塔吉克斯坦某金矿矿区水文地质条件简析

李军瑞

（广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526020）

该矿区位于塔吉克斯坦共和国境内，区域上属泽拉夫尚－阿莱伊斯结构－层系带泽拉夫尚－突厥斯坦振荡带西段中部，工作区北侧为泽拉夫尚－阿莱伊区亚带。大地构造位置上位于区域深大断裂泽拉夫尚断裂与塔吉克断裂之间。针对矿床充水的主要含水层进行分析，确定矿床充水的主要含水层及其水文地质参数，预测矿坑涌水量，对矿床水文地质条件作出评价[1]。

1 区域水文地质

1.1 地形地貌

调查区属大起伏中高山区地貌，总体地势为东、南部高，北部低，海拔标高在2592.0m～4191.8m，区内相对高差约1600m。山脉总体走向呈东西向，地形切割剧，沟谷坡降大而急，自然山坡坡度陡，一般为35°～50°，局部为悬崖峭壁。以发育“V”型谷为主，地形上有利于大气降水的自然排泄。

详查区总体上处于两个水文地质单元的补给区，中部、南部为山岭，北西、北东部为谷口，详查区内地形海拔标高为3280m～4191.8m，区内相对高差约955.8m，地形地势起伏大。区内植被较稀疏，基岩多裸露。

1.2 地表水

矿区地表水系位于泽拉夫尚河流域，泽拉夫尚河发育于矿区北侧外围，自东往西呈蛇曲状流经，河流水面宽一般为20m～30m，水深变化较大，流速较急，河水流量随季节变化大，为本区的主河流水系。方达丽亚河为泽拉夫尚河的一级支流，从矿区西侧外围自南往北流经，该河流河床落差较大，水流湍急。矿区内的地表水系以溪沟为主，主要表现为库马尔克河沟和雅夫奇河沟。详查矿区范围内无较大的河流、水库（湖）地表水体分布，地表水为溪沟，溪沟随季节性变化较大，属季节性水流，旱季会出现断流。

1.3 气候

调查区气候属大陆性气候，夏季温热干旱，冬季寒冷干燥。昼夜温差在10℃～15℃之间，平均气温为11.5℃，极端最低气温-18℃。降水多集中在5月至8月，据艾尼镇气象资料年均降水量229.70mm，历史年最大降雨量1837.50mm。本次调查期间测得一日最大降雨量为130mm，一小时最大降雨量为90mm。

1.4 地下水

根据本区区域地层岩石分布情况和含水介质特征，本区地下水可划分为松散岩类孔隙水、层状岩类裂隙水、块状岩类裂隙水和碳酸盐岩类溶蚀裂隙水四种类型。其含水特征如下。

1.4.1 松散岩类孔隙水

主要分布于矿区外围的河谷地带，矿区内仅局部较平缓的谷地有零星分布。据当地区域地质资料：含水层于河谷一带富水性较强，单井涌水量大于1000m3/d，含水层岩性以冰积、冲洪积形成的砾石层、砂砾石层为主，厚度一般5m～30m不等，一般小于60m。泉流量1.80L/s～2.260L/s，富水性中等，透水性强。

1.4.2 层状岩类裂隙水

含水岩组为上石炭统维宪阶，石炭系马尔古佐尔岩系，上瓦尚亚岩系，中瓦尚亚岩系，下瓦尚亚岩，兰多维列阶下层亚格诺布岩系，其富水性特征如下（据塔吉克水文资料）。

兰多维列阶下层，亚格诺布岩系，分布于矿区西部，岩性主要为双云母—纳长石—石英岩、钠长石—绿泥石—云母—石英岩的页岩，千枚岩状的页岩。地下水水流量10L/Min～20L/Min，地下水富水性弱。

上瓦尚亚岩系，分布于矿区北部，岩性主要为浅棕灰色和灰色石英岩，粉砂岩夹层，含硅的稀少的扁平矿体和团块等。地下水水流量20L/Min～50L/Min，地下水富水性弱。

石炭系马尔古佐尔岩系（C1mr），矿区主要出露地层，分布于矿区及东、部，岩性为变质砂岩、粉砂岩为主，局部夹少量片岩、灰岩；泉流量0.014L/s～1.50L/s，富水性总体属弱，局部为中等。

上石炭统维宪阶分布于矿区西北部，主要岩性为安山岩、英安岩、凝灰岩，有少量流纹英安岩的凝灰岩，粉砂岩—泥岩的层凝灰岩，石英岩和夹层、砾石、大石块等等。地下水水流量50L/Min～100L/Min，富水性弱～中等。

1.4.3 碳酸盐岩类溶蚀裂隙水

含水岩组为申格岩系（S1sn）、库图拉克岩系（S1-2kt）、下泥盆舒特岩系（D1st）、阿克巴赛岩系（Dak）和朱弗特岩（D2dz），其富水性特征如下。

申格岩系，区内出露最古老的沉积层，位于矿区北部及南部的断裂带中，主要岩性为大理岩化的石灰岩和白云岩，呈薄层状，并有少量的石英砂岩和绢云母-绿泥石-石英页岩夹层，局部夹少量的灰色、浅紫色-灰色的石英砂岩。岩溶不发育，主要以溶隙为主，泉水流量0.014L/s～0.300L/s，富水性弱。

库图拉克岩系，黑色的、发光的白云岩，白云岩化的石灰岩，角砾状白云岩的夹层。岩溶不甚发育，主要以溶隙为主，泉水流量0.014L/s～0.235L/s，富水性弱。

朱弗特岩层含生物碎屑灰岩、硅化页岩；阿克巴赛岩系碧石石英岩和硅化页岩、灰岩；舒塔岩系厚层石灰岩。岩溶不发育，主要以溶隙为主，泉水流量0.014L/s～0.240L/s，富水性弱。

1.4.4 块状岩类裂隙水

含水岩组为岩浆喷出岩和岩浆侵入岩（γδπ），分布在矿区中部、外围零星分布，出露面积小，岩性为黑云母花岗闪长岩-玢岩岩脉。浅部风化裂隙发育，未见有泉水出露，富水性弱。

1.4.5 断裂（层）含水性

区内断裂发育，按方向大致分为北西向、北北西向两组，区内断裂普遍以压扭性为主，构造裂隙多为闭裂隙，因此总体上富水性普遍较差，据本次矿区水文地质调查显示，地表出露的断层未见泉水出露，两侧附近泉水流量0.010L/s～0.140L/s，富水性弱。钻孔揭露断层富水性弱。

2 矿区水文地质

2.1 含水层及构造富水性

矿区含水层按埋藏条件和含水介质可分为松散岩类孔隙含水层和层状岩类裂隙含水层，主要含水构造为断裂带。按其富水性特征叙述如下。

2.1.1 松散岩类孔隙含水层

主要分布在矿区西部和北西部地势较平缓、低洼的沟谷一带，呈条带状沿沟谷展布，宽一般约50m～200m左右，厚度一般为1m～6m，局部可达20m，含水层岩性以冰积、冲洪积的砾石层、砂砾石层组成。由于砂砾层普遍较松散，透水性强（见表1），含水层与地表水有着密切联系，富水性不均匀，地下水埋深一般3m～8m，一般以透水层为主，泉水流量0.014L/s～29.76L/s，泉水流量受季节性融雪变化较大，含水层富水性总体属中等～弱，而且含水层分布于矿床下游沟谷中，不对本矿床构成直接充水因素。

表1 坡残积层渗透试验计算表

2.1.2 层状岩类裂隙含水层

区内主要含水层，按埋藏条件可分为风化裂隙潜水含水层和裂隙承压含水层两类。

（1）风化裂隙潜水含水层：广泛分布于矿区地表浅部，岩性以变质石英砂岩为主，局部为灰岩、粉砂岩。受岩性、地形地貌、构造等控制，风化层厚度差异较大，其含水层底界与风化带底界基本一致。地下水一般具无压性质，矿区地形陡峭，地下水径流快，地下水位埋深波动较大，富水性弱。风化裂隙含水层为氧化矿体直接赋存位置及其围岩顶板，因此为直接对矿床构成充水的含水层位。

（2）裂隙承压含水层：地下水赋存于区内微风化带以下局部变质石英砂岩、粉砂岩、片岩及矿体的构造裂隙中，层中富水性不均一，富水部位主要为构造裂隙发育部位，局部为断裂破碎带，多为薄脉状裂隙含水带。

2.1.3 断裂带含水性

矿区内主要断裂构造表现为F5断层，近东西向，长度约300m，宽0.1m～1.5m，延深局部大于150m，倾向350°，倾角50°～80°，断面平直，为一正断层，对矿区地层（矿化层）存在明显的错动破坏作用，岩性主要为泥质充填胶结的碎裂岩、构造角砾，裂隙以闭合状为主，含水性和导水性均较差。富水性弱，该断层的富水性和导水性差，相对隔水。

2.2 隔水层

分布于区内的完整灰岩，岩溶裂隙不发育，赋存于石炭系马尔古佐尔岩系第三段C1mr(ls)地层，位于矿区中部及东部，近环型展布，岩性主要为灰岩，局部夹薄层砂岩、粉砂岩。区内未见有泉水出露，仅局部沿变质石英砂岩和灰岩顶板接触带见有泉水出露，流量小，富水性弱；灰岩底板与砂岩接触带未见有泉水出露。根据钻孔揭露情况，矿区内岩溶不发育，仅局部偶见轻微溶蚀孔隙，但连通性差，该含水层据钻孔动水位变化及编录资料显示，层中地下水相对隔水，顶板常见有上层滞水，层间局部少量沿裂隙弱透水（漏水）。可视为相对隔水层。

2.3 地下水的补、径、排条件

详查区总体上处于区域水文地质单元的补给区，区内的地下水主要接受降雨、降雪的垂向补给，沿风化裂隙或构造裂隙下渗运移形成地下径流，大部分在区内的沟谷低洼处直接沿沟谷排泄，局部将沿裂隙进行深部运移，形成较远的径流于区处排泄。根据矿区内分布的含水层特征，本区地下水补、径、排条件如下。

（1）分布于较平缓谷地一带的松散岩类孔隙含水层主要接受大气降雨、降雪的垂向补给，沿松散层的孔隙下渗运移形成浅层地下水径流，地下水除部分补给下伏基岩裂隙水外，大部分在地势低洼的沟谷处排泄，总体上该含水层赋存的地下水具有运移路途较短，富水性与降雨、降雪补给联系较密切的特征。

（2）分布于区内的层状岩类基岩裂隙水主要接受大气降水及融雪的垂向补给，沿风化裂隙或溶隙下渗运移，形成地下径流，流向与地形及裂隙密切相关，总体与溪沟水流向基本一致，由于矿区一带的基岩已裸露，风化裂隙和构造裂隙较发育，因此总体浅层一般具较强的透水性。该类型地下水具较明显的径流路途短的特点，往往在地形低洼的沟谷处及构造接触带以散流或下降泉形式排泄。

（3）裂隙承压水主要接受浅部的基岩风化裂隙潜水补给，沿构造裂隙下渗运移，形成地下径流，流向与构造发育走向密切相关，地下水一般具运移深度较大和距离较长的特征，具承压性，一般不能自然排泄，钻孔揭露该地下水往往出现水位波动现象。

综上所述，矿区的地下水流向总体为自南东向北西排泄。

3 矿坑涌水量预测

3.1 边界条件

含水层为裂隙潜水含水层，呈层状分布，可视为无限补给边界，开采时地下水从四周以平面流形式对矿坑充水。

3.2 预测方法及计算公式的选择

根据矿床开采方法和充水特征，大气降水充水量采用面积法计算，地下涌水量采用地下水动力学法（“大井法”）计算。计算公式为：矿坑正常大气降水充水量（正常降雨时，流入采矿场的水量）和最大大气降水充水量（设计最大暴雨时，流入采矿场的水量）分别采用公式（1）、（2）计算：

根据上述矿坑涌水量估算结果，矿坑总涌水虽然较大，但矿床开挖深度范围内的地下涌水量较小，主要为大气降雨或融雪直接充水造成，而且露天采坑的西南部地形基本与采坑最低标高一致，因此矿坑水可直接自然排泄至河流上游。

综上所述，矿床内无较大的地表水体；矿体均位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，矿床以裂隙含水层（层状岩类）充水为主，属裂隙含水层直接充水的矿床，主要充水含水层富水性较弱，构造破碎带分布规模较小、富水性弱；地下水补给范围条件较差，水文地质边界较简单，属水文地质条件简单的矿床；矿区水文地质勘探类型主要为第二类第一型。