高原矿山水资源特点及其脆弱性初探

书书书ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　　工程地质学报　　１００４－９６６５／２００７／１５（Ｓｕｐｐｌ．）０１９８０６　高原矿山水资源特点及其脆弱性初探龚宪伟闫鼎熠熊南杰（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院　昆明　６５００５１）摘　要　西藏玉龙铜矿水资源较为丰富，本文分析了玉龙矿区自然环境条件、水资源和生态环境特点，初步探讨了矿区水资源的脆弱性，提出矿山开发建设与生态环境保护建议。关键词　西藏水资源脆弱性生态环境ＳＴＵＤＹＯＮＦＥＡＴＵＲＥＡＮＤＦＲＡＧＩＬＩＴＹＯＦＷＡＴＥＲＲＥＳＯＵＲＣＥＩＮＰＬＡＴＥＡＵＭＩＮＩＮＧＡＲＥＡＧＯＮＧＸｉａｎｗｅｉ　ＹＡＮＤｉｎｇｙｉ　ＸＩＯＮＧＮａｎｊｉｅ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｅｓｉｇｎ，ＣｈｉｎａＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００５１）Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＷａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｏｆＴｉｂｅｔＹｕＬｏｎｏｇｃｏｐｐｅｒｍｉｎｅｉｓｖｅｒｙｐｌｅｎｔｉｆｕｌ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｓｎａｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｍｉｎｉｎｇａｒｅａ，Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｆｒａｇｉｌｉｔｙｏｆｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ，Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｗａｓｇａｖｅｆｏｒｈｏｗｔｏｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｍｉｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｔｉｂｅｔ，Ｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｆｒａｇｉｌｉｔｙ，Ｅｃｏｌｏｇｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ１引　言　　西藏玉龙铜矿是我国目前保有储量最大的斑岩、矽卡岩复合型铜矿，目前正在进行矿山开发建设的前期工作，矿区水资源丰富，环境质量较好，由于矿山生态环境脆弱，矿山开发对生态环境扰动可能导致水资源污染和水环境失衡，水资源脆弱性及生态环境保护问题是矿山开发必须解决的问题。２　矿区自然环境条件玉龙矿区位于西藏自治区昌都地区江达县青泥洞乡觉拥村境内，地理坐标，东经９７°４４′，北纬３１°２４′３０″，有３１７国道（川藏公路北线）通过。矿区区域地处藏东横断山脉，地势由西北向东南倾斜，位于三江流域澜沧江和金沙江流域分水岭之金沙江流域一侧，为金沙江流域的河谷地带，山势险峻，海拔４０００～５０００ｍ，相对高差近１０００ｍ［１］。境内河流主要有觉高曲和诺玛弄，水资源丰富。矿区及其附近为夏季牧场，目前矿区水能资源的利用率极低（图１）。矿区主要位于温泉断裂（带）的西侧，温泉断裂（带）是矿区内主要控制断裂，该断裂带北起矿区北部，向南东经芒康县海通向南延至云南省，全长２００ｋｍ以上，宽度在５０～２００ｍ之间，其派生的断裂与主干断裂交成“入”字型，沿断裂有温泉出露。矿区地貌上属“青南藏东川西高原区”，山脉、山系多作ＮＮＷ－ＳＳＥ方向排列，地形切割强烈，海拔标高５２４５～４１００ｍ，区域地势以恒星错一带最高，其最高峰标高为５２５４ｍ，以南侧觉高曲为侵蚀基准面，最低为多拥曲与觉高曲交汇处东侧（出口断第一作者简介：龚宪伟，从事有色金属矿山等工作．Ｅｍａｉｌ：[e-mail]图１　矿区水系图Ｆｉｇ．１　ＨｙｄｒｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍｉｎＭｉｎｉｎｇａｒｅａ１．分水岭；２．河流及流向；３．地下水流向；４．断层面），标高约４１００ｍ，相对高差达１１５４ｍ。以高山构造剥蚀地貌类型为主，次为构造侵蚀—溶蚀地貌、冰川地貌及侵蚀堆积地貌。高山构造剥蚀地貌分布于矿区东、西两侧，山峰海拔标高５２５４～４４６０ｍ，由变质岩、砂岩、泥岩等组成，地形连绵起伏，山脊多呈梳状、鱼脊状，山间溪流发育，朔源侵蚀强烈，河谷多呈“Ｖ”型；构造侵蚀－溶蚀地貌分布于矿区东南玉龙沟及色公弄两侧，山峰海拔高５０３２～４５４６ｍ，地形特征与一般高山峡谷相似，地表岩溶发育较弱，以溶蚀裂隙、溶孔、小型溶洞为主，地下岩溶以竖向发育的溶隙为主，山间沟谷发育，沟谷侵蚀下切较大，多呈“Ｖ”字型；冰川地貌分布在玉龙矿区及其以北地带，分布海拔一般在４８００ｍ以上，冰川地形如角峰、刃脊、冰围谷及石海，分水岭地带为形状各异的冰蚀洼地，由斜坡和小平台组成，多呈“Ｕ”字型。在地形较陡的山坡、坡脚由于冻裂、压裂及后期风化作用，形成大片冰融石海，大小不一，杂乱无章，无植被生长；侵蚀堆积地貌表现为洪积扇、台地及Ⅰ～Ⅱ级阶地，规模一般较小。综合矿区自然条件特点，具有地表水系较发育，四季不分，气象多变，降水量偏少，雨量分配不均，降雨强度大，山高坡陡，表部地层不稳定，岩土层渗透性较强，植被稀少，地表水随降水消涨极快，这些因素对地下水形成较为不利。矿区属三江区划分的三江成矿带（亚Ⅰ级）东部的襄歉—昌都—兰坪—思茅成矿带（Ⅱ级）中的纳日贡玛—玉龙—徐中成矿带（Ⅲ级），其西藏地段称西藏玉龙斑岩铜（钼）矿带，玉龙铜矿床处在矿带的中北部，带内地层从元古界到新生界均有出露。区内地质岩性构成除表部第四系（冰碛、冲洪积及坡洪积碎石、块石，粘性土混碎石，卵砾石、砂等）地层外，以温泉断裂为界可分为东西部分，西部以上三叠统地层为主，是矿区主要地层，由甲丕拉组（Ｔ３ｊ）、王卡组（波里拉）（Ｔ３ｗ）和阿堵拉组（Ｔ３ａ）组成，主要岩性：甲丕拉组（Ｔ３ｊ）为灰～深灰色砂岩、紫～紫红色泥岩及灰绿砂质泥岩互层，王卡组（波里拉）（Ｔ３ｗ）为灰岩、局部白云质灰岩，蚀变后成为大理岩，中部钙质石英砂岩、砂质灰岩互层，阿堵拉组（Ｔ３ａ）为深灰色页岩、石英砂岩夹粉砂岩互层；东部至多拥曲河口地段有下奥陶统（Ｏ１）及泥盆—石炭系（Ｄ～Ｃ）两套地层，其中下奥陶统（Ｏ１）岩性为浅变质的石英砂质板岩、板岩、千枚岩夹大理岩互层，泥盆—石炭系（Ｄ～Ｃ）岩性为灰岩、大理岩、白云岩夹红色薄层砂页岩，矿区区域地质概况见图２［４］。图２　矿区地质概况图Ｆｉｇ．２　ＧｅｏｌｏｇｙｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｉｎＭｉｎｉｎｇａｒｅａ１．王卡组：灰岩、局部白云质灰岩；中部钙质石英砂岩、砂质灰岩互层；２．阿堵拉组：深灰色页岩、石英砂岩夹粉砂岩互层；３．甲丕拉组：灰～深灰色砂岩、紫～紫红色泥岩及灰绿砂质泥岩互层；４．泥盆－石炭系：灰岩、大理岩、白云岩夹红色薄层砂页岩；５．下奥陶统：浅变质石英砂质板岩、板岩、千枚岩夹大理岩互层；６．第四系地层：冰碛、冲洪积及坡洪积碎石、块石，粘性土混碎石，卵砾石、砂等；７．含矿斑岩体，以二长花岗岩斑岩、石英二长斑岩和花岗闪长斑岩为主；８．地质界线；９．断层；１０．分水岭；８．河流及流向９９１１５（Ｓｕｐｐｌ．）　龚宪伟等：高原矿山水资源特点及其脆弱性初探３　矿区水资源特点３．１　地表水资源矿区流域为一相对闭合的流域，流域地下水分水岭与地表水分水岭基本一致，无相邻流域地表水或地下水流入或流出，而且主河槽觉高曲下切较深，为矿区最低的侵蚀基准面，地下水最终均排入河道流经出口断面。在相对闭合的流域中，山麓沟谷发育，山麓沟谷大致平行排列，走向多为ＳＳＥ向，均为水系源头，沟谷切割较深，源头处具备季节性冰川活动。每个沟谷又构成相对独立的次一级水文地质单元。矿区沟谷径流流量变化与大气降水密切相关，由于沟谷地形陡峭，汇水面积相对较小，且植被稀少，对地下水补给量较小，大部分降雨沿地表排走，因此地表水消涨极快，变化幅度大。大雨过后，河水暴涨变浑，雨后数小时后，河水逐渐消退，水渐趋清澈。最大流量出现在６～９月，一般在１０月开始出现岸冰，１１月至次年４月出现封冻。根据观测资料，矿区觉高曲出口处（与诺玛弄交汇上游）年内流量变幅为１１６０～５３２４Ｌ·ｓ－１，诺玛弄出口处年内流量变幅为７５～３４７２Ｌ·ｓ－１。河曲两岸各支沟均属季节性溪流，丰水期水量较大，１１～１２月水量锐减，１月～次年２月基本呈干涸状态，仅玉龙沟口、色公弄等受泉水影响未出现断流现象，３月下旬～４月初开始出现地表水流，矿区地表水流严格受季节性气候因素控制。３．２　地下水资源根据调查资料，矿区地下水类型有孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。其中基岩裂隙水富水性弱，无集中供水意义；孔隙水在支沟中处的位置较高，透水性较强，地下水多为季节性，亦无供水意义。觉高曲孔隙水分布广，部分地段含水层较厚，较富水，可能具有一定供水意义；岩溶水是矿区重要的地下水，地下水排泄点明显，经初步分析，目前有玉龙—觉垌、色公弄下游和诺玛弄中下游３个富水地段，补给边界相对较清楚，按含水层富水性和埋藏深度，开采条件可划分３个富水块段［２］：①玉龙—觉垌块段；②色公弄中下游块段；③诺玛弄中下游地块，另外觉拥村温泉地块可作为④地下热水富水块段，矿区地下水富水地块分布见图３。玉龙—觉垌及色公弄块段，含水层为Ｔ３ｗ，玉图３　矿区地下水富水地块分布图Ｆｉｇ．３　ＡｂｕｎｄａｎｃｅｒａｔｉｏｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｉｎＭｉｎｉｎｇａｒｅａ１．分水岭；２．河流及流向；３．地下水流向；４．断层；５．玉龙—觉垌富水地块；６．色公弄富水地块；７．诺玛弄富水地块；８．温泉富水地块龙—觉垌块段可分为两部分，以觉高曲为界，以北地段汇水面积３１．９４ｋｍ２，除６．０６ｋｍ２的碎屑岩覆盖层外，仅碳酸盐岩补给面积为２４．３ｋｍ２。根据已有资料和岩溶发育情况分析，并结合邻近地区经验粗略计算，大气降水渗入补给量为６６１万ｍ３·ａ－１。目前枯水期最小流量１０１．２Ｌ·ｓ－１，即每日流量为０．８７４万ｍ３。觉高曲南岸Ｔ３ｗ东西隔水边界为Ｔ３ｊ和Ｔ３ａ碎屑岩，南以分水岭为界，边界清楚，碳酸盐岩补给面积在８ｋｍ２左右，大气降水渗入补给量为３１７．６万ｍ３·ａ－１，曲边出露泉群两处，枯水期最小总流量２３４Ｌ·ｓ－１，即每日流量为２．０２万ｍ３，南北两处枯水期总流量共计２．８９４万ｍ３·ｄ－１，水资源较丰富。从调查期观测资料看，动态相对较稳定。色公弄汇水面积２１ｋｍ２，碳酸盐岩出露面积为１３．６ｋｍ２，粗略计算大气降水渗入补给量为３７０万ｍ３·ａ－１，出露较大泉群１处，枯水期流量４０Ｌ·ｓ－１，即每日流量为０．３４６万ｍ３。诺玛弄中下游块段，若取与觉高相同的参数计算，地下水补给资源量为５４１．８万ｍ３，据初步调查统计，泉水流量５３～６４．１Ｌ·ｓ－１，即每日有０．４６～０．５５万ｍ３的地下水流出。觉拥村一带有４处温泉出露，总流量大于９．７Ｌ００２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　工程地质学报　２００７·ｓ－１，较稳定，水温５２～６０℃，为一个地下热水富水地块，开采条件良好。矿区主要地下水为岩溶水，径流主向总体上由补给区向东南方排泄区流动。径流分带从分水岭及补给区至排泄区，表现出岩溶水富水性由弱到强和地下水埋深逐渐变浅的特点。地下水补给区位于山脊山原地带（含矿山位置），溶蚀裂隙、洼地接受大气降雨垂直补给地下水，径流区为山脊到沟谷的斜坡地带，地下水沿倾斜的岩溶裂隙、管道运移，径流较迅速，径流途径相对较长，径流区亦多是补给区，排泄区处于测区最低侵蚀基准面觉高曲玉龙沟口及其下游一带和色公弄中部地带。矿区内所有河流及沟谷地表水基本源自分水岭水，山麓地下水的大部分通过向沟道排泄而转换成地表水河川基流部分，在碳酸盐岩分布的矿区玉龙沟局部地段出现地表水断流的现象，地下水、地表水具有互为补给的特征，地表水与地下水具有转换关系［４］。４　矿区生态环境特点［３］４．１　生态环境的不稳定性矿区与所处的藏东地区一样，地质历史年轻，新构造隆升活动十分强烈，第四纪以来的２００多万年间，西藏高原目前仍处于强烈隆升时期。高原山脉的快速隆升，带来径流侵蚀作用的加强。矿区处于西藏东部高大山区和高山深谷区，具有发育面蚀、沟蚀和重力侵蚀的地貌条件，是西藏地貌基础不稳定性主要分布区，矿区断裂构造发育和岩层破碎，地表岩土物质处稳定性差。矿区山体坡度较大，坡面松散物质在这种坡度下处于一种不稳定状态，在矿山开发的人类工程活动干扰下，特别是地表植被覆盖的破坏，极易出现坡面物质移动，产生严重的水土流失或出现崩塌、滑塌和泥石流。４．２　生态环境