南省地质矿产勘查开发局第 一地质矿产调查院，河南 洛阳 471023)

(2.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 许昌 461000)

0 引言

新疆哈密巴里坤县小加山钼钨矿床地理位置位于哈密市巴里坤县西北35 km(图1)，矿床的发现和探明是河南省对口援疆城市—哈密市多金属矿产业领域的重要突破;在未来矿山开发过程中，应注意钼钨互为共生矿产，地表甚至浅部钨矿为露采，深部钼矿为坑采;基于吐哈盆地年降水量极少，矿山开发坑道涌水量可忽略;岩石工程地质条件由于断裂构造不发育属简单型［1］;环境条件:泥石流、自然灾害或其他灾害稀少，对矿床开采均无大的影响。

1 区域地质背景

1.1 区域成矿地质条件简述

1.1.1 区域地质概况

图1 交通位置图

该区地层分区属天山—兴安区北天山分区博格达山小区，出露地层主要为泥盆系，石炭系和第四系，二叠系、侏罗系和第三系零星出露。地层整体走向呈近东西向，局部受构造影响呈北东向。内生金属矿产多分布于泥盆系和石炭系中。

区域构造主要为哈尔里克复背斜，南部少许属哈密拗陷，褶皱和断裂均较发育，主要构造线方向以东西向为主，次为北东向和北西向。自华力西早期至晚期［2］，在区域上形成了一系列褶皱，与矿区有关的主要为大加山向斜，小加山背斜。

断裂构造主要有近东西向和北东向两组。近东西向断裂为早期断裂，断裂规模大，长达几十千米，宽几十至上百米为大区域花岗岩基的控岩构造，实质上也是区内的间接控矿构造。北东向断裂多为平移断层，分布于大加山西部，切断地层及近东西向断裂，断距5～8 km，该组断裂不具控岩控矿意义［3］。

岩浆活动华力西期最为强烈，以喷出岩为主，侵入岩次之。可分为早、中、晚3 期，喷出活动形成了区内广泛分布的火山岩，主要岩性为不同成分的酸—基性熔岩。尚有次火山岩及各种脉岩类。

2 矿区及矿体地质特征

2.1 矿区地质概况

矿区地层为泥盆系中统大南湖组第二亚组，为矿床的主要赋矿地层。地层总体走向北西西，北东倾，倾角20°～50°。主要岩性为灰绿色凝灰质粉砂岩，凝灰岩、凝灰质砂岩及玄武岩、安山岩。地层总体呈单斜产出，无褶皱构造。断裂构造呈北东向，倾角较陡，一般在60°～85°之间。

区内与构造有关的次级裂隙和节理发育，具多期性的特征，构造活动形成的断裂带和次级裂隙［4］，为后期矿液的充填形成了有利的空间。

区内岩浆活动强烈。泥盆纪岩浆喷发在区内形成了中～基性火山岩。华力西晚期侵入岩在区内较为发育，主要为斑状钠长花岗岩、细粒黑云母花岗岩［5］。该期花岗岩为区内钨钼矿床的形成提供了热源和矿源。

2.2 矿体地质

钨钼矿体的总体特征为:区内钨钼矿体共同赋存于石英脉带中，钨钼矿分布不均匀，两者属同期不同阶段成矿［6］，在空间上分带明显，有上钨下钼，钨钼“两层楼”的宏观规律。地表只有钨矿出露，钨矿体已受中度剥蚀，地表矿体厚度大且品位高，向深部变薄，品位变低;钼矿体为完全隐伏，位于钨矿体下部，在垂深300 m 左右开始出现，300 m 以浅只在局部石英脉中见矿化，在深部石英脉密集段厚度变大。钨矿和钼矿之间局部有粘连，但多数出现贫矿或无矿段。

3 矿床开采技术条件

矿区属于荒漠戈壁边部地貌景观，大加山、小加山地区为孤立山系，海拔多在1 900～2 030 m 之间，相对高差130 m 左右，地形起伏变化不大，属中～低山区。矿区最高点位于南部边缘，标高2 035.9 m，最低处位于东北部第四系地洼处，标高1 936 m。区内地貌主要为构造剥蚀类型，冲沟不发育。

矿区内地层主要由泥盆系中统大南湖组的粉砂岩、凝灰岩及安山岩等组成，次为玄武岩。华力西中期的花岗岩。山坡较陡，坡角多在45°～55°之间，沟谷多呈“V”或“S”字形，利于大气降水的自然排泄。

3.1 矿区水文地质特征

3.1.1 地表水特征

矿区地表无常年性河流，局部地势凹地可见有零星的小水滩分布，供当地牧民放牧饮用。雨季时，矿区内可见有流淌的细小溪流。

3.1.2 含、隔水岩层(组)

3.1.2.1 第四系(Q)孔隙水含水层

主要分布在矿区北部边缘及中南部地洼、沟谷处，呈带状或狭长的条带状展布。岩性主要由第四系上更新统的残坡积物及冲、洪积物组成，岩性多为砾石、粉砂质亚粘土及基岩风化碎屑物、少量的细砂层等，砾石直径多在0.3～0.5 cm 之间，大者可达2～5 cm，其成分主要为凝灰质砂岩及花岗岩。

本次钻孔揭露厚度2.00～6.10 m。岩层富水性较弱，丰水季节可在局部地洼处见到孔隙潜水。

3.1.2.2 基岩风化层裂隙含水层

基岩风化深度一般1.5～12 m，风化程度由浅部至深部逐渐降低，具弱富水性，雨季时可形成裂隙上层滞水。

3.1.2.3 泥盆系(D)砂岩裂隙水含水层

矿区内分布广泛，岩性主要为凝灰质粗砂岩。深部凝灰质粗砂岩裂隙发育段可构成相对含水层。岩心裂隙率一般5～8 条/m，多属闭合裂隙。构造破碎带处为张性裂隙，含脉状弱裂隙水。该层可视为相对含水层。

3.1.3 隔水层

矿区内隔水岩层主要由泥盆系大南湖组凝灰岩、安山岩及辉绿岩组成。

凝灰岩平均厚度192.05 m，单层最大厚度532.20 m。裂隙密度4～5 条/m，多被石英脉或方解石脉充填，属闭合裂隙，浅部多属张性裂隙，含弱脉状裂隙水。富水性极弱且不均匀，可视为相对隔水岩组。

辉绿岩在矿区较稳定，钻孔揭露厚度2.18～38.45 m，平均厚14.29 m。岩体完整，裂隙多呈闭合状，含水性极弱，可视为隔水岩层［7］。

安山岩和花岗岩分布在矿区的南部，经钻孔揭露，安山岩厚度7.0 m，闪长岩厚度1.41 m。岩石致密、坚硬，岩体完整，为隔水岩层。

3.1.4 充水因素分析

3.1.4.1 地表水对矿床充水的影响

矿区地表水体不发育，仅在矿区地洼处见有少量地表水体分布。雨季，大气降水汇集于地势较低处形成小溪流，一部分通过岩石裂隙补给地下，一部分以泉或蒸发的形式进行排泄。地下水的富水性受季节影响较大。矿体围岩为透水性较弱岩组。未来开采进入雨季时，应注意地表水对矿床充水的影响。

3.1.4.2 构造破碎带对矿床充水的影响

地表断裂构造带多呈北东向，倾角75°～85°，宽5～20 m 不等，多为张性断裂。构造带内岩石破碎强烈，多被凝灰质碎裂岩、石英脉及花岗岩脉充填。雨季，一部分大气降水可沿断裂渗入地下。

矿区施工的钻孔较分散，仅有两个钻孔穿见构造破碎带，破碎带埋深79.35～96.60 m，宽度3.75～5.10 m，为压扭性断裂。破碎带成分主要为碎裂凝灰岩(或凝灰质砂岩)及石英脉，岩石挤压、破碎现象明显，局部可见滑面及断层泥。该处轻微漏水，漏失量2.5 m3/时，未来矿床开采时，在丰水季节注意断裂破碎带向坑道涌水现象。

3.2 工程地质

矿区地层总体为一向北东缓倾斜的单斜岩层，走向北西西，倾向南东，倾角多在30°～45°之间。矿体主要赋存于泥盆系中统大南湖组的凝灰岩、凝灰质(粉)砂岩及凝灰质角砾岩的石英脉中。石英脉越集中地段，其矿体越富集［8］。

3.2.1 岩石工程地质特征

矿区工程地质岩组较单一，主要为灰绿色或浅灰色的凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩及少量的第四系。南部边缘见有安山岩、花岗岩及少量的玄武岩分布，辉绿岩脉呈条带状和透镜状零星分布在矿区的北部和西部。

坚硬岩组:主要为泥盆系中统大南湖组厚层的(复屑、硅化)凝灰岩(或凝灰质粉砂岩)。岩心多呈长柱状、短柱状，局部少量碎块状。RQD 多在85%～95%之间，岩石坚硬，抗压强度大于60 MPa。

软弱～半坚硬岩组:为泥盆系中统大南湖组中的构造角砾岩(断层破碎带)及辉绿岩。岩心多呈扁柱状、块状，少量碎块状，RQD 在45%～60%之间，裂隙多被钙、泥质所胶结。岩石抗压强度30～60 MPa。

松散岩组:多分布在矿区的山坡、地洼及沟谷处，多为基岩砂质风化碎屑物及第四系风成残坡积物。岩性主要为砾石质的亚砂土、少量冲积的砂砾石。结构松散。属松散岩组类。

钻孔穿见厚度2.00～6.10 m，RQD=0，易发生掉块、坍塌现象，在钻进该地层时，均下有套管。

3.2.2 矿体及其顶、底板岩石工程地质特征

矿体多赋存于凝灰岩或凝灰质粉砂岩的石英脉裂隙中，多呈细脉状、浸染状或薄膜状产出，矿体厚度6.94～23.95 m。矿体的规模、富集规律与石英脉的产出状态和密集程度呈正相关关系。近矿围岩蚀变主要为硅化、黄铁矿化及碳酸盐化。属坚硬～极坚硬岩石类［9］。

当凝灰岩不含石英脉或不赋存钼矿时，即可成为矿体的围岩和顶、底板。

3.2.3 工程地质条件划分

目前，人们在数量表征研究上基本能够达成共识，近似表征不依赖言语，与空间注意参与有关，言语仅仅参与抽象数字符号的输出。这就可以解释，当呈现数量超过5时，巴西亚马逊Piraha和Munduruku部落只能用“一些”或“许多”等模糊数量词汇来表述，因为他们没有抽象数字概念〔25〕。空间数字网络模型详细地模拟空间数字线加工的神经机制，强调数字加工的空间特性。但是，目前尚缺乏来自脑损伤或神经科学上的直接证据支持ESpaN两维数量空间假说。

矿床地层较单一，地质构造不发育，无软弱夹层的存在。岩石整体坚硬，抗压强度稳固性好。按照《GB12719—91(矿区水文地质工程地质勘探规范)》勘探类型的划分，矿区工程地质勘探类型为块状岩类简单型。

3.3 环境地质

3.3.1 自然地质灾害

据本区及附近资料记载，近年来未出现过洪涝灾害，亦未发生过泥石流、塌陷、滑坡等不良工程地质现象，也与大气降水关系密切。中低山系冲沟不发育，但总体上地形尚有利于大气降雨的自然排泄。

未来矿山在开采过程中，只要注意对剥离物及采坑(硐)废石的合理放置;闭坑后，及时对采坑(硐)进行回填、压实，不会发生次生地质灾害。

3.3.2 地 震

据邻近矿区和哈密地区地震历史资料，本区地震烈度为Ⅶ度区。

3.3.3 勘查区内生态环境地质

勘查区内有零星分布的哈萨克牧民，多随季节而迁移。区域内多见有黄羊、马鹿等一级保护动物。

距矿区东约6.5 km 处，有一规模中等正在运作的化工厂，其排放的烟尘对勘查区内空气质量有一定影响。

4 结语

我国矿产地质工作者在天山山脉东段觉罗塔格大型构造成矿带［10］已经发现和探明的钼钨铅锌铜多金属矿床多达几十个;为在干旱荒漠景观和戈壁地区的找矿实践提供了经验;小加山钼钨矿床与上述诸多金属矿床的矿山开发有一个共同特征，全年降水量极为稀少，有的地方全年降水量几乎为零，地表植被极不发育，开采技术条件为简单型，对矿床开采均无大的影响。

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