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摘要：資源開采的快慢和規模受到地質環境條件和容量的制約。地質環境既為礦床資源開采提供了活動的空間，同時也嚴格的制約著其開采規模。文章以宣城市宣州區馬尾山硫鐵礦為例對新建礦山地下水環境地質調查及其對環境影響進行分析。

關鍵詞：地下水；馬尾山；環境影響

馬尾山硫鐵礦位于宣城市宣州區北東21°方向直距24km，行政隸屬安徽省宣城市宣州區朱橋鄉管轄，為一新建礦山。礦體頂板主要為灰巖，底板為花崗閃長斑巖，砂巖、灰巖。采礦方法為分段空場嗣后充填采礦法和淺孔留礦嗣后充填采礦法。預測礦坑涌水量井下-300m水平正常涌水量17260m3/d，最大涌水量20432m3/d；除井下、作業用部分水外，余下的水經二次沉降處理后外排。為滿足礦山規劃環境評價中的地下水環境評價資料要求，需要對礦區及周邊一定范圍內，進行針對性的水文地質勘察工作，安徽省地質礦產局322地質隊承擔本次水文地質勘察任務。

1.地質特征

馬尾山硫鐵礦構造單元為揚子準地臺（Ⅲ）、下揚子臺坳（Ⅲ2）、沿江拱斷褶帶（Ⅲ23）、石臺穹褶斷帶（Ⅲ22-3），敬亭山—貍頭橋、昆山復向斜、馬山埠背斜南東翼。馬山埠背斜，背斜長約9km，寬1.5km左右，走向北東。馬尾山礦位于背斜的南翼，屬于馬山埠背斜一部分。北東向縱斷裂組與北西向橫斷裂組構成網格狀構造格局，長度600m~2000m，多屬壓性與平移斷層，張性少見。背斜核部出露地層相對較老，翼部地層相對年輕，為孤峰組、龍潭組，并有不同程度的接觸變質。地表主要為第四系地層。

2.區域水文地質特征

2.1地下類型及含水巖組

馬尾山礦區處于新河莊背斜構造南東翼。分布在區地下水類型按介質劃分主要有孔隙水、裂隙水、裂隙—巖溶含水三類。依據地下水類型并結合富水程度共劃分出本區4個含水巖組。①中等—強富水性碳酸鹽巖強的裂隙—巖溶含水巖組，②弱中等富水性陸源碎屑巖裂隙含水巖組，③弱富水性巖漿巖類裂隙含水巖組；④弱富水性第四系上更新統坡—洪積相孔隙含水巖組。

2.2水地質單元邊界條件

泥巖、頁巖及粉砂巖，是具有弱富水特性巖石，由此類巖性構成水文質單元邊界，可視為天然的隔水邊界。位于評價區內的A區，是中等—強富水性的碳酸鹽巖強的裂隙—巖溶含水巖組分布區，在其周邊分布的正是弱透水或不透水的泥巖、頁巖、粉砂巖，并由此構成了相對封閉狀態的水文地質單元，面積1.2km2,馬尾硫鐵礦就位于該“單元”中部偏南位置，礦區面積約0.4km2。單元內含水層受隔水層邊界限制，與單元之外的含水層之間的水力聯系幾乎被阻斷，大氣降水是單元地下水主要補給源，地下水動儲量補有限。

3.評價區地下水環境現狀

3.1水質

為查明評價區內地下水環境現狀，共設置了11個水質監測點。重點監測不同類型的地下水、干流地表水、尾礦庫等水質。水質監測周期為枯、豐二期。監測頻率，2次/年。各含水巖組、地表水、尾礦庫，水質類型及檢出有害成分分述如下。（1）第四系全新統孔隙含水巖組：根據民井JK01、JKO2（豐水期）水質監測成果，水質類型為HCO3-Ca•Na•Mg、SO4•HCO3•Cl•NO3-Ca•Na•Mg型。pH=6.68~7.3，總硬度144.74mg/L~176.13mg/L，屬弱酸—堿性軟—硬類水。枯水期水質類型為OH•SO4•HCO3•Cl--Ca•Na、HCO3-Na•Mg，pH=7.26~12.08，總硬度185.05mg/L~322.45mg/L，屬堿性中—硬類水。豐、枯期水質類型、總硬度變化不大。JK02井水pH=12.08，并檢出OH成分,據調查是為了給井水消毒，投放生石灰所致的。第四系全新統孔隙水水質類型比較穩定，但Zn、As、Pb、Mn等有害成分含量有隨季節變化的特征，有害成分含量多少受季節影響明顯。（2）第四系中更新統孔隙含水巖組：根據JK03-JKO7民井（豐、枯水期）水質監測成果，水質類型主要為SO4•HCO3-Ca•Na、SO4•HCO3•Ca•Mg、HCO3•SO4-Ca•Mg、HCO3-Ca•NH4•Mg型。pH=6.2~8.33，豐水期總硬度115.81mg/L~478.93mg/L，屬弱酸—堿性軟—高硬類水。枯水期pH=7.68~7.83，總硬度190.37mg/L~723.64mg/L,屬堿性中—超硬類水。第四系中更新統孔隙水水質類型比較穩定，但Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分含量有隨季節變化的特征，地下水中的有害成分含量多少受季節影響明顯。（3）碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組：依據ZJG01（主井）水質監測成果，水質類型為SO4•CO3-Ca•Na、SO4•HCO3-Ca•Mg•Na型。根據以往抽水孔及本次枯水期主井水質分析資料顯示，正常值在pH=7.55~8.1之間,偏堿性。但主井豐水期的pH=11.01，明顯高于枯水期（pH=7.69）或正常值。主井豐水期pH出現異常現象，分析其原因可能與采樣時的環境有關聯，豐水期采樣時，主井尚處于掘進過程中，當時因排水設備尚不完善，井內積水的水質環境可能受到了施工材料或其他人為不良環境的影響所至。總硬度117.55mg/L~246.86mg/L，屬偏堿性軟—中硬類水。碳酸鹽巖裂隙巖溶含水質類型比較穩定，但Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分含量有隨季節變化的特征，地下水中的有害成分含量多少受季節影響明顯。（4）北山河地表水：依據水質監測成果，北山河地表水水質類為HCO3•SO4•Cl-Ca、HCO3•SO4•Cl-Ca•Mg•Na型。pH=7.33~7.69，總硬度108.04mg/L~179.55mg/L，屬弱堿性軟—硬類水。Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分在枯水的期含量，明顯高于豐水期。北山河地表水中的有害成分含量多少受季節影響明顯。（5）包氣帶裂隙水：依據ZKOO1孔揭露的包氣帶裂隙水水質監測成果，枯、豐期水質類型為SO4-Ca•Mg•Na型。pH=6.21~8.0，總硬度79.49mg/L~97.92mg/L，屬弱酸—堿性軟類水。Zn、As、Pb、Mn、Cd等有害成分豐水期含量較高。

3.2包氣帶水文地質特征

評價區內包氣帶厚度10m~30m，上部0~10m為黏土層，下部為強風化—全風化層，層厚10m~20m，巖性為黏土夾碎石，碎石成分與下部原巖相同。經滲水試驗測得，包氣帶黏土層及強風化層的參透系數K=0.0021m/d~0.13m/d，屬不透水層—弱透水層，下部強風化灰巖，注水試驗測得滲透系數K=0.62m/d，下部透水性明顯強于上部。包氣帶因厚度較薄,地勢較高的崗坡地帶,一般無水位，但在地勢低凹的溝谷沖溝地帶，則存在上層滯水,其水位受大氣候影響明顯,旱季水位持續下降。包氣帶水除受地形影響外，與下部地層腔北調透水性關系密切，如果下部是強透水層，包氣帶存不住水，即無水位。在評價區區范圍內，包氣帶普遍存在,但水位與富水性差異較大，且與地形地貌關系密切。

4.地下水補給、排泄條件

4.1補給、排泄條件

在20km2評價區范圍內，陸源碎屑巖類裂隙含水巖組和裂隙巖溶水含水巖組,主要區集中分布在北部山區。前者占北部山區廣大區域，而裂隙巖溶含水巖組，地下水主要靠大氣降水補給，蒸發是北部山區地下水主要排泄方式。孔隙水主要分布北山河沿岸平原區域內，地下水主要靠地表水補給，大氣降水次之。地下徑流為主要排泄方式。根據評價區地下水總體徑流方向自北向南。地下水補給關系是：大氣降水→裂隙水、裂隙巖溶水→孔隙水→地表水。徑流、蒸發是區內地下水主要排泄方式。礦區區內地下水的補、排、徑條件，與A區水文地質單元相同，不作重述。據以往地表水、地下水及雨水的環境同位素（δ18O、δD）測試資料，礦區地下水同位素的測試數值明顯大于地表水及雨水。通過對各類水環境同位素的測試結果對比分析，礦區地下水不僅存在循環交替能力較弱，活躍度低，且與大氣降水及地表水之間水力聯系也很弱現象。借助礦區同位素資料分析認為，本次圈定的區域水文地質單元是相對獨立的，確定單元為隔水邊界條件也是成立的。

4.2含水巖組間的水力聯系及地下水動態變化分析

孔隙含水巖組，在階地與平原區，與裂隙含水巖呈上下接觸關系，水力聯系密切，孔水垂向補給裂隙水，北部山區無孔隙水存在，不存在水力聯系關系。平原區水系發育，地表水、隙水，為直接接觸關系，其水力聯系密切，表水是孔隙主要補給源。孔隙水也接受來自北部山區深部裂隙水的側向補給。依據礦區內的各含水巖組平面分布位置與空間組合關系分析認為，含水巖組之間存在水聯系，但各含水巖組的富水程度、含水質不同，其水力的聯系的密切程度存在差異性。多孔抽水試驗對觀測孔水位的影響具有方向性，分析其原因主要是地下水運移通道受裂隙或構造控制所至。

5.擬建礦山對地下水環境影響范圍的評價

擬建項目主要包括，采礦設施，選礦設施，輔助設施等，位于礦區北部用地面積約65.807hm2（987.1畝）。建在該范圍內所有的建筑工程，不僅對本地地水環境產生影響，對其周邊一定范圍內地下水的環境均能產生影響。根據隔水層為邊界圈定水文地質單元范圍，擬建項目位于A區水文地單元的東部偏南部。由于建設項目處于四周為隔邊界獨立水文地質單無區內，對地下水影響產生影響范圍僅局限于單元內，對單元之外的地下水環境不會產生影響。依據建設項目所地形、地質、水文地條件，將20km2評價區劃分成五個區，即易污染防治區、下游泳易被污染防治區、不易污染防治區、已污染區、塌陷區、不受影響區，用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示于。

5.1易污染防治區（Ⅰ）

Ⅰ區面積約65.807hm2（987.1畝），擬建項目主要包括，采礦設施，選礦設施，輔助設。污染物源主要為礦粉、礦漿液、廢渣、工業廢水、生活污水及垃圾等。Ⅰ區地形為丘崗地地形，地勢南、東高北西低，大氣降水由高向低匯集到下游（Ⅱ）區，對下游地表水體、包氣帶地下水環境將產生影響。該區包氣帶厚度10m~30m，上部黏土層厚10m~13m,無地下水位。滲水試驗取得滲透系數K=0.62m/d，為中等透水性；下部強風層，厚10m~20m,主要巖性為灰巖、大理巖，泥巖、砂巖等，夾少量褐色黏土，無水位，鉆孔揭穿包氣帶后，孔內不返水，全泵量漏失。

5.2下游易被污染防治區（Ⅱ）

下游易被污染防治區，積約0.25km2。地形北、南、東三面環山，西面低，屬沖溝地形。處于Ⅰ區下游，地表水及地下水環境易受上游區工業影響，為此將下游區，劃為易被污染治區。在（Ⅱ區）沖溝下游居住有6~8戶居民，飲用自來水。區內為林區，無農田。水系不發育，有幾口小型水塘零星分布。該區匯水面較大，北部山區，南部礦區的大氣降水，均匯入Ⅱ區，并排入下游北山河。ZK001孔抽水資料，該區包氣帶厚度30.5m，上部黏土厚約10m，下部強風層厚10m~20m，2013年11月2日測得水位埋深4.57m，水位處于下降狀態。包氣帶水主要靠大氣降水補，地下水位受大氣降水量影響明顯。水質為SO4•HCO3-Na•Ca•Mg型水。

5.3已污染防治區（Ⅲ）

在評價區的東部，現已廢棄，面積約0.009km2。因尾礦砂中含有害成分較多，庫內存水對地表及包氣帶地下水環境仍有影響，為此將尾礦庫分布范圍,劃為已污染防治區（Ⅲ）。據2012年5月（豐水期）水質分析報告，固形物1.568.70g/L，pH值7.22，總硬度1124.23mg/L，硫酸根含量1050.94mg/L，鈣含量2318.30mg/L，鎂含量79.99mg/L。地下水化學類型屬弱堿性低礦化度的SO4•Ca-Mg型。

5.4塌陷防治區（Ⅳ）

塌陷區主要是采礦引起的地表塌陷范圍，面積約0.16km2。塌陷區也是采礦區，采礦疏干排水，深部地下水環境將受其直接影響，影響范圍最終將延至水文地質單元邊界，即整個水文地質單元（A）區范圍內。受隔水邊界限制，單元外地下水環境不會受其影響。

5.5不易污染區（Ⅴ）

前述四個區外的山區、平原區域，劃為Ⅴ區，面積約17km2。馬尾硫鐵礦區,是處在一個相對封閉的水文地質區內，礦山開采，僅對水文地質單元區的地下水及地表水環境產生影響，單元以外地下水環境不構成影響。

6.結論

根據本次及以往鉆孔揭露，水文地質單元包氣帶厚度10m~30m，上部0~10為不透水黏土層，滲透系數K=0.0021m/d~0.0041m/d，下部為厚10m~20m的含黏土碎石層，滲透系數K=0.62m/d。水位與地形有關，地勢低凹如溝谷或沖溝地形，則有暫時水位，分布山坡、崗地包氣帶則未見地下水位。包氣帶的水位與大降水關系密切。

參考文獻：

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作者:洪瑞 單位:安徽省地質礦產勘查局322地質隊