河北省涞源县黄花滩铁矿区构造承压含水层（带）成因浅析
河北省地质工程勘查院 ，河北 · 保定 071051
摘要：论文分析了黄花滩铁矿区构造承压含水层（带）的地质、水文地质条件，详细分析研究了矿区地下水的赋存条件、地下水化学特征。基本查明了矿区构造承压含水层（带）的水文地质条件及成因机制，通过对其水文地质条件及成因机制的深入分析研究，为后期矿山开发设计利用提供了水文地质条件参考依据，同时也为该类型矿区水文地质条件调查、勘查和供水水源地的勘查工作起到了借鉴指导意义。 summary：This paper analyzes the geological and hydrogeologic conditions of the structural confined aquifer (zone) in Huanghuatan iron mining area, and analyzes in detail the occurrence conditions and chemical characteristics of the groundwater in the mining area. The hydrogeologic condition and the genetic mechanism of the structural confined aquifer (zone) in the mining area are basically ascertained, and the hydrogeologic condition and the geological conditions are provided for the later mine development and design by the in-depth analysis of the hydrogeologic conditions and the genetic mechanism. At the same time, it also has a reference significance for the investigation of hydrogeological conditions, and the exploration of water supply sources in this type of mining area.
关键词：地质条件；水文地质条件；高角度正断层 keyword ：geological conditions; hydrogeologic condition; high angle normal fault
1 引言
论文主要对黄花滩铁矿区内地形地貌、气象水文、地质及地质构造特征等资料进行了收集研究分析，对矿区内水文地质调查、钻孔简易水文地质观测、钻孔抽水试验及地下水质取样分析等综合成果资料进行了总结分析研究。
2 矿区地质及水文地质条件
2.1 地质条件
矿区位于中朝准地台、山西断隆、五台台拱之阜平穹褶束的北东部。区内地层以古老变质岩系为主，经历了阜平旋回、五台旋回、吕梁旋回、燕山旋回等多期多阶段的构造发展演化与改造，构造形迹复杂，褶皱、断裂发育。本区褶皱形成于阜平期、五台期、吕梁期，以五台期复向斜为主，韧形变形较强，区内两组断层均为高角度正断层，即NNW和近EW向。区内出露地层由老到新主要为太古界阜平期叠卜安岩组，五台期金刚库岩组等变质岩和中元古界长城系高于庄组白云岩。五台期金刚库岩组为主要赋矿层位，长城系高于庄组超覆于太古界各岩组地层之上。
2.2 水文地质条件
2.2.1 自然地理概况
矿区地处太行山北段东麓，属中低山区，区内地形起伏相对较大，海拔高程800～1600m，总体相对高差800m，地形坡度一般15～25°，区内中、小型山间侵蚀冲沟发育，季节性地表径流排泄条件较好。区内矿体总体赋存于东西向分水岭结合部的宽缓地带，出露于东西向分水岭结合部的主矿体呈北东向出露于东西向水岭的结合部，深部矿体总体沿片麻理向西北延伸；矿区地处半干旱气候区，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季气候凉爽，冬季寒冷少雪，四季分明。年均气温差距较大，最冷的一月平均气温12℃左右，最热的7月平均气温为22℃左右。年日照为2500～2900h，无霜期165～210天，年均降雨量500mm左右，主集中在7～8月份，占年降水量的60%左右，多年最大冻土深度为0.58m；区域上此段较大的河流为发源于山西省浑源县的唐河，从矿区南侧流过，矿区南部边界距唐河水系相对较远，矿区内的泉塘沟、杨家庄沟、中窑峪沟谷季节性地表水体，隶属唐河流域内的次级支系，本段唐河河谷宽80～130m，汛期水势凶猛，坡度约为1.5％，河流有明显的凹岸侵蚀，凸岸堆积现象，属壮年期河流，流量季节性强、变幅大，水质为HCO3-Ca·Mg型水；矿区东北的拒马河，发源于涞源城附近，由泉汇集而成，黄花滩东沟季节性地表地下径流均为拒马源西南侧补给源，两河均为大清河水系支系，两条河流均距本勘查区较远，对勘查区深部矿床充水无影响。
2.2.2 矿区地下含、隔水层特征
矿区水文地质条件在受岩性、构造控制的基础上，还受地形、地貌、气象等多种因素影响，其中岩性起主导作用，不同的岩组特征决定了各类含水层(组)的展布，而次一级构造形迹则制约或影响地下水的运移和富集。本次依据含水层岩性、地下水赋存条件、水力性质及其特征，将矿区内地下水划分为2种类型大区、5种类型亚区。矿区内基岩弱风化带下伏质密坚硬完整地段的片麻岩岩层可相对认为为相对隔水层。下将各含、隔水层区水文地质特征分述如下。
松散岩类孔隙含水区：主分布于矿区东西两侧沟谷谷底及两侧缓坡之上，其次零星分布于地表采坑附近，一般堆积规模总体相对较小。此区划分为两个亚区，坡冲积松散岩类孔隙含水区和人工堆积层孔隙透水不含水区。
①坡冲积松散岩类孔隙含水区：主要分布在泉塘沟、杨家庄沟、中窑峪沟、黄花滩主沟沟道及两侧缓坡之上，岩性由原岩碎石屑、砂质、亚粘土等组成，厚度小于10m，水位埋深0.5～2m，由于岩层岩石搬运距离较短，岩屑磨圆度、分选性差，岩层空隙多被粘土质矿物填充，含水层总体透水性差，富水性强。此含水层区地下、地表径流随季节性变化明显，据附近民井调查显示，单井出水量约30m3/d。
②人工堆积层孔隙透水不含水区：主要沿矿带两侧分布，岩性为矿体围岩废弃物，厚度6～25m，因开采规模较小，堆积体呈零星散布状态，堆积面积较小，大气降水入渗补给条件较好，岩层透水性较好，富水性较差，为透水不含水岩层。
基岩裂隙含水区：主要分布于区幅中部、中西部，此区划分为三个亚区，火成岩裂隙含水区、变质岩裂隙含水区及碳酸盐岩溶裂隙含水区。
①火成岩裂隙含水区：主要分布于矿区西部、中西部，由闪长岩、辉长岩、辉绿岩、伟晶岩组成。近地表风化裂隙发育，风化带厚度5～35m，随地形高低而异。风化裂隙带为地下水储存、运移的空间，多为潜水含水层[1]。由于风化带深度较浅，水位埋深也较浅，地下水位随地形起伏明显，含水层区出露形态，呈零星块状、条带状分布，含水层空隙储存空间有限，因此，含水层富水性总体较差，只在雨后地形有利部位有季节性泉水出露，其流量甚微。
②变质岩裂隙含水区：主由阜平期叠卜安岩组、五台期金刚库岩组、黄花滩片麻岩、沙果园片麻岩风化构造裂隙含水层区组成，岩性为浅粒岩、黑云变粒岩、角闪变粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、黑云斜长片麻岩、柘榴石磁铁石英岩、角闪斜长片麻岩、黑云二长片麻岩，其中磁铁石英岩是主要赋矿岩石，黑云变粒岩是矿床的主要近矿围岩。近地表强风化裂隙带，岩体岩石受风化作用强烈，岩体岩石节理裂隙较为发育，岩石破碎，为其主要透水弱富水层段，强风化带下伏弱风化带，风化裂隙发育程度逐渐减弱，裂隙宽度大多小于2mm，富水性、渗透性均相对弱，弱风化带下伏岩体岩石总体致密坚硬完整，风化裂隙发育程度较弱，其富水性、渗透性总体较弱，基本可认为为相对隔水层。经钻孔水文地质工程地质编录得知，弱风化带下伏局部地段受后期构造影响强烈的断层破碎带、构隙密集发育带及其影响带内，岩体岩石构造节理裂隙较发育，岩石破碎。该构造破碎带透水性、富水性总体相对较强，其中在局部地形地貌、地层、构造适宜地段较易形成构造承压含水层（带），经本次钻孔揭露的承压含水层（带）位于东西向地表分水岭的西侧近坡脚处，且坡向与片麻岩地层倾向一致，经水文地质钻孔ZK202抽水试验得知,单位涌水量q=0.037～0.035 L/S·m，渗透系数K=0.0394～0.0424m/d。水质类型为HCO3－Ca·Mg型水，矿化度0.08～0.09g/L。
③碳酸盐岩溶裂隙含水区：主要分布于矿区东北部，岩性为灰色厚夹薄层透镜状燧石白云岩、巨厚层白云岩、含锰白云岩、深灰色燧石白云岩、底部为长石、石英砂石，白云岩岩溶裂隙含水层区，出露标高较高，含水层主受季节性大气降水补给，补给条件匮乏，岩溶裂隙发育较弱，含水层透水性、富水性较差，经在此含水区范围内水文调查发现，在沟谷低洼地段与下伏五台期金刚库岩组变质岩系不整合接触面处有下降泉出露，流量0.221L/s[2]。
区内隔水层：经地表水文地质调查及钻孔工程地质编录发现，区内变质岩系岩体中致密坚硬完整的变质岩岩层，可以认为是区内相对隔水层。
2.2.3 矿区构造带水文地质特征
区内断裂构造主要表现为一系列NNW向正断层、EW向的高角度正断层，其中，NNW向断层带多被后期辉绿岩脉充填，该辉绿岩脉对矿区内局部地段近NE走向矿体具有截断破坏影响；近EW向的高角度正断层为泉塘-黄花滩高角度正断层（F1），横穿矿区西北部，控制了近NE走向矿体的北部延伸，断层带宽10～100m，走向100～110°，N倾，倾角65°左右。该断层带断距位移相对较大，断层带下盘岩体岩石均可见擦蚀绿泥帘石化、土化镜面阶步，断层破碎带其间空隙多被后期构造碎屑角砾岩、擦蚀绿泥帘石化、土化泥钙质、铁质沉淀充填胶结。勘查期间经对钻孔水文工程地质编录和抽水试验得知，该断裂带下盘构造角砾岩带透水性、富水性总体较差。经综合分析研究初步判定，该近EW向的高角度正断层带阻挡了北西向构造裂隙水运移排泄，形成了局部构造承压含水层带。
3 结语
本次通过对黄花滩铁矿区内地形地貌、气象水文、地质及地质构造特征等资料的收集调查分析，结合矿区水文地质调查、钻孔简易水文地质观测、钻孔抽水试验及地下水质取样分析等综合成果分析研究，基本查明了矿区内构造承压含水层（带）的成因机制及地下水化学特征。通过对该类型矿区构造承压含水层（带）的水文地质条件及成因机制的深入分析研究，为后期矿山开发设计利用提供了水文地质条件参考依据，同时也为该类型矿区水文地质条件调查、勘查和供水水源地的勘查工作起到了借鉴指导意义。
参考文献：
[1]GB 12719—91矿区水文地质工程地质勘探规范[S].
[2]中国地质调查局编著.水文地质手册（第2版）[M].北京:地质出版社,2012.
