浅析新疆哈密市天湖东铁矿床的断裂-裂隙充水特征

程洁萍（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局704队　哈密 839000）



浅析新疆哈密市天湖东铁矿床的断裂-裂隙充水特征

程洁萍
（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局704队哈密 839000）

摘要天湖东铁矿矿区水文地质勘探类型以风化裂隙为主，是顶、底板间接充水、水文地质条件简单的基岩裂隙充水和构造充水的矿床，基岩裂隙富水性较差，且裂隙连通性不好，补给源不足。笔者通过实地调研，结合矿区西部天湖铁矿钻孔、竖井地下水文资料，从矿床充水条件分析、矿床充水及地下水排泄途径等方面证实断裂构造为天湖东铁矿床的主要导水、储水构造，也是矿床直接或间接充水的主要通道，天湖东铁矿床主要是通过大的断裂构造（如尖山子大断裂等）对矿床充水。

关键词水文地质矿床地下水裂隙水地表迳流

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.021

1　矿区自然地理特征

新疆哈密市天湖东铁矿位于哈密市南东直线距离180余km处，行政区划属新疆哈密市管辖。矿区属剥蚀低山-戈壁丘陵地貌，但总的地势东北高西南低，矿区北部、东北部约4 km为相对比较高的山地，标高在1 680～1 690 m。区内由于受构造风化作用的影响，地表岩石破碎，裂隙发育，多呈碎块状，低洼处被第四系所覆盖。区内无泉水出露，地下潜水位5～30 m，无地表迳流，只有干沟谷系，冲沟形态比较宽缓，多为暴雨期的暂时洪流通道，洪水期间往往切断交通。矿区内植被不发育，只有在干沟、冲沟及谷地盐碱滩中，生长有红柳、梭梭等耐旱植物。

该区为典型的大陆性气候，夏季酷热、冬季寒冷、降水稀少、蒸发强烈、气候干燥、

昼夜温差较大、四季多风为本区的气候特点。夏季最高气温可达40℃，冬季最低气温在-30℃左右；春季多为风季，以北东、北北东向及北风为主，风力一般为3～6级，最大可达10级。

据区内天湖气象站资料，3～5月份为风季；5～8月份为雨季，大雨时冲沟地段及低洼处可形成堑时性地表洪流，洪流宽度可达到3～5 m；冰冻期一般为11月中旬至第二年3月底。多年平均气温6.1℃，降雨量44.7 mm，蒸发量高达3 485.2 mm（图1）。

图1　天湖地区气象、水文动态图

2　矿区地质概况

矿区区域大地构造位置属塔里木板块库鲁克塔格-星星峡大陆碰撞带尖山子隆起中部。该构造单元南以红柳河断裂为界，北以尖山子断裂为界，呈北东东向延伸。

矿区出露地层以震旦系天湖组第三亚组的一套深变质岩系为主，主要岩性组合为角闪黑云母片岩、黑云母石英片岩、大理岩、条带状混合岩及渗透混合岩等。

红柳河断裂和尖山子断裂构成矿区主体构造格架，二者具有长期活动特点，不仅控制着区内地层展布，而且控制了区内构造及岩浆活动。受其影响，区内断裂构造非常发育，断裂构造多呈北东向、北东东向，少数近南北向，个别为环形断裂构造，反映了多期次构造活动特征。

天湖东铁矿现已圈出4条铁矿体，矿体多呈近NE-SW向延伸，长30～150 m，宽2～6 m不等，北倾，倾角60°～80°，TFe品位20%～56%，矿体多产于震旦系天湖组第三亚组的大理岩中，部分产于黑云母石英片岩中。矿石具中粗粒结构，条带状构造、块状构造、浸染状构造等，矿石矿物以磁铁矿为主。矿床规模为小型铁矿。

3　矿床水文地质特征

笔者经实地调研和综合研究认为，天湖东铁矿矿区水文地质勘探类型以风化裂隙为主，顶、底板间接充水、水文地质条件简单的基岩裂隙充水和构造充水的矿床，基岩裂隙富水性较差，且裂隙连通性不好，补给源不足。

以地下水位为当地侵蚀基准面，天湖铁矿矿床位于侵蚀基准面以下，地下水本应由大气降水补给，但由于矿区蒸发量远远大于降水量，加之矿区地表迳流不发育，因此，矿区地下水的补给十分贫乏，地下水以静储量为主。矿区岩石含水性微弱，地形、地下岩层不利于自然排水，矿床充水只有靠基岩风化带的裂隙水和构造带中的裂隙水通过裂隙对浅部矿床充水，深部矿床充水只能由大的导水构造如断裂才能实现。前人工作证实，区内较大的构造为东西向尖山子断裂及由其派生的不同性质、规模不等的断层。

区域性尖山子大断裂带呈东西向纵贯矿区北部，该断裂带由东西向大小规模不等的8条断裂组成，其影响范围在西部比较窄，仅300 m，东部宽达2 200 m，总体构造断裂面倾向北偏西，倾角50°～60°。受其影响，断裂带内星星峡组深变质岩及后期侵入岩岩石普遍遭受碎斑-糜棱岩化，其派生的断层界面常构成地层及岩性的天然分界面，其上、下盘岩石均有不同程度的压碎及碎裂现象，运动断裂面向深部延伸与尖山子大断裂汇合，构成矿区充水的主要构造基础。尖山子大断裂因属压性-压扭性断裂，构成矿区隔水-储水断裂，但在断裂带裂隙发育区段，又具有导水功能。同时，尖山子大断裂影响范围广、深度大，其发育的断裂-裂隙系统造成了矿区风化壳比一般戈壁地区发育，深度也较大，对矿山开采会造成较大影响。

4　矿床断裂-裂隙充水特征

4.1矿床充水构造条件分析

本区地表风化壳中岩石风化强烈，结构松散，裂隙发育，尤其是在10 m以上地层及氧化矿体中，裂隙面上均可见了到明显的厚2 mm左右的白色的碳酸盐沉淀薄膜及褐铁矿薄膜，证明10 m以上的地层（包括矿体）都为很好的透水层。

本区东西向断裂构造十分发育，为形成接受大气降水的蓄水构造提供了有利条件。所以矿区的断层多为储水断层，本身含水且导水。但由于地下水缺乏补给来源和补给途迳，在天然条件下迳流量很小，当钻孔或坑道揭露到这种地下水时，开始时涌水量很大，以后越来越小，逐渐趋于稳定或消失。

因此，断裂构造为矿区的主要导水、含水构造，也是矿床直接或间接充水的主要通道。

4.2矿床充水及地下水排泄途径

由上述分析可知，天湖东矿区主要的充水通道为天然形成的风化裂隙、基岩裂隙及导水断裂构造带。其充水过程主要通过以下途径来实现：

⑴地下基岩裂隙水通过构造补给（图2）：即少量大气降水、基岩风化带和构造带中的裂隙水通过风化带裂隙系统和浅部构造破碎带对矿床浅部充水，深部矿床充水则由断裂通道来实现。

图2　基岩裂隙含水层及矿床充水示意图

⑵大气降水及季节性地表洪流入渗补给：大气降水是矿床的主要补给来源之一。大气降水到达地面以后，便向岩石、土壤的空隙中渗入，当降水强度大于入渗强度时，来不及入渗的水分则流到低洼处，由地势高的地方向地势低的地方流动形成地表迳流。地下水和短期洪水汇集至山谷洼地，水位会变得比较浅，强烈的地表蒸发将使得低洼处的土壤盐渍化（图3）。

图3　盐渍洼地水文地质单元剖面示意图

⑶排出的矿井水经地面入渗沿裂隙及构造又返回到矿井中。

结合上述分析，与矿床充水相对应，天湖东矿区地下水排泄主要通过侧向迳流、蒸发排泄和采矿坑道中的人工排水来实现。

4.3邻区矿床深部水文资料分析

天湖东铁矿西距天湖大型铁矿床13 km，二者处于同一个地层-构造-岩浆成矿带上，具有相同的水文、工程地质条件。天湖矿区通过钻孔和坑道揭示出天湖东—天湖地区地下水埋深90 m，竖井揭穿含水层10 m，根据顶底板的岩性可以看出该井为一完整的潜水井，所以根据裘布依公式：

Q=1.366K（2H-S）/lgR-lgr

其中，H为竖井揭露含水层底板到水位的距离；S为预计水位降深值10 m；K为平均渗透系数0.0002～0.29 m/昼夜；R为影响半径（由于采矿的过程中长期抽水，会使影响半径有所增大，所以我们选择影响半径的值为150 m），竖井的半径R设为5 m：

Q=1.366K（2H-S）/lgR-lgr

=1.366×0.29（2×10-10）/lg150-lg5

=0.079 L/S

由以上数据可知，矿区地下水迳流很微弱，流入矿坑的地下水由贮存量和补给量组成，开采初期进入矿坑的地下水以疏干漏斗范围内的贮存量为主，随着长期的疏干降压，补给量便逐渐取代贮存量进入矿坑。故矿坑充水以贮存量为主时，排水初期涌水量最大，随着贮存量的消耗，矿坑涌水量逐渐减少而被疏干；以补给量为主时，随着降落漏斗的形成便渐趋稳定。可见，贮存量一般较易疏干，而补给量常是矿坑充水的主要威胁。

5　结论

⑴天湖东铁矿床主要是通过大的断裂构造（尖山子断裂带）对矿床充水，断裂构造不仅是矿区的主要导水、储水构造，也是矿床直接或间接充水的主要通道。

⑵天湖东铁矿床充水只是基岩风化带和构造破碎带中的裂隙水通过裂隙对浅部矿床充水，只有大的断裂及裂隙（尖山子断裂带）做为导水构造才能对深部矿床充水。

参考文献

［1］聂永.天湖水文地质调查报告.1960.

［2］雷军文.新疆哈密市天湖东铁矿地质报告.2006.

［3］张伟龙，等.天湖东铁矿工作报告.2010.

［4］薛禹群，朱学愚，吴季春，等.地下水动力学.地质出版社，1997.

［5］蒋辉，郭训武，等.专门水文地质学.地质出版社，2007.

收稿：2015-12-10

黄金的分类

黄金是在自然界中以游离状态存在而不能人工合成的天然产物。按其来源的不同和提炼后含量的不同分为生金和熟金等。

生金亦称天然金、荒金、原金，是熟金的对象，是从矿山或河底冲积层开采出，没有经过熔化提炼的黄金。生金分矿金和沙金两种。

矿金，也称合质金，产于矿山、金矿，大都是随地下涌出的热泉通过岩石的缝细而沉淀积成，常与石英夹在岩石的缝隙中，矿石经过开采、粉碎、淘洗，大颗的金可以直接拣取，小粒的可用水银溶解。矿金大多与其他金属伴生，其中除黄金外还有银、铂、锌等其他金属，在其他金属未提出之前称为合质金。矿金产于不同的矿山而所含的其他金属成分不同，因此，成色高低不一，一般在50%～90%之间。

沙金，是产于河流底层或低洼地带，于是石沙混杂在一起，经过淘洗出来的黄金。沙金起源于矿山，是由于金矿石露出地面，经过长期风吹雨打，岩石北风化而崩裂，金便脱离矿脉伴随泥沙顺水而下，自然沉淀在石沙中，在河流底层或砂石下面沉积为含金层，从而形成沙金。沙金的特点是：颗粒大小不一，大的像蚕豆，小的似细沙，形状各异。颜色因成色高低而不同，九成以上为赤黄色，八成为淡黄色，七成为青黄色。

来源：中国金属新闻网