新疆吐魯番盆地南部山區(qū)地下水分布特征及成因

吳海霞

（新疆地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

新疆吐魯番盆地南部山區(qū)地下水分布特征及成因

吳海霞*

（新疆地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

吐魯番盆地南部山區(qū)廣大的區(qū)域內(nèi)地下水資源主要受短時(shí)陣發(fā)性暴雨洪流入滲補(bǔ)給，形成了該區(qū)特有的極端干旱區(qū)高礦化度水資源特征，這種水資源對(duì)該區(qū)內(nèi)的飲用水、農(nóng)業(yè)用水及一般工業(yè)用水無(wú)法提供有效的供水，只能用作探礦及選礦用水等。通過(guò)對(duì)地下水資源的分布特征及成因分析，為地下水的合理開(kāi)發(fā)與利用指明了方向。

吐魯番盆地南部山區(qū)；水資源；分布特征；成因分析；開(kāi)發(fā)利用

吐魯番盆地南部山區(qū)廣大的區(qū)域內(nèi)降水量稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水資源貧乏，地下水礦化度很高，絕大部分為咸水和鹵水，可供利用的水資源及其緊缺，且無(wú)淡水資源可供利用，發(fā)現(xiàn)的水資源礦化度高，只能供礦產(chǎn)勘探、采礦選礦使用?，F(xiàn)對(duì)該區(qū)域地下水資源的分布特征及成因進(jìn)行分析探討。

1 區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水賦存條件、水理性質(zhì)及水力特征，將地下水劃分為以下幾種類型，松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和基巖裂隙水。

1.1 松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙水只在一些丘間洼地內(nèi)第四系發(fā)育的地帶才有發(fā)育，含水層為第四系松散風(fēng)積、坡洪積物。烏宗布拉克布拉克洼地是該類型水分布范圍最大的區(qū)域，洼地周邊為單一砂礫石孔隙潛水，水位埋深從小于5m到大于50m，富水性從單孔涌水量小于100～500m3/d都有分布，在洼地中部為多層結(jié)構(gòu)含水巖組，上部為潛水，含水層巖性為含礫中細(xì)砂，厚度1～9m，水位埋深1.5～5m；下部為承壓水，含水層巖性為礫質(zhì)中粗砂及礫石，頂板埋深2～9m，富水性單孔出水量小于100m3/d，隔水層為亞粘土和粘土，厚度11～25m。

石英灘洼地中部，小熱泉子洼地北部以及調(diào)查區(qū)東部的一些小洼地，如馬頭灘、咸水坡等地也有松散類孔隙水分布，均為潛水，含水層巖性為含礫中粗砂及中細(xì)砂，水位埋深一般小于2m，含水層厚度0.5～0.8m，單孔涌水量小于100m3/d。

1.2 碎屑巖類裂隙孔隙水

碎屑巖類裂隙孔隙水含水巖性為第三系侏羅系的砂巖、含礫砂巖、礫巖及砂泥巖，多形成層間水，并具有承壓性，在補(bǔ)給條件相對(duì)較好的地段、具備一定儲(chǔ)水構(gòu)造地段，地下水富水性較好，而不具備上水條件時(shí)，則富水性差。

石英灘洼地中部侏羅系（J1-2）,地層埋藏于第四系松散沉積層之下，巖性組成為礫紗、砂巖、粉砂巖夾頁(yè)巖及煤層，該套巖類堅(jiān)固性較差，存在一些相互聯(lián)通的孔隙，并因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在砂巖、礫巖及煤層中形成構(gòu)造裂隙，根據(jù)鉆孔資料，在110m深度范圍內(nèi)，含水層只分布在小于80m深度內(nèi)。含水的巖層與相對(duì)隔水的巖層互層形成承壓水，并在一定地段發(fā)生自流。

南湖戈壁為第三系（E3+N2）t砂泥巖分布區(qū)，巖層向北傾斜，傾角較小，構(gòu)成斜地儲(chǔ)水構(gòu)造，該套巖層膠結(jié)性差，孔隙裂隙較為發(fā)育，由于補(bǔ)給條件不好，富水性較差，單孔出水量小于100m3/d。

1.3 基巖裂隙水

基巖裂隙水按巖性結(jié)構(gòu)可分為層狀巖類基巖裂隙水和塊狀巖類基巖裂隙水。

（1）層狀巖類基巖裂隙水主要賦存于古生界沉積巖和淺變質(zhì)巖中，富水性差別很大，一般在低洼地及溝谷等有利于匯水地段可以形成相對(duì)富集的風(fēng)化裂隙水。該類型水常與上覆薄層松散層孔隙水組成雙層結(jié)構(gòu)，且二者有一定的水力聯(lián)系，接近地表處巖石裂隙發(fā)育，隨著深度增加，富水性變差。在有斷裂或褶皺通過(guò)的地段，裂隙發(fā)育深度較大，在補(bǔ)給條件好的情況下，在較深處可以有一定的地下水富集。烏宗布拉克洼地第四系松散層孔隙水下伏的古生界淺變質(zhì)砂巖及灰?guī)r中，單孔涌水量有500m3/d左右，馬頭攤洼地主要為紅石炭統(tǒng)底格爾組紫紅色玄武巖裂隙水，但富水性較差，單孔涌水量小于100m3/d。該類型水按單泉涌水量0.01-0.1L/s，富水等級(jí)分區(qū)只局限于小熱泉子洼地北部地區(qū)，小熱泉子洼地二疊系粉砂巖、砂礫巖互層，夾泥巖、賦礦砂巖、粉砂巖裂隙含水。富水性不同地段差別很大，含水地段單孔涌水量小于10m3/d，相對(duì)富水地段單孔涌水量可達(dá)500m3/d。

（2）塊狀巖類基巖裂隙水主要賦存于侵入巖體和元古界深變質(zhì)巖中，富水性差別很大。在侵入花崗巖區(qū)匯水洼地內(nèi)分布有風(fēng)化裂隙水，含水層厚度變化較大，一般在10m深度以內(nèi)，單孔涌水量在小熱泉子洼地北32號(hào)鉆孔只有1.73m3/d，在秋格明塔什為2.85m3/d，在馬頭攤洼地南側(cè)為44.06m3/d。在元古界地層，巖層富水性普遍較差，單孔涌水量在降深35.4m時(shí)為38.4m3(表1)。

表1 鉆孔抽水試驗(yàn)資料匯總表

2 地下水的補(bǔ)、徑、排條件

本區(qū)地下水完全依賴于二、三年為一周期的局部地區(qū)暴雨洪流入滲補(bǔ)給，受到地形、地貌的控制，區(qū)內(nèi)分屬于數(shù)個(gè)匯流區(qū)，每個(gè)匯流區(qū)內(nèi)的降水則是該區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給來(lái)源，西部地區(qū)分為3個(gè)匯流區(qū)：烏宗布拉克匯流洼地、石英灘匯流洼地、小熱泉子—秋格明塔什、麻黃溝外流區(qū)（屬艾丁湖匯流區(qū)），東部地區(qū)則分成為數(shù)較多的小洼地匯流區(qū)，主要有馬頭灘洼地、咸水坡洼地等。

匯流區(qū)降水由四周高地向中部洼地匯流集中。烏宗布拉克洼地南部山區(qū)外有水進(jìn)入?yún)^(qū)內(nèi)；小熱泉子—秋格明塔什以北地區(qū)有水流出區(qū)外。降水匯集形成的地表徑流在流經(jīng)出露的基巖面時(shí)，沿裂隙滲入巖石中補(bǔ)給裂隙水。洪流進(jìn)入洼地流經(jīng)松散堆積物時(shí)，入滲補(bǔ)給孔隙水，并繼而補(bǔ)給下伏碎屑巖孔隙裂隙水或基巖裂隙水。地下水接受補(bǔ)給的地帶一般只局限于洪水沖溝及積水洼地，不僅范圍狹窄而且時(shí)間較短。洪水流經(jīng)溝谷的時(shí)間往往只有2～3h，大的一些洼地積水也只能持續(xù)幾個(gè)星期。具體到一個(gè)地方則需兩三年才能發(fā)生一次暴雨，，暴雨有輪流在不同地方發(fā)生的特點(diǎn)，地下水不是在整個(gè)補(bǔ)給區(qū)內(nèi)同時(shí)接受補(bǔ)給，較大的匯流洼地每年在其局部地段都可能有地表徑流形成，從而使地下水受到補(bǔ)給，如烏宗布拉克洼地、石英灘洼地，而較小的洼地，地下水補(bǔ)給時(shí)間只能隨當(dāng)?shù)亟邓芷诙ā?/p>

地下水徑流方向總體上沿地形坡度方向，在局部地段有順構(gòu)造裂隙發(fā)育方向的特點(diǎn)，并最終匯流于閉流洼地的低處，地下水徑流受到不透水巖體阻擋時(shí)，會(huì)呈成泉出露，并流往下游，在洼地邊部地形坡度大的地段，地下水徑流速度變較大，使一些松散層多處于疏干狀態(tài)，在洼地中部地勢(shì)平緩，地下水徑流極為緩慢，多處于停滯狀態(tài)。

地下水排泄處于各匯流洼地的低處，以淺埋、鹽沼、泉流等形式蒸發(fā)排泄，地下水位埋藏很淺，一般小于2m，有的地段有水時(shí)甚至直接出露地表，在有潛水面和水面蒸發(fā)分布區(qū)，地表土發(fā)生強(qiáng)烈的鹽漬化，有的甚至成結(jié)晶鹽殼分布。地下徑流受不透水的壓性斷層、基巖隆起及侵入巖體的阻擋，水位抬升接近地表，也形成一定范圍的淺埋蒸發(fā)排泄帶，在出露泉水流動(dòng)過(guò)程中，也發(fā)生蒸發(fā)而形成排泄，在外流區(qū)，泉水會(huì)順基巖表面流出區(qū)外而形成排泄。

區(qū)內(nèi)降水稀少，地形平緩。地下水補(bǔ)給、徑流、排泄多在山地范圍內(nèi)自成體系，而難以形成區(qū)域性的地下水補(bǔ)、徑、排系統(tǒng)。

3 地下水水化學(xué)特征

全區(qū)地下水中含鹽量較高，因工作區(qū)地下水補(bǔ)給微弱，蒸發(fā)排泄強(qiáng)烈，鹽分遷移能力差，所以水化學(xué)分帶不明顯，礦化度5.23～344.64g/L之間，特點(diǎn)為西部低，中東部高，高地補(bǔ)給徑流區(qū)較低，低地排泄區(qū)，區(qū)內(nèi)水化學(xué)類型有ClSO4-NaCa、ClSO4-Na及Cl-Na型水。

在山地水化學(xué)作用為溶濾和蒸發(fā)，在低洼處以蒸發(fā)濃縮作用最為強(qiáng)烈。

4 地下水成因

本區(qū)短時(shí)的陣發(fā)性暴雨洪流為當(dāng)?shù)氐叵滤难a(bǔ)給提供了主要來(lái)源，而洼地地貌為地下水的匯集提供了地形條件，但不利的氣象條件則對(duì)地下水的形成造成制約，使地下水水量極為有限，水質(zhì)極差，礦化度較高，造成當(dāng)?shù)責(zé)o可飲用水存在。僅在小熱泉子洼地、石英灘洼地及馬頭攤康古爾地區(qū)存在可供長(zhǎng)期持續(xù)開(kāi)采的高礦化度地下水，其它地區(qū)由于無(wú)大的匯水盆地，無(wú)法形成可靠的可供長(zhǎng)期持續(xù)開(kāi)采的地下水。

5 對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源的認(rèn)識(shí)及開(kāi)發(fā)建議

（1）短時(shí)的陣發(fā)性暴雨洪流是當(dāng)?shù)氐叵滤闹饕a(bǔ)給來(lái)源。

（2）由于當(dāng)?shù)亟邓∩伲瑲夂蚋稍?，使地下水貧乏，水礦化度很高，僅在局部區(qū)域有較低礦化度的地下水存在（3～10g/L），全區(qū)未發(fā)現(xiàn)可飲用的地下水存在。

（3）小熱泉子洼地、石英灘洼地及馬頭灘康古爾地區(qū)存在可供長(zhǎng)期持續(xù)開(kāi)采的地下水資源，其中小熱泉子洼地為447.36×104m3/a,石英灘洼地為258.61× 104m3/a,康古爾馬頭灘洼地為78.97×104m3/a。

（4）區(qū)內(nèi)地下水礦化度很高、均超過(guò)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）“Ⅴ”類水，不能作為生活、農(nóng)業(yè)及一般工業(yè)用水，但可以作為礦產(chǎn)勘探、開(kāi)采降塵及礦石分選用水是可行的。

（5）該區(qū)域環(huán)境條件惡劣，目前除礦業(yè)開(kāi)采活動(dòng)外難以進(jìn)行其它經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，本區(qū)的地下水資源一般是處于不利長(zhǎng)期開(kāi)采狀態(tài)的，但礦業(yè)用水在某一地點(diǎn)一般為階段性的，保證程度較低，開(kāi)采地下水時(shí)，用水量大的階段，可考慮動(dòng)用一部分地下水儲(chǔ)存量，以滿足用水需求，在需水量少或不用水的時(shí)間段，其水量可以逐漸恢復(fù)。

（6）開(kāi)采地下水時(shí)根據(jù)含水層的不同賦存狀態(tài)，可考慮采用滲坑、滲渠的方式開(kāi)采，含水層厚度大時(shí)，亦可考慮采用管井方法進(jìn)行開(kāi)采。

[1]新疆地礦局第一水文地質(zhì)大隊(duì).鄯善—阿奇山地區(qū)1∶50萬(wàn)水文地質(zhì)普查報(bào)告[R].1977.

[2]呂明松，等.新疆吐魯番盆地南部金銅礦區(qū)供水水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].1996.

P641.12

A

1004-5716(2015)12-0135-03

2015-07-21

吳海霞（1971-），女（漢族），安徽亳州人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)工作。