宜昌磷矿地下水赋存条件的影响因素分析

宜昌磷矿地下水赋存条件的影响因素分析

摘要：本文在总结宜昌磷矿区以往水文地质工作资料的基础上，对区内影响矿床地下水赋存条件的主要因素进行了系统分析，为今后进一步搞好区内磷矿勘探工作，查明矿床的充水特征具有重要的指导意义。

关键词：地下水赋存条件断裂裂隙风化岩溶

0 引言

宜昌磷矿位于湖北省宜昌市夷陵区、兴山县、远安县两县一区范围内，是我国特大型磷矿床之一，总计面积３００余平方公里，包括１4个基本独立的水文地质单元的矿区，即白果园、树空坪、殷家坪、杉树垭、店子坪、樟村坪、栗林河~西叉河、丁家河、桃坪河、殷家沟、盐池河，交战垭及晓峰矿区。磷矿区水文地质工作始于１９６５年，经过多年的工作实践，积累了较丰富的水文地质资料。系统总结、整理现阶段的有关资料成果，提高对宜昌磷矿区地下水赋存条件影响因素的认识，对今后进一步搞好区内磷矿勘探工作，查明矿床的充水特征具有重要的指导意义。

1 自然地理概况

宜昌磷矿区属川东~鄂西大巴山余脉东延部分。总体地势西高东低、北高南低，显现为峰峦叠嶂、河谷深切、崖壁峡谷广布，由多级剥夷面组构的中山地貌景观。由于地表分布地层岩性的不同，地貌形态亦具明显的差异性：灯影组厚~中厚层白云岩地层区以崖高坡陡、和危岩发育为主要特征；陡山沱组和水月寺群地层，由于抗风化和抗侵蚀能力相对较弱，常构成中陡～缓坡地形。区内植被中等发育，并以灌木林为主，局部有乔木或乔木林分布。

区内雨量充沛，暴雨频繁，四季分明，属亚热带温湿气候区。由于受地形和海拔高程的影响，气候垂向变化差异大，小气候特征明显。磷矿区地表水文网甚为发育，流量较大者如丁家河，一般洪峰最大流量１９~７３ｍ３/ｓ；次为安家河，一般最大流量１５.７４ｍ３/ｓ；其余河、溪流量一般小于１ｍ３/ｓ，洪峰流量都大于７ｍ３/ｓ。区内地表水流量严格受降雨量多少控制，具山区河、溪流量暴涨暴落特点。平水期和枯水期主要靠两侧冲沟水、泉水以及矿坑水补给。

2 地质构造概况

本区构造运动，主要经历了两个发展阶段：一是雪峰运动，使前震旦系水月寺群发生强烈褶皱及多旋廻的岩浆活动，并经过中~深区域变质作用，构成地台基底；二是燕山运动，导致古生代的沉积盖层普遍发生褶皱及断裂。

宜昌磷矿位于扬子准地台上扬子台坪褶皱带的新华夏系构造第三隆起带之黄陵背斜的北至北西翼，背斜周缘地层沿背斜边缘呈北西~南东向弧形分布。背斜轴向NE12°，南北长75Km，东西宽36Km；核部沉积变质基底为前震旦系水月寺群混合花岗岩与片岩等；沉积盖层自上震旦系陡山沱组、灯影组至寒武系牛蹄塘组皆有出露。本区地层以灯影组、陡山沱组分布最为广泛，绝大多数以碳酸盐类（白云岩）地层为主，其总厚度610m以上，约占水月寺群基底以上沉积盖层总厚度92%。磷矿区地层多呈5~15°缓倾角单斜产出，倾向N~NE~E。工业磷矿层赋存于Z2d21底部（Ph2）及Z2d12顶部（Ph13），厚度变化为0~14m。矿区出露地层见表1。

表1宜昌磷矿区地层岩性及厚度略表

3 影响矿床地下水赋存的主要因素

3.1构造断裂因素

磷矿区内构造断裂颇为发育（见表2），主要有NW、NWW及NE与近SN向四组，且大都为正断层，仅殷家沟矿区发育平移断层（F82、F86），桃坪河矿区发育逆掩断层（F5、F6）及旋扭断层（F2）。各组断层的展布在平面上近于平行或呈“入”字形（见图1），在剖面上则大都呈阶梯式或地垒式与地堑式的排列组合特征，以殷家沟矿区、樟村坪矿区、丁家河矿区尤为突出。断层带构造带多为粘土或为被碳酸盐脉状胶结的角砾岩充填，并常见构造小透镜体、碎粉岩、及角砾岩定向排列与烘烤现象，反映其所受构造应力为压性及多期活动的特点。这些断裂带对两盘地下水的导水（或阻水）特征主要表现在以下四个方面：

表2宜昌磷矿区主要断裂构造发育密度统计表

（1）位于断层两盘的钻孔常常有明显的静水位差。如5.34丁家河矿区F18东西两侧的ZK802与ZK806两孔，平距为70m，而水位差达61.35m；桃坪河矿区F2东西两侧的ZK501与ZK510，平距亦为70m，水位差竟达104.42m同时，该矿区位于F3断层东盘的ZK303较之于西盘的ZK302孔口标高低74.85m（两孔平距115m），而前者水位反较后者高12.4m。此外，在同一钻孔中分别对断层的上下两盘抽水时也有明显的水位差。[2]如杉树垭东部矿段ZK781对F21及上盘抽水时，孔内静水位27.94m，对下盘抽水时静水位33.28 m，水位差5.34m。

（2）钻孔取出的构造岩岩心大多数无地下水活动痕迹。[1]如丁家河矿区ZK115揭露的F16构造岩，岩心呈土状，挤压紧密；ZK140揭露的F31构造岩具轻微高岭土化，无透水迹象；殷家沟矿区ZK3揭露的F12构造岩被碳酸盐胶结；店子坪矿区ZK34及ZK110揭露的F234及F233均发育构造小透镜体，皆未显示导水特征。

（3）在断层带迎水一侧因断层阻水而常有溢泉出露。如店子坪矿区F229上盘，F233上盘、F240下盘，桃坪河矿区F3及F2上盘，分别有泉水出露。

（4）断层带抽水试验结果，无论是上下盘混合或单独抽水，单位涌水量均甚小：0~0.0045L/s·m。[2]如杉树垭东部矿段ZK781对F21和上盘同时抽水、樟村坪Ⅲ矿段ZK01对樟村坪断裂、丁家河矿区ZK502对F31及ZK671对F16抽水，单位涌水量分别为0.1725、0.0045、0.0、0.00069 L/s·m，且皆以静储量为主，抽水后水位均难以恢复到初始状态。如ZK01、ZK602 、ZK651抽水前后静水位差分别为10.0、12、66.23m。

总之，本区构造断裂带阻水具普遍性：店子坪矿区23个钻孔揭露断层带，具阻水特征的有17个孔，占74%；桃坪河矿区25个钻孔遇29条断层，显示阻水特征的为22孔，占88%。区内具导水和局部导水性质的断层带仅占断层总数的三分之一左右，且多以浅部导水，深部阻水的特征而存在。决定断层带导水性的因素不仅有断层带所受构造应力性质、胶结物及胶结程度，而且断层带在后期风化、重力卸荷、地表水冲蚀、地下水溶蚀的作用下改变构造岩的结构以及物质成份，使其导水性能逆转也是不可忽视的因素。碳酸盐胶结物可以被再

度溶蚀、黄铁矿胶结物被氧化、原来胶结紧密者可因风化作用变疏松。因此，本区一些从总