《矿区水文地质工程地质勘探规范》水文地质单元及侵蚀基准面划分的探讨.docx

矿区水文地质工程地质勘探规范水文地质单元及侵蚀基准面划分的探讨摘要：结合紫金山金铜矿和刚果（金）卡莫阿铜矿水文地质单元特征，对矿区水文地质工程地质勘探规范中有关水文地质单元和侵蚀基准面的划分进行了探讨：阐述了区域水文地质单元和矿区所在次级水文地质单元的概念，对区域侵蚀基准面、当地侵蚀基准面和矿坑水自然排泄标高等进行了解读：区域侵蚀基准面是控制整个矿区的较大水文地质单元内河流下蚀的极限界面，当地侵蚀基准面重点在矿体所在的水文地质单元（或次级）河流下蚀的极限界面，矿坑水自然排泄标高侧重于对某一具体的矿体或矿坑排水的定义。矿区所处水文地质单元的位置与矿区的水文地质条件密切相关，在一定程度上控制着矿区地下水的补给、径流、排泄条件及区域地卜.水对矿区的补排条件。而侵蚀基准面与矿区主要矿体的关系，决定着矿区的地形条件是否可自然排水，是各类充水矿床勘探复杂程度划分的重要依据1水文地质单元1.1 基本定义水文地质单元是指具有统一边界和补给、径流、排泄条件的地下水系统1.2 水文地质单元的划分在地质勘查工作中，一个矿区的周围，往往分布着数个小型完整的水文地质单元，这些水文地质体以及地表水流（体）与矿区的地下水的关系，一般不太明显，水文地质单元的确定，通常是把矿区临近的地下水体和地表水流（体）都纳入才能叫做一个完整的水文单元水文地质单元划分的核心是确定水文地质单元边界。通常来说，水文地质单元的边界以自然边界作为界限，而这些边界条件所围限构成的水文地质单元（地下水系统）应具有统一的地下水补、径、排，统一的渗流场和水化学场，并且边界内、外通常没有或很少（仅局部可能存在）物质和能量的交换。水文地质单元划分通常受地形地貌、地质构造、岩性、地层组合及地表水系等诸多因素影响，并且这些影响因素通常存在一定的内在联系。一般来说，水文地质单元的边界可分为以下4项：（1）地形边界：地表或地下水分水岭等:（2）地质边界：地层岩性边界及地质构造边界等；（3）水文边界：与地下水有水力联系的河流、湖泊及泉的溢出带等；（4）人工边界：人工地下阻水坝、抽水井及排水巷道等2侵蚀基准面2.1基本定义侵蚀基准面指的是控制河流下蚀作用的极限界面2.2矿水规范中的侵蚀基准面侵蚀基准面与矿床开采密切相关，充水矿床水文地质勘探复杂程度的划分依据第一项就是主要矿体与当地侵蚀基准面的关系。主要矿体与当地侵蚀基准面的关系，在一定程度上决定着地形条件是否可自然排水，这对矿床开采排水系统的设计通常起着决定性的作用。在水文地质报告编制要求章节中则明确提出要查明矿区在水文地质单元的位置，最低侵蚀基准面标高和矿坑水自然排泄面标高综上所述，矿水规范中有关侵蚀基准面的描述涉及3个名词，当地侵蚀基准面、最低侵蚀基准面和矿坑水自然排泄面标高。由于各地对矿水等规范的解读有所差异，在地勘报告中又常见区域侵蚀基准面、矿区（段）侵蚀基准面及矿床侵蚀基准面等概念。笔者以矿水规范为主，结合常见的3个概念（区域、矿区（段）和矿床侵蚀基准面）对侵蚀基准面进行一定的解读。（1）矿坑水自然排泄面、当地侵蚀基准面和最低侵蚀基准面。矿坑水自然排泄面标高，通常指矿床露天开采或井巷系统中，矿坑系统可以自然排泄地表（下）水的海拔值。一般来说，矿坑水自然排泄面标高与矿坑排水密切相关，侧重于对某一具体的矿体或矿坑排水的定义。这与当地侵蚀基准面的定义明显不同，当地侵蚀基准面应侧重于与矿体分布密切相关的水文单元范围内地表水流下蚀的极限界面，理论上必须低于或者等于矿坑自然排泄面标高。最低侵蚀基准面通常被认为等同于当地侵蚀基准面，但笔者认为，既然强调了最低二字，为了便于区分，可以将最低侵蚀基准面定义为区域侵蚀基准面，即矿体所在区域，包含临近地表和地下水流（体）均纳入的较大水文地质单元内河流的下蚀极限界面（区域上侵蚀与堆积达到相对平衡的界面）。按照以上定义，三者的标高应存在如下的关系：矿坑水自然排泄面2当地侵蚀基准面2最低（区域）侵蚀基准面。（2）当地侵蚀基准面与区域侵蚀基准面。严格来说，当地侵蚀基准面与区域侵蚀基准面都是一个动态的过程，通常指在现有的地质、地貌单元结构中，在某一特定的时间段内，控制当地河床不再下蚀的那个面。以河流为例，河流侵蚀基准面受岩性、构造、地形地貌因素等影响，通常呈连续阶梯状，这就造成侵蚀基准面的划分存在着较大的争议，而相关的规范也尚未做出较明确的定义。因此，侵蚀基准面的定义通常需要结合实际，仔细推敲。在地质勘查水文地质工程中，当地侵蚀基准面通常参考区域水文地质资料，采用矿区所在水文地质单元内常年性河流的河床标高作为当地侵蚀基准面，并且多选取常年性河流流经矿权界线的附近位置或者矿区内支流汇入干流处。区域侵蚀基准面则多采用控制矿区的较大水文地质单元内常年性河流河床的最低标高确定,该位置通常多为区域常年性河流（主、支沟）的交汇处或河流汇入大的地表水体（湖泊、水库等）处；在岩溶地区，当地侵蚀基准面通常采用当地地表岩溶水系水文地质单元内，岩溶发育的下界标准作为区域侵蚀基准面。当地侵蚀基准面与区域侵蚀基准面的区别在于，当地通常指矿区所在范围水文地质单元，而区域通常被定义为控制矿区的较大的水文地质单元。前者与地形自然排水条件密切相关,更倾向于矿体在所在次级水文地质单元的概念；后者更多表达整个区域水文地质的特征。（3）矿区（段）、矿床侵蚀基准面.在地质勘查报告中，常见矿区（段）侵蚀基准面、矿床侵蚀基准面等词语代替当地侵蚀基准面特征的现象。并且，由于地质勘查工作中，矿区（段）、矿床的范围通常受矿权界限限制，大小不一，这就造成了矿区（矿段、矿床）侵蚀基准面的划分比较模糊：（1）当矿区（矿段）、矿床）范围极大，涵盖一个较大的水文地质单元，或矿区（段）、矿床位于水文地质单元的中、下部时，此时的矿区（段）侵蚀基准面位置通常与区域侵蚀基准面重叠，具区域侵蚀基准面的特征；（2）当矿区（矿段、矿床）面积较小，且位于水文地质单元中、上部时，矿区（矿段、矿床）侵蚀基准面通常在矿区（段）矿界附近选取，此时可表现为矿坑水自然排泄面标高的特征，此种情况多见于大型露天开采型矿山。2. 3小结结合矿水中有关侵蚀基准面的叙述，笔者认为，当地侵蚀基准面与地形自然排水条件密切相关，应理解为控制矿体所在的次一级水文地质单元河流下蚀的极限界面；而最低侵蚀基准面（区域侵蚀基准面）则应理解为控制整个矿区的较大水文地质单元内河流下蚀的极限界面；矿坑水自然排泄面标高与矿床排水密切相关，侧重于对某一具体的矿体或矿坑排水的定义。以上3者，标高上应存在如下的关系：矿坑水自然排泄面2当地（矿区、段和矿坑）侵蚀基准面，最低（区域）侵蚀基准面。明确定义、区分这3者，对于地质勘查水文地质单元的理解和划分更具指导意义。3实例说明一般来说，水文地质单元的下限往往是侵蚀基准面发育的位置。本次结合紫金山金铜矿区、塞尔维亚TimOk铜金矿及山西省义兴寨金矿等实例，讨论研究地质勘查水文地质工作中有关水文地质单元与侵蚀基准面的一些关系。3. 1紫金山金铜矿紫金山金铜矿位于福建省龙岩市上杭县，区内地势陡峻，突兀于汀江、旧县河（汀江I级支流）交汇处的北部，由侵蚀构造中低山及丘陵盆地组成，山体走向总体呈北东向，由中间山脊向四周蜿蜒呈“X”型，并成为本区各江、溪、沟的地表分水岭。矿区北西部以1号沟同康沟为界，南西至南东以汀江及旧县河为界，东以V号沟为界，北以中寮沟与南山分水岭为界，面积达36.8km本区可划分出两个次级水文地质单元，即汀江-紫金山和紫金山-旧县河次级水文地质单元,每个水文地质单元各有一个当地侵蚀基准面，西侧位于西南的小金山沟汇入汀江河床处（188.9m）,东侧为石圳沟汇入旧县河河床处（198m）。区域侵蚀基准面位于矿区西南约10.4km处，旧县河汇入汀江河口三角洲处，海拔约153mo3.2刚果（金）卡莫阿铜矿卡莫阿铜矿位于刚果（金）东南部加丹加高原，地势相对较高，地形较平坦，地表水系较发育。区域内主要为Lualaba河流域，卡莫阿矿区东部发育一条近南北展布的分水岭将LUaIaba河干流和其一级支流LUfUPa河分开。其中，西侧为LUfUPa河流域（流域面积超5000km区域东以Lualaba河干流，西以支流Lufupa河边界，近圆形圈闭形成了一个包括补给区、径流区及排泄区的地下水运动系统，为一个相对独立完整的区域水文地质单元。铜矿项目区位于水文地质单元西南部，横跨分水岭东西两侧。区域内最高点位于矿区南东侧，高程约1540mo区域最低侵蚀基准面位于区域北部LUfUPa河与LUlaba河干流汇合口处，高程为858m。矿区主要矿体分可为南北两部分，北边矿体分布于MUkanga河流域，南边矿体分布在Lulua河与MUkanga河分水岭附近。因此，当地侵蚀基准面从Mukanga河和LUIUa支流流经西侧矿权处选取，鉴于矿区面积较大（约400km4结论矿区所在区域水文地质单元位置与矿区水文地质条件密切相关，在地质勘查水文地质工作中，通常是把包含矿区临近的地下水体和地表水流（体）的系统才叫做一个完整的水文单元，即区域水文地质单元的概念。而与矿区水文地质密切相关的往往是次一级水文地质单元的概念。而侵蚀基准面通常处于水文地质单元的下方向，控制着单元内河流的下蚀作用极限。在矿区水文地质工程地质勘查规范中，主要矿体与当地侵蚀基准面的关系在一定程度上决定着地形条件是否可自然排水。笔者认为，当地侵蚀基准面应理解为控制矿体所在的水文地质单元（次一级）河流下蚀的极限界面，并且当矿体面积较大分布于不同次级单元时，可以有多个当地侵蚀基准面；而最低侵蚀基准面（区域侵蚀基准面）则可理解为是控制整个矿区的较大水文地质单元内河流下蚀的极限界面；矿坑水自然排泄面标高与矿床排水密切相关，侧重于对某一具体的矿体或矿坑排水的定义。以上3者，标高上应存在如下的关系：矿坑水自然排泄面2当地（矿区、段和矿坑）侵蚀基准面，最低（区域）侵蚀基准面，明确定义、区分这3者的关系对于水文地质单元的理解和划分更具指导意义。