云南香格里拉市热林铅锌矿水文地质条件分析

李灿辉，董绍华，邹绍丹，徐兴业

(云南省地质矿产勘查院大理地质矿产所，云南 大理 671000)

云南香格里拉市热林铅锌矿通过勘查，圈定了WKT1、WKT2矿体，矿体均产于曲嘎寺组三段二层(T3q3-2)，碎裂状大理岩、构造角砾岩破碎带中。矿区地处高海拔地区，属深切割冰蚀高山地貌，位于水文地质单元补给-径流区，矿体控制最低标高4058.27m，位于地下水位及当地最低侵蚀基准面3842m以上，地形有利于矿坑自然排水，地下水对矿坑无充水影响，地表水沿岩溶裂隙通道垂直入渗，对矿坑有一定的充水影响，开采方式选择适宜平硐开采。

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区出露地层主要有三叠系上统曲嘎寺组(T3q)及第四系(Q)，曲嘎寺组在区域上可划分为三个岩性段，本区仅出现第三段，可细划分成三个岩性层。现由老到新分述如下：

(1)上三叠统曲嘎寺组三段一层(T3q3-1)：深灰色～黑色泥质板岩、粉砂质板岩夹变质砂岩，板岩中普遍含自形立方体状黄铁矿。与下伏地层呈整合接触。

(2)上三叠统曲嘎寺组三段二层(T3q3-2)：是矿区主要含矿地层。底部为深灰色极薄层状泥质灰岩，向上迅速过渡为深灰色薄层夹中层状方解石大理岩、大理岩化含泥质灰岩，局部夹薄层状白云石大理岩。

(3)上三叠统曲嘎寺组三段三层(T3q3-3)：为深灰色泥质板岩夹粉砂质板岩、变质砂岩，板岩中稀疏嵌布自形立方体状粗粒晶～巨粒晶状黄铁矿。

(4)第四系(Q)：零星分布于坡麓、沟谷地带，均为松散堆积物。按成因主要分为冰碛物及冲洪湖积物两种类型。

冰碛物：分布于矿区北西部，主要沿坡折线呈扇形分布。由岩体经受物理-化学风化崩解后，失衡坠落混杂堆积而成。岩性和厚度因地而异，主要有英安斑岩、次有少量深灰色粉砂质板岩，厚约0～30m。

冲洪积物：分布于登空措周围。局部沿沟谷地带堆积。平面多呈等轴状。冲洪积物由砾、砂、粘土和少量腐植质等松散堆积，砾石和砂质成份主要有英安斑岩、粉砂质板岩、变质砂岩、泥质板岩，厚度因约为0～50m。

1.2 构造

矿区构造与区域构造方向一致，均呈北西向展布。矿区内发育F1断层，控制了矿区铅锌矿体的产出。

F1断层：呈北西走向大致沿沃迪措—迪隆(牛场)一带展布。主要发育于英安斑岩体(ζπ16)和曲嘎寺组三段(T3q3)地层中，断层产状与岩层产状基本一致，具层间断层特征。主断层面在走向上和倾向上均呈舒缓波状弯曲，总体倾向南西210°～244°，倾角70°～88°，沿断裂带发育有宽40m～60m不等的构造破碎带，根据构造破碎带规模、展布空间、岩石组成及其蚀变等特征综合分析，显示先张后压扭的复合断层性质，为一压扭性断层。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆活动强烈，喜马拉雅山早期形成的浅成侵入英安斑岩(ζπ16)广布分布于矿区，平面形态呈北西向不规则条带，呈岩株状产出，岩相分带不明显。英安斑岩具中粒斑状结构，基质具微细粒状结构，块状构造，岩石斑晶成份主要为斜长石(20%)、少量钾长石、黑云母，基质成份为斜长石(42%)、石英(20%)、黑云母(4%)、绢云母(5%)、方解石(5%)。岩石蚀变较弱，仅见碳酸盐化、绿泥石化、局部硅化。

2 矿区水文地质

2.1 地形地貌、气象及地表水体特征

本区位于青藏雪域高原南缘部分，滇西北横断山脉北东部，属高山峡谷区，地势总体较高，海拔2700m～5004m，属深切割构造侵蚀、冰蚀高山地貌。矿区位于水文地质单元补给-径流区，海拔3842m～4761m，矿区最低侵蚀基准面位于矿区东侧的沃迪措湖面(3842m)。地势大体上西高东低、北高南低。

本区属亚热带高山季风气候，海拔高，气候寒冷，年平均气温4℃，最高气温25.4℃，最低-27.4℃，雨季(6月～10月)降水量占全年降水量的87%；11月至次年5月为积雪期；年平均降水量619.9mm；年均降雪量5mm～10mm。

矿区地表水系较发育，上达模河和登空永河自西向东流经登空措，汇入沃迪措。沃迪永由北向南汇入沃迪措后再向南汇入托丢永，托丢永由西向东流至浪都村汇入浪都河，浪都河由北向南汇入由北流向南的东义河，东义河于三江口汇入金沙江，属金沙江水系。

图1 热林铅锌矿水文地质简图

2.2 矿区含、隔水层及其特征

矿区地下水富水性受岩性、构造控制的基础上，还受地貌、气象等多种因素影响(图1)。

根据含水层(组)岩性、地下水赋存条件、水力性质、特征，将矿区内地下水划分为4种类型：第四系松散岩类孔隙含(透)水层；碳酸盐岩类岩溶裂隙含(透)水层；岩浆岩类裂隙含水层及变质岩类相对隔水层。各含(隔)水层水文地质特征如下：

(1)第四系(Q)松散岩类孔隙含(透)水层：该层主要由冲洪积层、冰碛层组成。以砾石、块石为主，夹砂、粘土和少量腐植质等松散堆积混合组成。地下水主要接受大气降水、冰雪融水、少量基岩裂隙水下渗补给，沿孔隙通道径流，于地势低洼处呈散状排泄，旱季多数泉水断流。属于松散岩类孔隙含(透)水层，富水性随季节变化，雨季富水性极强，旱季由于补给不足，富水性弱，透水而仅含少量固态水(冻结水)，水化学类型为HCO3-Ca+Mg型，矿化度0.039～0.128g/L。

(2)碳酸盐岩类岩溶裂隙含(透)水层：为矿区内碳酸盐岩主要出露于曲嗄寺组三段二层(T3q3-2)。岩性为大理岩化灰岩、大理岩，为矿区主要含矿层位。该岩性在地表沿构造带呈透镜状出露于上达模河下游两侧，节理裂隙较发育，多张开且倾角较陡，裂隙中无充填物。沿大理岩展布方向，地表可见串珠状大小不一的岩溶洼地、溶洞、溶穴、溶隙等岩溶现象，通过及钻孔及坑道揭露，发育多个垂向溶洞，地表岩石受大气降水和地表水的下渗补给，通过这些通道补给深部的岩溶裂隙含水层，向深部径流运移，属碳酸盐岩岩溶裂隙含(透)水层，透水性好，富水性中等。

(3)岩浆岩类裂隙含水层：矿区出露的英安斑岩体(ξπ16)在矿区内大范围分布，该岩类主要含风化裂隙水，出露泉流量一般小于0.5～1L/s，总体为弱含水层，富水性弱，水化学类型为HCO3-Ca+Mg型，矿化度0.138g/L。

(4)变质岩类相对隔水层：为矿区出露的曲嗄寺组三段一层(T3q3-1)、三层(T3q3-3)。岩性为板岩、变质砂岩、含砾绢云板岩。一般出露泉流量小于0.1L/s，水化学类型为HCO3-Ca+Mg型，矿化度0.258g/L，为弱含水或不含水，视为相对隔水层，对矿坑充水影响不大。

2.3 构造水文地质特征

矿区发育断层F1，控制了铅锌矿体的产出，呈北西走向纵贯整个矿区，断裂带主要发育于英安斑岩体(ζπ16)和曲嘎寺组三段(T3q3)地层中，具层间断层特征。沿断裂带发育有宽40m～60m不等的构造破碎带，破碎带内构造角砾岩发育，普遍具泥化，角砾岩成分主要有英安斑岩、大理岩、板岩，角砾呈棱角状～次棱角状，钙质、铁泥质胶结，胶结较紧密。主断层面总体倾向南西，产状210°～244°，倾角70～88，沿断裂带碳酸盐岩分布区局部发育岩溶洼地和溶洞。根据对矿区水文地质特征分析，认为断层破碎带相对隔水，破碎带内的大理岩含(透)水。

2.4 探矿工程揭露水文地质特征

2.4.1 钻孔揭露的水文地质特征

矿区施工的多数钻孔遇溶洞，终孔后均为干孔，钻孔揭露范围内均未揭露到地下水位。综合矿区水文地质特征判断，岩溶裂隙含水层实际地下水位低于3990.553m(矿区控制最低标高的WZK0404为干孔)以下。钻孔揭露岩性主要为大理岩化灰岩、大理岩、板岩、构造角砾岩、局部夹英安斑岩。

矿体顶、底板围岩为板岩：裂隙较发育，多呈闭合状，赋水性弱，为相对隔水层。

矿体直接顶、底板的大理岩化灰岩、大理岩：裂隙较发育，多呈张开状，一般张开宽达2cm～3cm，无充填，岩溶较为发育，一般发育直径约3cm的溶孔，个别钻孔揭露到0.3m～6.7m左右溶洞，无充填，钻孔施工中发生掉钻。由于岩溶发育，该岩石存在较好的过水通道，地表岩石接受大气降雨和地表水体的入渗补给，经过这些通道补给下部岩溶裂隙含水岩层继续向深部径流，属含(透)水层，富水性中等。

铅锌矿体：含矿岩性主要为构造角砾岩，其次是大理岩，裂隙较发育，多呈张开状，由于矿石中岩溶发育，为地下水的径流提供了过水通道，地表岩石受大气降雨和地表水体的入渗补给，经过这些通道补给下部岩溶裂隙含水岩层继续向深部径流，为含(透)水层，富水性中等。

2.4.2 坑道揭露的水文地质特征

矿区共施工2个坑道(WPD1、WPD2)。WPD1坑口标高4213m，由于坑口段为下坡掘进，故坑口无矿坑水排出，其矿坑水通过岩溶通道汇入下部的WPD2中；WPD2坑口标高4153m，控制流量0.707～24.922L/s。坑道揭露岩性主要为大理岩化灰岩、大理岩、板岩、构造角砾岩、局部夹英安斑岩。

矿体顶、底板围岩出露的板岩，坑道中揭露该层时，大多数坑道两壁干燥，坑顶无潮湿、更无滴水现象。局部地段两壁潮湿悬挂水珠，坑顶有轻微滴水现象，该层对地下水有一定的隔挡作用，为相对隔水层。

矿体围岩出露的英安斑岩，坑道揭露该层时，两壁潮湿悬挂水珠，坑顶有轻微滴水现象，局部坑底见有基岩裂隙水沿裂隙呈细股状流出，流量均小于0.2L/s。为基岩裂隙含水层，富水性弱。

矿体及其直接顶、底板出露的大理岩、大理岩化灰岩，节理裂隙及岩溶较为发育，裂隙多为陡直的张性裂隙，岩溶发育形态以溶隙、溶洞为主，坑道揭露该层时，坑道两壁潮湿、渗水，局部地段坑顶密集滴水、股状渗水，尤其是上达模河下部坑道内滴水、渗水严重，大部分矿坑水流出坑口，少部分从坑底溶隙或溶洞等过水通道漏失，向深部径流。为含(透)水层，富水性中等。

2.5 地表水对矿床充水影响

矿区主要发育上达摸河、登空永河及登空措。由于矿区地处高寒山区，6月～10月为雨季，雨量占全年雨量的87%，形成丰季；11月～5月为积雪期，冰雪覆盖，流量剧减，河水封冻断流，形成枯季。因此，本次主要针对丰季进行评价。

登空永河：位于矿体南侧，源头为矿区南侧分水岭地带，对登空措形成直接补给，控制流量36.16～1288.13L/s。其补给主要为大气降水、冰雪融化水及上游基岩裂隙水。河床为裸露的英安斑岩，属弱裂隙含水层，虽节理裂隙发育，但多被石英脉、泥质充填，透水性较差，地表水入渗量小，经野外调查及工程控制，认为其对矿坑无直接充水影响。

上达模河：位于矿区中部，源头为矿区西部的分水岭部位(上达摸错)，其补给主要为大气降水、冰雪融化水及上游基岩裂隙水，控制流量37.887～797.352L/s。下游河床为松散堆积物，河床两侧出露的大理岩中节理、岩溶裂隙较发育，具有较强的透水性。沿河床两侧大理岩展布方向见串珠状大小不一的岩溶漏斗、溶洞等。经钻孔和坑道控制，岩层中存在大量溶蚀裂隙、溶洞等过水通道。上达模河流经矿体上部时，存在沿岩溶通道下渗补给地下水现象，对矿坑有一定的充水影响，WPD1、WPD2坑内出水主要为该类型水，WPD2坑口控制流量0.707～24.922L/s，为矿坑主要充水水源。

登空措：位于矿区南东侧，由冰川侵蚀作用形成的冰斗湖，为矿区地表水排泄点。经短暂汇集后流向沃迪措。枯季，由于上游补给量减少，水位大幅下降，气温骤降使整个冰斗湖结冰。经野外调查及现有工程控制，钻孔揭露范围内均未见及地下水潜水面，矿区内的岩溶裂隙含水层实际地下水位低于3990.553m以下，矿体与登空措直线距离约320m，故对矿坑无直接充水影响。

2.6 矿区地下水的补、径、排特征

矿区地处水文地质单元的补给-径流区，含水层类型以裂隙含水层为主，局部夹岩溶裂隙含(透)水层。地下分水岭与地表分水岭统一。沃迪措、沃迪永河床为地下水的排泄区，其它部位为地下水的补给-径流区，大气降水是地下水的主要补给源。补给区位于矿区西侧的一级分水岭与次级分水岭交汇地带，雨季，岩溶水接受降雨及地表水补给后，沿岩溶裂隙通道向深部径流，于远离矿区的低洼地带排泄，具有地下水位埋藏深，径流途径长，集中排泄的特点。各类裂隙水普遍具有就地补给就地排泄的特点，出露泉流量小于0.5L/s。地下水主要接受降雨及冰川融化水补给，沿风化裂隙径流，于沟谷适宜地段以散流的形式排泄。

2.7 矿坑涌水量预测分析

矿区地处高寒山区，根据水文地质条件、工程揭露特征及矿坑充水因素，对矿坑涌水量预测如下：

(1)矿体控制最低标高为4058.27m。钻孔揭露范围内均未见及地下水潜水面。综合矿区水文地质特征判断，矿区内的岩溶裂隙含水层实际地下水位低于3990.553m以下。所揭露的含水层为一层以含矿岩层(以大理岩化灰岩、构造角砾岩、大理岩、少量英安斑岩为主的)顶板的板岩及矿体底板揭露的板岩作为相对隔水层为含水下限的岩溶裂隙含(透)水层，总体富水性弱-中等。

(2)矿体均位于地下水位以上，矿床充水因素主要是大气降水、冰川融化水及地表水通过岩溶通道垂直入渗补给的过境水，WPD2坑口标高4153m，坑口控制流量为0.707～24.922L/s。

(3)根据《水文地质手册》(第二版)及矿床充水因素、方式等特征分析，本次选择“地下水径流模数法”计算“单位面积涌水量”。

a.计算公式

公式中：Q为地下水径流量(m3/a)；F为含水层分布面积(km2)

b.涌水量预测计算及结果分析

公式中：Q采用矿坑丰季最大排水量24.922L/s；F为沃迪措矿段岩溶裂隙含(透)水层分布面积0.024km2，计算出丰季“单位面积最大涌水量M”为1038L/(s·Km2)。

需要说明的是，由于矿区地处高寒山区，6月～10月为雨季，雨量占全年雨量的87%，形成丰季；根据以上计算结果、矿区主要充水因素及方式、岩溶发育特征等因素，以及结合矿区实际情况，本次所计算的涌水量为丰季“单位面积最大涌水量，枯季涌水量将急剧减小。故推荐本矿床4153m水平最大矿坑涌水量Q=24.922L/s(2153m3/d)，未来矿坑涌水量与其相差不大，可作为未来矿坑排水的依据。

3 结论

矿区位于水文地质单元的补给-径流区，区内含水层主要为第四系(Q)松散岩类孔隙含(透)水层；碳酸盐岩类岩溶裂隙含(透)水层；岩浆岩类弱裂隙含水层，主要接受大气降水、冰川融化水及上游地表水的下渗补给。矿区内的碳酸盐岩，节理裂隙和岩溶较发育，具强透水性，富水性中等，矿床以岩溶裂隙充水为主。评价矿体均位于地下水位及当地最低侵蚀基准面以上，地下水对矿坑无充水影响，地表水沿岩溶裂隙通道入渗，对矿坑有一定的充水影响。根据以上特征，确定矿区水文地质勘查类型为岩溶裂隙含水层充水为主的简单-中等类型。