湖南省常宁市水口山矿田水文地质构架分析

李 培

（湖南省有色地质勘查局二一七队，湖南 衡阳 421000）

1 地质背景

1.1 地层

矿田内出露地层自古生界上泥盆统至新生界第四系，沉积总厚度达3000多米。上泥盆统锡矿山组至中生界三叠系大冶群由一套上千米厚的浅海相碳酸盐岩夹滨海相含煤砂页岩组成，呈北北东向展布于矿田南部，中生界侏罗系高家田组、白垩系下统东井组地层，为陆相碎屑岩建造，厚度愈千米，呈东西向展布于矿田北部，新生界第四系为近代冲积层，主要由蠕虫状亚粘土和砂砾组成，厚几米至数十米，沿湘江和舂陵水近代河床及山谷洼地分布[1]。

1.2 构造

水口山矿田处于南岭成矿带中部，邵阳一郴州北西向深断裂带北侧，株洲—江永北东向深断裂与耒阳—临武南北向构造带交汇部位，上地幔隆起区（衡阳断陷盆地）南缘。

印支—燕山早、中期构造在本矿田表现明显。由于受印支运动东西向区域应力挤压作用，使矿田自泥盆—三叠系地层形成一系列大小不一的褶皱和与褶皱相配套的断裂，称为南北向褶断束。燕山晚期则继承、发展了印支—燕山早、中期构造，使早期产生的褶皱进一步倒转，同时形成规模较大的叠瓦式双层结构推覆断层[2]。

矿田内由三个较大一级褶皱，构成基本构造骨架，自西而东有：迴水湾—大市背斜、盐湖复式向斜、西岭—茶盘塘背斜。印支期在东西向水平侧压应力作用下，在区域及矿田内形成近南北向倒转褶皱同时，沿着单个背斜倒转翼部或轴部产生与褶皱平行的断裂带，燕山早期构造运动加剧了前期形成的褶皱与断裂，进而形成规模大的推覆断裂（带）构造。区内大型推覆断裂有：蓬塘—石头排（F17）推覆断层、石坳岭—康家湾（F22）推覆断层，狮子岭—新盟山（F20）推覆断层，书堂山—大渔湾（F203）推覆断层。除上述主要推覆断裂外，尚有与上述褶皱或断层有生成联系的北西向、北东向、东西向次级断层。

1.3 岩浆岩

矿田中复杂的构造系统不仅控制了区内岩浆活动和岩带的分布，而且控制着矿田内众多金属矿床的定位。

矿田岩浆活动主要受北东向衡东—水口山—江永深断裂控制，深源岩浆沿东西向羊角塘—五峰仙壳断层，南北向水口山—香花岭基底断层以及北东向水口山—江永深断层交叉控制的深部通道上升，而导入矿田。在矿田盖层的双层结构推覆构造带及次级倒转背斜构造中，形成燕山中、晚期浅成—超浅成—次火山—火山岩的深源(Ⅰ)型岩浆系列。

2 矿田水文地质

2.1 气象水文

本区属温暖潮湿气候带。春夏多雨潮湿，盛夏炎热，冬季温和，霜冻期短。据水口山铅锌矿气象站和常宁县气象站1967年至1990年气象观测资料：区内多年年平均气温为15℃～19℃，最高气温为40.5℃（1983年7月），最低气温为负5℃（1982年12月）；年总降雨量为902mm～1812.2mm，多年平均降雨量为1342.92mm，多年年总水面蒸发量为1017.5mm～1491.7mm。

区域地表水发育。湘江为区域内最大的地表水体，自西向东从矿田北部流过；舂陵水为湘江的一级支流，在矿田东部自南向北注入湘江；矿田西侧的曾家溪与矿区东部的康家溪为湘江的次一级支流，分别自南而北流经矿田西部与矿田东部，于康家湾矿区北部的狮子脑头合流后注入湘江[3]。

2.2 地下水控水因素

矿田地下水同时受地层（岩性）、构造及岩浆活动的控制，矿田地下水目前的分布格局是各种控水因素共同作用的结果。

2.2.1 地层（岩性）的控水作用

地层是矿田地下水富集的基本条件。矿田地层自泥盆系至第四系发育齐全，但从矿田地下水富集层位的岩性看，含水岩层主要有：

（1）可溶的碳酸盐岩类岩层，含岩溶裂隙水或裂隙岩溶水。

（2）因构造和火成活动而形成的破碎带，包括接触破碎带、层间破碎带及断层破碎带，含裂隙水。

（3）沿河发育的第四系松散层，含孔隙水。

其它岩层只是局部含风化裂隙水，富水性差，可视为隔水层或相对隔水层[4]。

2.2.2 构造的控水作用

矿田构造复杂，褶皱、断裂发育。褶皱构造控制着矿田地下水的基本单元，断裂及岩浆活动导致了矿田地下水的复杂化。

背斜为矿田主要含水构造。矿田主要地下水单元大都受到相应背斜构造的控制，这是因为矿田主要可溶性碳酸盐岩类岩层大多深埋地下而构成背斜核，形成背斜的东西向挤压作用使得沿背斜轴部引张裂隙发育，为地表水的渗入提供了通道。地表水的渗入及地下水的富集促进了可溶岩的溶蚀，从而导致了矿田背斜构造多富含岩溶裂隙水；矿田北部的向斜构造或向斜的北端，核部多为隔水的砂页岩地层，而且厚度一般较大。形成向斜的挤压作用所产生的断裂结构面多为压性和压扭性，即使存在部分张性结构面，也因长期风化作用而被炭、泥质物所充填，不利于地表水渗入和地下水的富集，更无岩溶可言，所以矿田北部向斜构造或向斜北端一般都不含水。部分向斜在南部，其核部由三叠系下统大冶群（T1d）组成，因而在南部具弱含水性，如四坵田倒转向斜及马颈口倒转向斜的南端。

表1 矿田地层含水特征综合表

强烈的挤压作用在形成一系列褶皱构造的同时亦留下了一系列力学性质各不相同的断裂构造。断层位移时的牵引作用常形成规模较大的断层破碎带以及一系列与主干断层斜交的派生构造，这些断裂构造（包括断层破碎带及其派生构造）的控水作用与本身的力学性质及断裂所切割的岩性有关，一般规律是：张性、张扭性断层在切割刚性、可溶性岩层时往往形成规模较大的断层破碎带，沿断层破碎带岩溶裂隙发育，含（导）水性较好（如F3）；压性、压扭性断层在切割砂页岩、泥岩等柔性岩石时含（导）水性差或不含（导）水。断裂构造的控水作用还体现在由于断层的切割位移将不同含水体沟通、复合方面，一种情况是由于断层的切割位移而使得一个含水体一分为二，彼此失去水力联系；另一种情况是由于断层的沟通而使得不同的含水体发生水力联系，如康家湾矿区下部含水层北端因断层切割而尖灭，F14在深部沟通了西部地下水与鸭公塘下部含水层。

2.2.3 岩体的水文地质特征

水口山矿田共有大小岩体73个，总面积约4.5km2。岩体主要沿背斜轴侵入，呈岩盘和蘑菇状产出。其次为沿倒转向斜轴侵入，呈岩脉产出。岩体本身为区域良好的隔水体，但其接触破碎带往往具有较好的富水性。如4号岩体阻止了龙王泉地下水进入老鸭巢矿坑，3号岩体接触破碎含水带为鸭公塘下部含水层的主要组成部分。

2.3 水力联系

经勘探、试验及矿床疏干证实：矿田浅部盖层水之间无水力联系，在天然条件下浅部盖层水与褶皱构造水之间也无水力联系。如康家湾深部地下水目前已疏干到-280m标高以下，上部的红层含水层基本还保持着原始静止水位，没有受到深部疏干的影响。

各褶皱构造水单元之间的关系为：受矿田一级褶皱构造—新盟山倒转背斜控制的东部地下水与矿田中部受盐湖复式向斜次级褶皱控制的各地下水单元及受大市倒转背斜控制的矿田西部地下水之间无水力联系；矿田西部地下水与中部鸭公塘下部含水层之间由于断层的沟通而具有水力联系，为鸭公塘下部含水层的主要补给源；中部各次级水文地质单元之间无明显的水力联系。

3 矿田地下水水构架

矿田地下水主要是赋存在可溶的碳酸盐类岩石中，除沿河发育的第四系孔隙性含水层外，其它地下水按含水层的控水条件可划分为不受矿田褶皱构造控制的浅部盖层水及受褶皱构造控制的褶皱构造水。

3.1 浅部盖层水

浅部盖层水主要赋存于沿河发育的河流冲积层及覆盖于矿田褶皱构造之上的白垩系下统东井组中段（K1d）和矿田东北部侏罗系下统高家田组（J1g）地层中。

（1）第四系松散岩类孔隙水：主要赋存于湘江和舂陵水发育第的河流冲积层中，接受河水补给，含水丰富，与矿田充水无关。

（2）碎屑岩裂隙水：主要赋存与白垩西东井组（K1d）砂岩中，其次是赋存于侏罗系高家田组（J1g）长石石英砂岩中，接受大气降水渗入补给，富水性中弱。赋存与白垩西东井组（K1d）砂岩中的碎屑岩裂隙水与矿田充水无关；赋存于侏罗系高家田组（J1g）长石石英砂岩中碎屑岩水垂直补给康家湾矿坑。

（3）碳酸盐岩岩溶水：主要赋存于二叠系栖霞组（P1q）和壶天群（C2+3）灰岩、白云质灰岩中，其次赋存于白垩西东井组（K1d）砂砾岩中，富水性中—强，为矿田直接充水含水层。

3.2 褶皱构造水

矿田褶皱构造水同时受岩性和构造两大因素控制，但从各水文地质单元的分布情况看，主要还是受褶皱构造，特别是矿田倒转背斜的控制，宏观轮廓清楚，主要为三个地下水单元。

（1）矿田东部地下水单元：含水层分布于矿田东部，受区域一级褶皱构造——新盟山倒转背斜的控制。南部为潜水，往北转为承压水，含水层接受大气降水的渗入补给，为HCO3—Ca—Mg或HCO3—Ca—Na型岩溶裂隙水。

（2）矿田中部地下水单元。康家湾矿区下部含水层（Ⅱ）：沿康家湾倒转背斜转折端的硅化破碎角砾岩及栖霞组(P1q)灰岩顶部接触带发育，南北向狭长条带状分布。含水层，主要是接受外围的深循环补给，同时接受东部侏罗系砂岩微弱裂隙水的垂直渗入补给，水温36℃，含水层动流量约200m3/h，为HCO3—Ca—Mg型低矿化岩溶裂隙低温热水。

乌子皂地下水：发育在老鸭巢倒转背斜北端的断块灰岩中，含水层接受大气降水的渗入补给，一部分以井泉的形式排泄于下竹塘等低洼处，另一部分排泄于老鸭巢矿坑，为HCO3—Ca—Mg岩溶裂隙水。

鸭公塘矿区下部含水层（Ⅱ）：含水层受鸭公塘倒转背斜控制，可分为陡倾斜和缓倾斜两部分。陡倾斜部分即为3号岩体（γδ3）的接触破碎带，缓倾斜部分为栖霞组（P1q）顶部接触带含水层。含水层除接受浅部盖层水的垂直补给外，主要是接受西部地下水的补给，水质类型为HCO3—Ca—Mg。目前含水层已疏干至-150m标高以下。

龙王泉地下水：含水层沿仙人岩倒转背斜南北向分布，由于背斜枢纽向北下插，含水层向南扬起，南浅北深，在水口山附近含水层插到了老鸭巢背斜南端的断块灰岩含水层之下，南部含水层出露地表，接受大气降水补给。地下水自南向北迳流，以龙王泉为总排泄口，具强富水性，为HCO3—Ca—Mg型岩溶裂隙水。

四坵田向斜地下水：含水层赋存于四坵田向斜核部的大冶群（T1dn）灰岩中，呈南北向分布，含水性中弱，接受大气降水渗入补给，以泉的形式排泄于地表。

马颈口向斜地下水：马颈口向斜在南部，其向斜核由大冶群（T1dn）灰岩组成。据调查，在大冶群（T1dn）灰岩中存在着一个弱含水层。含水层接受大气降水渗入补给，以泉的形式排泄于地表。

（3）矿田西部地下水单元：含水层沿矿田一级褶皱构造—大市至廻水湾倒转背斜发育。地下水接受大气降水及地表水的补给，由南向北迳流，一部分以泉的形式排泄于地表，另一部分通过深部导水构造补给鸭公塘下部含水层，富水性强，为HCO3—Ca—Mg型岩溶裂隙水。

4 结语

本文主要分析了水口山矿田地下水的控水因素及地下水构架，矿田地下水主要受岩性和构造两大因素控制。矿田地下水按含水层的控水条件可划分为不受矿田褶皱构造控制的浅部盖层水及受褶皱构造控制的褶皱构造水。

浅部盖层水主要赋存于沿河发育的河流冲积层及覆盖于矿田褶皱构造之上的白垩系下统东井组中段（K1d）和矿田东北部侏罗系下统高家田组（J1g）地层中，可划分为第四系松散岩类孔隙水、碎屑岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶水。

褶皱构造水可划分为三个一级水文地质单元，分别为矿田东部地下水单元、赋存与盐湖复式向斜中的矿田中部地下水单元及矿田西部地下水单元，其中中部地下水单元又可划分为康家湾矿区下部含水层（Ⅱ）、乌子皂地下水、鸭公塘矿区下部含水层（Ⅱ）、龙王泉地下水、四坵田向斜地下水、马颈口向斜地下水等六个次级水文地质单元。

通过本文的分析希望能够对在水口山矿田进行找矿勘探提供一定参考和帮助。